JPS6383179A

JPS6383179A - 半田付可能な導電塗料

Info

Publication number: JPS6383179A
Application number: JP22870486A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Eguchi; 江口　一正; Fumio Nakaya; 仲谷　二三雄; Shinichi Wakita; 真一脇田; Hisatoshi Murakami; 久敏村上; Tsunehiko Terada; 恒彦寺田
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1988-04-13
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPH0619075B2

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、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、より詳しくは、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（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
た導電回路を湿気雰囲気中で直流電圧を印加すると、恨
マイグレーショ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性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１０４Ω・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っ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ッ
キするか、又は塗膜を陰極としてメッキ液中で電気銅メ
ッキを施した後に、銅面上に半田付がなされる。かかる
場合、塗膜と銅メッキとの眉間の結合が確実でないと実
用に供されない。

従って、無電解メッキ又は／および電気メッキを施す必
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
ットは多大なものとなる。ここに、Ｓ同ペーストとして
具ＯＭすべき問題点は、■銀ペーストと同等な導電性を
存すること、■スクリーン印刷、凹版印刷、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って維持できること、
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、アクリル樹脂にアミノ樹脂を混和した熱硬
化性樹脂に金属銅粉を加え、更に飽和脂肪酸又は不飽和
脂肪酸若しくはそれらの金属塩と金属キレート形成剤を
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
ること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％と樹脂混和物１５
〜５重憧％（アクリル樹脂７０〜３０重量％、残部がア
ミノ樹脂とから成る樹脂混和物）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若しくはそれら
の金属塩１〜８重量部と金属キレート形成剤１〜１５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って
もよく、その粒径は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が低下し半田付性
が悪くなる。

金属銅粉の配合量は、樹脂混和物との配合において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、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。

樹脂混和物は、本発明に係る４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、加熱硬化に
よって高分子物質とするものであって、アクリル樹脂７
０〜３０重量％、アミノ樹脂３０〜７０重量％との割合
で配合した混和物である。

本発明で使用するアクリル樹脂とは官能基として酸価（
−ＣＯＯＨ）　１０〜８０ｍｇ／ｇ、水Ｍ基価（−Ｏｌ
ｌ）４０〜２５０ｍｇ／ｇのもので、特に、水酸基価は
６０〜１５０ｍｇ／ｇの範囲が、酸価は３０〜７０ｍｇ
／ｇの範囲が好ましい。塗膜の耐水性を向上させるには
、ヒドロキシブチル基を有するアクリル樹脂の使用が望
ましく、分子量においては、２５００以上が使用される
が、４０００〜１５０００ｔｌの範囲が好ましい。分子
量は本願の目的とする半田付性に関係しないが、分子量
が２５００未満では、得られる塗膜が脆くなり、好まし
くない。逆に分子量の大きいアクリル樹脂を使用すると
、導電性が低下する。

本発明で使用するアミノ樹脂とは、尿素樹脂、ブチル化
尿素樹脂、メチル化メラミン樹脂、ブチル化メラミン樹
脂、ベンゾグアナミン樹脂などであり、併用するアクリ
ル樹脂に対して架橋剤として働き、三次元網目構造を形
成させる。

上記より得られる樹脂混和物の配合量は、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
銅粉と樹脂混和物との含量を１００重量部とする。

かかる場合、樹脂混和物の配合量が、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
（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重世％を超えるときは、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若しくは
それらの金属塩とは、飽和脂肪酸にあっては、炭素数１
６〜２０のバルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸の
、又は不飽和脂肪酸にあっては炭素数１６〜１８のシー
マリン酸、オレイン酸、リルン酸などで、それらの金属
塩にあっては、ナトリウム、カリウム、銅、亜鉛、アル
ミニウムなどの金属との塩である。これらの分散剤の使
用は、金属銅粉と樹脂混和物との配合において、金属銅
粉の樹脂混和物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若しくはそれらの金属塩の
配合量は、金属銅粉と樹脂混和物の合計量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。

前記分散剤の配合量が、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
ールアミノ、ジェタノールアミノ、トリエタノールアミ
ノ、エチレンジアミノ、トリエチレンジアミノ、トリエ
チレンテトラミンなどの脂肪族アミノから選ばれる少な
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、導電性の維持に寄与すると共に、半田付性をより向
上させる。例えば、金属銅粉と本発明で使用する樹脂混
和物との配合で、塗膜上に半田付することができるが、
金属キレート形成剤を配合することにより、良好な実用
的にすぐれた半田付をすることができるので、その添加
効果としての役割は大きい。

