JP3431338B2 - 半田付着構造体及びこれに用いる導電性組成物 - Google Patents
半田付着構造体及びこれに用いる導電性組成物Info
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- JP3431338B2 JP3431338B2 JP06925495A JP6925495A JP3431338B2 JP 3431338 B2 JP3431338 B2 JP 3431338B2 JP 06925495 A JP06925495 A JP 06925495A JP 6925495 A JP6925495 A JP 6925495A JP 3431338 B2 JP3431338 B2 JP 3431338B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子部品、回路に配線材
料、電極材料、導電接合材料として使用される半田付着
構造体及びこれに用いる導電性組成物に関する。
料、電極材料、導電接合材料として使用される半田付着
構造体及びこれに用いる導電性組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子部品、回路には、導電材料の
コストダウンを主目的に様々の形でポリマー型の導電性
組成物が配線材料、電極材料、導電接合材料として使用
されている。しかしポリマー型の導電性組成物は、導電
性を高めることに限界があることや、電子部品、回路は
最終的には半田実装が控えているため、ポリマー型導電
性組成物には半田が濡れる機能が求められてきている。
また基板材料の主流がエポキシ樹脂含浸ガラス繊維シー
ト（以下ガラスエポキシ基板）やポリイミド基板といっ
た樹脂基板になってきているため、導電性組成物には基
板の撓みに対しても破壊しない高強度の材料が要求され
てきている。
コストダウンを主目的に様々の形でポリマー型の導電性
組成物が配線材料、電極材料、導電接合材料として使用
されている。しかしポリマー型の導電性組成物は、導電
性を高めることに限界があることや、電子部品、回路は
最終的には半田実装が控えているため、ポリマー型導電
性組成物には半田が濡れる機能が求められてきている。
また基板材料の主流がエポキシ樹脂含浸ガラス繊維シー
ト（以下ガラスエポキシ基板）やポリイミド基板といっ
た樹脂基板になってきているため、導電性組成物には基
板の撓みに対しても破壊しない高強度の材料が要求され
てきている。
【０００３】通常、ポリマー型導電性組成物は、ペース
ト状で乾燥や焼き付けで固化し導電物となる。固化後は
図３のように導体である金属粒子２１がバインダー樹脂
２２に被覆されて分散している。通常のポリマー型導電
性組成物はバインダー樹脂２２が熱硬化性樹脂である場
合が多く、この場合金属粒子２１を被覆しているバイン
ダー樹脂膜が強固で破壊せず半田をはじくため半田が濡
れないという問題がある。一方バインダー樹脂が熱可塑
性樹脂で構成されている場合、半田熱によってバインダ
ーが溶融し、分散している金属粒子が脱落または沈降す
るという問題がある。また導電性組成物中の金属粒子
は、それ自体の表面積が高く、通常の環境下においても
粒子体表面が酸化されるため半田が濡れない状態になっ
ている。
ト状で乾燥や焼き付けで固化し導電物となる。固化後は
図３のように導体である金属粒子２１がバインダー樹脂
２２に被覆されて分散している。通常のポリマー型導電
性組成物はバインダー樹脂２２が熱硬化性樹脂である場
合が多く、この場合金属粒子２１を被覆しているバイン
ダー樹脂膜が強固で破壊せず半田をはじくため半田が濡
れないという問題がある。一方バインダー樹脂が熱可塑
性樹脂で構成されている場合、半田熱によってバインダ
ーが溶融し、分散している金属粒子が脱落または沈降す
るという問題がある。また導電性組成物中の金属粒子
は、それ自体の表面積が高く、通常の環境下においても
粒子体表面が酸化されるため半田が濡れない状態になっ
ている。
【０００４】この様な問題を改良するため、有機金属の
使用（特開平1-34597号公報)やAg被覆Cu粒子の使用（特
開昭63-81706号公報）で、金属粒子の酸化を防止し半田
濡れを良くする提案がされている。これらの公知例では
熱硬化性樹脂の一つであるレゾール型フェノール樹脂を
バインダーとしている。この樹脂はフラックスの作用と
半田熱によって分子結合の一部（ジメチレンエーテル結
合）が分解脱離するため、金属粒子を被覆している樹脂
膜が破れ酸化されていない金属粒子が露出し半田が濡れ
る（図４（ａ）〜（ｃ））。図４（ａ）において、３１
は金属粒子、３２はバインダー樹脂である。図４（ａ）
の状態でフラックスと熱をかけると、表層のバインダー
樹脂の部分が熱分解して変質バインダー樹脂層３３にな
り（図４（ｂ））、これは強度が低い。次に変質バイン
ダー樹脂層３３の上に半田３４をかけると、図４（ｃ）
に示すように変質バインダー樹脂層３３の部分の強度は
低くなっているため、破壊しやすい。
使用（特開平1-34597号公報)やAg被覆Cu粒子の使用（特
開昭63-81706号公報）で、金属粒子の酸化を防止し半田
濡れを良くする提案がされている。これらの公知例では
熱硬化性樹脂の一つであるレゾール型フェノール樹脂を
バインダーとしている。この樹脂はフラックスの作用と
半田熱によって分子結合の一部（ジメチレンエーテル結
合）が分解脱離するため、金属粒子を被覆している樹脂
膜が破れ酸化されていない金属粒子が露出し半田が濡れ
る（図４（ａ）〜（ｃ））。図４（ａ）において、３１
は金属粒子、３２はバインダー樹脂である。図４（ａ）
の状態でフラックスと熱をかけると、表層のバインダー
樹脂の部分が熱分解して変質バインダー樹脂層３３にな
り（図４（ｂ））、これは強度が低い。次に変質バイン
ダー樹脂層３３の上に半田３４をかけると、図４（ｃ）
に示すように変質バインダー樹脂層３３の部分の強度は
低くなっているため、破壊しやすい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、特開
平1-34597 号公報及び特開昭63-81706号公報出提案され
ている従来例は、いずれも導電性組成物のバインダーが
固く脆い皮膜を形成するフェノール樹脂を使用している
ため、皮膜の撓み強度が低く用途に限界があった。また
フェノール樹脂は分子結合の一部を分解脱離させること
