JPH0248183B2

JPH0248183B2 -

Info

Publication number: JPH0248183B2
Application number: JP61113197A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Eguchi; Fumio Nakaya; Shinichi Wakita; Hisatoshi Murakami; Tsunehiko Terada
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 1986-05-17
Filing date: 1986-05-17
Publication date: 1990-10-24
Also published as: JPS62270673A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、銅粉末を含有する良好な導電性を有
する導電塗料に関し、より詳しくは、絶縁基板上
にスクリーン印刷などで導電回路を形成し、回路
の塗膜を加熱硬化させた後、該塗膜上にフラツク
ス剤を用いて直接半田付をすることができる導電
塗料に関する。（従来技術）銀ペーストの比抵抗は、10^-4Ω・cm級と良好な
導電性を有するので、電子機器の印刷回路用材料
として従来から広く使用されてきたが、銀粉末は
高価でありコストに占める割合も大きく、且つ銀
ペーストで形成された導電回路を湿気雰囲気中で
直流電圧を印加すると、銀マイグレーシヨンを起
し回路を短絡する事故が発生するので、銀ペース
トに代替し得る安価な銅ペーストの出現が強く要
望されている。銅粉末と熱硬化性樹脂とからなる導電性ペース
トの塗膜を加熱硬化させると、銅の被酸化性が大
きいため、空気中およびバインダーの樹脂中に含
まれる酸素が銅粉末と化合して、その表面に酸化
膜を形成し著しくその導電性を阻害し、又は経時
と共に導電性が全く消失するものとなる。そのた
め、各種の添加剤を加えて、銅粉末の酸化を防止
し安定した導電性とした銅ペーストが種々開示さ
れている。しかし、その導電性は10^-3Ω・cm級の
ものが多く、導電性の長期の安定性に難点があ
る。しかも、得られる銅ペーストの塗膜に、直接
半田付を適用することができない問題がある。（発明が解決しようとする問題点）公知の銅ペーストによつて絶縁基板上に形成さ
れた導電回路は、前記のように半田付が直接適用
することができないため、回路の塗膜に活性化処
理を施して無電解メツキするか、又は塗を陰極と
してメツキ液中で電気銅メツキを施した後に、銅
面上に半田付がなされる。かかる場合、塗膜と銅
メツキとの層間の結合が確実でないと実用に供さ
れない。従つて、無電解メツキ又は／および電気メツキ
を施す必要のない半田付可能な銅ペーストが開発
されると、印刷回路の形成工程が大巾に短縮され
るのでその経済的メリツトは多大なものとなる。
ここに、銅ペーストとして具備すべき問題点は、
銀ペーストと同等な導電性を有すること、ス
クリーン印刷、凹版印刷、ハケおよびスプレー塗
りなどができること、絶縁基板上への塗膜の密
着性がよいこと、細線回路が形成できること、
塗膜上への半田付性がすぐれていること、半
田コートの導電回路の導電性が長期にわたつて維
持できること、である。本発明は、かかる問題を解決することを目的と
するもので、半田付可能な導電塗料を提供するこ
とにある。（問題点を解決するための手段〕本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭
意検討を重ねた結果、金属銅粉に金属表面活性性
化樹脂と熱硬化性樹脂を予め配した樹脂混和物を
加え、更に飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若しくは
それらの金属塩と金属キレート形成剤を配した導
電塗料とすると、導電性が向上し、且つその硬化
塗膜上に極めて良好な半田付を全面に施すことが
できることを見出して本発明を完成させたもので
ある。本発明は、金属銅粉85〜95重量％と樹脂混和物
15〜５重量％（金属表面活性化樹脂２〜30重量
％、残部が熱硬化性樹脂とから成る樹脂混和物）
との合計100重量部に対して、飽和脂肪酸又は不
飽和脂肪酸若しくはそれらの金属塩１〜８重量部
と金属キレート形成剤１〜50重量部を配して成る
ことを特徴とするものである。ここにおいて、本発明で使用する金属銅粉と
は、片状、樹技状、球状、不定形状、などのいず
れの形状であつてもよく、その粒径は100μm以下
が好ましく、特に、１〜30μmが好ましい。粒径
が1μm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性が悪くなる。金属銅粉の配合量は、樹脂混和物との配合にお
いて85〜95重量％の範囲で用いられ、好ましくは
87〜93重量％である。配合量量が85重量％未満では、半田付性が悪く
なり、逆に95重量％を超えるときは、金属銅粉が
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も
悪くなる。樹脂混和物中の金属表面活性化樹脂とは、活性
ロジン、又は部分水添ロジン、完全水添ロジン、
エステル化ロジン、マレイン化ロジン、不均化ロ
