(57)【要約】【課題】  銀粉末の分散性に優れ、スクリーン印刷性が良好であると共に、硬化条件を限定する必要がなく、十分に硬化させた状態でもはんだ付けが可能であって、はんだ付け性に優れる熱硬化型銀ペーストを提供する。【解決手段】  銀粉末と、エポキシ樹脂及びその硬化剤と、溶剤とを含む加熱硬化型銀ペーストであって、エポキシ樹脂の硬化剤がフェノールノボラック化合物であり、溶剤としてトリメチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどのグリコール類を用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀粉末と、エポキシ樹脂及びその硬化剤と、溶剤とを含む加熱硬化型銀ペーストであって、エポキシ樹脂の硬化剤がフェノールノボラック化合物であり、溶剤がグリコール類であることを特徴とする銀ペースト。
【請求項２】
前記溶剤のグリコール類の含有量が、エポキシ樹脂とフェノールノボラック化合物硬化剤の合計重量の０.５〜２５倍であることを特徴とする、請求項１に記載の銀ペースト。
【請求項３】
前記溶剤が、トリメチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールの少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の銀ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線又は電極の形成に用いられる加熱硬化型銀ペーストであって、はんだ付け性に優れ且つスクリーン印刷性が良好な銀ペーストに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高温で処理すると特性が劣化してしまうような電気配線基板や電子部品の配線又は電極を形成する方法としては、銀、アルミニウム等のスパッタリングや蒸着による薄膜方式と、加熱硬化型ペーストを用いる厚膜方式がよく知られている。
【０００３】
そのうちの厚膜方式は、加熱硬化型銀ペーストを基板や部品等に塗布又は印刷した後、２５０℃以下の低温で加熱して乾燥、硬化させることにより、配線又は電極を形成するものである。この厚膜方式は、設備が安価で、生産性も高いことから、フィルムアンテナ等の配線やコンデンサ、抵抗器、太陽電池等の電極の製造に広範に利用されている。
【０００４】
ところで、上記厚膜方式に用いる加熱硬化型銀ペーストは、銀粉末と、エポキシ樹脂などの加熱硬化性樹脂及び溶剤とで実質的に構成される。導電粉末として銀粉末が用いられるのは、銀は電気抵抗が小さく、酸化され難いうえ、金に比べて安価であるなどの理由による。
【０００５】
上記厚膜方式に用いられる加熱硬化型銀ペーストについては、従来から数多くの研究と提案されている。例えば特開平０８−０９２５０６号公報には、銀粉末と、エポキシ樹脂及びそのイミダゾール系硬化剤とを含み、はんだ付け性が良好で且つ十分な引張強度を有する加熱硬化型銀ペーストが提案されている。
【０００６】
しかしながら、上記の加熱硬化型銀ペーストは、半硬化状態にしてはんだ付け性を確保するものである。即ち、はんだ付け性と接着強度を十分なものにするためには、硬化条件を限定しなければならないという問題があった。
【特許文献１】特開平０８−０９２５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、銀粉末の分散性に優れ、スクリーン印刷性が良好であると共に、硬化条件を限定する必要がなく、十分に硬化させた状態でもはんだ付けが可能であって、はんだ付け性に優れる熱硬化型銀ペーストを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明が提供する銀ペーストは、銀粉末と、エポキシ樹脂及びその硬化剤と、溶剤とを含む加熱硬化型銀ペーストであって、エポキシ樹脂の硬化剤がフェノールノボラック化合物であり、溶剤がグリコール類であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、銀ペーストにおけるエポキシ樹脂の硬化剤としてフェノールノボラック化合物硬化剤を用い、更に溶剤としてグリコール類を使用することにより、銀粉末の分散性に優れるだけでなく、スクリーン印刷性が良好であり、同時に、はんだ付け性に優れ、硬化させた状態でもはんだ付けが可能な熱硬化型銀ペーストを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明が提供する銀ペーストは、厚膜方式により配線や電極を形成するための熱硬化型銀ペーストであって、導電粉末としての銀粉末と、エポキシ樹脂及びその硬化剤としてのフェノールノボラック化合物と、溶剤のグリコール類とで実質的に構成されている。