によって半田の濡れを確保しているため、図４に示した
ように、半田が濡れた後は強度が著しく低下してしまう
という問題があった。さらに従来例では金属粒子として
CuまたはAgを主成分としているため、高温域で半田を濡
らす場合においてはCuまたはAgが半田の中に溶け込み
（半田食われ）、半田が導電性組成物に乗らない現象が
起こるという問題があった。また樹脂バインダーと金属
粒子を主成分にする導電性組成物は、樹脂と金属の比重
差が大きいため、硬化前のペースト状態で長期保存して
おくと金属粒子が沈澱して使用できなくなってしまうこ
とがあるという問題があった。
平1-34597 号公報及び特開昭63-81706号公報出提案され
ている従来例は、いずれも導電性組成物のバインダーが
固く脆い皮膜を形成するフェノール樹脂を使用している
ため、皮膜の撓み強度が低く用途に限界があった。また
フェノール樹脂は分子結合の一部を分解脱離させること
によって半田の濡れを確保しているため、図４に示した
ように、半田が濡れた後は強度が著しく低下してしまう
という問題があった。さらに従来例では金属粒子として
CuまたはAgを主成分としているため、高温域で半田を濡
らす場合においてはCuまたはAgが半田の中に溶け込み
（半田食われ）、半田が導電性組成物に乗らない現象が
起こるという問題があった。また樹脂バインダーと金属
粒子を主成分にする導電性組成物は、樹脂と金属の比重
差が大きいため、硬化前のペースト状態で長期保存して
おくと金属粒子が沈澱して使用できなくなってしまうこ
とがあるという問題があった。
【０００６】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、撓み強度が高く広範囲の温度域で半田に濡れる高信
頼性のポリマー型の半田付着構造体及びこれに用いる導
電性組成物を提供することを目的とする。
め、撓み強度が高く広範囲の温度域で半田に濡れる高信
頼性のポリマー型の半田付着構造体及びこれに用いる導
電性組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半田付着構造体は、導電性組成物の表層に
半田層を有する半田付着構造体であって、前記導電性組
成物は、ジメチレンエーテル結合を有するレゾール型フ
ェノール樹脂と、ポリアミド樹脂からなるバインダー成
分と、平均粒径０．１μｍ以上５０μｍ以下の金属粒子
成分とを主成分とし、かつ前記金属粒子成分と前記半田
層とが、直接接触している部分を有することを特徴とす
る。
め、本発明の半田付着構造体は、導電性組成物の表層に
半田層を有する半田付着構造体であって、前記導電性組
成物は、ジメチレンエーテル結合を有するレゾール型フ
ェノール樹脂と、ポリアミド樹脂からなるバインダー成
分と、平均粒径０．１μｍ以上５０μｍ以下の金属粒子
成分とを主成分とし、かつ前記金属粒子成分と前記半田
層とが、直接接触している部分を有することを特徴とす
る。
【０００８】また本発明の導電性組成物は、ジメチレン
エーテル結合を有するレゾール型フェノール樹脂と、ポ
リアミド樹脂組成物のバインダーと、平均粒径０．１μ
ｍ以上５０μｍ以下の金属粒子とを主成分とすることを
特徴とする。
エーテル結合を有するレゾール型フェノール樹脂と、ポ
リアミド樹脂組成物のバインダーと、平均粒径０．１μ
ｍ以上５０μｍ以下の金属粒子とを主成分とすることを
特徴とする。
【０００９】前記構成においては、バインダー成分が３
〜４０重量％、金属粒子が６０〜９７重量％であること
が好ましい。
〜４０重量％、金属粒子が６０〜９７重量％であること
が好ましい。
【００１０】また前記構成においては、金属粒子が、Ni
成分を核とし、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少な
くとも一つの貴金属で被覆したものであることが好まし
い。
成分を核とし、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少な
くとも一つの貴金属で被覆したものであることが好まし
い。
【００１１】また前記構成においては、金属粒子が、N
i,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ば
れる少なくとも２種以上からなる合金成分を核とし、表
層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つの貴金
属で被覆したものであることが好ましい。
i,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ば
れる少なくとも２種以上からなる合金成分を核とし、表
層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つの貴金
属で被覆したものであることが好ましい。
【００１２】また前記構成においては、金属粒子が、Ni
成分を核とし、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少な
くとも一つの貴金属で被覆した金属粒子と、Ni,Cu,Al,T
i,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少なく
とも２種以上からなる合金成分を核とし、表層をAu,Ag,
Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つの貴金属で被覆し
た金属粒子との混合物であることが好ましい。
成分を核とし、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少な
くとも一つの貴金属で被覆した金属粒子と、Ni,Cu,Al,T
i,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少なく
とも２種以上からなる合金成分を核とし、表層をAu,Ag,
Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つの貴金属で被覆し
た金属粒子との混合物であることが好ましい。
【００１３】また前記構成においては、Ni成分を核と
し、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つ
