JPH0248185B2

JPH0248185B2 -

Info

Publication number: JPH0248185B2
Application number: JP61075303A
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: 1986-03-31
Filing date: 1986-03-31
Publication date: 1990-10-24
Also published as: JPS62230870A

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度雰囲気中
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、又は塗膜を陰極
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、凹板印刷、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、半田付可能な導電性塗料を提供する
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、金属銅粉に熱硬化性樹脂を
加え、更に飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金属塩
と金属キレート形成剤および半田付促進剤を配し
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％と熱硬化性樹
脂15〜５重量％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の金属塩１〜８重量部
と金属キレート形成剤１〜50重量部および半田付
促進剤0.1〜2.5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、樹枝状、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
の導電性を低下し、半田付性が悪くなる。金属銅粉の配合量は、熱硬化性樹脂との配合に
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。配合量が85重量％未満では、導電性が低下する
と共に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。本発明で使用する熱硬化性樹脂とは、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、常温で液状を呈する高
分子物質で、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。熱硬化性樹脂の配合量は、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
と熱硬化性樹脂との合量を100重量部とする。熱
硬化性樹脂の配合量が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、導電
性が低下すると共に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
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、リノレン酸のカリウ
ム塩又は銅塩若しくはアルミニウム塩などが用い
られる。これらの金属塩の使用は、金属銅粉と熱
硬化性樹脂との配合において、金属銅粉の熱硬化
性樹脂中への微細分散を促進し、導電性の良好な
塗膜を形成するので好ましい。飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金属塩の配合量
は、金属銅粉と熱硬化性樹脂の合計量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。前記金属塩の配合量が、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、導電性維持に寄与すると共に、後記
する半田付促進剤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、それに半田付促進剤との配合では、塗膜上に
良好な半田付をすることができないが、金属キレ
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、金属銅粉と熱
硬化性樹脂の合計量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
も好ましいものとはならない。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。本発明に使用する半田付促進剤とは、オキシジ
カルボン酸又はアミノジカルボン酸若しくはそれ
らの金属塩で、例えば酒石酸、リンゴ酸、グルタ
ミン酸、アスパラギン又は、それらの金属塩など
から選ばれる少なくとも一種を使用する。半田付促進剤の配合量は、金属銅粉と熱硬化性
樹脂の合計量100重量部に対して、0.1〜2.5重量
部の範囲で用いられ、好ましくは0.5〜2.0重量部
である。半田付促進剤の配合量が0.1重量部未満
では、塗膜の半田付性がわるく、逆に2.5重量部
を超えるときは、導電性が低下すると共に半田付
性も好ましいものとならない。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、ブチルセルソルブ、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、本発明はかか実施例に
のみ限定されるものではない。粒径５〜10μmの樹枝状金属銅粉、熱硬化性樹
脂のレゾール型フエノール樹脂、オレイン酸カリ
ウム、トリエタノールアミン、グルタミン酸、リ
ンゴ酸をそれぞれ第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トールを
加えて、20分間三軸ロールで混練して導電塗料を
調製した。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
〜2.5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
膜の体積固有抵抗率を測定した値である。塗膜の密着性とは、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１mmの間隔で引いて、１cm²中
に100個ます目ができるように碁盤目状の切り傷
をけ、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
つて評価した。 ○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℃×100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。耐湿性と抵抗変化率とは、半田付塗膜を55℃×
95％RH×1000時間の湿度雰囲気中に放置し、初
期抵抗に対する抵抗率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。 ○印：導電回路の形成が良好なもの △印：導電回路の形成が稍々困難なもの ×印：導電回路の形成が困難なもの第１表の実施例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
膜に通常の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、熱硬化性樹脂が少ないため、金属
銅粉が十分にバインドされず、得られる塗膜も脆
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
おいて導電回路の部分的しか半田が付着しないの
で好ましない。比較例３は、不飽和脂肪酸の金属
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、耐熱性と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、金属キレ
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。比較例７は、半田付促進剤が添加されていない
ため、半田付性が低下すると共に、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８、９は、半田付促進剤量が多い
ため、塗膜の導電性が低下すると共に、半田付性
が低下し、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（30〜1000MHz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層
を設け、該絶縁層上に本発明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％と熱硬化性樹脂15〜５重量％との合
計100重量部に対して、飽和脂肪酸又は不飽和脂
肪酸の金属塩１〜８重量部と金属キレート形成剤
１〜50重量部および半田付促進剤0.1〜2.5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。