TW565602B - Electro-conductive composition and electronic equipment using same - Google Patents

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565602 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 A7 _______B7五、發明説明（1 ) 1明之領埤： 本發明與一種焊接印刷金屬等導電性粒子及樹脂而成 之導電性組成物以構成電子構件之印刷電路基片時，使用 於焊料底之導電性組成物及使用其之電子機器有關。 發_明之背景： 例如、將電子構件焊接於導電性組成物之印刷之印刷 電路基片等時，焊料易對連接電子構件之印刷電路基片導 電層濕潤，且焊料熔解侵入導電層中時以某程度之深度阻 止焊料侵入至爲重要。在印刷之導電層內，同時進行該相 反之二作用，將其加以控制不易，故直接焊接印刷電路基 片上之導電層等所用金屬-樹脂組成物，向來認爲困難。 於是、本發明人等爲了能在導電層上焊接，想出重疊使用 含易濕潤於焊料之金屬粉爲主做爲焊料底之組成物，與含 不易濕潤於焊料之金屬粉爲主之組成物之2種組成物之方 法。因該組成物需依序形成層狀，故需將組成物塗佈於電 路基片上之導電路上2次。例如、欲以網版（Screen )印刷 等構成精細圖案（Fme pattern)時，對準（不致錯位）印 刷2層前述組成物困難，並有多耗工程數之問題。因此、 著手開發能1次完成形成導電性組成物層之焊料底之組成 物。 ’惟僅混合含易濕潤於焊料之金屬粉爲主之組成物，與 含不易濕潤於焊料之金屬粉爲主之組成物之2種組成物時 ,雖對焊料之濕潤性並無問題，但僅能獲阻止焊料侵入作 本紙張ϋ適用中國國家標準( CNS ) A4規格（210x297公釐） -4- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 565602 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 A7 _ B7_五、發明説明（2 ) 用、所謂焊料塊（Block )性貧乏之組成物。故爲了焊料能 浸透底之組成物中，抵達做爲電路形成用導電層印刷之金 屬-樹脂組成物，金屬-樹脂組成物將被金屬化。於是、 金屬-樹脂組成物與基片界面樹脂成分減少，金屬-樹脂 組成物與基片之接著力不足，有時有金屬-樹脂組成物、 即導電層與焊料層一齊從基片剝落之虞。 本發明有鑑於上述問題，其目的在提供改善焊接性， 易使用之導電性組成物及使用其之電子機器。 發明之槪沭： 本發明有關之導電性組成物，係以焊接溫度與焊料合 金化，使焊料融點上昇至焊接溫度以上之金屬粒子X爲 2 8至4 5重量％，以焊接溫度不易與焊料合金化之金屬 粒子Y爲3 0至6 0重量.％，且金屬粒子X與金屬粒子Y 之和爲75至93重量％，其餘部分由樹脂而成。 前述導電性組成物中，金屬粒子X與熔解之焊料形成 合金，使焊料侵入前端部之融點上昇至焊接溫度以上。因 此、使焊料侵入前端部之粘度上昇，具有易引起固化之作 用。 前述導電性組成物中，金屬粒子X之比例，以2 8至 4 5重量％爲宜。其理由爲金屬粒子X之比例未滿2 8重 量％時，該導電彳生組成物與焊料之濕潤性將降低之故。反 之、金屬粒子X之比例超過4 5重量％時，有焊料過份侵 入前述導電性組成物中之問題。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ 5 - 565602 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（3 ) 該金屬粒子X之粒徑雖未特加限制，惟從組成物製造 過程之處理及網版印刷性之觀點，以0 · 5至3 0 // m爲 宜。 前述導電性組成物中，金屬粒子Y具有鈍化對該導電 性組成物中之焊料之侵入之作用。 前述導電性組成物中，金屬粒子Y之比例，以3 0至 6 0重量％爲宜。其理由爲金屬粒子Y之比例未滿3 0重 量％時，焊料過份侵入前述導電性組成物中之故。