の貴金属で被覆した金属粒子、および／またはNi,Cu,A
l,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少
なくとも２種以上からなる合金成分を核とし、表層をA
u,Ag,Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つの貴金属で
被覆した金属粒子と、下記ａ〜ｃ群のいずれかの金属か
ら選ばれる少なくとも一つの粒子との混合物であること
が好ましい。 ａ群：Ni,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd及びPt
から選ばれる少なくとも一つの金属粒子 ｂ群：Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In及びBi から選ばれる少
なくとも一つの金属粒子を核とし、Au,Ag,Pd,Pt の何れ
かから選ばれる貴金属で被覆された金属粒子 ｃ群：Ni,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd及びPt
から選ばれる少なくとも２種類以上の合金粒子 また前記構成においては、ジメチレンエーテル結合を有
するレゾール型フェノール樹脂が５０重量％以上９７重
量％、ポリアミド樹脂からなるバインダー成分が３重量
％以上５０重量％の範囲であることが好ましい。
し、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つ
の貴金属で被覆した金属粒子、および／またはNi,Cu,A
l,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少
なくとも２種以上からなる合金成分を核とし、表層をA
u,Ag,Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つの貴金属で
被覆した金属粒子と、下記ａ〜ｃ群のいずれかの金属か
ら選ばれる少なくとも一つの粒子との混合物であること
が好ましい。 ａ群：Ni,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd及びPt
から選ばれる少なくとも一つの金属粒子 ｂ群：Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In及びBi から選ばれる少
なくとも一つの金属粒子を核とし、Au,Ag,Pd,Pt の何れ
かから選ばれる貴金属で被覆された金属粒子 ｃ群：Ni,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd及びPt
から選ばれる少なくとも２種類以上の合金粒子 また前記構成においては、ジメチレンエーテル結合を有
するレゾール型フェノール樹脂が５０重量％以上９７重
量％、ポリアミド樹脂からなるバインダー成分が３重量
％以上５０重量％の範囲であることが好ましい。
【００１４】
【作用】前記した本発明の半田付着構造体によれば、導
電性組成物は、ジメチレンエーテル結合を有するレゾー
ル型フェノール樹脂と、ポリアミド樹脂からなるバイン
ダー成分と、平均粒径０．１μｍ以上５０μｍ以下の金
属粒子成分とを主成分とし、かつ金属粒子成分と半田層
とが、直接接触している部分を有することにより、撓み
強度が高く広範囲の温度域で半田に濡れる高信頼性のポ
リマー型の半田付着構造体を実現できる。すなわち、本
発明は導電性組成物のバインダーとしてジメチレンエー
テル結合を有するレゾール型フェノール樹脂と、ポリア
ミド樹脂組成物を使用することで、半田を濡らすことが
でき半田食われもなく、撓み強度が高くかつ半田濡れ後
も強度低下が小さくかつ硬化前のペースト状での保存性
を高めた導電性組成物を得るものである。言い換える
と、導電性組成物にフラックスと熱をかけると、表層の
バインダー樹脂（ポリアミド樹脂）の部分が溶融すると
ともに、レゾール型フェノール樹脂が分解して金属粒子
が露出する。このため、金属粒子成分と半田層とが、直
接接触する。
電性組成物は、ジメチレンエーテル結合を有するレゾー
ル型フェノール樹脂と、ポリアミド樹脂からなるバイン
ダー成分と、平均粒径０．１μｍ以上５０μｍ以下の金
属粒子成分とを主成分とし、かつ金属粒子成分と半田層
とが、直接接触している部分を有することにより、撓み
強度が高く広範囲の温度域で半田に濡れる高信頼性のポ
リマー型の半田付着構造体を実現できる。すなわち、本
発明は導電性組成物のバインダーとしてジメチレンエー
テル結合を有するレゾール型フェノール樹脂と、ポリア
ミド樹脂組成物を使用することで、半田を濡らすことが
でき半田食われもなく、撓み強度が高くかつ半田濡れ後
も強度低下が小さくかつ硬化前のペースト状での保存性
を高めた導電性組成物を得るものである。言い換える
と、導電性組成物にフラックスと熱をかけると、表層の
バインダー樹脂（ポリアミド樹脂）の部分が溶融すると
ともに、レゾール型フェノール樹脂が分解して金属粒子
が露出する。このため、金属粒子成分と半田層とが、直
接接触する。
【００１５】ここでレゾール型フェノール樹脂とポリア
ミド樹脂との樹脂組成物は、部分的に反応結合させた変
性物でも単なる混合物でも使用できる。またレゾール型
フェノール樹脂とポリアミド樹脂はそれぞれ１種でも２
種以上の混合物でも使用できる。本発明のレゾール型フ
ェノール樹脂は、ジメチレンエーテル結合を有する。よ
り具体的には、フェノール基を含むベンゼン環とベンゼ
ン環との間が、ジメチレンエーテル［ＣＨ2ＯＣＨ2］結
合によって結合されているものである。
ミド樹脂との樹脂組成物は、部分的に反応結合させた変
性物でも単なる混合物でも使用できる。またレゾール型
フェノール樹脂とポリアミド樹脂はそれぞれ１種でも２
種以上の混合物でも使用できる。本発明のレゾール型フ
ェノール樹脂は、ジメチレンエーテル結合を有する。よ
り具体的には、フェノール基を含むベンゼン環とベンゼ
ン環との間が、ジメチレンエーテル［ＣＨ2ＯＣＨ2］結
合によって結合されているものである。
【００１６】導電性組成物のバインダーとしては上記必
須成分の他に、塗膜強度向上、密着強度向上、導電性向
上、粘度調整、粘性等のレオロジー調整等を目的として
第３の樹脂成分を必要に応じて添加してもよい。
須成分の他に、塗膜強度向上、密着強度向上、導電性向
上、粘度調整、粘性等のレオロジー調整等を目的として
