JPH0759660B2 - 導電性組成物 - Google Patents
導電性組成物Info
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- JPH0759660B2 JPH0759660B2 JP62241309A JP24130987A JPH0759660B2 JP H0759660 B2 JPH0759660 B2 JP H0759660B2 JP 62241309 A JP62241309 A JP 62241309A JP 24130987 A JP24130987 A JP 24130987A JP H0759660 B2 JPH0759660 B2 JP H0759660B2
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- conductive
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
- H05K1/095—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回路の印刷形成に使用される導電性組成物に
係わり、特にバインダーが樹脂であってもはんだ付けを
良好に行いえる導電性組成物に関する。
係わり、特にバインダーが樹脂であってもはんだ付けを
良好に行いえる導電性組成物に関する。
［従来の技術］ 従来、直接はんだ付けが可能な回路基板は、絶縁基板に
貼付された銅箔をエッチング除去して得られるか、また
は銀、白金、パラジウムなどの導電粒子とガラスフリッ
トを含むペーストを絶縁基板に印刷、焼結することによ
り得られていた。
貼付された銅箔をエッチング除去して得られるか、また
は銀、白金、パラジウムなどの導電粒子とガラスフリッ
トを含むペーストを絶縁基板に印刷、焼結することによ
り得られていた。
しかしながら、前者のものはエッチングなどの煩雑な工
程が必要となること、精製した銅箔の大部分を除去する
ことが材料の無駄になるなどの欠点があり、一方、後者
のものは600〜900℃の高温で焼成しなければならないた
めに、回路が形成される絶縁基板に高価でかつ機械的に
破損し易いセラミックスを使用せざるを得ず、また、焼
成装置が大型化、高額であるなどの問題があった。
程が必要となること、精製した銅箔の大部分を除去する
ことが材料の無駄になるなどの欠点があり、一方、後者
のものは600〜900℃の高温で焼成しなければならないた
めに、回路が形成される絶縁基板に高価でかつ機械的に
破損し易いセラミックスを使用せざるを得ず、また、焼
成装置が大型化、高額であるなどの問題があった。
以上のような状況の中で、より工程が簡単でかつ安価な
材料を使用したはんだ付け可能な回路形成のための導電
性組成物を得ることが試みられてきた。従来から比較的
低温で硬化することができる合成樹脂をバインダーとす
るペースト状の導電性組成物が印刷回路の形成に使用さ
れていたので、この導電性組成物をもとにはんだ付けが
可能な組成物の製造が試みられていた。一例として、銀
粉をエポキシ樹脂に分散した導電性ペースト、あるいは
銅粉をフェノール樹脂に分散した導電性ペーストを絶縁
基板としての合成樹脂積層板に印刷、焼成させたものが
あった。
材料を使用したはんだ付け可能な回路形成のための導電
性組成物を得ることが試みられてきた。従来から比較的
低温で硬化することができる合成樹脂をバインダーとす
るペースト状の導電性組成物が印刷回路の形成に使用さ
れていたので、この導電性組成物をもとにはんだ付けが
可能な組成物の製造が試みられていた。一例として、銀
粉をエポキシ樹脂に分散した導電性ペースト、あるいは
銅粉をフェノール樹脂に分散した導電性ペーストを絶縁
基板としての合成樹脂積層板に印刷、焼成させたものが
あった。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来の導電性組成物においては、
塗膜の表面が樹脂で覆われ、導電粒子が表面に露出する
割合が小さく、はんだと接触する面積が小さいため、塗
膜とはんだとの接着強度（密着強度）が弱いという欠点
があった。また、導電粒子の量を増加してはんだとの接
触強度を増すことも可能ではあるが、反面、樹脂量が少
なくなるために絶縁基板と塗膜との間の接着強度が劣る
という新たな問題が生じた。また、はんだの中でも融点
が低い、所謂低融点はんだは通常のはんだより更にはん
だ付け性が悪く、殆ど用をなさないという状況であっ
た。また、導電粒子を銀粉したとした場合、銀粉がはん
だ中に拡散する所謂銀くわれといわれる不良が発生し、
導電粒子を銅粉にした場合には、銅粉の表面が酸化して
安定したはんだ付け性を得ることが難しいという問題が
あった。
塗膜の表面が樹脂で覆われ、導電粒子が表面に露出する
割合が小さく、はんだと接触する面積が小さいため、塗
膜とはんだとの接着強度（密着強度）が弱いという欠点
があった。また、導電粒子の量を増加してはんだとの接
触強度を増すことも可能ではあるが、反面、樹脂量が少
なくなるために絶縁基板と塗膜との間の接着強度が劣る
という新たな問題が生じた。また、はんだの中でも融点