反之、 金屬粒子Y之比例超過6 0重量％時，有導電性組成物與 焊料之濕潤性將降低之問題。 該金屬粒子Y之粒徑雖未特加限制，惟從組成物製造 過程之處理及網版印刷性之觀點，以0 . 5至3 0 v m爲 .宜。 前述金屬粒子X與金屬粒子Y之和爲前述導電性組成 物全部之7 5至9 3重量％爲宜，其理由爲金屬粒子X與 金屬粒子Y之和未滿前述導電性組成物全部之7 5重量％ 時，前述導電性組成物中之樹脂比例過多，致前述導電性 組成物之導電性降低而不實用之故。反之、金屬粒子X與 金屬粒子Y之和超過前述導電性組成物全部之9 3重量％ 時，前述導電性組成物中之樹脂比例過少，致在印刷前述 導電性組成物時，塗膜強度降低而不實用。 與前述焊料易合金化之金屬粒子X係從金、銀、鉛、 鋅中所選至少一種金屬，或含2種以上之上述金屬之合金 爲宜，尤以銀或鋅更佳。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 7〇1 — I:-----tL·——I— 訂----tf (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 565602 A7 B7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 又、不易擴散於前述焊料中之金屬粒子Y係從銅、鎳 、鈀、白金中所選至少一種金屬粉，或含2種以上之上述 金屬之合金粉爲宜，尤以銅、鎳、銅與鎳之合金（鎳佔5 至20重量％)更佳。 做爲前述導電性組成物之要素使用之樹脂，具有使因 熔解或軟化而流動化熔解之焊料與前述導電性組成物中之 金屬粒子接觸•合金化容易之作用。又前述樹脂因依使用 之焊料組成，焊接溫度不同，故以使用對應各焊接溫度者 爲宜。 上述電子機器對象之焊料，雖並不特別限定其種類， 惟以融點1 3 5 °C以上之鉛一錫系焊料、鉛一鉍一錫系焊 料、錫一鉍系焊料、鉛一鉍系焊料、鉛一鉍一錫一銀系焊 料、錫一鉍-銀系焊料爲宜。 經濟部智慧財產^員工消費合作社印製 通常、對使用焊料之熔點設定1 5至3 5 ΐ：略高之焊 接溫度。例如、使用熔點1 3 5 °C以上之焊料時，使用從 乙嫌乙烯基乙酸醋（Ethylene vinyl acetate)、氯化乙嫌樹 脂、醋酸纖維素、異丁烯（Methacrylic )樹脂、乙基纖維 素（Ethyl cellulose) 、丁二烯（Butadiene)樹脂' 飽和聚 酯（Polyester )、聚醯胺（Polyamide )、變性聚醯亞胺（ Polymide )、變性環氧樹脂、及變性苯酚（Phenol )樹脂群 所選至少1種樹脂或該樹脂之變性樹脂爲宜。或使用混合 此等2種以上之樹脂而成之樹脂亦可。 做爲前述導電性組成物之要素使用之樹脂，以上述各 種熱可塑性樹脂，與焊接溫度不軟化之樹脂之混合物亦可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297Α|ΓΤ 565602 A7 __ B7 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 。此等混合之2種樹脂之比例，以隨塗佈或印刷該組成物 之對像之電絕緣性基體之接合性、處理條件等，從對飽和 聚酯（Polyester)、乙嫌乙嫌基乙酸酯（Ethylene vinyl acetate )、氯化乙烯樹脂、醋酸纖維素、異丁烯（ Methacrylic)樹脂、乙基纖維素（Ethyl cellulose) 、丁二 烯（Butadiene )樹脂、聚醯胺（Polyamide )、及其等變性 樹脂等之熱可塑性樹脂成分5 0至9 0 %重量部，苯酚（ Phenol )樹脂、聚醯亞胺（Polymide )、環氧樹脂、蜜胺（ Melamme )樹脂或其等變性樹脂等之熱硬化性樹脂1 0至 50%重量部中，選擇將樹脂熔解流動化之溫度設定爲最 適値之比例爲宜。 做爲前述導電性組成物之要素使用之樹脂之選擇方法 ，有使用與電絕緣性基體相同，或具有相似性質之樹脂之 方法。例如、將前述導電性組成物印刷於可撓性薄膜時， 以使用聚酯、聚醯亞胺等爲宜。又、對剛性基體之印刷， 則以使用苯酚樹脂、環氧樹脂等爲宜。其理由爲與基體相 同，或具有相似性質之樹脂易與基體相容、密接性良好之 故。 