第３の樹脂成分を必要に応じて添加してもよい。
【００１７】導電性組成物の金属粒子としては平均粒径
が０．１μｍ以上５０μｍ以下の粒子であれば使用でき
るが、好ましい例として（イ）Au,Ag,Pd,Pt の何れかか
ら選ばれる貴金属で被覆したNi粒子、および／または、
（ロ）前記貴金属で被覆したNi,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,
In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少なくとも２種以上か
らなる合金粒子を主成分とすることが望ましい。特に核
になる金属としてNiまたは少なくとも一成分に卑金属成
分を含む合金粒子を用いるとコスト的にも好ましい。こ
こで金属粒子は前記（イ）または（ロ）単独あるいはこ
れらの混合物でもよいし、前記（イ）および／または
（ロ）とNi,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt
のいずれかもしくは２種以上の組み合わせの混合金属粒
子との混合物でもよい。また、Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,I
n,Biの何れか、もしくは２種以上の任意の組み合わせの
混合金属粒子を核としAu,Ag,Pd,Pt の何れかから選ばれ
る貴金属で被覆した金属粒子と、上記（イ）および／ま
たは（ロ）との混合物でもよい。さらにNi,Cu,Al,Ti,C
r,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt の２種以上の任意の組
み合わせの合金粒子と上記（イ）および／または（ロ）
との混合粒子でも使用可能である。これらの金属粒子を
使用することで半田濡れに優れかつ半田食われもなく、
半田濡れ後も強度低下が小さい導電性組成物が実現でき
る。
が０．１μｍ以上５０μｍ以下の粒子であれば使用でき
るが、好ましい例として（イ）Au,Ag,Pd,Pt の何れかか
ら選ばれる貴金属で被覆したNi粒子、および／または、
（ロ）前記貴金属で被覆したNi,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,
In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少なくとも２種以上か
らなる合金粒子を主成分とすることが望ましい。特に核
になる金属としてNiまたは少なくとも一成分に卑金属成
分を含む合金粒子を用いるとコスト的にも好ましい。こ
こで金属粒子は前記（イ）または（ロ）単独あるいはこ
れらの混合物でもよいし、前記（イ）および／または
（ロ）とNi,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt
のいずれかもしくは２種以上の組み合わせの混合金属粒
子との混合物でもよい。また、Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,I
n,Biの何れか、もしくは２種以上の任意の組み合わせの
混合金属粒子を核としAu,Ag,Pd,Pt の何れかから選ばれ
る貴金属で被覆した金属粒子と、上記（イ）および／ま
たは（ロ）との混合物でもよい。さらにNi,Cu,Al,Ti,C
r,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt の２種以上の任意の組
み合わせの合金粒子と上記（イ）および／または（ロ）
との混合粒子でも使用可能である。これらの金属粒子を
使用することで半田濡れに優れかつ半田食われもなく、
半田濡れ後も強度低下が小さい導電性組成物が実現でき
る。
【００１８】導電性組成物の構成成分としてはこの他に
必要に応じて溶剤、分散剤、レベリング剤等のレオロジ
ー調整剤やカップリング剤等の密着性改良剤が使用でき
る。
必要に応じて溶剤、分散剤、レベリング剤等のレオロジ
ー調整剤やカップリング剤等の密着性改良剤が使用でき
る。
【００１９】本発明では導電性組成物のバインダーとし
て固くて脆いレゾール型フェノール樹脂を強靭なポリア
ミド樹脂成分で補強しているため、高い撓み強度を有す
る導電性組成物が得られる。
て固くて脆いレゾール型フェノール樹脂を強靭なポリア
ミド樹脂成分で補強しているため、高い撓み強度を有す
る導電性組成物が得られる。
【００２０】
【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに詳細に説
明する。
明する。
【００２１】本発明の導電性組成物は、バインダー中の
レゾール型フェノール樹脂の一部（ジメチレンエーテル
結合）分解とポリアミド樹脂（熱可塑性）成分の融解に
よって金属粒子を露出し半田を濡らすことを特徴として
いる。半田が濡れた後は半田が冷え室温に戻った際ポリ
アミド樹脂が元の高い強度を有しているため半田濡れに
よるバインダーの強度低下が小さい。図１（ａ）〜
（ｃ）は本発明の半田付着構造体を形成する一実施例の
工程を示すものである。図１（ａ）において、１は金属
粒子、２はバインダー樹脂である。図１（ａ）の状態で
フラックスと熱をかけると、表層のバインダー樹脂（ポ
リアミド樹脂）の部分が溶融するとともに、レゾール型
フェノール樹脂が分解して金属粒子が露出する（図１
（ｂ））。この露出金属粒子３に半田４をかけると、半
田濡れ性が高くかつ半田食われもしない構造体が得られ
る（図１（ｃ））。以上の通り、ジメチレンエーテル結
合を有するレゾール型フェノール樹脂と、この樹脂と相
溶性を有する分子量１０００以上のポリアミド樹脂から
なるバインダー樹脂２と、金属粒子１とを主成分にする
導電性組成物の塗膜を基板上に形成し、これを半田液に
浸漬し、導電性組成物塗膜上に半田層４を形成し、この
際半田熱によって塗膜のバインダー表層が分解や融解し
内包する金属粒子が露出し３半田が濡れる。半田が冷え
ると融解していたバインダーも凝固し、これによって導
電性組成物塗膜は半田層と堅固に結合する。
レゾール型フェノール樹脂の一部（ジメチレンエーテル
結合）分解とポリアミド樹脂（熱可塑性）成分の融解に
よって金属粒子を露出し半田を濡らすことを特徴として
いる。半田が濡れた後は半田が冷え室温に戻った際ポリ
アミド樹脂が元の高い強度を有しているため半田濡れに
