JPH08311304A

JPH08311304A - 銅導電性組成物

Info

Publication number: JPH08311304A
Application number: JP14127295A
Authority: JP
Inventors: Takao Suzuki; 孝雄鈴木; Akifumi Ito; 昭文伊藤; Mitsutake Ide; 光勇井出
Original assignee: Mitsui Kinzoku Paints and Chemicals Co Ltd
Current assignee: Mitsui Kinzoku Paints and Chemicals Co Ltd
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【構成】金属粉およびバインダーを主成分とする銅導
電性組成物において、金属粉として銀被覆銅−ニッケル
粉を100重量部、バインダーとしてジメチルエーテル結
合を有するレゾール型フェノール樹脂を６〜18重量部含
有することを特徴とする。ここで銀被覆される銅−ニッ
ケル合金中のニッケル含有量は 2.5〜15重量％とした銅
導電性組成物。【効果】半田実装時における高温でかつ長時間あるい
はいずれかの条件下においても高い導電性とともに良好
な半田付け性を有し、大きな密着強度をも有する銅導電
性組成物が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子回路用等に用いられ
るポリマー型銅導電性組成物に関し、特に金属粉として
銀被覆銅−ニッケル粉を用い、バインダーとして特定の
条件を満足するレゾール型フェノール樹脂を用いること
により、高い導電性と良好でかつ広範囲な半田付け性を
同時に付与せしめた銅導電性組成物に係わる。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】一般に電子回路用等に
用いられるポリマー型銅導電性組成物はリード線等の半
田付けを容易にするために良好な半田付け性が要求され
る。これら従来の銅導電性組成物にあっては金属粉末
（銅）の酸化防止剤および半田付け促進剤の添加が不可
欠であり、半田付け性は良好であるものの、十分な導電
性を有するとはいい難いものであった。そこで、本出願
人らは従来の銅導電性組成物の有する上記問題点を解決
するため、金属粉末として銀被覆銅を用いかつバインダ
ーとして特定のものを用いることにより先に特開平４−
７７５４７号公報記載の発明を提案し、酸化防止剤およ
び半田付け促進剤の添加を不要とし、半田付け性が良好
である銅導電性組成物を提案した。この公報記載の発明
は、銀被覆銅粉、レゾール型フェノール樹脂からなるも
ので、球状もしくは粒状の銅粉表面に少量の銀を被覆し
ているため、硬化膜中に高充填しても酸化は防止され
る。また、ジメチルエーテル結合が５％以上含まれるの
で、ロジン系フラックスに対する溶解性が向上し、半田
付けは良好となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
公報記載の如き銅導電性組成物は半田温度２３０℃、浸
漬時間５秒までの比較的低温でかつ浸漬時間の短い場合
には半田付け性が良好であるが、温度が高くなるか、あ
るいは浸漬時間が長くなるか、もしくはそれら両条件が
重なると、半田付け性が悪化する問題点を有するもので
あった。

【０００４】本発明は上記した従来の問題点を解消し、
温度が高いか或いは浸漬時間が長くなるか、もしくは両
条件が重なった場合にも半田付け性に優れ、半田実装時
の温度範囲を広く取れる銅導電性組成物を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明の銅導電性組成
物は、前記公報記載の発明における銀被覆銅粉の代わり
に銀被覆銅−ニッケル合金を用いることにより従来の問
題点を解消したものである。ここで、本発明における銀
被覆される銅−ニッケル合金はニッケル含有量が2.5〜1
5重量％のものとする。また銀被覆銅−ニッケル合金粉1
00重量部に対し、バインダーは６〜18重量部の割合とす
る。なお、バインダーは前記公報記載の発明と同一のも
ので良い。

