JPS6058268B2

JPS6058268B2 - 導電性銅ペ−スト組成物

Info

Publication number: JPS6058268B2
Application number: JP17327981A
Authority: JP
Inventors: 信行小浜; 幸正若林
Original assignee: Fujikura Kasei Co Ltd
Current assignee: Fujikura Kasei Co Ltd
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1985-12-19
Also published as: JPS5874759A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、銅ペーストの塗膜に匹敵する導電性塗膜を
与え得る導電性銅ペースト組成物に関する。

電子回路の印刷配線材料として、銀ペーストが従来よ
り広く用いられている。

しカルながら、近年、銀価格の高騰に伴い、より安価な
銅粉末を基材とした導電性銅ペーストによる代替が望ま
れている。このような銅ペーストを用いることに伴う重
要な欠点は、バインダー中に分散した銅粉末が被酸化性
を有するために、ペーストとしての貯蔵中ならびに塗膜
形成後使用中に酸化して、充分な導電性を有する塗膜を
維持し得ないということである。このため、銅ペース
トに各種添加剤を加えて、良好な導電性を与える試みが
数多くなされている。

このような試みのいくつかを挙げると、キノンあるいは
フェノールなどのフェノール系化合物、アミン類、リン
化合物、硫黄化合物、アントラセン誘導体（特開昭５６
−１０３２面号公報）などの各種還元剤を配合するもの
、銅粉末に加えて銅化合物とその還元剤を配合するもの
（特開昭５１一９３３９４号公報）、有機チタン化合物
を配合するもの（特開昭５６−３６６５３号公報）など
がある。しカルながら、本発明者らの研究によれば、こ
れら添加物を加えた銅ペーストにおいても、得られる塗
膜の比抵抗値は、せいぜい１０−０Ω−ａ程度であり、
その長期安定性も未だ不充分てある。ちなみに銀ペース
トにより得られる塗膜の比抵抗値は、１０−’Ω−α程
度であり、これに代替し得るためには、少なくとも５×
１０−”Ω−α以下の比抵抗を安定的に与える必要があ
る。また導電性銅ペーストには良好な導電性に加えて、
必要に応じてハンダ付けも可能なことも要求される。こ
のような要求を満す導電性銅ペーストは、未だ開発され
ていない。本発明は、良好な導電性を有するとともに必
要に応じてハンダ付けも可能な塗膜を与える導電性銅ペ
ースト組成物を提供することを目的とする。本発明者ら
の研究によれば、それ自体は弱い還元作用しか有さない
不飽和脂肪酸特定の有機チタン化合物とを配合すること
により、これらを単独で添加した場合では得られない程
の良好な導電性とその安定性を有する塗膜を与え得る銅
ペースト組成物が与えられることが見出された。しかも
、これらは、銅粉末と熱硬化性樹脂との系に対して良好
な分散性を与え得るために、塗布ないしは印刷適性を損
わすに極めて多くの銅粉末を銅ペースト中に配合でき、
したがつて、良好なハンダ付け特性を有する塗膜も形成
し得ることが見出された。本発明の導電性銅ペースト組
成物は、このような知見に基づくものであり、銅粉末７
５〜μｓ重量部、熱硬化性樹脂バインダー２５〜２重量
部（銅粉末とバインダーの合計量は１０轍量部）、不飽
和脂肪酸０．１〜１鍾量部およびＴｌに結合する４つの
有機基が非置換または置換のアルコキシ基またはアルキ
ロイルオキシ基である有機チタン化合物（以下、有機チ
タン化合物と略称する）０．０１〜５重量部からなるこ
とを特徴とするものである。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

以下の記載において１％ョおよび１部ョは特に断らない
限り重量基準とする。本発明の銅ペースト組成物の主要
成分である銅粉末としては、粒径か１〜５０ｐ１好まし
くは５〜２０μの電解銅粉末、環元銅粉末などが用いら
れる。

粒径が１μ未満のものは酸化速度が過大となり、得られ
る塗膜の導電性が悪くなる。また５０ｐを超えるものを
用いると、ペースト組成物の流動性が悪くなり、塗面の
仕上りが悪く、スクリーン印刷性も悪くなるなど塗装適
性が悪くなる。バインダーとしては、アクリル系樹脂、
エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹
脂およびキシレン系樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられ
る。なかでもノボラック系フェノール樹脂が好ましく用
いられる。熱可塑性樹脂では、良好な導電性が得られな
い。本発明の組成物は、これら銅粉末と熱硬化性樹脂バ
インダーを主成分とし、これら成分の合計量１（１）部
（以下組成物中の各成分の量比は、これら両成分の合計
量１（１）部を基準とする）に対して、銅粉末は７５〜
９８部、バインダーは２〜２５部とする。