が低い、所謂低融点はんだは通常のはんだより更にはん
だ付け性が悪く、殆ど用をなさないという状況であっ
た。また、導電粒子を銀粉したとした場合、銀粉がはん
だ中に拡散する所謂銀くわれといわれる不良が発生し、
導電粒子を銅粉にした場合には、銅粉の表面が酸化して
安定したはんだ付け性を得ることが難しいという問題が
あった。
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、合成樹脂をバインダーとしな
がら、低融点はんだに対してもはんだ付け性が良く、銀
のはんだへの拡散を抑えてはんだとの接着強度も良好
で、全体として工程が簡単で、安価な回路を製造可能な
電動性組成物を提供することにある。
ものであり、その目的は、合成樹脂をバインダーとしな
がら、低融点はんだに対してもはんだ付け性が良く、銀
のはんだへの拡散を抑えてはんだとの接着強度も良好
で、全体として工程が簡単で、安価な回路を製造可能な
電動性組成物を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記本発明の目的は、銅またはニッケルと銀との衝突に
よる機械的複合粉からなる導電粒子と、分子量1600〜55
00のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主成分とするバ
インダーとからなることを特徴とする導電性組成物によ
って達成される。
よる機械的複合粉からなる導電粒子と、分子量1600〜55
00のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主成分とするバ
インダーとからなることを特徴とする導電性組成物によ
って達成される。
［作用］ 本発明によれば、導電粒子を銅またはニッケルと銀との
衝突による機械的複合粉としたので、銅またはニッケル
の粒子と銀の粒子とが力学的に圧着されて結合するた
め、両粒子間の結合力は強いものとなり、銀がはんだに
拡散する所謂銀くわれ現象の発生を実用上問題のない程
度に抑制することができるとともに、はんだ付け性も優
れたものとなる。また、バインダーを分子量1600〜5500
のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主成分とするもの
としたので、導電性組成物をペーストとした場合には、
印刷に適した粘ちゅう性のものが得られ、ペーストの硬
化後をはんだ熱により樹脂が溶融して移動可能な状態と
なり、導電粒子が露出してはんだ付けがなされる。
衝突による機械的複合粉としたので、銅またはニッケル
の粒子と銀の粒子とが力学的に圧着されて結合するた
め、両粒子間の結合力は強いものとなり、銀がはんだに
拡散する所謂銀くわれ現象の発生を実用上問題のない程
度に抑制することができるとともに、はんだ付け性も優
れたものとなる。また、バインダーを分子量1600〜5500
のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を主成分とするもの
としたので、導電性組成物をペーストとした場合には、
印刷に適した粘ちゅう性のものが得られ、ペーストの硬
化後をはんだ熱により樹脂が溶融して移動可能な状態と
なり、導電粒子が露出してはんだ付けがなされる。
［実施例］ 本発明の一実施例における導電性組成物は、銅またはニ
ッケルと銀との機械的複合粉をビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂を主成分としたバインダーレジンに分散し、更
に粘度調整のため溶剤を加え、その他に一般的な塗膜改
質剤や印刷性改善のための添加物を加えて製造される。
ッケルと銀との機械的複合粉をビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂を主成分としたバインダーレジンに分散し、更
に粘度調整のため溶剤を加え、その他に一般的な塗膜改
質剤や印刷性改善のための添加物を加えて製造される。
上記機械的複合粉は、銅もしくはニッケルの粒子とフレ
ーク状の銀粒子をボールミル中で強制的に衝突させるこ
とにより、銅またはニッケル粒子の銀の粒子を力学的に
圧着し、一体化されるものであって、無電解メッキ法に
よる被覆などと比較して銅またはニッケル粒子と銀粒子
との結合力が強く、はんだ付けの際に銀がはんだの中に
拡散する所謂銀くわれが発生しにくいという長所があ
る。このため、上記で導電性組成物を絶縁基板上に印刷
形成した回路被膜にはんだ付けを行った際に、回路被膜
が樹脂のみとなることはなく、回路被膜とはんだが結合
しないという不具合は生じない。
ーク状の銀粒子をボールミル中で強制的に衝突させるこ
とにより、銅またはニッケル粒子の銀の粒子を力学的に
圧着し、一体化されるものであって、無電解メッキ法に
よる被覆などと比較して銅またはニッケル粒子と銀粒子
との結合力が強く、はんだ付けの際に銀がはんだの中に
拡散する所謂銀くわれが発生しにくいという長所があ
る。このため、上記で導電性組成物を絶縁基板上に印刷
形成した回路被膜にはんだ付けを行った際に、回路被膜
が樹脂のみとなることはなく、回路被膜とはんだが結合
しないという不具合は生じない。