よるバインダーの強度低下が小さい。図１（ａ）〜
（ｃ）は本発明の半田付着構造体を形成する一実施例の
工程を示すものである。図１（ａ）において、１は金属
粒子、２はバインダー樹脂である。図１（ａ）の状態で
フラックスと熱をかけると、表層のバインダー樹脂（ポ
リアミド樹脂）の部分が溶融するとともに、レゾール型
フェノール樹脂が分解して金属粒子が露出する（図１
（ｂ））。この露出金属粒子３に半田４をかけると、半
田濡れ性が高くかつ半田食われもしない構造体が得られ
る（図１（ｃ））。以上の通り、ジメチレンエーテル結
合を有するレゾール型フェノール樹脂と、この樹脂と相
溶性を有する分子量１０００以上のポリアミド樹脂から
なるバインダー樹脂２と、金属粒子１とを主成分にする
導電性組成物の塗膜を基板上に形成し、これを半田液に
浸漬し、導電性組成物塗膜上に半田層４を形成し、この
際半田熱によって塗膜のバインダー表層が分解や融解し
内包する金属粒子が露出し３半田が濡れる。半田が冷え
ると融解していたバインダーも凝固し、これによって導
電性組成物塗膜は半田層と堅固に結合する。
【００２２】加えて本実施例ではバインダーとしてたと
えば数平均分子量１０００以上のポリアミド樹脂成分と
溶剤を含んでいる。溶剤はバインダー成分であるポリア
ミド樹脂を溶解または膨潤させるとともに、ペーストの
粘度調整を行っている。ペーストの粘度は１Ｐａ・ｓよ
り小さい範囲でも０．２Ｐａ・ｓ程度までは使用可能で
あるが、好ましい粘度は１〜２０００Ｐａ・ｓであり、
より好ましくは２〜１００Ｐａ・ｓである。この様な粘
度にすることにより、取り扱い性を向上できるととも
に、金属粒子の沈澱を抑制する働きを持ち、長期保存が
可能になる。
えば数平均分子量１０００以上のポリアミド樹脂成分と
溶剤を含んでいる。溶剤はバインダー成分であるポリア
ミド樹脂を溶解または膨潤させるとともに、ペーストの
粘度調整を行っている。ペーストの粘度は１Ｐａ・ｓよ
り小さい範囲でも０．２Ｐａ・ｓ程度までは使用可能で
あるが、好ましい粘度は１〜２０００Ｐａ・ｓであり、
より好ましくは２〜１００Ｐａ・ｓである。この様な粘
度にすることにより、取り扱い性を向上できるととも
に、金属粒子の沈澱を抑制する働きを持ち、長期保存が
可能になる。
【００２３】さらに金属粒子に酸化しにくくかつ半田濡
れ性が高い貴金属を表面に配し核に半田が食われにくい
Ni粒子および／または前記貴金属で被覆したNi,Cu,Al,T
i,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少なく
とも２種以上からなる合金粒子を使用しているため低温
域から高温域まで半田濡れ性が高くかつ半田食われもし
ない導電性組成物となる。
れ性が高い貴金属を表面に配し核に半田が食われにくい
Ni粒子および／または前記貴金属で被覆したNi,Cu,Al,T
i,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少なく
とも２種以上からなる合金粒子を使用しているため低温
域から高温域まで半田濡れ性が高くかつ半田食われもし
ない導電性組成物となる。
【００２４】以下具体的実施例を説明する。以下の実施
例において、レゾール型フェノール樹脂は群栄化学社製
の“ＰＬ４３４８”、ポリイミド樹脂は宇部興産社製の
“Ｕワニス”、ポリアミド樹脂はダイセル社製の“ダイ
アミド１７０”、エポキシ樹脂は油化シェル社製の“エ
ピコート８０７”とその硬化剤ジシアンジアミド、ポリ
ウレタン樹脂は大日本インキ化学社製の“クリスボン８
５６６”、ポリビニルホルマール樹脂は電気化学工業社
製の“＃２００”、ポリシリコーンイミド樹脂は信越化
学社製の“ＫＪＲ６５１”、ニトリルゴムはＢ．Ｆ．グ
ッドリッチ社製の“ハイカー１０７２”をそれぞれ用い
た。
例において、レゾール型フェノール樹脂は群栄化学社製
の“ＰＬ４３４８”、ポリイミド樹脂は宇部興産社製の
“Ｕワニス”、ポリアミド樹脂はダイセル社製の“ダイ
アミド１７０”、エポキシ樹脂は油化シェル社製の“エ
ピコート８０７”とその硬化剤ジシアンジアミド、ポリ
ウレタン樹脂は大日本インキ化学社製の“クリスボン８
５６６”、ポリビニルホルマール樹脂は電気化学工業社
製の“＃２００”、ポリシリコーンイミド樹脂は信越化
学社製の“ＫＪＲ６５１”、ニトリルゴムはＢ．Ｆ．グ
ッドリッチ社製の“ハイカー１０７２”をそれぞれ用い
た。
【００２５】（実施例１〜４，比較例１〜３）
表１〜２に示す各組成配合物を３本ロールで混練し、実
施例１〜４，比較例１〜３、参考例１〜７の導電性組成
物を作成した。
施例１〜４，比較例１〜３、参考例１〜７の導電性組成
物を作成した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】ガラスエポキシ基板上にこれらの導電性組
成物の塗膜を膜厚３０μｍで形成し、１７０℃、２０分
で焼き付けた。これら導電性組成物塗膜は下記に示す評
価方法で半田濡れ性、半田食われ性を評価した。結果を
表３〜４に示す。
成物の塗膜を膜厚３０μｍで形成し、１７０℃、２０分
で焼き付けた。これら導電性組成物塗膜は下記に示す評
価方法で半田濡れ性、半田食われ性を評価した。結果を
表３〜４に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】
（備考）表３〜４における評価尺度
半田濡れ個数 １００ ：○
９９〜９５：△
９５以下 ：×
半田食われ発生温度 ３００℃以上 ：○
３００〜２７０℃：△
２７０℃以下 ：×
撓み密着強度 単位［kgf/cm2］
ペースト保存性 単位［経過日数］
半田濡れ性の評価方法は、図２（ａ）〜（ｅ）に示す。
図２（ａ）において、１１はガラスエポキシ基板であ
り、１２は焼き付けられた導電性組成物塗膜、１３はガ
ラスエポキシ基板１１と導電性組成物塗膜１２を一体化
した中間体１３である。この中間体１３には、たとえば
１×１ｍｍ2のパターンに形成した導電性組成物塗膜１
２を１００個作成してある。次に図２（ｂ）に示すよう
に中間体１３を、２２０℃のSn-Pb 共晶半田液１４の槽
に１０秒間浸漬した。得られた半田付着構造体を（図２
（ｃ））に示す。次に半田１５が濡れた個数を計測し
た。図２（ｄ）は半田濡れ性が良好なもの、図２（ｅ）
は半田濡れ性が不良なものを示す。１６は半田濡れ性の
不良部分である。
図２（ａ）において、１１はガラスエポキシ基板であ
