JP6247069B2 - ポリマー厚膜導体組成物のラミネーション - Google Patents
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Description
a)基板を提供する工程と、
b)ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物、ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物、およびそれらの混合物からなる群から選択されるポリマー厚膜導体組成物を提供する工程と、
c)基板上へ厚膜導体組成物を塗布する工程と、
d)厚膜導体組成物に温度および/または圧力の下でラミネーションを行う工程と
を含む、電気回路において電導体を形成する方法を提供する。
(a)(b)の有機媒体に分散される、スズ、銀および銅からなり、そして2〜18μmの平均粒径および0.2〜1.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する65〜95重量%のはんだ合金粉末と、
(b)
(i)塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂であって、
(2)二塩基性エステルを含む有機溶媒に溶解される塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂
を含む、5〜35重量%の有機媒体と
を含むポリマー厚膜はんだ合金導体組成物である。
(a)(i)スズ、銀および銅合金粉末、(ii)スズおよびビスマス合金粉末、ならびに(iii)それらの混合物からなる群から選択され、2〜18μmの平均粒径および0.2〜1.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する粒子からなる35〜94重量%のはんだ合金粉末と、
(b)銀、銅、金、アルミニウムおよびそれらの混合物からなる群から選択され、2〜18μmの平均粒径および0.1〜2.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する粒子からなる1〜30重量%の金属と、
(c)
(1)塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂またはフェノキシ樹脂である樹脂であって、
(2)二塩基性エステルまたはグリコールエーテルを含む有機溶媒が溶解される樹脂、
を含む、5〜35重量%の有機媒体と
を含むが、ただし、上記樹脂がフェノキシ樹脂である場合、上記金属は銀であり、上記はんだ合金粉末および上記金属は上記有機媒体に分散される、ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物である。
A.導体粉末
厚膜はんだ合金導体組成物の電気的機能性粉末は、SAC合金として既知のスズ、銀および銅を含有するはんだ合金導体粉末である。ここではスズが最大成分であり、すなわち、90重量%より多い。
はんだ合金粉末は、典型的に、印刷に適切な粘稠性およびレオロジーを有する「ペースト」と呼ばれるペースト状組成物を形成するために機械的混合によって有機媒体(媒剤)と混合される。有機媒体は、固体が適度な安定性によって分散可能であるものでなければならない。有機媒体の流動学的特性は、それらが組成物に良好な塗布特性を与えるようなものでなければならない。そのような特性には、適度な安定性を有する固体の分散、組成物の良好な塗布、適切な粘度、チキソトロピー、基板および固体の適切な湿潤性、良好な乾燥速度、および乱暴な取り扱いに耐えるのに十分な乾燥膜強度が含まれる。
A.導体粉末
厚膜はんだ合金/金属導体組成物の電気的機能性粉末は、(1)SAC合金として既知の、スズが最大パーセント、すなわち90重量%より多いスズ、銀および銅合金粉末、少なくとも40重量%スズを有するSn/Bi合金粉末、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されるはんだ合金導体粉末、ならびに(2)銀、銅、金、アルミニウムまたはそれらの混合物からなる群から選択される金属粉末/フレークである。
粉末は、典型的に、印刷に適切な粘稠性およびレオロジーを有する「ペースト」と呼ばれるペースト状組成物を形成するために機械的混合によって有機媒体(媒剤)と混合される。有機媒体は、固体が適度な安定性によって分散可能であるものでなければならない。有機媒体の流動学的特性は、それらが組成物に良好な塗布特性を与えるようなものでなければならない。そのような特性には、適度な安定性を有する固体の分散、組成物の良好な塗布、適切な粘度、チキソトロピー、基板および固体の適切な湿潤性、良好な乾燥速度、および乱暴な取り扱いに耐えるのに十分な乾燥膜強度が含まれる。
「ペースト」としても知られるポリマー厚膜導体組成物は、典型的に、本質的に気体および水分に不浸透性であるポリエステルなどの基板上で析出される。基板は、可撓性材料のシートであることもできる。一例は、その上に析出された任意の金属または誘電層を有するプラスチックシートの組み合わせから構成される複合材料などの不浸透性プラスチックである。基板は、140℃の処理温度に耐えるようなものでなければならない。一実施形態において、基板は金属化はんだ合金ペーストによる層の蓄積であることができる。
ラミネーションは、様々な材料を使用することから、複合材料が、改善された強度、安定性、外観または他の特性を達成するように、材料を多層に製造する技術である。ラミネートは、通常、熱、圧力、溶接または接着剤によって永久的に組み立てられる。一実施形態において、熱と圧力との組み合わせが使用される。ロールラミネーターは、ラミネーションプロセスを完了するために典型的には2本のロールを使用し、1本のロールは上部にあり、もう1本のロールは底部にある。これらのロールは、マンドレルとして知られる金属バー上をスライドし、次いで機械に配置され、機械を通して供給する。様々な温度、圧力設定が使用されてもよい。析出された厚膜導体組成物のラミネーションによって、低抵抗率、すなわち、15ミリオーム/スクエア程度の低さの導体が提供される。