特に溶剤としてグリコール類を用いることによって、後述するように、ペーストの樹脂含有量が少なくても、スクリーン印刷性が良好な銀ペーストが得られる。
【００１１】
本発明の銀ペーストに用いる銀粉末については、特に制限はなく、球状又はフレーク状のいずれか片方若しくは両方を用いることができる。銀粉末の平均粒径は、特に制限されないが、２０μｍ以下が望ましい。平均粒径が２０μｍを越えると、スクリーン印刷時に目詰まりが発生したり、接着強度が低下したりしてしまうからである。
【００１２】
本発明の銀ペーストでは、エポキシ樹脂とフェノールノボラック化合物硬化剤を用いることにより、良好なはんだ付け性と引張強度が得られるだけでなく、はんだ付けの硬化条件が限定されず、はんだ付けが銀ペーストを十分に硬化させた状態でも可能になる。
【００１３】
使用するエポキシ樹脂としては、特に制限はなく、主に電子材料の成形や接着あるいは封止などに通常用いられているものであってよい。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂のようなビスフェノール型エポキシ樹脂などの２感応型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポイキシ樹脂などの多官能型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などを用いることができる。また、これらのエポキシ樹脂は、単独でも複数を混合して用いても差し支えない。
【００１４】
エポキシ樹脂の硬化剤としては、フェノールノボラック化合物を用いる。好ましいフェノールノボラック化合物としては、フェノールホルムアルデヒド型ノボラック樹脂、フェノールアラルキル型ノボラック樹脂などを挙げることができる。硬化剤としてフェノールノボラック化合物を用いることにより、はんだ付け性及び引張強度の向上と共に、他の硬化剤に比べて銀ペーストで形成した配線や電極の抵抗値を低くすることができる。尚、フェノールノボラック化合物硬化剤の量は、使用したエポキシ樹脂を硬化条件下で十分硬化できる量であれば良い。
【００１５】
エポキシ樹脂とフェノールノボラック化合物硬化剤の含有量は、銀粉末１００重量部に対し、合計で０.６〜２．５重量部配合することが好ましい。エポキシ樹脂とフェノールノボラック化合物硬化剤の合計が０.６重量部未満では、接着強度が低下し且つはんだ喰われが起こりやすい。また、エポキシ樹脂とフェノールノボラック化合物硬化剤の合計が２.５重量部を越えると、はんだ付け性が極端に低下するため好ましくない。
【００１６】
本発明の銀ペーストにおいては、溶剤としてグリコール類を用いる。一般に、はんだ付け性を良くするためには、エポキシ樹脂とフェノールノボラック化合物硬化剤の配合量を少なくする必要がある。しかし、配合する樹脂の量が少ないと銀粉末を分散させることが困難となってしまい、混練できずに滑らかなペーストの作製ができないか、あるいは混練できたとしてもスクリーン印刷性に乏しいペーストとなってしまう。
【００１７】
本発明の銀ペーストでは、溶剤として粘度の高いグリコール類を用いることにより、通常よりも樹脂量（即ち、エポキシ樹脂とフェノールノボラック化合物硬化剤の配合量）を少なくしても、混練により銀粉末を均一に分散させることが可能であり、しかもスクリーン印刷性に優れた銀ペーストとすることができる。
【００１８】
上記グリコール類としては、特に制限はなく、トリメチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール等を用いることができる。上記グリコール類は、単独で使用しても、複数を混合して用いても差し支えない。また、グリコール類以外の溶剤を併用し、混合しても使用しても差し支えない。
