JPH03152803A

JPH03152803A - 半田付け可能な導電性ペースト

Info

Publication number: JPH03152803A
Application number: JP29172189A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Harasaki; 原崎　一彦; Yoichi Oba; 洋一大場; Sandai Iwasa; 山大岩佐
Original assignee: Asahi Chemical Research Laboratory Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Research Laboratory Co Ltd
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1991-06-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、良好な導電性を有する導電性ペーストに関し
、より詳しくは、絶縁基板上にスクリーン印刷などで導
電回路パターンを形成し、それを加熱硬化させた後、直
接半田付けをすることができる半田付は可能な導電性ペ
ーストに関する。

（従来の技術）従来、印刷によって回路を形成するための導電性ペース
トとしては、導電性金属粉に銀を用いる銀ペーストと銅
を用いる銅ペーストがよく知られていた。

銀ペーストは比抵抗がｌロー４Ω・０１１１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。

また、銀のマイグレーションを防止し、良好な導電性を
維持する方法の一つとして銀ペーストによる導電回路パ
ターンを半田付けによる半田で被覆する方法があった。

一方、銅粉末と熱硬化性樹脂を主成分とする銅導電性ペ
ーストがあった。

また、更にこの銅導電性ペーストに、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を持つ銅ペ
ーストが種々開発されていた。

銅ペーストを用いた、導電回路の信頼性を高め、更には
銅ペースト導電回路からの電極リード取り出しが半田付
けできるようにする方法として、導電回路上に無電解銅
メツキをかける方法、半田被覆をする方法が検討されて
いた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、銀ペーストは銀粉末が高価であり、コス
ト的に不利であると同時に、銀ペーストで形成された導
電回路に直流電圧を湿気雰囲気中で印加すると、銀マイ
クレージョンを起こし回路を短絡させる事故が発生する
致命的欠陥がある。

銀ペーストによる導電回路パターンを半田付けにより半
田で被覆する方法は銀が半田付は時に半田の金属成分と
容易に合金化し、いわゆる半田食われを生じ、銀の導電
回路パターンが消失してしまうという問題がある。

銅粉末と熱硬化性樹脂を主成分とする銅導電性ペースト
では、銅は非常に酸化され易いため塗膜の加熱硬化時に
、空気中および樹脂バインダー中に含まれる酸素が銅粉
末と化合して、その表面に非導電性の酸化膜を形成し、
著しくその導電性を阻害し、または経時と共に導電性が
全く消失する問題がある。

各種の添加剤を加えた銅導電性ペーストは、その導電気
性は、１Ｏ−３Ω・０１１１級のものが多く、導電性の
安定性に依然として不安がある。

半田被覆法は、無電解メツキ法に比ベコスト的な利点が
あるが、銅ペーストの硬化塗膜に、直接半田付けを適用
することは容易ではなく、また、たとえ半田付けができ
ても半田付は性の長期の安定性に難点があり、例えば銅
ペースト硬化塗膜がすぐに半田付けされずに高湿度雰囲
気で放置されると半田が付かなくなるなどの問題点があ
る。

半田付は可能な銅ペーストとして具備すべき性質は、 ■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、へヶ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良いこと。

■細線回路が形成できること、 ■初期半田付は性に優れていると同時に、その半田付は
性が長期にわたって安定していること、■半田コートの
導電回路の導電性が長期にわたって維持できることであ
る。

従来からある半田付は可能な銅ペーストによって絶縁基
板上に形成された導電回路は、初期段階における半田付
は性は優れているが、長期にわたってその半田付は性を
維持できる銅ペーストはなかった。

本発明は、斯かる問題を解決することを目的とするもの
で、半田付は性に特に優れ、更にコスト的に有利な半田
付は可能な導電ペーストを提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者らは種々検討の結果、導電性金属粉、樹脂バイ
ンダーおよび溶剤を主成分とする導電性ペーストにおい
て、半田付は性付与剤として、ポリグリセリンの高級脂
肪酸エステルを用いると、その硬化塗膜上にきわめて良
好な半田付けを全面に施すことができ、またその硬化塗
膜は経時変化によって半田付は性が損なわれることなく
良好な半田付は性を維持することができること、および
それらの特徴が半田粉の添加で更に改善され、また半田
粉を添加することによって金属銀粉の半田食われを防止
することを見出し本発明を完成させたものである。