比較実験A
10μmの平均球状粒径(範囲は5〜15μmであった)を有するはんだ合金粉末SAC305(AMTECH,SMT International LLC,Deep River,CN)および5ミクロンの平均粒径を有する銀フレークを、塩化ビニリデンおよびアクリロニトリル樹脂(Saran(商標)F−310 resin,Dow Chemical Co.,Midland,MI)のコポリマーから構成される有機媒体と混合することによって、PTFはんだ合金/金属導体組成物を調製した。樹脂の分子量は約25,000であった。はんだ合金粉末を添加する前に樹脂を完全に溶解するために溶媒を使用した。溶媒は、二塩基性エステル(DuPont,Wilmington,DE)とEastman(商標)C−11ケトン溶媒Eastman Chemical,Kingsport,TN)との50/50混合物であった。
58.25% SAC305はんだ合金粉末−(96.5%Sn、3%Ag、0.5%Cu)
9.71 有機媒体(19.5%樹脂/80.5%溶媒)
29.12 銀フレーク(平均径5ミクロン)
0.92 カルビトールアセテート
2.00 二塩基性エステル
乾燥後に組成物にフォトニック焼結を行ったことを除き、同様のPTFはんだ合金/金属組成物を、本質的に比較実験Aに記載されるように調製および印刷した。調製物の他の全ての特性、はんだ合金粉末分布およびその後の処理は、比較実験Aと同一だった。
Claims (6)
- 電気回路に電導体を形成する方法が、
a)基板を提供する工程と、
b)ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物、ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物、およびそれらの混合物からなる群から選択されるポリマー厚膜導体組成物を提供する工程と、
c)前記基板上へ前記厚膜導体組成物を塗布する工程と、
d)任意選択で前記厚膜導体組成物を乾燥させる工程と、
e)前記厚膜導体組成物にラミネーションを行い、前記電導体を形成する工程と
を含み、
前記ポリマー厚膜導体組成物が、ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物であり、前記ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物が、
(a)スズ、銀および銅からなり、かつ、2〜18μmの平均粒径および0.2〜1.3m 2 /gの範囲の表面積/質量比を有する、65〜95重量%のはんだ合金粉末であって、(b)の有機媒体に分散される、65〜95重量%のはんだ合金粉末と、
(b)5〜35重量%の有機媒体であって、
(1)(2)の有機溶媒に溶解される、塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂と、
(2)二塩基性エステルを含む有機溶媒と、
を含む、5〜35重量%の有機媒体とを含み、
前記重量%が、前記ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物の全重量に基づいており、
前記スズが前記はんだ合金粉末の90重量%より多い、方法。 - 電気回路に電導体を形成する方法が、
a)基板を提供する工程と、
b)ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物、ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物、およびそれらの混合物からなる群から選択されるポリマー厚膜導体組成物を提供する工程と、
c)前記基板上へ前記厚膜導体組成物を塗布する工程と、
d)任意選択で前記厚膜導体組成物を乾燥させる工程と、
e)前記厚膜導体組成物にラミネーションを行い、前記電導体を形成する工程と
を含み、
前記ポリマー厚膜導体組成物が、ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物であり、前記ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物が、
(a)スズ、銀および銅合金粉末からなる35〜94重量%のはんだ合金粉末であって、前記合金粉末が、2〜18μmの平均粒径および0.2〜1.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する粒子からなる、35〜94重量%のはんだ合金粉末と、
(b)銀、銅、金、アルミニウムおよびそれらの混合物からなる群から選択される1〜30重量%の金属であって、前記金属が、2〜18μmの平均粒径および0.1〜2.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する粒子からなる、1〜30重量%の金属と、
(c)5〜35重量%の有機媒体であって、
(1)(2)の有機溶媒に溶解される、塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂またはフェノキシ樹脂と、
(2)二塩基性エステルまたはグリコールエーテルを含む有機溶媒と、
を含む、5〜35重量%の有機媒体と
を含むが、ただし、前記樹脂がフェノキシ樹脂である場合、前記金属は銀であり、前記はんだ合金粉末および前記金属が前記有機媒体に分散され、前記重量%が前記ポリマー厚膜導体組成物の全重量に基づいており、
