JPH0511152B2 - - Google Patents
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- JPH0511152B2 JPH0511152B2 JP60052914A JP5291485A JPH0511152B2 JP H0511152 B2 JPH0511152 B2 JP H0511152B2 JP 60052914 A JP60052914 A JP 60052914A JP 5291485 A JP5291485 A JP 5291485A JP H0511152 B2 JPH0511152 B2 JP H0511152B2
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- H—ELECTRICITY
- 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
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
<産業上の利用分野>
本発明は、長期に亘つて良好な導電性を有する
導電性銅ペースト組成物に関し、より詳しくは、
紙・フエノール樹脂基板やガラス・エポキシ樹脂
基板などの回路基板上に、スクリーン印刷で塗布
後加熱硬化することで、長期間に亘つて良好な導
電性を有する回路基板用の導体に適した導電性銅
ペースト組成物に関する。
<従来の技術>
導電性銅ペースト(以下、銅ペーストという)
は、高価な導電性銀ペースト(以下、銀ペースト
という)に替わる回路基板用の導体として注目さ
れている。かかる銅ペーストとして銅粉末にフエ
ノール樹脂などの熱硬化性樹脂をバインダーとす
るペースト組成物があるが、本質的に銅が銀より
も酸化されやすいために、銀ペーストに比べて安
価である反面、銅ペーストには長期に亘る導電性
の維持という面に問題がある。
そのような酸化に対する改善策として、銅ペー
ストに対してアントラセン誘導体を加えることが
提案されているが、良好な導電性を長期に亘つて
維持するという面で未だ充分とはいえない。
また、同じく酸化に対する改善策として銅ペー
ストに対し、有機チタン化合物を加えることが提
案されているが、有機チタン化合物自体の安定性
の問題があり、これとても良好な導電性を長期に
亘つて維持するという面で未だ充分とはいえな
い。
<発明が解決しようとする問題点>
本発明は、上述の点に鑑みて成されたものであ
つて、印刷性を損なうことなく、良好な導電性を
長期に亘つて維持することのできる耐酸化の改善
された銅ペースト組成物を提供することを目的と
する。
<問題点を解決するための手段>
本発明は、耐酸化性の優れた特定の銅粉末を、
特定量の熱硬化性樹脂や不飽和脂肪酸等と配合す
ることによつて上述の目的を達成しようとするも
のである。すなわち、本発明は、形状が樹枝状で
あつて、平均粒径が2〜20μmであり、かつ、か
さ密度が1g/c.c.以上の銅粉末に対して、熱硬化
性樹脂15〜45重量部および不飽和脂肪酸またはそ
のアルカリ金属塩0.5〜7重量部を配合すること
を特徴としている。
<作用および実施例>
本発明の銅粉末には、その形状が樹枝状であ
り、その平均粒径が2〜20μmで、そのかさ密度
が1g/c.c.以上のものが用いられる。銅粉末が上
記条件を満たさない場合、すなわち、その形状が
球状、フレーク状、鱗片状である場合や、平均粒
径が2μmを下回つていたり、20μmを上回つてい
たりしている場合や、さらに、かさ密度が1g/
c.c.を下回つている場合には、耐酸化性に劣つてお
り、良好な導電性を長期に亘つて維持するという
面で充分な特性を持つ銅ペースト組成物が得られ
ない。
本発明に用いられる熱硬化性樹脂としては、フ
エノール樹脂、エポキシ樹脂およびポリエステル
樹脂などがあげられ、バインダーとして作用す
る。この熱硬化性樹脂の配合割合は、銅粉末100
重量部に対して15〜45重量部であり、好ましく
は、20〜40重量部である。この熱硬化性樹脂の配
合量が、15重量部未満であるときには、バインダ
ーの絶対量が不足して得られる組成物の流動性が
悪くなり印刷性が低下するとともに、加熱硬化時
に銅粉末が酸化されやすくなり導電性の低下を招
く。逆に、45重量部を越えても、銅粉末の絶対量
が不足し、良好な導電性が得られない。
本発明に用いられる不飽和脂肪酸またはそのア
ルカリ金属塩は、弱還元剤として作用して銅粉の
酸化を防止することにより導電性の維持に寄与す
るとともに、銅粉の表面に吸着されて銅粉の分散
を促進して導電性の良好な塗膜を与える。この不
飽和脂肪酸としては、例えば、オレイン酸、リノ
ール酸などがあげられ、そのアルカリ金属塩とし
ては、たとえば、ナトリウム塩、カリウム塩など
があげられる。また、不飽和脂肪酸を60%以上含
有するような、たとえば大豆油、ゴマ油、オリー
ブ油、サフラワー油などの植物油を用いることも
可能である。この不飽和脂肪酸またはそのアルカ
リ金属塩の配合割合は、銅粉末100重量部に対し
て0.5〜7重量部であり、好ましくは、2〜6重
量部である。この配合割合が、0.5重量部未満で
あるときには、バインダー中での銅粉末の分散が
悪く導電性を低下させ、逆に7重量部を越えると
きにも、配合量に見合う分散性の向上がえられな
いばかりでなく、えられる塗膜の導電性を低下さ
せてしまう。
本発明の銅ペースト組成物は、前記銅粉末、熱
硬化性樹脂、不飽和脂肪酸またはそのアルカリ金
属塩を混合し混練することにより容易に得られ
る。
上述した本発明の銅ペースト組成物を用いて回
路基板を作製する方法は、従来と同様の方法が使
用できる。たとえば、銅ペースト組成物を紙・フ
エノール樹脂基板やガラス・エポキシ樹脂基板な
どにスクリーン印刷法により塗布したのち加熱硬
化させればよい。
次に本発明の組成物を実施例および比較例をあ
げてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実
施例のみに限定されるものではない。
実施例1〜4:比較例1〜5
第1表および第2表に示す形式、平均粒径およ
びかさ密度の銅粉末に、熱硬化性樹脂、不飽和脂
肪酸またはそのアルカリ金属塩を配合し混練して
銅ペースト組成物を調製した。得られた銅ペース
ト組成物をガラス・エポキシ樹脂基板上の電極
(60mm間隔)間に帯状(幅2mm、厚さ35〜45μm)
にスクリーン印刷し、150℃×60分間で加熱硬化
させて導体を形成し、デジタルマルチメータを用
いて体積固有抵抗率を測定した。さらに、長期使
用に耐えうる導電性が得られるか否かを確認する
ために、酸化促進試験として湿潤試験(40℃×95
%RHで500時間)を行ない、体積固有抵抗率の
変化(以下、抵抗変化率という)を測定した。そ
の結果を第1表および第2表にそれぞれ示す。な
お、体積固有抵抗率は、次式に基づいて算出し
た。
体積固有抵抗率(Ωcm)=R×t×W/L
R:電極間の抵抗値(Ω)
t:塗膜の厚さ(cm)
W:塗膜の幅(cm)
L:電極間の距離(cm)
さらに、各組成物の印刷性は、作業性から判定
した。結果は、第1表、第2表にそれぞれ示す。
判定基準は次のとおりである。
〇:良好な印刷性を有するもの