本発明は、 ■）導電性金属粉７５〜９５重量％と熱硬化性樹脂バイ
ンダー２０〜４．５重量％と希釈溶剤１５〜０゜５重量
％とポリグリセリンの高級脂肪酸エステル０．０５〜５
重量％を配合する２）導電性金属粉７５〜９５重量％と熱硬化性樹脂バイ
ンダー２０〜４．５重量％と希釈溶剤１５〜０．５重量
％とポリグリセリンの高級脂肪酸エステル０．０５〜５
重量％の配合物１００重量部に対して、半田粉１０〜１
００重量部を配合することを特徴とするものである。

本発明で使用する導電性金属粉としては、銅粉末単独、
銅粉末と銀粉末の混合物、あるいは、銅粉末に銀を被覆
したもので、鱗片状、樹枝状、球状、不定形状などのい
ずれの形状であってもよく、その粒径は、５０μ■以下
が好ましい、金属銅粉と金属銀粉の比率は、特に限定さ
れないが、要求される導電度やコストからして、金属銅
粉７５〜９５重量部に対して金属銀粉２５〜５重量部が
好ましい。また銀メツキ銅粉における金属銅粉と金属銀
粉の比率は、上記混合比率と同様の範囲のものが好まし
い。なお、金属銀粉が２５重量部を越えると銀粉が半田
に食われてしまい半田付は性が低下する。また、５重量
部未満になると導電性の安定が低下する傾向がでる。

導電性金属粉のペースト全体に対する配合量は、７５〜
９５重量％の範囲で用いられ、好ましくは７８〜８３重
量％である。配合量が７５重量％未満では、半田付は性
が悪くなり、逆に９５重量％を越えると導電性金属粉が
十分にバインドされずに塗膜が脆く弱くなり、基材への
密着性、導電性も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バインダーとは、本発明
に係わる導電性ペースト中の導電性金属粉同士、および
／またはそれと半田粉とを結合させると同時に、これら
を基材に接着するものであり、加熱硬化によって高分子
物質となるものでよく、例えば、フェノール樹脂、キシ
レン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型アク
リル樹脂、熱硬化型ポリエステル樹脂などが用いられる
。特にフェノール樹脂やフェノール変性キシレン樹脂は
、硬化時に還元性のフォルマリンを副生し、それが金属
の酸化物を還元するので、好ましいものとして用いられ
る。樹脂バインダーのペースト全体に対する配合量は、
２０〜４．５重量％の範囲で用いられる。この量より少
なすぎるとバインダー効果が不足するし、多いと導電性
が悪くなる。

本発明に使用する希釈溶剤は、上記樹脂バインダーを溶
解する通常の有機溶剤を使用することができる。例えば
、ブヂルカルビトール、ブチルカルピトールアセテート
、ブチルセロソルブ、メチルイソブチルケトン、トルエ
ン、キシレンなどである。希釈溶剤のペースト全体に対
する配合量は、樹脂の種類によって異なるが、樹脂の溶
解性、ペーストの粘度・印刷性を考慮して１５〜０．５
重量％の範囲で用いられる。

本発明で使用する半田付は性付与剤としてのポリグリセ
リンの高級脂肪酸エステルとは、ポリグリセリン中の水
酸基（−〇旧に高級脂肪酸がエステル結合しているもの
で、グリセリンの重合度、高級脂肪酸の種類とエステル
結合の数の異なるものが知られているが、半田付は性付
与剤としては、比較的重合度の大きいポリグリセリンに
ステアリン酸のような高級脂肪酸が多く結合した親油性
でＨＬＢの小さいものが好ましく、特にｌＯ量体のポリ
グリセリンに７から１０個のステアリン酸がエステル結
合したものが好ましい。この半田付は性付与剤のペース
ト全体に対する配合量は、ポリグリセリンの高級脂肪酸
エステルの種類、導電性金属や半田粉の粒径・比表面積
などによって異なるが、０．０５〜５重量％の範囲で用
いられる。配合量が５重量％以上の場合には、ポリグリ
セリンの高級脂肪酸エステル分がペースト中に単独で過
剰に存在してしまい導電性が低下する原因になるので好
ましくない。また、配合量が０．０５重量％以下では、
添加効果が十分に得られない。なあ、この半田付は性付
与剤は、ペースト中に均一に分散させるより、導電性金
属粉に被覆する形で用いたほうが有効である。また、半
田粉を併用する場合には、半田粉のみにこの半田付は性
付与剤を被覆して用いることも可能である。

