JPH0623351B2 - 導電性接着剤 - Google Patents

導電性接着剤

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JPH0623351B2
JPH0623351B2 JP61007698A JP769886A JPH0623351B2 JP H0623351 B2 JPH0623351 B2 JP H0623351B2 JP 61007698 A JP61007698 A JP 61007698A JP 769886 A JP769886 A JP 769886A JP H0623351 B2 JPH0623351 B2 JP H0623351B2
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賢二 板谷
太郎 山崎
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Daiso Co Ltd
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder
    • HELECTRICITY
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/321Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives

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  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は例えばプリント配線板の回路形成に用いる導電
性接着剤に関するものである。
(従来技術と問題点) 従来から種々の有機高分子材料に導電性機能を付与して
導電材料としたものが多くの用途に使われている。
導電性粒子として金,銀,銅,ニッケル等やカーボン,
グラファイト,酸化錫等の粒子或いは表面を金属めっき
した粒子状粉末を高分子材料に充填分散させたものは製
法的に簡易で金,銀を除けば材料も安価であり、またそ
の充填量を調節することにより様々な用途に使うことが
可能で各方面に多量使われている。
しかしながら、金以外の金属粉やめっき粒子を用いたこ
の類のものは経時的に酸化等により表面が変化して導通
抵抗が上昇し従って信頼性に欠ける等の問題があった。
金,銀の場合は高価なのが欠点で、特に銀は、特有のマ
イグレーション作用があり、信頼性に欠けるため限定さ
れた用途にしか使えない。また、カーボン,グラファイ
ト及び酸化錫等の粉末は、自身の導電率が小さいため、
用途も限られたものとなっている。
業界では銀のマイグレーション防止剤或いは銅粉等金属
粉の変質防止剤等の開発に努力しているが、未だ十分な
ものはない。
(発明の目的) 発明者らは、このような背景の下に、信頼性の優れた導
電性接着剤を得る目的で導電性粒子を鋭意探索した。そ
の結果、従来導電材料として余り顧みられなかった超硬
材料の中から、上記目的を十分に達成し得る物質を見出
し本発明を完成させるに至ったものである。
(発明の構成) 本発明は周期律表第IVB族,第VB族,第VIB族のホウ
化物,ケイ化物及びランタンのホウ化物より選ばれた1
種又は2種以上の粒子とその結合剤を含有することを特
徴とするプリント配線板の回路形成用導電性接着剤であ
る。
前述したように、銀粒子はマイグレーション作用が最大
の欠点であるが、これは原理的には水分の存在が原因と
なっている。しかしながら水分の侵入を100%防止する
ことは現実的に不可能である。
また、銅,ニッケル等の銀に次ぐ有用な導電素材も空気
中の酸素により酸化され、この酸化物が導電性に欠ける
ため導電抵抗の経時変化が起っているものである。しか
しながら空気を100%遮断することはやはり現実的に困
難と言わざるを得ない。
発明者らは、導電性接着剤の信頼性に何よりもまずその
導電性粒子が化学的に安定であることが不可欠の要素で
あると考え、現存素材の中よりこの要求に合致する導電
素材を探索した結果、今日ニューセラミックと称されて
いるものの中に優れた素材を見出したのである。この導
電性粒子は非金属系非酸化物系のニューセラミックスで