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 又、使用上述導電性組成物之本發明之電子機器，係 在電絕緣性基體上所形成之導電層上，依序形成前述本發 明之導電性組成物層、焊料層，將電子構件之接頭連接於 前述導電層而成。 先前、對印刷在未保持塑膠薄膜、積層板、塑膠成形 品、陶瓷成形品等易濕潤於焊料之金屬之電絕緣性基體之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 565602 A7 ____ B7 五、發明説明（6 ) 導電靥實施焊接非常困難，惟對此等適用本發明之導電性 組成物，即可以焊接連接前述導電層與電子構件之接頭。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以下、依圖詳細說明本發明。 第1圖係依照本發明之一實施形態有關之電子機器1 之部分斷面圖。如第1圖所示，電子機器1係在例如聚酯 薄膜等電絕緣性基體2上所形成導電層1 0表面形成導電 性組成物1 1層，以焊料6焊接電子構件3之接頭部5者 而成。 第2圖係在電絕緣性基體2上，依序形成導電層1 〇 、及導電性組成物1 1層之狀態之擴大斷面圖。圖中圖號 1 2之金屬粉末（以長圓表示）係以焊接溫度與焊料合金 化，使焊料熔點上昇至焊接溫度以上者，圖號1 3之金屬 粉末（以長圓表示）係以焊接溫度不易與焊料合金化（不 易擴散於焊料）者。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 導電性組成物1 1係由··含有2 8至4 5重量％之從 金、銀、鉛、鋅中所選至少一種金屬，或含2種以上之上 述金屬之合金而成之金屬粉末1 2 ,並含有3 0至6 0重 量％之從銅、鎳、鈀、白金中所選至少一種金屬，或含2 種以上之上述金屬之合金之金屬粉末13，且金屬粉末 1 2與金屬粉末1 3之和爲7 5至9 3重量％，其餘部分 更由從乙烯乙烯基乙酸酯樹脂、氯化乙烯樹脂、醋酸纖維 素、異丁烯樹脂、乙基纖維素、丁二烯樹脂、飽和聚酯、

本紙張尺度適财關家標準（_以4胁（21(^297公釐)TqZ 565602 A7 B7 五、發明説明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 聚醯胺、變性聚醯亞胺、變性環氧樹脂、及變性苯酚（ Phenol )樹脂群所選至少1種樹脂或此等樹脂之變性樹脂、 或含混合2種以上之上述樹脂而成之樹脂1 4而成。 導電性組成物1 1係將金屬粉末1 2及金屬粉末1 3 及樹脂1 4分別以所定比例混合•分散於對樹脂1 4相溶 性大之溶媒、例如乙酸卡必醇酯（Carbitol acetate )成糊狀 使用。例如、使用22至40重量％金屬粉末12、24 至5 3重量％金屬粉末1 3、5至2 2重量％樹脂1 4、 1 2至2 0重量％溶媒，將此等加以混合·分散以得糊狀 物。將上述糊狀物以2 0至4 0 // m厚度塗佈於形成在電 絕緣性基體2上之導電層1 0上焊接處，以形成焊料濕潤 用焊墊。 第3圖及第4圖係在電絕緣性基體2上之導電層10 上，依序形成導電性組成物1 1層、及焊膏4層，附接電 子構件3之接頭部5之狀態圖，第3圖表示加熱前、第4 圖表示加熱後之狀態。 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 如第3圖所示，在導電性組成物1 1層上形成焊膏4 層，將電子構件3之接頭部5附接於此處。其次、在回流 (Reflow)爐加熱該焊膏4。 於是、因如第4圖所示，在回流爐加熱該焊膏4熔解 ，導電性組成物1 1中之樹脂1 4熔解•流動化不致成爲 阻礙，故與金屬粉末1 2形成合金侵入導電性組成物1 1 中。惟由於焊料6與金屬粉末1 2形成之合金，熔點高於 焊接溫度，致焊料侵入前端部之粘度上昇，易引起固化。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Γΐ〇 . ' ~ 565602 A7 B7 五、發明説明（8 ) 又導電性組成物1 1中所含金屬粉末1 3遏止焊料6之侵 入。