△:一応印刷可能なもの
×:印刷不可能なもの
従来例 1、2
第3表に示す銅ペースト組成物を、実施例、比
較例と同様にして体積固有抵抗率(Ωcm)、湿潤
試験後の抵抗変化率(%)および印刷性を調べ
た。結果を第3表に示す。
<Industrial Application Field> The present invention relates to a conductive copper paste composition having good electrical conductivity over a long period of time, and more specifically,
Conductive material suitable for circuit board conductors that maintains good conductivity over a long period of time by being applied by screen printing onto circuit boards such as paper/phenol resin boards, glass/epoxy resin boards, etc. and then heated and cured. The present invention relates to copper paste compositions. <Conventional technology> Conductive copper paste (hereinafter referred to as copper paste)
is attracting attention as a conductor for circuit boards that can replace expensive conductive silver paste (hereinafter referred to as silver paste). As such a copper paste, there is a paste composition containing copper powder and a thermosetting resin such as a phenolic resin as a binder, but since copper is essentially more easily oxidized than silver, it is cheaper than silver paste, but on the other hand, Copper pastes have problems in maintaining conductivity over long periods of time. As a countermeasure against such oxidation, it has been proposed to add an anthracene derivative to the copper paste, but this is still not sufficient in terms of maintaining good conductivity over a long period of time. Additionally, it has been proposed to add an organic titanium compound to the copper paste as a countermeasure against oxidation, but there is a problem with the stability of the organic titanium compound itself, and it is difficult to maintain very good conductivity over a long period of time. It is still not enough in this respect. <Problems to be Solved by the Invention> The present invention has been made in view of the above-mentioned points. An object of the present invention is to provide a copper paste composition with improved chemical properties. <Means for solving the problems> The present invention uses a specific copper powder with excellent oxidation resistance,
The above objective is achieved by blending with specific amounts of thermosetting resin, unsaturated fatty acids, etc. That is, in the present invention, 15 to 45 parts by weight of a thermosetting resin and It is characterized by containing 0.5 to 7 parts by weight of an unsaturated fatty acid or an alkali metal salt thereof. <Function and Examples> The copper powder of the present invention has a dendritic shape, an average particle size of 2 to 20 μm, and a bulk density of 1 g/cc or more. If the copper powder does not meet the above conditions, that is, if the shape is spherical, flaky, or scaly, or if the average particle size is less than 2 μm or more than 20 μm. Moreover, the bulk density is 1g/
If it is less than cc, the oxidation resistance is poor and a copper paste composition with sufficient properties in terms of maintaining good conductivity over a long period of time cannot be obtained. Thermosetting resins used in the present invention include phenolic resins, epoxy resins, and polyester resins, and act as binders. The blending ratio of this thermosetting resin is 100% copper powder