本実施例で、導電粒子を上記のような銅またはニッケル
粒子と銀粒子の機械的複合粉としたのは、銅またはニッ
ケルのみの導電粒子とした場合、銅またはニッケルの表
面が経時的に酸化して、はんだが濡れない、即ちはんだ
付け性が悪くなり、一方、銀のみとした場合には、はん
だ付け性は良いものの、はんだ付けの際に銀がはんだの
中に拡散する銀くわれが発生し、回路被膜が樹脂のみと
なって、結果として回路被膜とはんだ結合しないという
問題や、銀が高価であるために材料コストが高くなるな
どの問題があるため、それぞれの長所を生かし、短所を
補うことを意図したものであり、結果として良好な導電
粒子を得ることができた。
粒子と銀粒子の機械的複合粉としたのは、銅またはニッ
ケルのみの導電粒子とした場合、銅またはニッケルの表
面が経時的に酸化して、はんだが濡れない、即ちはんだ
付け性が悪くなり、一方、銀のみとした場合には、はん
だ付け性は良いものの、はんだ付けの際に銀がはんだの
中に拡散する銀くわれが発生し、回路被膜が樹脂のみと
なって、結果として回路被膜とはんだ結合しないという
問題や、銀が高価であるために材料コストが高くなるな
どの問題があるため、それぞれの長所を生かし、短所を
補うことを意図したものであり、結果として良好な導電
粒子を得ることができた。
銅またはニッケルと銀との混合比率は、容積比20:80か
ら60:40の範囲が実用的であり、特に50:50が好適であ
る。銀の比率がこの範囲より多くなると、銀の使用量が
増加することになって、材料コストが高くなり、銀の比
率が少なくなると、導電粒子の全露出表面に対する銅ま
たはニッケル粒子の表面の占める割合が増し、はんだ付
けの際にはんだによって濡れない、即ちはんだ付け性が
悪くなる。
ら60:40の範囲が実用的であり、特に50:50が好適であ
る。銀の比率がこの範囲より多くなると、銀の使用量が
増加することになって、材料コストが高くなり、銀の比
率が少なくなると、導電粒子の全露出表面に対する銅ま
たはニッケル粒子の表面の占める割合が増し、はんだ付
けの際にはんだによって濡れない、即ちはんだ付け性が
悪くなる。
本実施例のバインダーは、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂であって、しかも分子量が1600〜5500の範囲のもの
が使用され、最も適切な分子量は導電粒子の配合比、硬
化条件などによって選択される。なお、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂の分子量を上記範囲内とすることで、
導電性組成物をペーストとした場合、適度な粘ちゅう性
が得られ、印刷用ペーストとして適したものとなり、更
に後述するように、硬化後もはんだ付け時のはんだ熱に
より樹脂が部分的に溶融移動して導電粒子が露出し、所
定の回路面をはんだで均一に被覆することができる。
樹脂であって、しかも分子量が1600〜5500の範囲のもの
が使用され、最も適切な分子量は導電粒子の配合比、硬
化条件などによって選択される。なお、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂の分子量を上記範囲内とすることで、
導電性組成物をペーストとした場合、適度な粘ちゅう性
が得られ、印刷用ペーストとして適したものとなり、更
に後述するように、硬化後もはんだ付け時のはんだ熱に
より樹脂が部分的に溶融移動して導電粒子が露出し、所
定の回路面をはんだで均一に被覆することができる。
また、硬化剤としては、芳香族ジアミンもしくはイミダ
ゾール類などが使用される。具体的には、ジアミノフェ
ノールサルフォン、ジアミノジフェニルメタン等の芳香
族ジアミン、２−エチル−４−メチルイミダゾール等が
良好な硬化物を提供する。
ゾール類などが使用される。具体的には、ジアミノフェ
ノールサルフォン、ジアミノジフェニルメタン等の芳香
族ジアミン、２−エチル−４−メチルイミダゾール等が
良好な硬化物を提供する。
以上の導電粒子、樹脂バインダー、硬化剤に一般的な塗
膜改質剤、印刷性改善剤等を加えて混合して印刷用の導
電性組成物のペーストが製造される。
膜改質剤、印刷性改善剤等を加えて混合して印刷用の導
電性組成物のペーストが製造される。
次に、上記の導電性組成物の使用例として、回路を形成
する方法について説明する。
する方法について説明する。
上記の導電性組成物ペーストを絶縁基板上にスクリーン
印刷することにより、回路状に層を形成する。次に、加
熱して、乾燥、続いて樹脂の硬化を行わせしめる。この
とき、硬化は完全には行わず、DTA反応率20〜70％の範
囲に止める。この条件の硬化に止めるための加熱条件は
樹脂の分子量、導電粒子の配合比等により異なるので、
予め実験により求めておく。以上の工程を経た回路は、
はんだ付けの時のはんだの熱により回路層の表面の樹脂
が部分的に溶融して移動可能な状態となるので、十分な
面積の範囲の導電粒子が露出して、はんだと接触するこ
とになり、均一なはんだ付けが可能となる。
印刷することにより、回路状に層を形成する。次に、加
熱して、乾燥、続いて樹脂の硬化を行わせしめる。この
とき、硬化は完全には行わず、DTA反応率20〜70％の範