あり、元素周期率表第IVB族,第VB族,第VIB族元素
のホウ化物,ケイ化物及びランタンのホウ化物より選ば
れた1種又は2種以上である。具体的にはチタン,ジル
コニウム,ハフニウム,バナジウム,ニオブ,タンタ
ル,クロム,モリブデン,及びタングステンのホウ化
物,ケイ化物,ホウ化ランタン等が挙げられる。これら
の中ホウ化チタンはその耐食性から蒸着容器及びMHD
発電用電極材料に、ケイ化モリブデンは発熱体にそれぞ
れ使用されている。
これらの素材に共通する特徴は、すべて高温で熱処理し
て合成される結果、耐熱性は勿論のこと、それ以外に機
械的強度に優れた所謂超硬材料という点である。これら
の超硬材料は古くから知られていたものの、その機能面
で機械的材料または構造材料として普及し、導電材料と
しては現在まで顧みられていなかったものである。
これら各種の超硬材料の体積固有抵抗値は約10-1〜10-5
Ωcmであり銀や銅の体積固有抵抗値より概ね高い。
本発明者らはこのような超硬材料を導電性粒子として使
用することについて検討した結果次のような知見を得
た。
第1図は各種の超硬材料粒子を第2図に示すようなテフ
ロン筒(3)に入れて測定した電極(1),(2)間の
加圧時の抵抗値を示す。これにより粒子の種類は同一で
も、粒子の粒度分布や表面の状態で抵抗値の異なること
が判る。第3図は同じ粒子をブタノールに溶かしフエノ
ール樹脂中に分散してペースト状とし、これを抵抗測定
用試験板に塗布し、溶媒を蒸発させて分散皮膜とした場
合のその電気物性すなわち導電性粒子含有量と抵抗値と
の関係を示す。すなわち第1図において、加圧の変化に
対し抵抗値の変化が少ないものは、第3図においても粒
子含有量の変化に対する抵抗値の変化の少ないことが認
められる。これは導電性粒子の形状に起因していると考
えられ、アスペクト比の大なるフレーク状,フアイバー
状,又はウイスカー状のものにその傾向のあることが認
められた。またこのペーストをアルミ箔に均一な厚さ
(約5μm)に塗り同じように乾燥皮膜を得、更に別の
アルミ箔を重ね合わせて加圧接着あるいは熱圧接着した
場合のアルミ箔間のシール抵抗値を第4図に示す。第4
図によりある範囲内では、シール抵抗値は導電性粒子の
配合割合に無関係に一定値を示し、しかもその抵抗値は
十分に低いことが確認された。
本発明において用いられるこのような超硬材料よりなる
導電性粒子は通常、粒径0.3〜50μmのものが好まし
い。また粒形が通常砥粒状であるため、導通抵抗を更に
小さくすることができる。
本発明においては導電性粒子として、更に従来用いられ
ていた導電性フィラーを添加してもよく、特にカーボン
ブラックやグラファイト等のように、粒径が超硬材料よ
り更に1桁小さい粒子を添加することは、導電機能を向
上させるために好ましい。
本発明に用いられる結合剤としては通常有機高分子材料
が好ましく、例えばフェノール樹脂,不飽和ポリエステ
ル樹脂,アリル樹脂,エポキシ樹脂,シリコーン樹脂等
の熱硬化性樹脂,ポリエチレン,ポリプロピレン,塩化
ビニール,アクリル樹脂,ポリアミド樹脂,ポリイミド
樹脂,ポリカーボネート樹脂,ポリフェニレンサルファ
イド,ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂,
あるいはクロロプレンゴム,ウレタンゴム,シリコーン
ゴム,ブタジエンゴム,NBR,合成イソプレンゴム,
ブチルゴム,フッ素ゴム,エチレンプロピレンゴム,塩
素化ポリエチレンゴム,クロルスルホン化ポリエチレン
ゴム,エピクロルヒドリンゴム,アクリルゴム等のゴム
が挙げられる。これらの結合剤の選定にあたっては、使
用目的に合致する物性を備えたものの中から、さらに加
工性等を吟味して選べばよい。また物性改良のために、
これら有機高分子材料を主結合剤として、これに種々の
配合剤,例えば粘性付与剤,軟化剤,安定剤,表面改質
剤,老化防止剤,架橋剤,着色剤,充填剤等を加えても
よい。
導電性粒子と結合剤との比率は接着性,及び導電性のバ
ランスを加味して通常結合剤100重量部に対し導電性粒
子15〜92重量部、特に25〜85重量部の範囲が好ましい。
この範囲外の比率では、導電抵抗が高くなり、実用上不
利になる。
これら導電性粒子を結合剤中に分散させる方法として
は、従来より用いられている方法、例えば混練用ロール
