JPH0240419B2 - Arumibanhenoriidosenhandazukehoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、元来半田付け適性に乏しいアルミ
板へのリード線半田付けを容易に行うことが出来
るようにするための方法に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕 従来、アルミニウムは、電気的特性に優れてお
り、さらにその機械的特性及びその他の条件から
もアルミを材料として使用することが望ましいこ
とが多いが、半田付け適性に乏しく、アルミ板に
リード線等を接続するには、銀ろうを用いてろう
付けするか、アルミ板にあらかじめニツケルメツ
キを施すか、あるいは特殊な半田とフラツクスを
用いるなどの方法によつている。しかしながら、
ろう付けによる方法は銀ろうが高価な上、高温を
用いるため、熱の影響を考慮しなければならず、
特に小片状のアルミ板に例えば電極取出しのため
のリード線を半田付けする場合などは、極端に作
業性が悪く、適用し難い。

また、ニツケルメツキは面倒でコスト高とな
り、特殊な半田とフラツクスによる方法は、やは
りコスト高であるほか、フラツクスが強腐食性で
あるためそ除去のための後処理が容易ではなく、
手間を要するという問題がある。そこで、現在、
通常の安価な沿−錫（Pb−Sn）半田を用いて小
片状アルミ板でも上記のような障害なしに簡単に
半田付けすることの出来る方法の開発が電子機器
をはじめ多くの分野で強く要望されている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するためになされたこの発
明のアルミ板へのリード線半田付け方法は、アル
ミ板に表面処理を施す過程と、このように処理さ
れたアルミ板表面に鱗片状ニツケル粉末、アクリ
ル／メラミン樹脂混合物、分散剤、トリエタノー
ルアミン、及び硬化触媒よりなるニツケルペース
トを塗工し、加熱硬化させる過程と、上記過程に
より形成されたニツケルペースト層上に、金属銅
粉末、レゾール型フエノール樹脂、飽和脂肪酸ま
たは不飽和脂肪酸もしくはこれらの金属塩、金属
キレート形成剤、及び半田付け促進剤よりなる銅
ペーストを塗工し、加熱硬化させる過程と、上記
過程により形成された銅ペースト層に対してロジ
ン系フラツクスを用いて半田付けする過程と、よ
りなること特徴とする。

この発明において、アルミ板の表面処理は、研
磨のような物理的処理よりも、電解研磨あるいは
化成処理のような化学処理によつて均一な処理効
果が得られるようにすることが望ましい。

また、この発明において使用するニツケルペー
ストの組成は、見かけ密度0.95乃至1.03ｇ／c.c.、
粒径７乃至10ミクロン（μ）の鱗片状ニツケル粉
末100重量部（本願において、別途明記する場合
を除き、組成の説明における部及びパーセント
（％）は重量によるものとする）に対し、アクリ
ル樹脂40〜80％とメラミン樹脂60〜20％のアクリ
ル／メラミン樹脂混合物よりなるバインダー15な
いし65部と、トリエタノールアミン1.5ないし５
部と分散剤１乃至５部と、硬化触媒0.3〜1.5部
（有効成分として）とを混合したものである。

このニツケルペーストにおいて、鱗片状ニツケ
ル粉末は粒径が20ミクロン（μ）以下のもの、中
で７〜10μのものが好適に使用される。分散剤と
しては、飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸あるいは
これらの金属塩を用い、特にオレイン酸カリウム
が好適である。トリエタノールアミンはニツケル
ペーストの電気的特性を安定化させるために加
え、硬化触媒としては、ジノニルナフタレンジス
ルフオン酸、例えば楠本化成株式会社（東京都千
代田区）が取り扱つているNACUREX49−110
（解離温度90℃）または2500X（解離温度65℃）が
好適である。また、上記バインダーは、ニツケル
粉末100部に対して15部未満でも、65部をこえて
も安定した導電性を確保することが出来ない。こ
の組成のニツケルペーストの比抵抗は１〜3x10^-3
Ω−cmである。

上記組成により調製したニツケルペーストは表
面処理されたアルミ板にスクリーン印刷などによ
つて塗工し、加熱硬化させるが、その加熱条件は
160〜170℃で約30分が望ましい。

この発明で使用する銅ペースト組成は、金属銅
粉末85〜95％とレゾール型フエノール樹脂15〜５
％との合計量100部に対して、飽和脂肪酸または
不飽和脂肪酸もしくはこれらの金属塩0.2〜８部
と金属キレート形成剤0.5〜10部、及び半田付け
促進剤0.1〜2.5部とすることが望ましい。