ジン、重合ロジンなどの変性ロジンから選ばれる
少なくとも一種を使用する。好ましいロジンは活
性ロジン又はマレイン化ロジンである。樹脂混和物中の金属表面活性化樹脂の配合量
は、２〜30重量％の範囲で用いられ、好ましくは
５〜10重量％である。配合量が２重量％未満で
は、半田付性が悪くなり、逆に30重量％を超える
ときは、導電性の低下をまねき、且つ半田付性に
対する増量効果も認められないので好ましくな
い。樹脂混和物中の熱硬化性樹脂とは、本発明に係
る導電塗料中の金属銅粉およびその他の成分をバ
インドするものであり、加熱硬化によつて高分子
物質となるものであればよく、例えば、フエノー
ル、アクリル、エポキシ、ポリエステル、キシレ
ン系の樹脂などが用いられるがこれらに限定され
ない。なかでもレゾール型フエノール樹脂は、好
ましいものとして用いられる。樹脂混和物中の熱
硬化性樹脂の配合量は98〜70重量％の範囲であ
る。上記より得られる樹脂混和物の配合量は、金属
銅粉との配合において、15〜５重量％の範囲で用
いられ、金属銅粉と樹脂混和物との合量を100重
量部とする。かかる場合、樹脂混和物の配合量が、５重量％
未満では、金属銅粉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、逆に15重量％を超
えるときは、半田付性も好ましいものとならな
い。本発明に使用する飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸
若しくはそれらの金属塩とは、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、アラキン酸の、又は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、それらの金属塩にあつては、ナト
リウム、カリウム、銅、亜鉛、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、
金属銅粉と樹脂混和物との配合において、金属銅
粉の樹脂混和物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ので好ましい。飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若しくはそれらの
金属塩の配合量は、金属銅粉と樹脂混和物の合計
量100重量部に対して１〜８重量部の範囲で用い
られ、好ましくは２〜６重量部である。前記、飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若しくはそ
れらの金属塩の分散剤の配合量が、１重量部未満
では、金属銅粉の微細分散性が期待できず、逆に
８重量部を超えるときは、塗膜の導電性を低下さ
せ、塗膜と基板との密着性の低下をまねくので好
ましくない。本発明に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
エタノールルアミン、エチレンジアミン、トリエ
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、金属銅粉の酸
化を防止し、導電性の維持に寄与すると共に、前
記金属表面活性化樹脂と相剰作用を示して半田付
性をより向上させる。例えば、金属銅粉と熱硬化
性樹脂、それに金属表面活性化樹脂との配合で
は、塗膜上に良好な半田付をすることができない
が、金属レート形成剤を配することにより良好な
半田付をすることができるので、その相剰作用と
しての役割は大きい。金属キレート形成剤の配合量は、金属銅粉と樹
脂混和物の合計量100重量部に対して、１〜50重
量部の範囲で用いられ、好ましくは、５〜30重量
部である。金属キレート形成剤の配合量が、５重
量部未満では、導電性が低下し、且つ半田付性も
好ましいものとならない。逆に50重量部を超える
ときは、塗料自体の粘度が下がり過ぎて印刷性に
支障をきたすので好ましくない。本発明に係る導電塗料には、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
知の溶剤である。（実施例）以下、実施例および比較例にもとづいて本発明
を更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例
にのみ限定されるものでない。粒径５〜10μmの樹技状金属銅粉、樹脂混和物
（マレイン化ロジン10重量％とレゾール型フエノ
ール樹脂90重量％とからなる樹脂混和物）、オレ
イン酸カリウム、オレイン酸、トリエタノールル
アミンをそれぞれ第１表に示す割合で配合（重量
部）し、溶剤として若干のブチルカルビドールを
加えて、20分間三軸ロールで混練して導電塗料を
調整した。これをスクリーン印刷法によりガラ
ス・エポキシ樹脂基板上に、巾0.4mm、厚さ30±
5μm、長さ520mmのＳ形導電回路を形成し、130〜
180℃×10〜60分間加熱して塗膜を硬化させた。引続いて、形成させた導電回路上に半田付を施
すため、実際の工程で使用する半田レベラマシン
に通して、該基板を有機酸系のフラツクス槽に４
秒間浸漬し、次いで250℃の溶融半田槽（Pb／Sn
＝40／60）中に５秒間浸漬して引上げると同時に
２〜６気圧、220〜230℃の熱風を吹きつけた後、