前記スズが前記はんだ合金粉末の90重量%より多い、方法。 - ポリマー厚膜導体組成物から形成された電導体の抵抗を低下させる方法であって、前記方法が前記電導体にラミネーションを行う工程を含み、
前記ポリマー厚膜導体組成物が、ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物であり、前記ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物が、
(a)スズ、銀および銅からなり、かつ、2〜18μmの平均粒径および0.2〜1.3m 2 /gの範囲の表面積/質量比を有する、65〜95重量%のはんだ合金粉末であって、(b)の有機媒体に分散される、65〜95重量%のはんだ合金粉末と、
(b)5〜35重量%の有機媒体であって、
(1)(2)の有機溶媒に溶解される、塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂と、
(2)二塩基性エステルを含む有機溶媒と、
を含む、5〜35重量%の有機媒体と
を含み、前記重量%が、前記ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物の全重量に基づく重量%に基づいており、
前記スズが前記はんだ合金粉末の90重量%より多い、方法。 - ポリマー厚膜導体組成物から形成された電導体の抵抗を低下させる方法であって、前記方法が前記電導体にラミネーションを行う工程を含み、
前記ポリマー厚膜導体組成物が、ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物であり、前記ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物が、
(a)スズ、銀および銅合金粉末からなる35〜94重量%のはんだ合金粉末であって、前記合金粉末が、2〜18μmの平均粒径および0.2〜1.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する粒子からなる、35〜94重量%のはんだ合金粉末と、
(b)銀、銅、金、アルミニウムおよびそれらの混合物からなる群から選択される、1〜30重量%の金属であって、前記金属が、2〜18μmの平均粒径および0.1〜2.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する粒子からなる、1〜30重量%の金属と、
(c)5〜35重量%の有機媒体であって、
(1)(2)の有機溶媒に溶解される、塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂またはフェノキシ樹脂と、
(2)二塩基性エステルまたはグリコールエーテルを含む有機溶媒と、
を含む、5〜35重量%の有機媒体と
を含むが、ただし、前記樹脂がフェノキシ樹脂である場合、前記金属は銀であり、前記はんだ合金粉末および前記金属が前記有機媒体に分散され、前記重量%が、前記ポリマー厚膜導体組成物の全重量に基づいており、
前記スズが前記はんだ合金粉末の90重量%より多い、方法。 - ポリマー厚膜導体組成物から形成された電導体を含む電気デバイスであって、前記電導体がラミネーションが行われたものであり、
前記ポリマー厚膜導体組成物が、ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物であり、前記ポリマー厚膜はんだ合金導体組成物が、
(a)スズ、銀および銅からなり、かつ、2〜18μmの平均粒径および0.2〜1.3m 2 /gの範囲の表面積/質量比を有する、65〜95重量%のはんだ合金粉末であって、(b)の有機媒体に分散される、65〜95重量%のはんだ合金粉末と、
(b)5〜35重量%の有機媒体であって、
(1)(2)の有機溶媒に溶解される、塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂と、
(2)二塩基性エステルを含む有機溶媒と、
を含む、5〜35重量%の有機媒体と
を含み、前記重量%がポリマー厚膜はんだ合金導体組成物の全重量に基づいており、
前記スズが前記はんだ合金粉末の90重量%より多い、電気デバイス。 - ポリマー厚膜導体組成物から形成された電導体を含む電気デバイスであって、前記電導体がラミネーションが行われたものであり、
前記ポリマー厚膜導体組成物が、ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物であり、前記ポリマー厚膜はんだ合金/金属導体組成物が、
(a)スズ、銀および銅合金粉末からなる35〜94重量%のはんだ合金粉末であって、前記合金粉末が、2〜18μmの平均粒径および0.2〜1.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する粒子からなる、35〜94重量%のはんだ合金粉末と、
(b)銀、銅、金、アルミニウムおよびそれらの混合物からなる群から選択される、1〜30重量%の金属であって、前記金属が、2〜18μmの平均粒径および0.1〜2.3m2/gの範囲の表面積/質量比を有する粒子からなる、1〜30重量%の金属と、
(c)5〜35重量%の有機媒体であって、
(1)(2)の有機溶媒に溶解される、塩化ビニリデンおよびアクリロニトリルのビニルコポリマー樹脂またはフェノキシ樹脂である樹脂と、
(2)二塩基性エステルまたはグリコールエーテルを含む有機溶媒と、
を含む、5〜35重量%の有機媒体と
を含むが、ただし、前記樹脂がフェノキシ樹脂である場合、前記金属は銀であり、前記はんだ合金粉末および前記金属が前記有機媒体に分散され、前記重量%が、前記ポリマー厚膜導体組成物の全重量に基づいており、
前記スズが前記はんだ合金粉末の90重量%より多い、電気デバイス。
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