り、１２は焼き付けられた導電性組成物塗膜、１３はガ
ラスエポキシ基板１１と導電性組成物塗膜１２を一体化
した中間体１３である。この中間体１３には、たとえば
１×１ｍｍ2のパターンに形成した導電性組成物塗膜１
２を１００個作成してある。次に図２（ｂ）に示すよう
に中間体１３を、２２０℃のSn-Pb 共晶半田液１４の槽
に１０秒間浸漬した。得られた半田付着構造体を（図２
（ｃ））に示す。次に半田１５が濡れた個数を計測し
た。図２（ｄ）は半田濡れ性が良好なもの、図２（ｅ）
は半田濡れ性が不良なものを示す。１６は半田濡れ性の
不良部分である。
【００３２】半田食われ性の評価方法は基本的には半田
濡れ性評価と同様である。１×１ｍｍ2のパターンに形
成した導電性組成物膜を１００個作成し（図２
（ａ））、１０秒間半田に浸漬し（図２（ｂ））、半田
食われが１個でも発生した温度を測定した。図２（ｆ）
は半田食われの部分１７を示す。
濡れ性評価と同様である。１×１ｍｍ2のパターンに形
成した導電性組成物膜を１００個作成し（図２
（ａ））、１０秒間半田に浸漬し（図２（ｂ））、半田
食われが１個でも発生した温度を測定した。図２（ｆ）
は半田食われの部分１７を示す。
【００３３】撓み密着強度の評価方法はJIS-K6856 に基
づいて測定した。
づいて測定した。
【００３４】ペースト保存性の評価方法は、混練を終え
た導電組成物ペーストを１００ｃｃのプラスチック容器
に入れ２５℃±３℃の環境化に静置した。ペースト中の
金属粒子が沈澱し上澄みが生じるまでの経過日数を測定
した。
た導電組成物ペーストを１００ｃｃのプラスチック容器
に入れ２５℃±３℃の環境化に静置した。ペースト中の
金属粒子が沈澱し上澄みが生じるまでの経過日数を測定
した。
【００３５】以上の評価の結果、実施例１〜４では何れ
も半田濡れ性に問題なくかつ半田食われも約３００℃ま
で発生しなかった。また撓み強度は数十kg/cm2あり樹脂
基板の反りや撓みに充分耐えられる強度を堅持してい
た。沈澱も３ヶ月以上発生しなかった。
も半田濡れ性に問題なくかつ半田食われも約３００℃ま
で発生しなかった。また撓み強度は数十kg/cm2あり樹脂
基板の反りや撓みに充分耐えられる強度を堅持してい
た。沈澱も３ヶ月以上発生しなかった。
【００３６】一方比較例１では半田濡れ性は充分である
が、半田食われが激しく２７０℃以上の半田プロセスに
は使用できなかった。また撓み強度も低く（特に半田濡
れ後の撓み強度は一段と低い）樹脂基板の撓みに耐えら
れなかった。沈澱も７０日経過後から発生した。半田食
われが激しい理由は導電体に核としてCu粒子のみを使用
しているためで、本発明による実施例１〜２においては
導電体に核としてNi粒子を含むものを主体に使用してい
るため問題なかった。撓み強度が低い理由はバインダー
であるフェノール樹脂の脆さが起因していると考えられ
る。加えて、前記した図４のように半田熱によってフェ
ノール樹脂が分解するため半田濡れ後の撓み強度が一段
と低下した。
が、半田食われが激しく２７０℃以上の半田プロセスに
は使用できなかった。また撓み強度も低く（特に半田濡
れ後の撓み強度は一段と低い）樹脂基板の撓みに耐えら
れなかった。沈澱も７０日経過後から発生した。半田食
われが激しい理由は導電体に核としてCu粒子のみを使用
しているためで、本発明による実施例１〜２においては
導電体に核としてNi粒子を含むものを主体に使用してい
るため問題なかった。撓み強度が低い理由はバインダー
であるフェノール樹脂の脆さが起因していると考えられ
る。加えて、前記した図４のように半田熱によってフェ
ノール樹脂が分解するため半田濡れ後の撓み強度が一段
と低下した。
【００３７】比較例２、３では撓み強度は高いが半田が
濡れなかった。比較例２では沈澱が５５日経過後あたり
から発生した。
濡れなかった。比較例２では沈澱が５５日経過後あたり
から発生した。
【００３８】実施例１と比較例２との組成を比較した場
合、両者は金属粒子が同一（Pd被覆Ni粒子）であるがバ
インダー成分が異なる。比較例２は撓み強度を高めるた
めバインダーとして脆いフェノール樹脂を強靭なエポキ
シ樹脂で変性している。確かに比較例２は撓み強度が高
いが半田に濡れなかった。これは比較例２のバインダー
が半田を濡らす高温においても分解や融解等の現象がな
く、内包するNi粒子がバインダーに包まれ露出しないた
めである。一方、実施例１では半田熱で分解するレゾー
ル型フェノール樹脂と融解軟化するポリアミド樹脂をバ
インダーにしているため、図１に示すように半田によく
濡れ、かつ半田に濡れた後室温に戻した時にポリアミド
樹脂が元の強固なバインド力を保持しているため撓み強
度を維持できた。
合、両者は金属粒子が同一（Pd被覆Ni粒子）であるがバ
インダー成分が異なる。比較例２は撓み強度を高めるた
めバインダーとして脆いフェノール樹脂を強靭なエポキ
シ樹脂で変性している。確かに比較例２は撓み強度が高
いが半田に濡れなかった。これは比較例２のバインダー
が半田を濡らす高温においても分解や融解等の現象がな
く、内包するNi粒子がバインダーに包まれ露出しないた
めである。一方、実施例１では半田熱で分解するレゾー
ル型フェノール樹脂と融解軟化するポリアミド樹脂をバ
インダーにしているため、図１に示すように半田によく
濡れ、かつ半田に濡れた後室温に戻した時にポリアミド
樹脂が元の強固なバインド力を保持しているため撓み強
度を維持できた。
【００３９】比較例３は耐熱性の高い導電性組成物のバ
インダーとしてよく適用される例である。確かに比較例
３は半田濡れ後も撓み強度が高いことが示されている
が、半田が濡れない。この理由は比較例３のバインダー
も半田熱に対し分解も融解もしないためである。
インダーとしてよく適用される例である。確かに比較例
３は半田濡れ後も撓み強度が高いことが示されている
が、半田が濡れない。この理由は比較例３のバインダー
も半田熱に対し分解も融解もしないためである。
【００４０】実施例２はバインダー組成が実施例１と同
一であるが金属粒子が異なる。実施例２では貴金属（A
g）被覆Ni粒子の他にNi粒子を使用している。しかし実
施例２の評価結果は実施例１に劣らない。このことは金
属粒子として貴金属被覆Ni粒子を含有していれば他の金
属粒子との複合でも本発明の目的を達せられることを示
している。
一であるが金属粒子が異なる。実施例２では貴金属（A