上記の銅ペーストで使用する金属銅粉末は、片
状、樹枝状、球状、不定形などのいずれの形状で
あつてもよく、その平均粒径は１〜30μの範囲、
特に４〜5μが好ましい。粒径が1μ未満のものは
酸化されやすく、得られる塗膜の導電性が低下
し、半田付け適性が悪くなる。金属銅粉末の配合
量は、上記範囲中、特に87〜93％が好適である。
配合量が85％未満では、導電性が低下すると共に
半田付け適性が悪くなつたり、逆に95％を超える
と、金属銅粉末が十分にバインドされず、得られ
る塗膜も脆く成り、導電性が低下すると共に、ス
クリーン印刷性も悪く成る。

この銅ペーストで用いるレゾール型フエノール
樹脂としては、郡栄化学株式会社製のXPL−
4348が特に好適であり、その配合量が上記の金属
銅粉末との合計100部中５％未満では、金属銅粉
末が十分にバインドされず、得られる塗膜も脆く
なり、導電性が低下すると共にスクリーン印刷性
が悪くなり好ましくない。逆に15％を超えるとき
には、半田付け適正が好ましいものとはならな
い。

この銅ペーストで分散剤として用いられる飽和
脂肪酸または不飽和脂肪酸もしくはこれらの金属
塩とは、飽和脂肪酸にあつては、炭素数16〜20の
パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸など、
不飽和脂肪酸にあつては、炭素数16〜18のゾーマ
リン酸、オレイン酸、リノレン酸などで、それ等
の金属塩にあつてはカリウム、銅、アルミニウム
などの金属との塩である。これらの分散剤の使用
は、金属銅粉末とレゾール型フエノール樹脂との
配合において、金属銅粉末の樹脂中への微細分散
を促進し、導電性の良好な塗膜を形成するで好ま
しい。これらの分散剤の配合量は、金属銅粉末と
レゾール型フエノール樹脂との合計量100部にし
て0.2〜８部の範囲で用いられ、好ましくは0.5〜
２部である。分散剤の配合量が0.2部未満では、
金属銅粉末を樹脂中に微細分散させるに当たつて
混練に時間を要し、逆に８部を超えると、銅ペー
スト塗膜の導電性を低下させ、ニツケルペースト
塗膜との密着性の低下を招くので好ましくない。

この銅ペーストで使用する金属キレート形成剤
とは、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、
トリエチレンテトラミンなどの脂肪族アミンから
選ばれる少なくとも一種を使用する。添加する金
属キレート形成剤は、金属銅粉末の酸化を防止
し、導電性の維持に寄与すると共に、半田付け適
正を向上させる。金属キレート形成剤の配合量
は、金属銅粉末とレゾール型フエノール樹脂の合
計量100部に対して0.5〜10部の範囲で用いられ、
好ましくは１〜５部である。金属キレート形成剤
の配合量が0.5部未満では、導電性が低下し、か
つ半田付け適性も好ましいものとはならない。逆
に10部を超えるときは、ペースト自体の粘度が下
り過ぎて、塗工性ないしは印刷性に支障を来すの
で好ましくない。

この銅ペーストで使用する半田付け促進剤とし
ては、有機系安定剤、たとえばジブチル錫アセテ
ート、ジブチル錫オレエート、ジブチル錫マレエ
ートをあげることができ、特にジブチル錫アセテ
ートが好適であり、その配合量は金属銅粉末とレ
ゾール型フエノール樹脂との合計量100部に対し
て0.1〜2.5部の範囲、より好ましくは0.5〜2.0部
の範囲である。半田付け促進剤は、前記金属キレ
ート形成剤と相乗作用をして半田付け適性を更に
向上させる。すなわち、金属キレート形成剤と半
田付け促進剤との相乗作用によつて、銅ペースト
塗膜の半田付け面はより平滑となり金属光沢が増
す。半田付け促進剤の配合量が金属銅粉末とレゾ
ール型フエノール樹脂との合計量100部に対して
0.1部未満でも上記金属キレート形成剤が適当量
配されている時は、塗膜上に直接半田付けをする
ことができるが、その配合量を上記の好ましい範
囲とすることにより、半田付けをより平滑で金属
光沢のあるものにすることができる。しかしなが
ら、半田付け促進剤の配合量が2.5部を超えると、
導電性が低下すると共に半田付け適性も好ましい
物とならない。

