JPH06295616A - 半田付け可能な塗膜形成用導電性ペースト - Google Patents

半田付け可能な塗膜形成用導電性ペースト

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JPH06295616A
JPH06295616A JP10197593A JP10197593A JPH06295616A JP H06295616 A JPH06295616 A JP H06295616A JP 10197593 A JP10197593 A JP 10197593A JP 10197593 A JP10197593 A JP 10197593A JP H06295616 A JPH06295616 A JP H06295616A
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    • C09D167/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
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    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半田濡れ性、印刷適性、高導電率の半田付け
可能な塗膜形成用の導電性ペーストを提供する。 【構成】 スクリーン印刷などにより絶縁基板上に印刷
塗布及び加熱処理することにより固形体の、かつ半田付
けが可能な塗膜を形成することができる導電性ペースト
において、熱可塑性樹脂、好ましくは飽和ポリエステル
樹脂を含むバインダー樹脂に導電性フィラー、好ましく
は球状の銀粉が６０〜８０ｖｏｌ％含まれている構成と
した。及び上記の熱可塑性樹脂の１０〜１ｗｔ％を架橋
剤または熱硬化性樹脂に置き換えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性ペーストをスク
リーン印刷法などにより印刷して配線を形成する安価な
半田付け可能な印刷配線板などの製造に使用される導電
性ペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】導電性ペーストをスクリーン印刷するこ
とにより半田付けが可能な塗膜を形成することは主に印
刷配線板の分野において従来からあり、導電性ペースト
は、銀粉、銅粉などの導電性フィラー、熱硬化性樹脂か
らなるバインダー樹脂および印刷特性を調節するための
溶剤、添加剤などを混合、分散してペースト状としたも
のであった。そして、この導電性ペーストをスクリーン
印刷によって樹脂積層板やプラスチィックフィルムから
なる基板の上に印刷し、適宜乾燥、加熱などして溶剤を
除去、バインダー樹脂である熱硬化性樹脂を硬化させ
て、固化した薄い皮膜からなる配線パターンを得てい
た。
【０００３】代表的な従来の導電ペーストにおけるバイ
ンダー樹脂と導電性フィラーの組み合わせとしては、エ
ポキシ樹脂と銅粉、エポキシ樹脂と銀粉、フェノール樹
脂と銀コート銅粉、フエノール樹脂と銀粉などがあっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の導電性ペーストは、バインダー樹脂としてエポキ
シ、フェノールなどの熱硬化性樹脂を使用しているため
に、形成した塗膜中の導電性フィラーの含有率を高くす
ることが難しく、そのため導電性フィラーの表面が熱硬
化性樹脂の層によって覆われ、いわゆる半田の濡れ性が
悪く、半田が付着しづらく、半田付けの信頼性が低いと
いう問題点があった。
【０００５】バインダー樹脂が熱硬化性樹脂であること
が導電性フィラーの含有率が高くできない結果をもたら
す理由は次のように考えられる。導電性ペーストは、ス
クリーン印刷適性、一般的には６０〜３００ポイズの範
囲の粘度、及び適度にチキソトロッピックな流動特性を
有する必要がある。これら印刷適性、即ち粘度及び流動
特性に影響を及ぼす大きな因子は、バインダー樹脂の粘
度、溶剤の種類及び量、導電性フィラーの種類及び量で