銅粉末が７５部未満では良好な導電性が得られす、９８
部を超えると導電性が低下するとともに良好な塗膜が得
られない。特に好ましい導電性と塗膜特性の得られる量
比は、銅粉末８０〜９娼、バインダー１０〜２娼である
。一般にハンダ付け性は、銅粉末の配合量の増加ととも
に向上する。導電性とハンダ付け性を兼ね備えた範囲と
して、８５〜９５部の範囲が好ましく、特に良好なハン
ダ付け性を与えるためには８８〜９娼が好ましい。不飽
和脂肪酸は、弱還元剤として作用し銅粉末の酸化を防止
することにより導電性維持に寄与するとともに後述する
有機チタン化合物の存在下に銅粉末の微細分散を促進し
て、導電性の良好な塗膜を与える作用を有するものと考
えられる。

不飽和脂肪酸としては、炭素数が１２〜２３のものが好
ましく用いられる。炭素数が１昧満のものは熱硬化性樹
脂との相容性に乏しく塗料化が困難であり、２３を超え
るものは入手困難であり経済性に乏しい。なかでも炭素
数が１８のオレイン酸およびリノール酸が好ましい。不
飽和脂肪酸は、０．１〜１０部、好ましくは０．５〜５
部の範囲で使用される。０．１部未満では添加効果が乏
しく、１娼を超えて添加すると得られる塗膜の導電性が
低下するとともに、使用する熱硬化性樹脂の種類にもよ
るがペースト組成物が増粘ないしゲル化して塗装適性を
損なう。

有機チタン化合物は、不飽和脂肪酸と協働して、銅粉末
の微細分散化に寄与し、銅粉末を保護して良好な導電性
を付与し且つ安定化させる作用を有するものと考えられ
る。

有機チタン化合物の多くは加水分解の速度が非常に速く
、ペースト中に添加するとペーストがすぐにゲル化して
しまう。このため、有機チタン化合物としては、加水分
解性の小さいものが好ましい。好ましい有機チタン化合
物の例としては、Ｔｉに結合する４つの有機基が非置換
または置換のアルコキシ基またはアルキロイルオキシ基
であるものが挙げられる。より具体的には、ジー１−プ
ロポキシービスアセチルアセトナトチタン、ジーｎブト
キシービス（トリエタノールアミナト）チタン、イソプ
ロポキシートリイソステアロイルオキシチタンおよびイ
ソプロポキシートリ（Ｎ−アミノエチルアミノエトキシ
）チタンが挙げられる。これら有機チタン化合物は、０
．０１〜５部、好ましくは０．０５〜１．５部の範囲で
使用する。

０．０１部未満では添加効果が乏しく、５部を超えて添
加すると有機チタン化合物の加水分解によつてペースト
の粘度が上昇し、塗布作業性が低下し、ハンダ付性も悪
くなる。

本発明の銅ペースト組成物には、更にハイドロキノンま
たはその誘導体（以下ハイドロキノン類と略称する）を
添加すると好ましい。

ハイドロキノン、カテコール、ピロガロール、メチルハ
イドロキノン、エチルハイドロキノン、プロピルハイド
ロキノン、ブチルハイドロキノンなどであり、特にメチ
ルハイドロキノン、ｔ−ブチルハイドロキノン、が好ま
しく用いられる。これらハイドロキノン類を添加すると
、塗膜形成時での導電性が更に向上するとともに、高温
使用下での経時安定性が向上する。これらフェノール系
化合物は、０．８〜２０部、特に２〜１５部の範囲で使
用することが好ましい。０．８部未満では、添加効果が
乏しく、２０ｆ！ＩＳを超えて添加すると、パーオキサ
イドの−生成により却つて銅粉末の酸化速度が速くなる
。

本発明の銅ペースト組成物には、塗布作業性を改善する
ための粘度調整用として溶剤を加えることもできる。使
用可能な溶剤は、トルエン、キシレン、メチルイソブチ
ルケトン等の公知のもので．ある。本発明の銅ペースト
組成物は、上記各成分を、ボールミル、ロールミル等を
用いて常法により、たとえば３０〜６吟混練することに
より得られる。