金属キレート形成剤の配合量は、金属銅粉と樹脂混和物
の合計量１００重量部に対して、１〜１５重量部の範囲
で用いられ、好ましくは、２．５〜７．５重量部である
。金属キレート形成剤の配合量が、１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ならな
い。逆に１５重量部を超えるときは、硬化塗膜よりブリ
ードを生じるので、好ましくない。

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、
ブチルカルピトール、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、ｎ−ブチ
ルセルソルブアセテート、セルソルブアセテートなどの
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、本発明はかかる実施例にのみ限定され
るものでない。

粒径５〜１０μｍの樹枝状金属銅粉、樹脂混和物（アク
リル樹脂７０〜３０重世％、残部アミノ樹脂とかなる樹
脂混和物）、オレイン酸カリウム、オレイン酸銅、トリ
エタノールアミノをそれぞれ第１表に示す割合で配合（
重量部）し、溶剤としてｎ−プチルセルソルブアセテー
トを加えて、２０分間三輪ロールで混練して導電塗料を
調整した。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５２０ｍｎ＋のＳ形導電回路を形成し、１３０〜ｂ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、
該基板を有機酸系のフラックス槽に４秒間浸漬し、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
固有抵抗を測定した値である。

塗膜の密着性とは、ＪＩＳ　　Ｋ５４００　（１９７９
）の基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、１ｃｍ
”中に１００個のます目ができるように基盤目状の切り
傷を付け、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基盤目個数を求め
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
体顕微鏡によって観察し、下記の基準によって評価した
。

○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
法に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：導電回路の形成が困難なもの第１表の実施例による塗膜に半田付された半田コート厚
は平均１０μｍである。結果かられかるように、実施例
１〜４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有機酸系のフラフクス剤を用いて
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
せることができ、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。

茨に、比較例１．２は金属キレート形成剤の添加がなく
、且つ樹脂混和物の配合量が適正量よりも多いため、半
田付性が不良となり、好ましくない。比較例３．４は金
属キレート形成剤が配合されているにもかかわらず、樹
脂混和物の配合量が適正量よりも多いため、半田付性が
不良となる。比較例５は、金属銅粉に対する樹脂混和物
の配合量が不足するため、得られる塗膜の導電性が悪く
、半田付性も好ましくない。

上記、実施例には説明していないが、本発明にかかる導
電塗料の組成物に、金属表面活性化樹脂（例えば、活性
ロジン又は部分水添ロジン、完全水添ロジン、エステル
化ロジン、マレイン化ロジン、不均化ロジン、重合ロジ
ンなどの変性ロジンから選ばれる少なくとも一種を使用
する。好ましいロジンは活性ロジン又はマレイン化ロジ
ンである。）を２〜１０重量部を配合しても良好な半田
付性が得られる。

他の例として、本発明に係る導電塗料の塗膜厚３０±５
μｍに厚さ５〜１０μｍの半田メッキを施した場合の面
積抵抗は０．０１Ω／口以下を示し、電磁じゃへいに使
用した場合、米国連邦通信委員会（Ｆ　ＣＣ）のクラス
Ｂ（民生用）の許容値を十分に下回る値（３０〜１００
ＭＨｚ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ォル法によって形成
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
本発明に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よってレジスト上に
形成し、塗膜を加熱硬化させた後半圧レベラマシンによ
って塗膜回路全面に半田コートすることにより、有効な
電磁じゃへい層を形成させることができ、しかも静電し
ゃ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ッキをするか又
は電気メッ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、経済的メリットが多大となる。

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、停
電しゃへい層などにも使用され、産業上の利用価値が高
い。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ｉ）金属銅粉、（ｉｉ）樹脂混和物（アクリル
樹脂とアミノ樹脂とからなる樹脂混和物）、（ｉｉｉ）
飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸若しくはそれらの金属塩、
および（ｉｖ）金属キレート形成剤とから成ることを特
徴とする半田付可能な導電塗料。
（２）導電塗料を構成する成分の割合を金属銅粉８５〜
９５重量％と樹脂混和物１５〜５重量％（アクリル樹脂
７０〜３０重量％、残部がアミノ樹脂とからなる樹脂混
和物）との合計１００重量部に対して、飽和脂肪酸又は
不飽和脂肪酸若しくはそれらの金属塩１〜８重量部と金
属キレート形成剤１〜１５重量部とした特許請求の範囲
第１項記載の半田付可能な導電塗料。