囲に止める。この条件の硬化に止めるための加熱条件は
樹脂の分子量、導電粒子の配合比等により異なるので、
予め実験により求めておく。以上の工程を経た回路は、
はんだ付けの時のはんだの熱により回路層の表面の樹脂
が部分的に溶融して移動可能な状態となるので、十分な
面積の範囲の導電粒子が露出して、はんだと接触するこ
とになり、均一なはんだ付けが可能となる。
次に、本発明の一実施例を数値を挙げてより詳細に説明
する。
する。
導電性組成物の材料および配合比は以下のものとした。
銅−銀機械的複合粉 102.9部 （銅−銀重量比 50:50） ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 13.6部 （油化シェル製Epikote） ジアミノジフェニルサルフォン 当量 カルビトールアセテート 19.3部 以上の材料を三本ロールミルで混練分散した。得られた
導電性組成物は、印刷に適したペースト状となった。
導電性組成物は、印刷に適したペースト状となった。
なお、上記配合比より導電粒子のバインダーに対する固
形分体積比を求めると約46％となる。このような固形分
体積比に定めたのは、絶縁基板と回路層（塗膜）間およ
び回路層とはんだ間のいずれの接着強度も良好にするた
めである。
形分体積比を求めると約46％となる。このような固形分
体積比に定めたのは、絶縁基板と回路層（塗膜）間およ
び回路層とはんだ間のいずれの接着強度も良好にするた
めである。
次に回路の製造について説明する。
上記の導電性組成物のペーストをスクリーン印刷によ
り、フェノール積層板に回路状に印刷した。次に、この
ものを160℃、10分の加熱を行った。このときの樹脂の
硬化度を示すDTA反応率は45％であった。
り、フェノール積層板に回路状に印刷した。次に、この
ものを160℃、10分の加熱を行った。このときの樹脂の
硬化度を示すDTA反応率は45％であった。
次に、以上の条件で製造されたフレキシブル回路板には
んだ付けをする工程を説明する。はんだは低融点はんだ
を使用する場合を説明する。固相点99℃、液相点139℃
の低融点はんだをフラックスに分散したクリームはんだ
を厚さ0.3mmのメタルマスクにより上記フレキシブル回
路板の回路部に印刷塗布し、100℃で予備加熱し、次
に、ピーク温度160℃で３分の加熱をしてはんだをリフ
ローした。その結果、回路層の表面は均一にはんだで覆
われた。
んだ付けをする工程を説明する。はんだは低融点はんだ
を使用する場合を説明する。固相点99℃、液相点139℃
の低融点はんだをフラックスに分散したクリームはんだ
を厚さ0.3mmのメタルマスクにより上記フレキシブル回
路板の回路部に印刷塗布し、100℃で予備加熱し、次
に、ピーク温度160℃で３分の加熱をしてはんだをリフ
ローした。その結果、回路層の表面は均一にはんだで覆
われた。
本発明の上記一実施例による導電性組成物と回路形成方
法を使用した回路に施されたはんだと、従来の樹脂バイ
ンダー使用の導電性組成物を使用した回路に施されたは
んだとの被覆状態を比較すると、本実施例のものの被覆
状態の方が優れている。
法を使用した回路に施されたはんだと、従来の樹脂バイ
ンダー使用の導電性組成物を使用した回路に施されたは
んだとの被覆状態を比較すると、本実施例のものの被覆
状態の方が優れている。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、銅またはニッケ
ルと銀との衝突による機械的複合粉からなる導電粒子と
したので、安価ではんだ付け性に優れたものとなり、は
んだ付けの際に銀のはんだへの拡散の影響を抑えること
ができ、また、分子量1600〜5500のビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂を主成分とするバインダーを使用したの
で、導電性組成物をペースとした場合には、印刷に適し
た粘ちゅう性を有するものを得ることができるととも
に、硬化後のはんだ付けの際に、はんだ熱により樹脂が
溶融して移動可能な状態となり、導電粒子が露出しては
んだ付けがなされるため、導電性組成物の塗膜とはんだ
との接着強度を増すことができる。
ルと銀との衝突による機械的複合粉からなる導電粒子と
したので、安価ではんだ付け性に優れたものとなり、は
んだ付けの際に銀のはんだへの拡散の影響を抑えること
ができ、また、分子量1600〜5500のビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂を主成分とするバインダーを使用したの
で、導電性組成物をペースとした場合には、印刷に適し
た粘ちゅう性を有するものを得ることができるととも
に、硬化後のはんだ付けの際に、はんだ熱により樹脂が
溶融して移動可能な状態となり、導電粒子が露出しては
んだ付けがなされるため、導電性組成物の塗膜とはんだ
