JPS62230870A - 半田付可能な導電塗料 - Google Patents

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、！０−４Ω・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
来から広く使用されてきたが、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
た導電回路を湿度雰囲気中で直流電圧を印加すると、銀
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（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１０−３Ω・０１１１
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、銅ペーストとして具
備すべき問題点は、■銀ペーストと同等な導電性を有す
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） を加え、更に飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金属塩と金
属キレート形成剤および半田付促進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％と熱硬化性樹脂１
５〜５重量％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の金属塩１〜８重量部と金属キレー
ト形成剤１〜５０重量部および半田付促進剤０．１〜２
．５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
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、導電性が低下すると共に
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。

本発明で使用する熱硬化性樹脂とは、本発明に係る導電
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、常温で液状を呈する高分子物質で、加熱硬化
によって高分子物質となるものであればよく、例えば、
フェノール、アクリル、エポキシ、ポリエステル、キシ
レン系樹脂などが用いられるがこれらに限定されない。

なかでもレゾール型フェノール樹脂は、好ましいものと
して用いられる。

熱硬化性樹脂の配合量は、金属銅粉との配合において１
５〜５重量％の範囲で用いられ、金属銅粉と熱硬化性樹
脂との合量を１００重量部とする。熱硬化性樹脂の配合
量が５重量％未満では、金属銅粉が十分にバインドされ
ず、得られる塗膜も脆くなり、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重量％を超える
ときは、導電性が低下すると共に半田イ＾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の金属塩
とは、飽和脂肪酸にあっては、炭素数１６〜２０のパル
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、リルン酸のカリウム塩又は銅塩若しくはアルミ
ニウム塩などが用いられる。これらの金属塩の使用は、
金属銅粉と熱硬化性樹脂との配合において、金属銅粉の
熱硬化性樹脂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の金属塩の配合量は、金属
銅粉と熱硬化性樹脂の合計量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。

前記金属塩の配合量が、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
ールアミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミ
ン、エチレンジアミン、トリエｐンジアミン、トリエチ
レンテトラミンなどの脂肪族アミン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、後記する半田付促
進剤と相剰作用を示して半田付性をより向上させる。例
えば、金属銅粉と熱硬化性樹脂、それに半田付促進剤と
の配合では、塗膜上に良好な半田付をすることができな
いが、金属キレート形成剤を配することにより良好な半
田付をすることができるので、その相剰作用としての役
割は大きい。

金属キレート形成剤の配合量は、金属銅粉と熱硬化樹脂
の合計量１００重量部に対して、１〜５０重量部の範囲
で用いられ、好ましくは、５〜３０重量部である。金属
キレート形成剤の配合量が、５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５０重量部を超えるときは、塗料自体の粘度が下がり
過ぎて印刷性に支障をきたすので好ましくない。

本発明に使用する半田付促進剤とは、オキシジカルボン
酸又はアミノジカルボン酸若しくはそれらの金属塩で、
例えば酒石酸、リンゴ酸、グルタミン酸、アスパラギン
酸又は、それらの金属塩などから選ばれる少なくとも一
種を使用する。

半田付促進剤の配合量は、金属銅粉と熱硬化性樹脂の合
計量１００重量部に対して、０．１〜２．５重量部の範
囲で用いられ、好ましくは０．５〜２．０重量部である
。半田付促進剤の配合量が０．１重量部未満では、塗膜
の半田付性がわるく、逆に２．５重量部を超えるときは
、導電性が低下すると共に半田付性も好ましいものとな
らない。

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、
ブチルセルソルブ、メチルイソブチルケトン、トルエン
、キシレン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、熱硬化性樹脂のレ
ゾール型フェノール樹脂、オレイン酸カリウム、トリエ
タノールアミン、グルタミン酸、リンゴ酸をそれぞれ第
１表に示す割合で配合（重量部）し、溶剤として若干の
ブチルカルピトールを加えて、２０分間三輪ロールで混
練して導電塗料を調製した。これをスクリーン印刷話に
よりガラス、エポキシ樹脂基板上に、巾０．４ｍｍ、厚
さ３０±５ｐｍ、長さ５２０ｍｍのＳ形導電回路を形成
し、１３０〜ｂ ０〜６０分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、
実際の工程で使用する半田レベラマシンに通して、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２
５０℃の溶融半田槽（Ｐｂ／５ｎ＝４０／６０）中に５
秒間浸漬して引上げると同時に２〜２．５気圧、２２０
〜２３０℃の熱風を吹きつけた後、洗浄して導電回路全
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
固有抵抗率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［■の間隔で引いて、１　ｃｍ
”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イ氏倍率の
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 耐熱性と抵抗変化率とは、半田付された塗膜を８０℃Ｘ
１００Ｏ時間加熱し、初期抵抗に対する抵抗変化率を求
めたものである。

耐湿性と抵抗変化率とは、半田付塗膜を５５℃×９５％
ＲＨＸ１００Ｏ時間の温度雰囲気中に放置し、初期抵抗
に対する抵抗変化率を求めたものである。

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：Ｎ＆電回路の形成が良好なもの △印：導電回路の形成が稍々困難なもの×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
１〜６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通常の有機酸系のフラックス剤を
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Ｘｌ０−’Ω・ｃｍ級からＸｌ０−’Ω・ｃｎ
＋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ことがわかる。

次に、比較例についてみると、比較例１は、金属銅粉が
多く、熱硬化性樹脂が少ないため、金属銅粉が十分にバ
インドされず、得られる塗膜も脆く且つスクリーン印刷
性が困難で好ましくない。

比較例２は、金属銅粉が少ないため、半田付において導
電回路の部分的にしか半田が付着しないので好ましくな
い。比較例３は、不飽和脂肪酸の金属塩が添加されてい
ないため、半田付性が若干低下すると共に、耐熱性およ
び耐湿性における抵抗変化率が大きくなって好ましくな
い。比較例４は、不飽和脂肪酸の金属塩量が多いため、
塗膜の密着性が悪く、好ましくない。

比較例５は、金属キレート形成剤が添加されていないた
め、半田付性が低下し、耐熱性と耐湿性における抵抗変
化率が太き（なって好ましくない。比較例６は、金属キ
レート形成剤が多いため、塗料自体の粘度が下がり過ぎ
、印刷が困難となるので好ましくない。

比較例７は、半田付促進剤が添加されていないため、半
田付性が低下すると共に、耐熱性および耐湿性における
抵抗変化率が大きくなって好ましくない。比較例８．９
は、半田付促進剤量が多いため、塗膜の導電性が低下す
ると共に、半田付性が低下し、好ましくない。

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５〜１０１１ｍの半田メフキを施した場合の
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（ＦＣＣ）のクラス
Ｂ（民生用）の許容値を十分に下回る値（３０〜１００
１００Ｏ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田しベラマシンによ
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１品の電極、スルホール接続剤、電磁、
静電じゃへい層などにも使用され、産業上の利用価値が
高い。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ｉ）金属銅粉、（ｉｉ）熱硬化性樹脂、（ｉｉ
   ｉ）飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金属塩、（ｉｖ）金
   属キレート形成剤、（ｖ）半田付促進剤とから成ること
   を特徴とする半田付可能な導電塗料。
2. （２）導電塗料を構成する成分の割合を、金属銅粉８５
   〜９５重量％と熱硬化性樹脂１５〜５重量％との合計１
   ００重量部に対して、飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の金
   属塩１〜８重量部と金属キレート形成剤１〜５０重量部
   および半田付促進剤０．１〜２．５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。