因此、與金屬粉末1 2合金化之焊料6不致抵達導電 層1 0，以所謂如錨（Anchor )狀固定在導電性組成物 1 1中。 如此、因焊料6不致抵達導電層1 0，故導電層1 〇 與導電性組成物1 1層之界面附近之樹脂1 4幾乎不受焊 料6之影響。故並不致有導電性組成物1 1層從導電層 1 0剝落，或導電層1 〇從電絕緣性基體2剝落之情形。 用該導電性組成物之電子機器之製造，例如可由第5 圖（a )至（d )所示下列工程實施。又、第5圖（a ) 係在電絕緣性基體2形成導電層1 0之狀態，第5圖（b )係在導電層1 0上形成導電性組成物1 1層之狀態，第 5圖（c )係在導電性組成物1 1層上形成焊膏4層之狀 態，第5圖（d )係電阻器7之焊接狀態之部分擴大圖。 其次、如第5圖（b )所示，以網版印刷法等在導電 層1 0上、焊接電子構件處形成2 0至4 0 /zm厚度之導 電性組成物1 1之成膜，以形成島狀導電性組成物1 1層 〇 其次、如第5圖（c )所示，以網版印刷法等在導電 性組成物1 1層上形成5 0至7 0 // m厚度之焊膏4之成 膜，以形成焊膏4層。 其次、如第5圖（d )所示，在焊膏4、4之層附接 電阻器7兩端之接頭部分，以回流爐加熱，即可安裝電阻 器7 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - -------00-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產咼員工消費合作社印製 565602 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9 ) 對其他電子構件亦實施相同之作業，即可製造安裝各 種電子構件之電子機器1。 實施例: 以下、依實施例具體說明本發明，惟本發明並不受此 等實施例之限制。 (實施例1 ) 將平均粒徑3//m、純度99 · 9%之銀粉45重量 %、及平均粒徑1 0 //m之銅一鎳合金粉末（銅與鎳之重 量比=80 : 20) 47重量％,分散於將聚酯（旭電化 製）與苯酚樹脂（三菱化成製）以8 5對1 5之重量比例 混合而成之樹脂8重量％，以製造本發明之導電性組成物 。該導電性組成物之比電阻，在乾燥塗膜狀態爲 5 X 1 0 _ 4 Ω c m。 其次、申述將本發明之導電性組成物適用於電子機器 之例。 在聚酯薄膜2 2上印刷、燒成電路形成用糊狀物，以 得第6圖所示筆記型個人電腦用穿孔（pointing deWce )用 電路基板2 1。 將實施例1所得導電性組成物以重量比4 : 1混合· 攪拌於乙酸卡必醇酯製造糊狀物。使用2 0 0篩孔（Mesh )之網版罩將該糊狀物在穿孔用電路基片21之焊接處印 刷、乾燥成3 5 // m厚度，形成焊料濕潤用焊墊。 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~ - 12- --------Φ0-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 565602 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 使用金屬掩罩（Metal mask)將低溫焊料膏（千住金屬 製、Ν ο · 1 3 9 )在前述焊料濕潤用焊墊上印刷成5 0 至7 0 //m厚。在該低溫焊料膏上，分別放置積體電路 24、電容器25、電阻器26、連接器27、二極體陣 列（Diode array ) 28、電解電容器29之端子部，以尖 峰溫度1 5 0 °C、1分鐘之條件，在回流爐加熱後冷卻， 實施焊接。如此、獲得筆記型個人電腦用穿孔用電路。 以試驗機（7 — engineering 製、CPU gauge7500) 測定上述所得電子機器1上焊接部分之剪斷強度結果爲1 k g / m m 2。 發明之效果： 如上述、本發明之導電性組成物，具有：以焊接溫度 與焊料合金化，使焊料熔點上昇至焊接溫度以上之金屬X 之與熔解焊料形成合金，並使焊料前端部粘度上昇，使焊 料固化之作用，及以焊接溫度不易與焊料合金化之金屬Y 之使焊料對該導電性組成物之侵入鈍化之作用。