この銅ペーストには、粘度調整をするために、
通常の有機溶剤を適宜使用することができる。例
えば、ブチルカルビトール、ブチルカルビトール
アセテート、ブチルセロソルブ、メチルイソブチ
ルケトン、トルエン、キシレンなどの公知の溶剤
を用いることができる。

このように調製された銅ペーストはスクリーン
印刷などによつて前記の如くアルミ板上に形成さ
れたニツケルペースト層上に塗工されるが、その
加熱条件は150℃〜160℃で約30分が好適である。

〔作用〕

上記の構成を有するこの発明のアルミ板へのリ
ード線半田付け方法において、ニツケルペースト
は化成処理などにより表面処理したアルミ板との
密着性が極めて良く、また銅ペーストはニツケル
ペースト及び銅ペーストの両者に対して優れた密
着性を示し、しかも半田付け適性に優れている。
しかしながら、例えば水溶液中にアルミ板を浸し
た場合、水溶液中に銅イオンがわずか1ppmでも
存在するとアルミ板は著しい孔食を起こすという
ことが腐蝕・防蝕関係の研究によつて明らかにさ
れており、このことからも明らかなように、銅ペ
ーストを直接アルミ板に塗工すると、銅ペースト
中の銅がアルミ板を腐蝕させるので、この発明に
おいてはアルミ板と銅ペーストとの間にアルミ板
を腐蝕させないニツケルペーストを介在させる。
フラツクスとしては塩素含有量0.15％以上のもの
であれば、ロジン系が使用可能である。

なお、この発明で使用するニツケルペーストの
層は、その両側のアルミ板及び銅ペースト層に対
して極めて優れた密着性を示し、両側から強い引
つ張りを加えた場合、ニツケルペースト層自体が
破断する以前に両界面で剥離が起こることはほと
んどない。

〔実施例〕

以下、実施例及び比較例によりこの発明を更に
詳細に説明するが、この発明はもとよりこれらの
実施例にのみ限定されるものではない。

表面処理 アルミ板（JIS H4000の5025Pに相当）を90℃
のトリエタノールアミン12c.c.／水溶液中に４時
間浸漬した後、アセトンによる超音波洗浄により
脱脂を行なつた。表面処理の比較例として、アセ
トン処理を行なつた場合について、ニツケルペー
スト塗工、加熱硬化後、密着性の評価を行ない、
評価した。その結果を第１表に示す。

ニツケルペースト 鱗片状ニツケル粉末（NOVAMET社製
HCA1、見け密度約1.01ｇ／c.c.、平均粒径約8μ）
100重量部に対し、分散剤としてオレイン酸カリ
ウム、電気特性安定化剤としてトリエタノールア
ミン、硬化触媒としてNACUREX49−110（楠
本化成株式会社製、解離温度110℃）、及びバイン
ダーとしてユーバン122（メラミン樹脂、三井東圧
化学株式会社製）とＳ−4030（熱硬化性アクリル
樹脂、東亜合成株式会社製）をそれぞれ第２表に
示す組成（重量部）により配合して混練し、実施
例のニツケルペーストないし及び比較例のニ
ツケルペースト及びを得た。

これらのニツケルペーストを加熱硬化後、比抵
抗を測定したところ、実施例のニツケルペースト
ないしはいずれも１〜３×10^-3（Ω−cm）と
高い導電性を示したのに対し、バインダーの配合
量がニツケル粉末100部に対してそれぞれ100部及
び11部とこの発明の範囲15部〜65部を逸脱した比
較例のニツケルペースト及びは５×10^-1及び
１×10⁰（Ω−cm）と２〜３桁高い抵抗を示した。

銅ペースト 金属銅粉末（平均粒径４〜5μ）とレゾール型
フエノール樹脂としてのXPL−4348（郡栄化学株
式会社製）との合計100重量部に対して、分散剤
としての脂肪酸、半田付け促進剤としてのジブチ
ル錫アセテート、及び金属キレート形成剤をそれ
ぞれ第３表に示す組成（重量部）で配合し、溶剤
として若干のブチルカルビトールを加えて、三軸
ロールで混練し、実施例の銅ペースト〜及び
比較例の銅ペースト〜を得た。