ある。印刷適性を調整するために種々の添加剤が使用さ
れるが、基本的には上記因子を適切に選択組み合わせす
ることが必要である。硬化性樹脂は、硬化後に分子量が
大きくかつ三次元的に架橋するように設計されており、
硬化前、即ち材料段階では（本願発明における熱可塑性
樹脂と比較すると）分子量が小さいので、溶剤を加えて
一定粘度の樹脂溶液を作成した場合、溶液中の樹脂分、
つまり固形分濃度が高い。更に導電性フィラーを分散さ
せてスクリーン印刷に適した粘度の範囲に調整される
が、樹脂溶液中の固形分濃度が高いために、結果として
導電性ペースト中の固形分濃度も高くならざるを得な
い。バインダー樹脂として熱硬化性樹脂を使用した場合
の固形分中の導電性フィラーの含有率は高々５０ｖｏｌ
％である。導電性フィラーの量を多くするために、溶剤
の量を多くして樹脂溶液の固形分濃度を低くすると同時
に粘度を下げておく方法が考えられるが、樹脂溶液の粘
度を下げると導電性フィラーが沈降してしまい導電性フ
ィラーを分散させた状態を維持させることができない。
【０００６】以上のように、硬化性樹脂をバインダー樹
脂とした場合は形成された塗膜（固形分）において、導
電性フィラーの含有率が５０ｖｏｌ％しかないので、導
電性フィラーの周囲は熱硬化性樹脂の層で覆われ、塗膜
の表面付近の導電性フィラーにも樹脂の層がかなり厚く
形成されるので、半田が導電性フィラーと接触しづらく
なる。
【０００７】更に、固形分中の導電性フィラーの含有率
を高くできないため、導電性フィラーの種類にも制限が
生ずる。即ち、導電性フイラーの含有率が高くできない
ので、回路を構成する配線となるべき塗膜の固有抵抗が
高くなる傾向にあり、そのため、同じ含有率で塗膜の固
有抵抗を引き下げることができる例えばフレーク状の銀
粉などを使用せざるを得ないが、フレーク状の銀粉は半
田食われが発生し易いという欠点がある。固有抵抗の高
い銅電性ペーストは用途が制限されていた。
【０００８】従って、本願は上記従来技術の問題点を解
決し、導電性フィラーの含有率が高く導電性及び半田濡
れの良い塗膜を形成することが可能な、かつ印刷性の良
い導電性ペーストを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明は、塗膜形成用導電性ペーストを熱可塑性
樹脂、代表的には熱可塑性ポリエステル樹脂を含むバイ
ンダー樹脂に導電性フィラーが６０〜８０ｖｏｌ％含ま
れる構成とした。
【００１０】また、上記の半田濡れ性、印刷適性及び導
電性を良好な状況に保ちつつ、耐熱性を改善するため
に、上記構成に替えて、バインダー樹脂を熱可塑性樹脂
と１０ｗｔ％以下の硬化性樹脂との混合物とし、このバ
インダー樹脂に導電性フィラーが６０〜８０ｖｏｌ％含
まれる構成とした。
【００１１】
【作用】本願発明は、上記の前者の構成を具備すること
により、具体的にはバインダー樹脂として熱可塑性樹脂
を使用することにより、該導電ペーストを用いて形成し
た塗膜中の導電性フィラーの含有率が６０ｗｔ％以上
と、極めて大きくできるため、塗膜表面に位置するフィ
ラーの表面が比較的厚く強固な樹脂皮膜で覆われること
がなく、またたとえ若干の樹脂皮膜が存在しても、半田
付け時の熱により樹脂が軟化することにより、半田と導
電性フィラーとの接触がし易くなる結果、濡れ性が改善
される。同時に、塗膜の導電性が良くなる。また、導電
性フィラーの含有率を８０ｗｔ％以下にしたので印刷適
性が良好に保たれる。上記後者の構成を具備することに
より、具体的には、バインダー樹脂の１０ｗｔ％以下を
硬化性樹脂に置き換えることにより前者の構成が奏する
効果はほぼそのままに、かつ耐熱性を改善することがで
きる。
【００１２】
【実施例】バインダー樹脂として溶剤に可溶な熱可塑性
ポリエステル樹脂が用いられる。該ポリエステル樹脂の
酸性分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピ
ン酸、セバシン酸、アイコサンニ酸、カプロラクトン、
トリメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、グリコール