g）被覆Ni粒子の他にNi粒子を使用している。しかし実
施例２の評価結果は実施例１に劣らない。このことは金
属粒子として貴金属被覆Ni粒子を含有していれば他の金
属粒子との複合でも本発明の目的を達せられることを示
している。
【００４１】さらに実施例３、４ではバインダー組成が
実施例１と同一であるが金属粒子が異なる。実施例３、
４ではAg被覆Ni-Cu 合金粒子を主体とする金属粒子を使
用している。しかし実施例３、４の評価結果は実施例１
に劣らない。このことは金属粉として貴金属被覆卑金属
合金粒子を含有していれば他の金属粒子との複合でも本
発明の目的を達せられることを示している。
実施例１と同一であるが金属粒子が異なる。実施例３、
４ではAg被覆Ni-Cu 合金粒子を主体とする金属粒子を使
用している。しかし実施例３、４の評価結果は実施例１
に劣らない。このことは金属粉として貴金属被覆卑金属
合金粒子を含有していれば他の金属粒子との複合でも本
発明の目的を達せられることを示している。
【００４２】
【発明の効果】本発明により撓み強度が高く半田濡れ後
も強度低下が小さい強靭な導電性組成物が得られるた
め、反り、撓み等が発生しやすい樹脂基板へ実装する用
途展開が拡大する。また半田が食われずに濡れる温度範
囲が広い導電性組成物が得られるため様々な半田実装に
使用できる。さらに基板と実装される部品との間に熱膨
張差による歪が生じる場合がよくあり、これによって部
品の破壊、脱落や導電接合部の破壊等が発生するが、本
発明の導電性組成物は歪を緩和する効果も有するため熱
歪による部品の破壊、脱落および導電接合部の破壊を防
止できる。
も強度低下が小さい強靭な導電性組成物が得られるた
め、反り、撓み等が発生しやすい樹脂基板へ実装する用
途展開が拡大する。また半田が食われずに濡れる温度範
囲が広い導電性組成物が得られるため様々な半田実装に
使用できる。さらに基板と実装される部品との間に熱膨
張差による歪が生じる場合がよくあり、これによって部
品の破壊、脱落や導電接合部の破壊等が発生するが、本
発明の導電性組成物は歪を緩和する効果も有するため熱
歪による部品の破壊、脱落および導電接合部の破壊を防
止できる。
【００４３】また本発明において核になる導電性金属粒
子として安価で供給安定性も優れているNi粒子および／
または少なくとも一成分に卑金属成分を含む合金粒子を
用いるとコストも安価になり優れている。
子として安価で供給安定性も優れているNi粒子および／
または少なくとも一成分に卑金属成分を含む合金粒子を
用いるとコストも安価になり優れている。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の半田付着構造体を形
成する一実施例の工程を示す断面模式図である。
成する一実施例の工程を示す断面模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例の半田濡れ
性の評価方法を示す工程図である。（ｆ）は同半田食わ
れ性の評価方法を示す図である。
性の評価方法を示す工程図である。（ｆ）は同半田食わ
れ性の評価方法を示す図である。
【図３】従来の導電性組成物の断面模式図である。
【図４】従来の導電性組成物の半田濡れ機構を示す断面
模式図である。
模式図である。
１ 金属粒子
２ バインダー樹脂
３ 露出金属粒子
４ 半田
１１ ガラスエポキシ基板
１２ 導電性組成物塗膜
１３ 中間体
１４ 半田液
１５ 半田
１６ 半田濡れ性の不良部分
１７ 半田食われの部分
２１ 金属粒子
２２ バインダー樹脂
３１ 金属粒子
３２ バインダー樹脂
３３ 変質バインダー樹脂層
３４ 半田
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０５Ｋ 1/09 Ｈ０５Ｋ 1/09 Ａ
// Ｈ０５Ｋ 3/24 3/24 Ｂ
(72)発明者 桜井 渡
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 桧森 剛司
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平３−77202（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−21659（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−176906（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−14213（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−265405（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−345701（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−185806（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C08L 61/06 - 61/14
H01B 1/00 - 1/24
Claims (8)
- 【請求項１】 ジメチレンエーテル結合を有するレゾー
ル型フェノール樹脂と、ポリアミド樹脂組成物のバイン
ダーと、平均粒径０．１μｍ以上５０μｍ以下の金属粒
子とを主成分とすることを特徴とする導電性組成物。 - 【請求項２】 バインダー成分が３〜４０重量％、金属
粒子が６０〜９７重量％である請求項１に記載の導電性
組成物。 - 【請求項３】 金属粒子が、Ni成分を核とし、表層をA
u,Ag,Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つの貴金属で
被覆したものである請求項１に記載の導電性組成物。 - 【請求項４】 金属粒子が、Ni,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,
In,Bi,Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少なくとも２種以上か
らなる合金成分を核とし、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選
ばれる少なくとも一つの貴金属で被覆したものである請