【０００６】

【作用】本発明では金属粉として銀被覆銅−ニッケ
ル合金粉を使用しているので、次のような作用を有す
る。すなわち、従来の銀被覆銅粉では、半田温度が２３
０℃以上で５秒以上熱がかかると、銀被覆銅粉ではバイ
ンダーとの接着が弱く粉の脱落が発生する。その状態を
示したのが図２である。この図２より、半田槽温度が２
３０℃を超えると浸漬時間が１０秒、２０秒の場合に半
田被覆率が低下することが分かる。これに対し、本発明
では銀被覆銅−ニッケル合金粉を使用しており、図１よ
り、半田槽温度が２６０℃においてかつ１０秒以上の長
時間浸漬しても半田被覆率の低下が起こらないことが分
かる。これは本発明で使用する銅−ニッケル合金粉はニ
ッケル部とバインダーとの接着力が強く脱落が起こりに
くいためである。ここで、銀被覆銅−ニッケル合金粉中
におけるニッケル含有量と半田被覆率との関係を示せば
図３のようになる。この図３からも分かるように銀−ニ
ッケル合金中のニッケル含有量は２．５％以上でないと
単なる銀被覆銅粉と同じで脱落防止効果が無く、逆にニ
ッケル含有量が１５％を超えると脱落防止効果はある
が、半田付け性と導電性が悪化する。ニッケル含有量が
２．５〜１５％の範囲内であれば、導電性の悪化が少な
く、粉の脱落が防止され、また銀被覆された銅が多く存
在し、半田付け性が確保される。

【０００７】本発明ではバインダーとしては、ジメチレ
ンエーテル結合を有するレゾール型フェノール樹脂を使
用する。その詳細は前記公報記載の発明におけるそれと
同一で良い。すなわち、バインダーはフェノール類とホ
ルムアルデヒドとの付加縮合反応にて得られるレゾール
型フェノール樹脂であって、その骨格構造にジメチレン
エーテル結合（-CH₂-O-CH₂-)を有するものであり、結合
ホルムアルデヒド中での、ジメチレンエーテル結合を５
％以上含有するものであり、かつホルムアルデヒドとフ
ェノール類の仕込みモル比（ホルムアルデヒド／フェノ
ール）が1.0〜3.0の範囲であり、さらにＧＰＣ法でのパ
ターンの面積比において、ポリスチレン換算分子量のＡ
成分が20〜60％であり、Ｂ成分が40〜70％であり、Ｃ成
分が０〜30％の範囲であるものとする。

【０００８】本発明に用いるレゾール型フェノール樹脂
の原料として使用するフェノール類の具体例としては、
フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノ
ール、トリメチルフェノール、プロピルフェノール、ブ
チルフェノール、オクチルフェノール、ジヒドロキシベ
ンゼン、ナフトール類、ビスフェノール類等が挙げられ
る。これらのフェノール類は単独で、または混合して使
用することができる。

【０００９】樹脂骨格構造に、ジメチレンエーテル結合
を有するものについては、フェノール類に結合したホル
ムアルデヒド（以下、結合ホルムアルデヒド）としての
次の構造、メチロール(-CH₂OH）、メチレン（(-CH₂-)、
ジメチレンエーテル(-CH₂-O-CH₂-)、アルキルエーテル
(-CH₂-O-R)、ヘミアセタール(-(CH₂O)n-H)等を100とし
た場合、ジメチレンエーテル結合の含有量が５％以上の
ものである。ジメチレンエーテル結合が５％以上含まれ
れば、ロジン系フラックスに対する溶解性が向上し、半
田付け性は良好となり、可撓性、密着性も良好となる。
一方、ジメチレンエーテル結合が５％未満であると、ロ
ジン系フラックスに対する溶解性が乏しくなり、半田付
け性、可撓性、密着性が不良となる。また、ジメチレン
エーテル結合の含有量が多すぎても、硬化時に架橋に与
る官能基量が少なくなる等により、硬化不良を起こすこ
とを懸念しなければならない。よって、より好ましいジ
メチレンエーテル結合の含有量は、15〜45％である。

【００１０】ホルムアルデヒドとフェノール類の仕込み
モル比（ホルムアルデヒド／フェノール類）について、
仕込みモル比が3.0を超えると低分子量化による強度低
下および硬化不良が起こり、1.0を下回ると架橋密度が
低下し、またジメチレンエーテル結合の含有量が少なく
なる。より好ましいモル比はジメチレンエーテル結合の
樹脂については1.0〜2.5である。