成分としては、エチレングリコール、プロパンジオー
ル、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオー
ル、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、
ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコー
ル、トリメチロールプロパン、ビスフェノールＡジエチ
レングリコールなどであり、これらの共重合体で、２０
０℃における溶融粘度２９００ポイズ以上、ガラス転移
点６５℃以上のものが使用でき、好ましくは９０℃以上
のものが良い。溶融粘度が低い場合は、一定粘度の樹脂
溶液を作るのに余り多量の溶剤を必要としないので導電
性ペーストの固形物中の導電性フィラーの含有率を高く
できない。ガラス転移点は、６５℃未満であると導電性
ペーストの固形物の内部凝集力の耐熱特性が悪く、実用
に耐えない。
【００１３】バインダー樹脂の従たる成分として、架橋
剤、硬化性樹脂を用いても良い。架橋剤としては、トル
エンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネ
ート等のブロック体、鉄−アセチルアセトネート錯体、
ニッケルアセチルアセトネート錯体、銅アセチルアセト
ネート錯体、銅−８オキシキノリン錯体等の金属錯体が
用いられる。硬化性樹脂としては、メラミン、エポキシ
樹脂が用いられる。しかし、硬化性樹脂を１０％以上配
合すると半田濡れ性が低下する。
【００１４】溶剤としては、メチルエチルケトン、酢酸
セロソルブ、酢酸ブチルセロソルブ、酢酸カルビトー
ル、イソホロン等が単独あるいは混合して用いられる。
【００１５】導電性フィラーとしては、銀粉、銀メッキ
銅粉、銀コート銅粉、銀／銅合金粉が用いられる。導電
性フィラーの少なくとも７０％は、粒径が１〜１０μ
ｍ、好ましくは２〜５μｍのできるだけ球形の金属粉が
用いられる。球形とするのは球形が最も比表面積が小さ
く含有率を高くできるからである。粒径が１μｍ未満で
あるといわゆる半田喰われの影響が大きくなる。粒径が
１０μｍを越えると導電性ペースト中で沈降し易くなる
とともにスクリーン印刷しづらくなる。また、度塗膜の
導電性も良くない。導電性フィラーの３０％未満を前記
球場粉の替わりに、粒径０．１〜１０μｍのりん片状
粉、樹枝状粉、粒径１μｍ以下の微小球形粉の少なくと
もひとつで置き換えることができる。球形粉の替わりに
りん片状粉あるいは樹枝状粉を用いると、半田喰われの
影響が大きくなる。
【００１６】固形分中の導電性フィラーの含有率が６０
％未満であると、導電性が著しく悪くなる。８０％を越
すと導電性ペーストの流動特性がダイラタンシー的にな
り、スクリーン印刷に適さないものとなる。
【００１７】上記の他に、添加剤、例えばバインダー樹
脂と導電性フィラーの界面強度を高めるためのシランカ
ップリング剤、チタネート系カップリング剤などのカッ
プリング剤、ペースト中の導電性フィラーの分散を助け
る分散剤、印刷適性を向上させるための揺変剤が適宜添
加使用される。
【００１８】［実施例１〜７］バインダー樹脂として飽
和ポリエステル樹脂（東レ製ケミットＫ−１２９４、溶
融粘度４３００ポイズ、ガラス転移点６７℃）を溶剤で
ある酢酸カルビトールに加熱溶解して樹脂溶液を作製し
た。更に、導電性フィラーとして粒径が２〜３μｍの球
状銀粉（徳力化学製シルベストＧ−１）を、実施例ごと
に配合比を変えて混合し、三本ロールミルで分散して導
電性ペーストを得た。次にこの導電性ペーストを紙−フ
ェノール積層板にスクリーン印刷で塗布し、加熱して溶
剤を除去してプリント配線基板を得た。なお、導電性フ
ィラーの配合比が異なることによる導電性ペーストの粘
度の大小は溶剤量、添加剤量をあらかじめ変更すること
で調整した。各実施例における固形分中の導電性フィラ
ーの含有率と印刷適性、半田濡れ性及び導電性の評価結
果は下記のようであった。実験例は、固形分中の銀粉含
有率が実施例の範囲外のものであって実用上の問題が発
生したものである。
【００１９】