The amount is 15 to 45 parts by weight, preferably 20 to 40 parts by weight. When the amount of this thermosetting resin is less than 15 parts by weight, the absolute amount of binder is insufficient, resulting in poor fluidity of the resulting composition and poor printability, as well as oxidation of copper powder during heat curing. This leads to a decrease in conductivity. On the other hand, even if it exceeds 45 parts by weight, the absolute amount of copper powder is insufficient and good conductivity cannot be obtained. The unsaturated fatty acid or its alkali metal salt used in the present invention acts as a weak reducing agent and prevents oxidation of the copper powder, thereby contributing to maintaining conductivity. Promotes the dispersion of the particles and provides a coating film with good conductivity. Examples of the unsaturated fatty acids include oleic acid and linoleic acid, and examples of their alkali metal salts include sodium salts and potassium salts. It is also possible to use vegetable oils containing 60% or more of unsaturated fatty acids, such as soybean oil, sesame oil, olive oil, and safflower oil. The blending ratio of the unsaturated fatty acid or its alkali metal salt is 0.5 to 7 parts by weight, preferably 2 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the copper powder. When this blending ratio is less than 0.5 parts by weight, the dispersion of the copper powder in the binder is poor and the conductivity decreases, and when it exceeds 7 parts by weight, the dispersibility does not improve commensurate with the blending amount. Not only is this not possible, but it also reduces the conductivity of the resulting coating film. The copper paste composition of the present invention can be easily obtained by mixing and kneading the copper powder, thermosetting resin, unsaturated fatty acid or alkali metal salt thereof. As a method for producing a circuit board using the above-described copper paste composition of the present invention, a conventional method can be used. For example, a copper paste composition may be applied to a paper/phenol resin substrate, a glass/epoxy resin substrate, etc. by a screen printing method, and then heated and cured. Next, the composition of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Examples 1 to 4: Comparative Examples 1 to 5 Copper powder having the format, average particle size, and bulk density shown in Tables 1 and 2 was mixed with a thermosetting resin, an unsaturated fatty acid, or an alkali metal salt thereof, and kneaded. A copper paste composition was prepared. The obtained copper paste composition was applied in the form of a strip (width 2 mm, thickness 35-45 μm) between electrodes (60 mm spacing) on a glass epoxy resin substrate.
The conductor was screen printed and cured by heating at 150°C for 60 minutes, and the specific volume resistivity was measured using a digital multimeter. Furthermore, in order to confirm whether conductivity that can withstand long-term use can be obtained, we conducted a humidity test (40°C x 95°C) as an oxidation accelerated test.