【００１１】さらに、レゾール型フェノール樹脂の分子
量については、ＧＰＣパターンにおいて、Ａ成分、Ｂ成
分、Ｃ成分と区分した場合、低分子量であるＡ成分につ
いてはジメチレンエーテル結合の含有量が多くなる。従
って、樹脂中のＡ成分が20％以上であると、ジメチレン
エーテル結合およびアルキルエーテル結合の含有量が多
くなり、半田付け性は良好なものとなる。逆に中分子量
のＢ成分、高分子量のＣ成分はジメチレンエーテル結合
の含有量が少なく、樹脂中のＢ成分の含有量が70％を超
えると、またはＣ成分の含有量が30％を超えると半田付
け性が劣る。しかし、分子量については半田付け性のみ
ならず、導電性ペーストの導電性、密着性等にも影響す
るものであり、それらも考慮した分子量分布を検討する
必要がある。すなわち、低分子量であるＡ成分について
は樹脂中の含有量が60％を超えると、強度低下、硬化不
良、密着性不良等が起こるため、中分子量のＢ成分、さ
らには高分子量のＣ成分の含有が望ましい。従って、半
田付け性、導電性、密着性等がトータル的に優れる分子
量分布はＡ成分が20〜60％であり、Ｂ成分が40〜70％で
あり、Ｃ成分が０〜30％である。

【００１２】ここで、本発明でのレゾール型フェノール
樹脂の分子量とは、標準ポリスチレンを用いて、ＧＰＣ
法にて求めた値である。ＧＰＣクロマトグラフの測定
は、例えば、東ソー（株）製ＨＬＣ−８０２０型クロマ
トグラフ装置に、東ソー製のカラムＧ３００Ｈxlを一本
とＧ２０００Ｈxl二本とを直列に連結して、キャリア溶
媒としてテトラヒドロフランを0.8ml/分の流速で流して
行った。クロマトグラフは示差屈折計を検出器に用い
た。そして、分子量は東ソー（株）製標準ポリスチレン
(重量平均分子量7.91×10⁵、3.54×10⁵、9.89×10⁴、4.
30×10⁴、1.01×10⁴、6.4×10³、2.8×10³、9.5×10²、
5.3×10²の計９点）とスチレンモノマーを用いて、３次
回帰法により検量線を作成し、その検量線から分子量を
求めた。

【００１３】なお、バインダーは単独でもよいし、２種
類以上のブレンドでもよい。特に後者の場合、単独では
本発明要件を満たさないものでも、ブレンド物として要
件を満たすものであれば、この場合も本発明範囲内に包
含させるものとする。これらバインダーは銀被覆銅−ニ
ッケル合金粉100重量部に対し、６〜18重量部の割合と
なるように添加する。バインダーが６重量部を下回ると
導電性および硬化膜強度、基板への密着性が低下し、一
方18重量部を上回ると半田付け性、導電性が不良とな
る。

【００１４】本発明において、銀被覆銅−ニッケル合金
粉およびバインダーを主成分とするものであるが、本発
明ではその他、分散剤、溶剤を含み得るものであること
はもちろんであり、さらには消泡剤、レベリング剤、チ
クソ性付与剤等を適宜添加してもよいことも当然であ
る。

【００１５】本発明における分散剤としては、有機チタ
ネート化合物が好ましく使用できる。これは中心元素チ
タンに親水基および親油基が結合している有機化合物で
あり、チタネートカップリング剤と呼ばれるものであ
り、親水基が異なることにより、次の４タイプに分類さ
れる。すなわち、モノアルコキシ型（イソプロポキシ基
を有するもの）、キレート型（オキシ酢酸の残基を有す
るもの）、キレート型（エチレングリコールの残基を有
するもの）、コーディネート型（テトラアルキルチタネ
ートに亜りん酸エステルを付加させたもの）であり、こ
の中で最も効果があるのはモノアルコキシ型である。こ
の有機チタネート化合物は銀被覆銅−ニッケル合金粉の
表面に配位または吸着し、混練時におけるバインダー中
への分散性を向上させる。とくに本発明のように銅−ニ
ッケル合金粉充填率が高い場合、上記改善は顕著とな
る。半田付け性の良好な硬化膜を得るためには、硬化膜
表面に銀被覆銅−ニッケル合金粉が多数存在することが
必要であることはもちろんであるが、さらにそれらが均
一に分布することも同等に重要である。従って、有機チ
タネート化合物を配合することにより混練時における分
散性を向上させたペーストを用い、硬化膜を形成すれ
ば、良好な半田付け性を得ることが可能となる。これら
分散剤は銀被覆銅−ニッケル合金粉100重量部に対し、
0.05〜１重量部の割合となるように添加する。分散剤量
が0.05重量部を下回ると、導電性、半田付け性が不良と
なり、逆に１重量部を上回ると基板への密着性が低下す
る。