【表１】 以上のように、バインダー樹脂として飽和ポリエステル
樹脂を使用すると、固形分中の銀粉含有率が６０〜８０
％という高い導電性フィラーの含有率の範囲で良好な半
田濡れ性及び印刷適性が得られ、また、導電性も良好な
結果が得られた。
【００２０】［実施例８〜９］上記実施例４のバインダ
ー樹脂を変更し、半田付け後の半田付け部の密着強度を
測定した。実施例８のサンプルは、バインダー樹脂をガ
ラス転移点が３５℃で溶融粘度が７０００ポイズの飽和
ポリエステル樹脂を使用した他は実施例４と同一の方法
により作成した。実施例９のサンプルは、バインダー樹
脂をガラス転移点が９４℃で溶融粘度が１３０００ポイ
ズの飽和ポリエステル樹脂を使用した他は実施例４と同
一の方法により作成した。これらのサンプルに対し２６
０℃の溶融半田に３秒間接触させた後、７０℃で３０
分、続いて−３０℃で３０分の熱履歴を与えた後、半田
付け部が基板から剥離する強度を測定した。比較のた
め、実施例４のものも同一の試験を行った。
【００２１】
【表２】 以上のように、ガラス転移点が低いと耐熱性が低く、保
存環境の条件によっては半田付け部が脱落することがわ
かった。
【００２２】［実施例１０〜１３］実施例３のバインダ
ー樹脂の一部を硬化性樹脂であるメラミン樹脂（住友化
学工業製スミマールＭ−１００）またはエポキシ樹脂
（ダウケミカル製タクティクス７８５）で置き換えた場
合の評価は下記の通りであった。
【００２３】
【表３】 バインダー樹脂（飽和ポリエステル樹脂）の一部を硬化
性樹脂に変更すると、耐熱性は改善されるが、バインダ
ー樹脂の１０％以上になると半田濡れ性が悪化する。
【００２４】［実施例１４〜１７］実施例２の導電性フ
ィラーである球状銀粉の一部をりん片状銀粉（徳力化学
製ＴＣＧ−７）に置き換えた場合の評価結果は下記のよ
うであった。
【００２５】
【表４】 導電性フィラー（球状銀粉）の一部をりん片状銀粉に変
更すると導電性が良くなるが、割合が３０％を越すと半
田喰われが発生する。
【００２６】
【比較例】市販の熱硬化性樹脂を使用した導電性ペース
トについて同様の評価を行った。
【００２７】比較例のメーカーと品番 比較例１ 旭化成、ＧＰＣ−６５９３ ２ 三井金属鉱業、Ｓ−５０００ ３ 京都エレックス、ＤＤ−１６１０Ａ−５ ４ アサヒ化学、ＡＣＰ−０５５−ＡＥ ５ シントーケミトロン、Ｋ−３４２４ 比較例の組成材料 比較例のものの固形物中の導電性フィラーの含有率は略
５０％以下であった。
【００２８】
【表５】 比較例の評価結果
【００２９】
【表６】 なお、上記説明においては、熱可塑性樹脂として飽和ポ
リエステル樹脂を代表させて説明したが、発明の作用効
果から当然にして考えられる他の熱可塑性樹脂に置換で
きることは明かである。また、熱可塑性樹脂に加えて使
用される硬化性樹脂に付いても適宜変更が可能である。
導電性フィラーは銀粉についてのみ説明したが、銀コー
ト銅粉、銀／銅合金など他の材料で置換できる。また、
銅粉など酸化性の強いフィラーにおいても含有率を高め
ることができることにより、半田濡れ性他の改善の効果
を奏することは明かである。
【００３０】
【発明の効果】本願発明は、上記の前者の構成を具備す
ることにより、具体的にはバインダー樹脂として熱可塑
性樹脂を使用することにより、該導電ペーストを用いて
形成した塗膜中の導電性フィラーの含有率が６０ｗｔ％
以上と、極めて大きくできるため、塗膜表面に位置する
フィラーの表面が比較的厚く強固な樹脂皮膜で覆われる
ことがなく、またたとえ若干の樹脂皮膜が存在しても、
半田付け時の熱により樹脂が軟化することにより、半田
と導電性フィラーとの接触がし易くなる結果、濡れ性が
改善される。同時に、塗膜の導電性が良くなる。また、
導電性フィラーの含有率を８０ｗｔ％以下にしたので印
刷適性が良好に保たれる。上記後者の構成を具備するこ
とにより、具体的には、バインダー樹脂の１０ｗｔ％以
下を硬化性樹脂に置き換えることにより前者の構成が奏
する効果はほぼそのままに、かつ耐熱性を改善すること
ができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 更に、固形分中の導電性フィラーの含有