得られた銅ペースト組成物は、スクリーン印刷等、常法
により基板上にスクリーン印刷して印刷配線を形成する
ほか、スルーホールを通じて基板上下面の回路部の連結
などに用いられる。また、本発明の範囲内て、銅粉末含
有量を増減することにより、他部品との接続の必要な回
路端部においてはハンダ付け性の良好なペーストを印刷
し、その他の部分には、導電性の良好なペーストを印刷
するというような使い分けができる。良好な導電”性を
維持するためには、塗膜の膜厚（乾燥）は２０ｐｍ以上
とすることが好ましく、特に２５〜３５ｐｍの範囲が実
際的である。ペースト印刷後、使用した熱硬化性樹脂に
適した、たとえば１２０〜１８０℃、１５〜４紛の条件
で硬化して、塗膜を形成し配線回路とする。回路形成後
、より長期の導電安定性を維持するために、加熱硬化型
または紫外線硬化型のレジストインク等によりオーバー
コートすることも有効てある。以下、実施例、比較例に
より本発明を更に具体的に説明する。

例１平均粒径１０ｐｍの電解銅粉末８０部を、３３．３部の
フェノール樹脂（郡栄化学社製書−１０４、樹脂濃度６
０％）、ならびに下表−１に示す種類ならびに量の添加
剤とともにボールミルにより６紛間混練してペースト試
料１〜１６を得た。

上記試料を、それぞれ添付図面に示すようにフェノール
樹脂基板１上に幅１０ｗｍ１長さ８−の帯状にスクリー
ン印刷し、１５０℃×３紛の条件で硬化させて印刷塗膜
２を得た。

ついで、この塗膜２上の両端部より各１０Ｗ０ＩＬ離れ
た位置に電極３を配置し、ホイーストンブリッジにより
塗膜の抵抗を測定した。得られた抵抗値より計算した比
抵抗値を同じく下表−１に記す。上表−１を見ると、単
独では充分な導電性改善．効果を発揮し得ない不飽和脂
肪酸および有機チタン化合物を併用することにより優れ
た導電性改善効果が得られること、更にフェノール系化
合物を加えることによソー層優れた導電性が得られるこ
とがわかる。

また、これら成分を併用することの−もう一つの利点は
、単独ではより多く添加しても導電性効果が改善されず
、且つ塗装適性を悪化させるにも拘わらず、併用により
塗装適性のそれほどの低下を招かずに導電性改善効果が
得られることである。例２上記試料のうち、試料４，８，９，１２，１５について
、塗膜形成後、４０℃×９５％Ｒ．Ｈ．の条件で耐湿試
験を行つた。

結果を抵抗値の経時変化として下表−２に記す。上表−
２を見ると、本発明の導電性ペーストから得た塗膜は初
期抵抗値が低いだけでなく、高湿度雰囲気下でも抵抗値
の増加が少いことがわかる。

例３処理した。

Claims

【特許請求の範囲】１（ｉ）銅粉末７５〜９８重量部、（ｉｉ）熱硬化性
樹脂バインダー２５〜２重量部（銅粉末とバインダーと
の合計量は１００重量部）、（ｉｉｉ）不飽和脂肪酸０
．１〜１０重量部および（ｉｖ）ジ−ｉ−プロポキシ−
ビスアセチルアセトナトチタン、ジ−ｎ−ブトキシ−ビ
ス（トリエタノールアミナト）チタン、イソプロポキシ
−トリイソステアロイルオキシチタンおよびイソプロポ
キシ−トリ（Ｎ−アミノエチルアミノエトキシ）チタン
からなる群から選ばれた有機チタン化合物０．０１〜５
重量部からなることを特徴とする、導電性銅ペースト組
成物。２（ｉ）銅粉末７５〜９８重量部、（ｉｉ）熱硬化性
樹脂バインダー２５〜２重量部（銅粉末とバインダーと
の合計量は１００重量部）、（ｉｉｉ）不飽和脂肪酸０
．１〜１０重量部、（ｉｖ）ジ−ｉ−プロポキシ−ビス
アセチルアセトナトチタン、ジ−ｎ−ブトキシ−ビス（
トリエタノールアミナト）チタン、イソプロポキシ−ト
リイソステアロイルオキシチタンおよびイソプロポキシ
−トリ（Ｎ−アミノエチルアミノエトキシ）チタンから
なる群から選ばれた有機チタン化合物０．０５〜５重量
部および（ｖ）メチルハイドロキノンおよびｔ−ブチル
ハイドロキノンから選ばれたフェノール系化合物０．８
〜２０重量部からなることを特徴とする、導電性銅ペー
スト組成物。