また本発明で使用する半田粉とは、球状、不定形状など
のいずれの形状であってもよく、その粒径は１００μｍ
以下が好ましく、特に、ｌＯ〜８０μ国が好ましい。ま
た使用する半田粉は、錫と鉛の共晶半田とは限らず、銀
入り半田、ビスマス半田などの半田粉を示す。半田粉は
三本ロールでは潰れてしまうので、銅粉系導電ペースト
を調製後、これに添加する方法が好ましい６半田粉の導
電性ペースト全体に対する配合量は、導電性ペースト１
００重量部に対して１０〜１００重量部の範囲で用いら
れ、好ましくは３０〜６０　　重量部である。半田粉は
、導電性ペーストにポリグリセリンの高級脂肪酸エステ
ルが入っている場合には、酸化していないものをそのま
ま用いてもよいが、あらかじめポリグリセリンの高級脂
肪酸エステルで表面処理して使用することが好ましい。

　０（実施例）以下実施例および比較例に基づいて本発明の詳細な説明
するが、本発明は斯かる実施例にのみに限定されるもの
でない。

（実施例１）粒径２〜２０ｇｍの樹枝状金属銅粉９０ｇに、デカグリ
セリンのデカステアレート（デカグリセリルデカステア
レート、Ｄ−１０５と略す）２ｇをトルエン／酢酸エチ
ル＝ｌ／１２０ｇ溶かしたものを加えて良く撹拌し、つ
いで、溶剤を除去することによってポリグリセリンの高
級脂肪酸エステル被覆の銅粉を得た。これに熱硬化樹脂
のレゾール型フェノール樹脂の５０％ブチルカルピトー
ル溶液２０ｇを加えて良く混合の後、三本ロール混線す
して導電性ペーストを調製した。これをガラス・エポキ
シ基板上に１０園謬ｘ３ｈ−の大きさに印刷塗布し、１
５０℃の加熱炉中で３０分間熱処理し、導電性、半田付
は性右よびその持続性を評価し、結果を第１表に示した
。

特開平３１５２８０３　（５）（実施例２）実施例１で得られた導電性ペースト１００ｇに、粒径３
５〜５０μｍの５ｎ６３％（半田粉１００重量部に対し
て２重量部のＤ−１０３で被覆したもの）半田粉５０ｇ
を、加えて混合し導電性ペーストを調製し、実施例１と
同様な評価を行なった。結果を第１表に示した。

（実施例３）実施例１と同様にしてフェノール樹脂（熱硬化樹脂、固形分）　１０重量部金
属銅粉　　　　　　　　　　　　　７６．５重量部金属
銀粉　　　　　　　　　　　　　１３．５重量部半田粉
（５ｎ６３％、２％Ｄ−１Ｏ３処理品）５０重量部ブチ
ルカルピトール　　　　　　　　　１５重量部以上の混
合物を三本ロールで混線すし、導電性ペーストを得た。

これをガラス・エポキシ基板上にｌＯｍｍＸ　３０鵬■
の大きさに印刷塗布し、１５０℃の加熱炉中で３０分間
熱処理し、導電性、半田付は性およびその持続性を評価
し、結果を第１表に示した。

　３（実施例４）実施例Ｉと同様にしてフェノール樹脂（熱硬化樹脂、固形分）　１０重量部ｌ
Ｏ％Ａｇメツキ銅粉　　　　　　　　　　　９５重量部
半田粉（Ｓｎ６２％Ｐｂ３６％Ａｇ２％、２％Ｄ−１０
ｓ処理）　５０重量部ブチルカルピトール　　　　　　
　　　１０重量部以上の混合物を三本ロールで混線すし
、導電性ペーストを得た。これをガラス・エポキシ基板
上にＩＯ＋ｕ＋Ｘ　３０■■の大きさに印刷塗布し、１
５０　’Ｃの加熱炉中で３０分間熱処理し、導電性、半
田付は性およびその持続性を評価し、結果を第１表に示
した。

（実施例５）実施例１と同様にしてフェノール変性キシレン樹脂（熱硬化樹脂、１０％Ａｇメツキ銅粉半田粉（Ｓｎ６３％、２％Ｄ−７３処理）ブチルカルピ
トールここで、Ｄ−７Ｓとはデカグリセ　４固形分）　１０重量部９５重量部５０重量部１０重量部リンのへブタステアレートを示す。