【００１６】溶剤としては、ブチルセロソルブ、ジブチ
ルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトー
ル、ブチルカルビトール、ジブチルカルビトール、ブチ
ルセロソルブアセテート、メチルカルビトールアセテー
ト、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトー
ルアセテート等の多価アルコール誘導体が好ましく、そ
の他トリメチルヘキサノールでもよい。このような多価
アルコール誘導体等はレゾール型フェノール樹脂の良溶
媒であり、かつ印刷時における溶剤の揮発を抑え、しか
も硬化時の膜中残存が少ない。これら溶剤は銀被覆銅−
ニッケル合金粉100重量部に対し、２〜15重量部の割合
で添加する。溶剤量が２重量部を下回るとスクリーン印
刷時にカスレが生じ、逆に15重量部を上回るとニジミを
生じ、さらに導電性、半田付け性も不良となる。

【００１７】上記のように調製された組成物は常法に従
ってスクリーン印刷あるいは浸漬等によって塗布され、
加熱硬化させることにより実用に供される。

【００１８】以下に実施例を示す。

【実施例】銀２wt％被覆した粒状銅−ニッケル合金粉
（平均粒径８μm)100重量部、レゾール型フェノール樹
脂（群栄化学社製）10重量部、有機チタネート化合物
（プレアクトＴＴＳ（味の素社製））0.05重量部、溶剤
（メチルカルビトール）７重量部からなる配合物を、３
本ロールミルにて混練し、本発明実施例１〜３および比
較例１〜４の組成物を調製し、これらを200メッシュテ
トロンスクリーンにて紙フェノール基板(1.6mm厚)上に
印刷し、エアオーブン中にて160℃、30分間加熱硬化さ
せた。これらについて半田濡れ性、比抵抗、密着強度お
よび印刷性について試験し、それらの結果を表１に併記
した。

【００１９】以下に各試験方法を示す。 (1) 半田濡れ性２mm×２mmの印刷パターンを用いる。フラックス＃366
（マルチコア製）を塗布し、ホットプレート上で150
℃、20秒予熱後、230℃の共晶半田槽中に３秒浸漬す
る。引き上げた後のパターン上の半田濡れ性を次のよう
に判定する。 ○：半田被覆面積 100％ △：半田被覆面積 80〜99％ ×：半田被覆面積 79％以下 (2) 比抵抗１mm×200mmの印刷パターンを用いる。両端での電気抵
抗Ｒ（Ω）と平均膜厚ｔ（μm）を測定し、次の式を用
いて比抵抗ρ（Ω・cm）を計算により求める。 (3) 密着強度２mm×２mmの印刷パターンを用いる。半田濡れ性試験で
得られたサンプルをそのまま用い、0.8mmφの錫めっき
軟銅線を２mm角の中央に立て、糸半田と半田こてにて半
田付けする。次に、引張試験機にて90度プルテストを行
い、破断時の荷重Ｆ（kg）を測定する。次の式を用いて
密着強度Ｔ（kg/mm²）を求める。Ｔ＝Ｆ／４

【００２０】

【表１】

【００２１】表１の結果より、本発明に係る銅導電性組
成物は半田付け性が良好であり、密着性も良好であるの
に対し、比較例のものは半田付け性に劣り、ほとんど半
田付けが行えず、従って密着性試験も行えなかった。

【００２２】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、半田実装
時における高温でかつ長時間あるいはいずれかの条件下
においても高い導電性とともに良好な半田付け性を有
し、大きな密着強度をも有する銅導電性組成物が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る銅導電性組成物における銀被覆銅
−ニッケル合金粉の半田槽温度と半田被覆率との関係図
である。

【図２】従来例に係る銅導電性組成物における銀被覆銅
粉の半田槽温度と半田被覆率との関係図である。

【図３】銀被覆銅−ニッケル合金粉の半田槽温度と半田
被覆率との関係図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉およびバインダーを主成分とする
銅導電性組成物において、金属粉として銀被覆銅−ニッ
ケル粉を100重量部、バインダーとしてジメチルエーテ
ル結合を有するレゾール型フェノール樹脂を６〜18重量
部含有することを特徴とする銅導電性組成物。
【請求項２】銀被覆される銅−ニッケル合金中のニッ
ケル含有量が 2.5〜15重量％である請求項１記載の銅導
電性組成物。