%RH for 500 hours), and the change in volume resistivity (hereinafter referred to as resistance change rate) was measured. The results are shown in Tables 1 and 2, respectively. Note that the volume resistivity was calculated based on the following formula. Volume specific resistivity (Ωcm) = R×t×W/L R: Resistance value between electrodes (Ω) t: Thickness of coating film (cm) W: Width of coating film (cm) L: Distance between electrodes (cm) Furthermore, the printability of each composition was determined from workability. The results are shown in Tables 1 and 2, respectively.
The judgment criteria are as follows. 〇: Good printability △: Printable for the time being Resistivity (Ωcm), rate of change in resistance after wet test (%), and printability were investigated. The results are shown in Table 3.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
イトチタネート
<効果>
実施例、比較例からは、特定の形状、粒子径、
かさ密度を有する銅粉末に対する特定のバインダ
ーおよび不飽和脂肪酸またはそのアルカリ金属塩
が本発明の範囲内にあるとき、印刷性を損なうこ
となく、良好な導電性を長期に亘つて維持できる
ことがわかる。
一方、アントラセン等の還元剤を配合してなる
従来の銅ペースト組成物では、湿潤試験の結果か
ら明らかなように、長期使用に充分耐えうるもの
でないことがわかる。
殊に銅粉における形状、平均粒径、かさ密度の
いずれか一つが本発明の範囲外の場合には、還元
剤を添加しても銅ペースト組成物の良好な導電性
を長期に亘つて維持することができない。[Table] Itotitanate <Effect> From the examples and comparative examples, specific shapes, particle sizes,
It can be seen that when the specific binder and unsaturated fatty acid or alkali metal salt thereof for copper powder having bulk density are within the scope of the present invention, good conductivity can be maintained for a long period of time without impairing printability. On the other hand, conventional copper paste compositions containing reducing agents such as anthracene are not durable enough for long-term use, as is clear from the wet test results. In particular, when any one of the shape, average particle size, and bulk density of the copper powder is outside the scope of the present invention, the good conductivity of the copper paste composition can be maintained for a long period of time even if a reducing agent is added. Can not do it.
Claims (1)
mであり、かつ、かさ密度が1g/c.c.以上の銅粉
末100重量部に対して、熱硬化性樹脂15〜45重量
部および不飽和脂肪酸またはそのアルカリ金属塩
0.5〜7重量部を配合してなることを特徴とする
導電性銅ペースト組成物。1 The shape is dendritic and the average particle size is 2 to 20μ
15 to 45 parts by weight of a thermosetting resin and an unsaturated fatty acid or an alkali metal salt thereof per 100 parts by weight of copper powder having a bulk density of 1 g/cc or more.
A conductive copper paste composition comprising 0.5 to 7 parts by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5291485A JPS61211378A (en) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | Electrically conductive copper paste composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5291485A JPS61211378A (en) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | Electrically conductive copper paste composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61211378A JPS61211378A (en) | 1986-09-19 |
| JPH0511152B2 true JPH0511152B2 (en) | 1993-02-12 |
Family
ID=12928100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5291485A Granted JPS61211378A (en) | 1985-03-15 | 1985-03-15 | Electrically conductive copper paste composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61211378A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH036268A (en) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd | Conductive copper paste composition |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5849967B2 (en) * | 1975-04-02 | 1983-11-08 | 三井東圧化学株式会社 | Dodenyou no Sosabutsu |
| JPS5224936A (en) * | 1975-08-22 | 1977-02-24 | Nippon Steel Corp | Protecting method of refractory material for lininig of moltem metal reserving vessel |
| JPS5795005A (en) * | 1980-12-05 | 1982-06-12 | Sumitomo Bakelite Co | Conductive composition |
| JPS6058268B2 (en) * | 1981-10-29 | 1985-12-19 | 藤倉化成株式会社 | Conductive copper paste composition |
-
1985
- 1985-03-15 JP JP5291485A patent/JPS61211378A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61211378A (en) | 1986-09-19 |
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