との接着強度を増すことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−149968（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−1222（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−161205（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−49966（ＪＰ，Ｂ２) 特表 昭63−500624（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】銅またはニッケルと銀との衝突による機械
的複合粉からなる導電粒子と、分子量1600〜5500のビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂を主成分とするバインダー
とからなることを特徴とする導電性組成物。 - 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項記載の導電粒子
のバインダーに対する固形分体積比が40〜55％であるこ
とを特徴とする導電性組成物。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62241309A JPH0759660B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 導電性組成物 |
| US07/204,439 US4996005A (en) | 1987-09-25 | 1988-06-09 | Conductive composition and method for manufacturing printed circuit substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62241309A JPH0759660B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 導電性組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6485248A JPS6485248A (en) | 1989-03-30 |
| JPH0759660B2 true JPH0759660B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=17072369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62241309A Expired - Fee Related JPH0759660B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 導電性組成物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4996005A (ja) |
| JP (1) | JPH0759660B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150032639A (ko) * | 2013-09-19 | 2015-03-27 | 쿠카 레보라토리즈 게엠베하 | 산업용 로봇의 매니퓰레이터 암의 포즈의 수동으로 안내되는 이동을 위한 방법 및 관련 산업용 로봇 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2619289B2 (ja) * | 1989-06-20 | 1997-06-11 | 三井金属鉱業株式会社 | 銅導電性組成物 |
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| US5376403A (en) * | 1990-02-09 | 1994-12-27 | Capote; Miguel A. | Electrically conductive compositions and methods for the preparation and use thereof |
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| US5853622A (en) * | 1990-02-09 | 1998-12-29 | Ormet Corporation | Transient liquid phase sintering conductive adhesives |
| EP0452118B1 (en) * | 1990-04-12 | 1996-08-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Conductive ink composition and method of forming a conductive thick film pattern |
| JPH0412595A (ja) * | 1990-05-02 | 1992-01-17 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 導電性ペースト組成物 |
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