因此、本 發明之導電性組成物，僅使用1種即可實施焊接。故焊接 時之工程數減少，製造容易，並可得焊接部分強度高之電 子機器。 先前對焊料未保持易濕潤金屬之塑膠薄膜、積層板、 塑膠成形品、陶瓷成形品等電絕緣性基體所形成之導電層 實施焊接非常困難，惟對此等適用本發明之導電性組成物 ，即能以焊接連接前述導電層與電子構件之接頭。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公ϋ _彳3 - Φ...0^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產^7¾工消費合作社印製 經濟部智慧財產01^貝工消費合作社印製 565602 A7 _B7___ 五、發明説明（11 ) 圖式之簡單說明-: 第1圖係依照本發明之一實施形態有關之電子機器1 之部分斷面圖。 第2圖係在電絕緣性基體2上，依序形成導電層1 〇 、及導電性組成物1 1層之狀態之擴大斷面圖。 第3圖係在電絕緣性基體2上之導電層10上，依序 形成導電性組成物1 1層、及焊膏4層，附接接頭部5之 狀態圖。 第4圖係接頭部5與導電層1 0之焊接狀態圖。 第5圖（a )係在電絕緣性基體2形成導電層1 0之 狀態，第5圖（b )係在導電層1 0上形成導電性組成物 1 1層之狀態，第5圖（c )係在導電性組成物1 1層上 形成焊膏4層之狀態，第5圖（d )係電阻器7之焊接狀 態之部分擴大圖。 桌6圖係筆記型個人電腦用穿孔（pointing device)用 電路基板21之平面圖。 圖號說明： ------Φ--9-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 1 · • •電 子 機 器 2 · • •電 絕 緣 性基體 3 · • •電 子 構 件 4 · • •焊 膏 5 · ••接 頭 部 — — 本、·氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（之淑297公董）-μ 565602 A7 B7 五、發明説明（彳2 ) 物 成 組末末 層性粉粉 電電屬屬脂 料導導金金樹 ····· ΦMW— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產钧員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） · 15 -

Claims (1)

1. 565602 88 8"發 I>r 9 六、中請專利範圍[平月eS：|r/ 1 . 一種導電性組成物，其特徵爲包含有： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 從銀、金、鉛、或鋅之中選擇之至少1種金屬或包含2 種以上之該金屬之合金X爲2 8〜4 5重量％ ; 從銅、鎳、鈀、或白金之中選擇之至少1種金屬或包含 2種以上之該金屬之合金Y爲3 0〜6 0重量％ ;及 從乙烯乙烯基乙酸酯（Ethylene vinyl acetate)樹脂、 氯化乙烯樹脂、醋酸纖維素、異丁烯（Methacrylic)樹脂、 乙基纖維素、丁二烯樹脂、飽和聚酯、聚醯胺（Polyamide) 、變性聚醯亞胺、變性環氧樹脂、變性苯酚樹脂群之中選擇 之至少一種樹脂或該樹脂之變性樹脂或該樹脂2種以上混合 之樹脂爲7〜2 5重量％ ; 而且在熔點1 3 5 °C以上之焊接溫度下可與焊錫合金化 者。 2.—種電子機器，其特徵爲： 在電絕緣性基體上所形成導電層之上，依序形成由申請 專利範圍第1項之導電性組成物構成之層及焊料構成之層， 而將電子元件之端子連接上述導電層者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 .如申請專利範圍第2項之電子機器，其中前述焊料 係融點1 3 5 t以上之鉛-錫系焊料、鉛一鉍-錫系焊料、 錫一鉍系焊料、鉛-鉍系焊料、鉛-鉍-錫-.銀系焊料、錫 -鉍-銀系焊料所選1種焊料。 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）