洗浄して導電回路全面に半田付をした。上記の過程で得た導電回路について、諸特性を
調べた結果を第１表に示す。ここに、塗膜の導電性とは、加熱硬化された塗
膜の体積固有抵抗を測定した値である。塗膜の密着性とは、第１表に示す配合割合の導
電塗料をガラス・エポキシ樹脂基板上に、スクリ
ーン印刷法により縦５cm、横５cm、厚さ30±5μm
の塗膜を形成し、該塗膜を加熱硬化させた後、
JIS K5400（1979）の碁盤目試験方法に準じて、
塗膜上に互に直交する縦横11本づつの平行線を１
mmの間隔で引いて、１cm²中に100個のます目がで
きるように碁盤目状の切り傷を付け、その上から
セロハンテープで塗膜を引きはがしたときに、絶
縁基基板上に残る塗膜の碁盤目個数を求めたもの
である。半田付性とは、塗膜上に半田付された状態を低
倍率の実体顕微鏡によつて観察し、下記の基準に
よつて評価した。〇印：表面平滑で全面に半田が付着しているも
の △印：部分的に塗膜が露出しているもの ×印：部分的にしか半田が付着していないもの耐熱性と抵抗変化率とは、半田付された塗膜を
80℃×1000時間加熱し、初期抵抗に対する抵抗変
化率を求めたものである。耐湿性を抵抗変化率とは、半田付塗膜を55℃×
95％RH×1000時間の温度雰囲気中に放置し、初
期抵抗に対する抵抗変化率を求めたものである。印刷性とは、得られた導電塗料を用いてスクリ
ーン印刷法により導電回路を形成するに際して、
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：導電回路の形成が良好なもの ×印：導電回路の形成が困難なもの第１表の実施例による塗膜に半田付された半田
コート厚は平均10μmである。結果からわかるよ
うに、実施例１〜６は、本発明に使用する特定の
配合材料が適切に組合わされているので、塗膜の
導電性、塗膜の密着性、半田付性、印刷性などの
諸特性が良好なものとなる。特に、得られた硬化
塗膜に有機酸系のフラツクス剤を用いて直接半田
付を施すことができるので、導電回路の導電性を
10^-4Ω・cm級から10^-5Ω・cm級に向上させること
ができ、より大きな電流を導電回路に流すことが
できる。又、半田付塗膜の導電性は耐熱性、耐湿性にも
すぐれ、その抵抗変化率も小さいので、加熱なら
びに高湿度の雰囲気においても使用できることが
わかる。次に、比較例についてみると、比較例１は、金
属銅粉が多く、樹脂混和物が少ないため、金属銅
粉が十分にバインドされず、得られた塗膜も脆く
且つスクリーン印刷性が困難で好ましくない。比較例２は、金属銅粉が少ないため、半田付に
おいて導電回路に部分的にしか半田が付着しない
ので好ましくない。比較例３は、不飽和脂肪酸又
はそれらの金属塩が添加されていないため、半田
付性が若干低下すると共に、耐熱性および耐湿性
における抵抗変化率が大きくなつて好ましくな
い。比較例４は、不飽和脂肪酸の金属塩量が多い
ため、塗膜の密着性が悪く、好ましくない。比較
例５は、金属キレート形成剤が添加されていない
ため、半田付性が低下し、耐熱性を耐湿性におけ
る抵抗変化率が大きくなつて好ましくない。比較
例６は、導電キレート形成剤が多いため、塗料自
体の粘度が下がり過ぎ、印刷が困難となるので好
ましくない。他の例として、本発明に係る導電塗料の塗膜厚
30±5μmに厚さ５〜10μmの半田メツキを施した
場合の面積抵抗は0.01Ω／□以下を示し、電磁し
やへいに使用した場合、米国連邦通信委員会
（FCC）のクラスＢ（民生用）の許容値を十分に
下回る値（30〜100MHzで100μV／ｍ以下）が得
られた。そこで、銅張積層板よりエツチドフオル法によ
つて形成させた導電回路上に加熱硬化型又は紫外
線硬化型の半田レジストインクを塗布して絶縁基
層を設け、該絶縁層上に本発明に係る導電塗料を
用いて、下地の導電回路とほぼ同一なパターンを
スクリーン印刷によつてレジスト上に形成し、塗
膜を加熱硬化させた後半田レベラマシンによつて
塗膜回路全面に半田コートすることにより、有効
な電磁しやへい層を形成させることができ、しか
も静電しやへい層としても有効に活用することが
できる。（発明の効果）以上説明した如く、本発明に係る導電塗料は、
絶縁基板上に導電回路を形成させた後、その塗膜
を加熱硬化させて塗膜上に直接半田付をすること
ができるので、導電回路の導電性をより向上でき
ると共に、従来のように、回路の塗膜に活性化処
理を施して無電解メツキをするか又は電気メツキ
を行なう必要がないので、印刷回路の形成工程が
大巾に短縮され、経済的メリツトが多大となる。
又、本発明の導電塗料は、導電回路の形成以外に
電子機器部品、回路部品の電極、スルホール接続
剤、電磁、静電しやへい層などにも使用され、産
業上の利用価値が高い。【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１導電塗料を構成する成分の割合を金属銅粉85
〜95重量％と樹脂混和物15〜５重量％（金属表面
活性化樹脂２〜30重量％、残部が熱硬化性樹脂と
からなる樹脂混和部）との合計100重量部に対し
て、飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若しくはそれら
の金属塩１〜８重量部と金属キレート形成剤１〜
50重量部とを配合して成ることを特徴とする半田
付可能な導電塗料。