率を高くできないため、導電性フィラーの種類にも制限
が生ずる。即ち、導電性フィラーの含有率が高くできな
いので、回路を構成する配線となるべき塗膜の固有抵抗
が高くなる傾向にあり、そのため、同じ含有率で塗膜の
固有抵抗を引き下げることができる３えばフレーク状の
銀粉などを使用せざるを得ないが、フレーク状の銀粉は
半田食われが発生し易いという欠点がある。固有抵抗の
高い導電性ペーストは用途が制限されていた。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】 導電性フィラーとしては、銀粉、銀メッ
キ銅粉、銀コート銅粉、銀／銅合金粉が用いられる。導
電性フィラーの少なくとも７０％は、粒径が１〜１０μ
ｍ、好ましくは２〜５μｍのできるだけ球形の金属粉が
用いられる。球形とするのは球形が最も比表面積が小さ
く含有率を高くできるからである。粒径が１μｍ未満で
あるといわゆる半田喰われの影響が大きくなる。粒径が
１０μｍを越えると導電性ペースト中で沈降し易くなる
とともにスクリーン印刷しづらくなる。また、塗膜の導
電性も良くない。導電性フィラーの３０％未満を前記球
場粉の替わりに、粒径０．１〜１０μｍのりん片状粉、
樹枝状粉、粒径１μｍ以下の微小球形粉の少なくともひ
とつで置き換えることができる。球形粉の替わりにりん
片状粉あるいは樹枝状粉を用いると、半田喰われの影響
が大きくなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】比較例のメーカーと品番 比較例１ 旭化成、ＧＰＣ−６５９３ ２ 三井金属鉱業、Ｓ−５０００ ３ 京都エレックス、ＤＤ−１６１０Ａ−５ ４ アサヒ化学、ＡＣＰ−０５５−ＡＥ ５ シントーケミトロン、Ｋ−３４２４ 比較例の組成材料 比較例のものの固形物中の導電性フィラーの含有率は略
５０ｖｏｌ％以下であった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】
【発明の効果】本願発明は、上記の前者の構成を具備す
ることにより、具体的にはバインダー樹脂として熱可塑
性樹脂を使用することにより、該導電ペーストを用いて
形成した塗膜中の導電性フィラーの含有率が６０ｖｏｌ
％以上と、極めて大きくできるため、塗膜表面に位置す
るフィラーの表面が比較的厚く強固な樹脂皮膜で覆われ
ることがなく、またたとえ若干の樹脂皮膜が存在して
も、半田付け時の熱により樹脂が軟化することにより、
半田と導電性フィラーとの接触がし易くなる結果、濡れ
性が改善される。同時に、塗膜の導電性が良くなる。ま
た、導電性フィラーの含有率を８０ｖｏｌ％以下にした
ので印刷適性が良好に保たれる。上記後者の構成を具備
することにより、具体的には、バインダー樹脂の１０ｗ
ｔ％以下を硬化性樹脂に置き換えることにより前者の構
成が奏する効果はほぼそのままに、かつ耐熱性を改善す
ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂を含むバインダー樹脂に導
    電性フィラーが６０〜８０ｖｏｌ％含まれていることを
    特徴とする半田付け可能な塗膜形成用導電性ペースト。
  2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂が熱可塑性ポリエステル樹
    脂であることを特徴とする請求項１の半田付け可能な塗
    膜形成用導電性ペースト。
  3. 【請求項３】 熱可塑性樹脂９０〜９９ｗｔ％と架橋剤
    または熱硬化性樹脂１０〜１ｗｔ％とからなるバインダ
    ー樹脂に、導電性フィラーが６０〜８０ｖｏｌ％含まれ
    ていることを特徴とする半田付け可能な塗膜形成用導電
    性ペースト。
JP5101975A 1993-04-05 1993-04-05 半田付け可能な塗膜形成用導電性ペースト Expired - Lifetime JP2965815B2 (ja)

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