【００１９】
溶剤であるグリコール類の銀ペースト中における含有量は、銀粉末の均一な分散が可能であり、且つ銀ペーストのスクリーン印刷可能な粘度が得られる量であれば良い。具体的には、エポキシ樹脂とフェノールノボラック化合物硬化剤の合計重量に対し、０.５〜２５倍の範囲であることが好ましい。上記グリコール類の含有量が０.５倍未満では粘度が高すぎ、逆に２５倍を超えると粘度が低くなりすぎるため好ましくない。
【００２０】
更に、本発明の銀ペーストでは、硬化を促進させることを目的として、メチルイミダゾールなどのイミダゾール類、アミン類、三フッ化ホウ素を含むルイス酸錯体などの硬化促進剤を配合することができる。尚、硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して１０重量部以下とすることが好ましい。
【００２１】
尚、本発明の銀ペーストの製造は、上記した銀粉末、エポキシ樹脂、フェノールノボラック化合物硬化剤、溶剤であるグリコール類の各成分、必要に応じて硬化促進剤を、ロールミルなどの市販の混練装置を用いて通常のごとく混練すればよい。
【実施例１】
【００２２】
［実施例１］
銀粉末として、平均粒径１.９μｍの球状粉末１３.５ｇと平均粒径７.６μｍのフレーク状粉末４.５ｇを使用した。エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０）０.１２ｇを用い、その硬化剤としてフェノールホルムアルデヒド型ノボラック樹脂（水酸基当量１０４）０.０７２ｇを配合した。溶剤としてジプロピレングリコール１.８０６ｇを用い、更に硬化促進剤として２−フェニル−４−メチルイミダゾール０.００２ｇを加えた。
【００２３】
上記の銀粉末、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とフェノールホルムアルデヒド型ノボラック樹脂硬化剤、溶剤のジプロピレングリコール、及び硬化促進剤を混合した後、３本ロールミルを用いて混練した。その結果、問題なく混練することができ、銀粉末が均一に分散した銀ペーストを作製することができた。得られた銀ペーストは滑らかなものであった。
【００２４】
得られた銀ペーストを、アルミナ基板上に幅０.６ｍｍ×長さ６０.０ｍｍのパタ−ンでスクリーン印刷したところ、微細なパターンを支障なく印刷することができた。また、得られたパターンは欠けや潰れがなく、良好な状態であった。
【００２５】
また、得られた銀ペーストを、アルミナ基板上に１０ｍｍ角のパターンでスクリーン印刷し、２００℃のオ−ブン中に３０分間放置して銀ペーストを硬化させた。その後、得られた銀ペースト硬化膜上にフラックスを塗布し、直径４.０ｍｍ及び高さ１.０ｍｍのはんだディスク（組成：Ｓｎ−３重量％Ａｇ−０.５重量％Ｃｕ）を載せ、２７０℃に加熱してはんだを溶融させ、はんだが溶融してから５秒後に冷却した。はんだは銀ペースト硬化膜上で拡がり、はんだ付け性が良好であることが分った。
【００２６】
［実施例２］
上記実施例１のジプロピレングリコールの代わりに、溶剤としてジエチレングリコールを用いた以外は上記実施例１と同様にして、各成分を３本ロールミルを用いて混練した。その結果、問題なく混練することができ、銀粉末が均一に分散した銀ペーストを作製することができた。得られた銀ペーストは滑らかなものであった。
【００２７】
また、得られた銀ペーストを用い、上記実施例１と同様にして、スクリーン印刷製及びはんだ付け性を評価した。その結果、微細なパターンを支障なく印刷でき、銀ペースト硬化膜上でのはんだの拡がりも良好であった。
【００２８】
［比較例］
上記実施例１のジプロピレングリコールの代わりに、溶剤としてメチルカルビトールを用いた以外は上記実施例１と同様にして、各成分を３本ロールミルを用いて混練した。その結果、粘りが無いためロール間で転写されにくく、十分に混練することができなかった。
【００２９】
また、得られた銀ペーストは滑らかなものではなかった。そのため、上記実施例１と同様にアルミナ基板上に幅０.６ｍｍ×長さ６０.０ｍｍの微細なパターンをスクリーン印刷したところ、欠けや潰れが発生した箇所があり、パターン印刷性に劣ることが分った。