で有機高分子材料を練りながら粒子を添加するロール練
り法、又は有機高分子材料が液体である場合や、溶液状
である場合にはスラリー化あるいはペースト化混合法が
適用される。良好な分散状態を得るためにはカップリン
グ剤や、分散剤を添加することが好ましい。
(発明の効果) 本発明の導電性接着剤は、従来品と比較して、導電性粒
子として化学的に安定な超硬材料を使用するので導電抵
抗の経時変化が非常に小さく、銀粒子を使用する場合の
ようなマイグレーション現象も無い。また超硬材料の粒
子は、砥粒状であるため接着に際して接着導体と接着剤
中の導電性粒子の接着が密となり、従って、接着剤中の
導電性粒子の含量が少なくても十分な電気的導通が得ら
れる。したがって導電性粒子含量の広い範囲にわたって
安定した性能を得ることができる。また超硬材料の中、
非導電性粒子に金属メッキを施して導電性を付与する場
合と比較し、本発明接着剤は、超硬材料自体の導電性を
利用するものであるから、材料面においても加工面にお
いても経済的に有利であり、さらに導電性金属粒子又は
金属メッキ粒子の如く表面酸化による経時変化も考慮す
る必要がないのでプリント配線板の回路形成用として利
用価値が大である。
以下実施例により本発明を説明するが組成部及び%はい
ずれも重量基準である。
実施例1 銅張りポリイミドFPC(大きさ100×50mm,ベースフ
イルム厚さ38μm,銅箔厚さ18μm)に、下記組成の導
電性を有するレジストインキをテトロン製スクリーン
(180メッシュ,総厚125μm)を用いて、フラットコネ
クタケーブル状の印刷パターン(全長70×幅40.2mm,導
体幅0.2mm×長さ70mm×100本,ピッチ0.4mm)を印刷
し、150℃で30分間乾燥させて、印刷回路板のテストピ
ースを得た。
レジストインキ組成 TiB(大塚化学社製) 31.6% カーボンブラック*1 11.3% 〃 *2 2.6% キシレン樹脂*3 38.7% 酢酸カルビトール 16.1% *1三菱化成工業社製MA−8 *2ライオンアグノ社製ECDj600 *3三菱ガス化学工業社製PR1440M これらの印刷回路板テストピースを更に過硫酸アンモニ
ウム液でエッチングを行い、水洗,メタノール洗浄を行
った後、乾燥させた。以上の如くして得られたテストピ
ースを2枚1組とし、コネクト部分の端部を回路面を向
い合わせて3mm幅だけ重ね、その部分を210℃±5℃に
て7.5kg/cm2の圧力で12秒間熱圧着した。次に全く同様
にしてTiBに代えて、LaB,MoSi(以上
いずれも新日本金属社製)及び比較例として、銀(田中
貴金属社製)、ニッケル(住友金属鉱山社製)を用いた
インキを調合し、これより印刷回路基板テストピースを
作成し上記と同様にして熱圧着を行った。
圧着直後のシール抵抗値及び、これを40℃,95%RHの
状態で1000時間処理後のシール抵抗値を表−1に示す。
また、各導体間の絶縁抵抗を測定したところ、実施例の
各例及び比較例におけるニッケルを使った場合について
は、圧着直後、1000時間処理後共1011Ω以上の値を示し
たのに対し、銀の場合は平均106Ωと低い抵抗値を示
し、明らかにマイグレーションが起こっていると判断さ
れた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に使用される各種の超硬材料粒子を加圧
した場合の加圧度と抵抗値の関係を示すグラフ、第2図
は第1図の測定に使用した加圧容器の略図、第3図は本
発明接着剤を抵抗測定用試料片に塗布した場合の導電性
粒子含量と抵抗値との関係を示すグラフ、第4図は同接
着剤による加圧接着時の導電性粒子含有量と抵抗値との
関係を示すグラフである。 (1)…銅製上部電極、(2)…銅製下部電極 (3)…テフロン筒

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】周期律表第IVB族,第VB族,第VIB族の
    ホウ化物,ケイ化物及びランタンのホウ化物より選ばれ
    た1種又は2種以上の粒子とその結合剤を含有すること
    を特徴とするプリント配線板の回路形成用導電性接着
    剤。
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