これらの銅ペーストを加熱硬化後、比抵抗を測
定したところ、実施例の銅ペーストないしは
いずれも１〜８×10^-4（Ω−cm）と高い導電性を
示したが、比較例の銅ペーストないしはいず
れも実施例に比べて高い抵抗を示した。

塗工及び半田付け 図に示すように、前述の如く表面処理したアル
ミ板１に対し、上記に調製したニツケルペースト
ないしを180メツシユのテトロンスクリーン
を用いてそれぞれスクリーン印刷し、約160℃で
30分間加熱して硬化させた。続いて、このように
形成されたニツケルペースト層２上に上記の如く
調製した銅ペーストをやはり180メツシユのテト
ロンスクリーンを用いてそれぞれスクリーン印刷
し、約150℃で30分間加熱して硬化させ、銅ペー
スト層３を形成した。次に、ロジン系フラツクス
（日本スペリア製21A、塩素含有量0.19％）と
63Sn（260℃）半田を用いて各試料の銅ペースト
層３に対しリード線５を半田付けした（半田層
４、３mmφランド）。

上記の如く形成した各試料について半田付け適
性、半田付け強度及び印刷性の試験及び評価を行
なつた。その結果を第３表に示す。半田付け適性
は、銅ペースト上に半田付けされた状態を低倍率
の実験顕微鏡によつて観察し、下記手順によつて
評価した。

〇印：表面平滑で金属光沢のある半田が全面に付
着するもの ×印：部分的にしか半田が付着していないもの また、印刷性については、各銅ペーストをスク
リーン印刷するに際して、その印刷の容易性を観
察し、下記の基準により評価した。

〇印：銅ペースト層の形成が良好なもの △印：銅ペースト層の形成がやや困難な物 第１表、第２表及び第３表から明らかなよう
に、この発明の実施例におけるアルミ板のリード
線半田付け方法は、アルミ板への密着性、半田付
け適性、半田付け強度、印刷性及び導電性のどの
項目においても比較例に比べて極めて満足すべき
結果を示している。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明のアルミ板のリ
ード線半田付け方法によれば、通常の安価な鉛−
錫半田を用いて容易に半田付けを行なうことが出
来るので、電気的特性、機械的特性やコストなど
の条件からはアルミ板を用いた方が有利な場合に
おけるアルミ板の使用が著しく容易化されるた
め、電子機器部品の製造などの分野における生産
性の向上、性能向上、コスト削減に少なからぬ貢
献を成し得ることは明白である。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明のアルミ板の半田付け方法の一実
施例の説明図である。 １……アルミ板、２……ニツケルペースト層、
３……銅ペースト層、４……半田層、５……リー
ド線。

【表】

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミ板に表面処理を施す過程と； このように処理されたアルミ板表面に、鱗片状
   ニツケル粉末、アクリル／メラミン樹脂混合物、
   分散剤、トリエタノールアミン、及び硬化触媒よ
   りなるニツケルペーストを塗工し、加熱硬化させ
   る過程と； 上記過程により形成されたニツケルペースト層
   上に、金属銅粉末、レゾール型フエノール樹脂、
   飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸もしくはこれらの
   金属塩、金属キレート形成剤、及び半田付け促進
   剤よりなる銅ペーストを塗工し、加熱硬化させる
   過程と； 上記過程により形成された銅ペースト層に対し
   てロジン系フラツクスを用いて半田付けする過程
   と； よりなることを特徴とするアルミ板へのリード線
   半田付け方法。 ２ 前記ニツケルペーストの組成が、鱗片状ニツ
   ケル粉末100部に対して、アクリル樹脂40乃至80
   ％とメラミン樹脂60乃至20％のアクリル／メラミ
   ン樹脂混合物15乃至65部と、トリエタノールアミ
   ン1.5乃至５部と、分散剤１ないし５部と、硬化
   触媒0.3乃至1.5部（有効成分として）とを配合し
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のアルミ板へのリード線半田付け方法。 ３ 前記銅ペーストの組成が、金属銅粉末85乃至
   95％とレゾール型フエノール樹脂15乃至５％との
   合計量100部に対して、飽和脂肪酸または不飽和
   脂肪酸もしくはこれらの金属塩0.2乃至８部と、
   金属キレート形成剤0.5乃至10部と、半田付け促
   進剤0.1乃至2.5部とを配合したものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に
   記載のアルミ板へのリード線半田付け方法。