求項１に記載の導電性組成物。 - 【請求項５】 金属粒子が、Ni成分を核とし、表層をA
u,Ag,Pd及びPtから選ばれる少なくとも一つの貴金属で
被覆した金属粒子と、Ni,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,
Au,Ag,Pd,Pt から選ばれる少なくとも２種以上からなる
合金成分を核とし、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる
少なくとも一つの貴金属で被覆した金属粒子との混合物
である請求項１に記載の導電性組成物。 - 【請求項６】 Ni成分を核とし、表層をAu,Ag,Pd及びPt
から選ばれる少なくとも一つの貴金属で被覆した金属粒
子および／またはNi,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,A
g,Pd,Pt から選ばれる少なくとも２種以上からなる合金
成分を核とし、表層をAu,Ag,Pd及びPtから選ばれる少な
くとも一つの貴金属で被覆した金属粒子と、下記ａ〜ｃ
群のいずれかの金属から選ばれる少なくとも一つの粒子
との混合物である請求項１に記載の導電性組成物。 ａ群：Ni,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd及びPt
から選ばれる少なくとも一つの金属粒子 ｂ群：Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In及びBi から選ばれる少
なくとも一つの金属粒子を核とし、Au,Ag,Pd,Pt の何れ
かから選ばれる貴金属で被覆された金属粒子 ｃ群：Ni,Cu,Al,Ti,Cr,Pb,Sn,Zn,In,Bi,Au,Ag,Pd及びPt
から選ばれる少なくとも２種類以上の合金粒子 - 【請求項７】 ジメチレンエーテル結合を有するレゾー
ル型フェノール樹脂が５０重量％以上９７重量％、ポリ
アミド樹脂からなるバインダー成分が３重量％以上５０
重量％の範囲である請求項１に記載の導電性組成物。 - 【請求項８】 導電性組成物の表層に半田層を有する半
田付着構造体であって、前記導電性組成物は、請求項１
〜７のいずれかの導電性組成物であり、かつ前記導電性
組成物の金属粒子成分と前記半田層とが、直接接触して
いる部分を有することを特徴とする半田付着構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06925495A JP3431338B2 (ja) | 1994-11-22 | 1995-03-28 | 半田付着構造体及びこれに用いる導電性組成物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28828994 | 1994-11-22 | ||
| JP6-288289 | 1994-11-22 | ||
| JP06925495A JP3431338B2 (ja) | 1994-11-22 | 1995-03-28 | 半田付着構造体及びこれに用いる導電性組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08199041A JPH08199041A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3431338B2 true JP3431338B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=26410446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06925495A Expired - Lifetime JP3431338B2 (ja) | 1994-11-22 | 1995-03-28 | 半田付着構造体及びこれに用いる導電性組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3431338B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08217955A (ja) * | 1995-02-17 | 1996-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 導電性組成物 |
| KR100616368B1 (ko) * | 2001-10-19 | 2006-08-28 | 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 | 도전성 수지조성물 및 이것을 사용한 전자부품 |
| CN100460467C (zh) * | 2001-10-19 | 2009-02-11 | 日立化成工业株式会社 | 导电性树脂组合物及使用其的电子部件 |
| JP2006028213A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Toyama Prefecture | 機能性導電塗料並びにそれを用いた電子回路とその形成方法 |
| US8704087B2 (en) * | 2011-06-01 | 2014-04-22 | E I Du Pont De Nemours And Company | Solderable polymer thick film conductive electrode composition for use in thin-film photovoltaic cells and other applications |
| JP2016157781A (ja) * | 2015-02-24 | 2016-09-01 | 株式会社巴川製紙所 | 導電性接着シート、シールドプリント配線板および電子機器 |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP06925495A patent/JP3431338B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08199041A (ja) | 1996-08-06 |
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