以上の混合物を三本ロールで混練りし、導電性ペースト
を得た。これをガラス・エポキシ基板上にｌＯｍｍＸ　
３０＋＋ｕ＋＋の大きさに印刷塗布し、１５０℃の加熱
炉中で３０分間熱処理し、導電性、半田付は性およびそ
の持続性を評価し、結果を第１表に示した。

（実施例６）実施例１と同様にしてフェノール樹脂（熱硬化樹脂、固形分）　１０重量部金
属銅粉　　　　　　　　　　　　　６７．５重量部金属
銀粉　　　　　　　　　　　　　２２．５重量部半田粉
（５ｎ６３％、２％ト１０Ｓ処理品）５０重量部ブチル
カルピトール　　　　　　　　　１５重量部以上の混合
物を三本ロールで混練りし、導電性ペーストを得た。こ
れをガラス・エポキシ基板上にＩＯ＋＋ｖ＋Ｘ　３０ｏ
＋ａ＋の大きさに印刷塗布し、１５０℃の加熱炉中で３
０分間熱処理し、導電性、半田付は性右よびその持続性
を評価し、結果を第１表に示した。

（実施例７）粒径２〜２０μＩの樹枝状金属銅粉９０ｇに、テトラグ
リセリンのペンタミリステート（テトラグリセリルペン
ペタミリステート）２ｇをトルエン／酢酸エチル＝ｌ／
１２０ｇに溶かしたものを加えて良く撹拌し、ついで、
溶剤を除去することによってポリグリセリンの高級脂肪
酸エステル被覆の銅粉を得た。これに熱硬化樹脂のレゾ
ール型フェノール樹脂の５０％ブチルカルピトール溶液
２０ｇを加えて良く混合の後、三本ロール混練りして導
電ペーストを調製した。

これをガラス・エポキシ基板上にｌＯｍｍＸ　３０ｍｎ
＋の大きさに印刷塗布し、１５０℃の加熱炉中で３０分
間熱処理し、導電性、半田付は性およびその持続性を評
価し、結果を第１表に示した。

（比較例１〜４）以下に示す組成の導電性ペーストを作成し、これらをガ
ラス・エポキシ基板上にＩＯ＋ｉｍＸ　３０ｍｍの大き
さに印刷塗布し、１５０℃の加熱炉中で３０分間熱処理
し、導電性、半田付は性およびその持続性を　５６評価して、結果を第１表に示した。

比較例１フェノール樹脂（熱硬化樹脂、固形分）　１０重量部金
属銅粉　　　　　　　　　　　　　　９０重量部ブチル
カルピトール　　　　　　　　　１５重量部比較例２フェノール変性キシレン樹脂（熱硬化樹脂、固形分）　１０重量部金属銅粉　　　　　　　　　　　　　７６．５重量部金
属銀粉　　　　　　　　　　　　　１３．５重量部ブチ
ルカルピトール　　　　　　　　　１５重量部比較例３フェノール樹脂（熱硬化樹脂、固形分）５重量部ｌＯ％
Ａｇメツキ銅粉　　　　　　　　　　９５重量部ブチル
カルピトール　　　　　　　　　１０重量部比較例４フェノール樹脂（熱硬化樹脂、固形分）　１０重量部金
属銅粉　　　　　　　　　　　　　６７．５重量部金属
銀粉　　　　　　　　　　　　　２２．５重量部ブチル
カルピトール　　　　　　　　　１５重量部（発明の効
果）以上説明した如く、本発明に係わる導電性ペーストは、
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けをすることができ、ま
た長期にわたって半田付は性に優れている。塗膜に直接
半田付けをすることができるので導電回路の導電性をよ
り向上できるとともに、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または電気メツ
キを行なう必要がないので、印刷回路の形成工程が大幅
に短縮され、経済的メリットが多大となる。

　７８

Claims

【特許請求の範囲】

１．導電性金属粉、樹脂バインダーおよび溶剤を主成分
とする導電性ペーストにおいて、半田付け性付与剤とし
て、ポリグリセリンの高級脂肪酸エステルを用いること
を特徴とする半田付け可能な導電性ペースト。
２．特許請求項１記載の半田付け可能な導電ペーストに
、半田粉を添加してなることを特徴とする半田付け可能
な導電性ペースト。