特開 2015-168825 はんだ付け可能な導電性ポリマー厚膜組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-168825(P2015-168825A)

(43)【公開日】2015年9月28日

(54)【発明の名称】はんだ付け可能な導電性ポリマー厚膜組成物

(51)【国際特許分類】

   C08L 61/04 20060101AFI20150901BHJP

   C08K 3/08 20060101ALI20150901BHJP

   C08K 7/00 20060101ALI20150901BHJP

【ＦＩ】

   C08L61/04

   C08K3/08

   C08K7/00

【審査請求】有

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-41137(P2015-41137)

(22)【出願日】2015年3月3日

(31)【優先権主張番号】61/947,643

(32)【優先日】2014年3月4日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14000869.9

(32)【優先日】2014年3月11日

(33)【優先権主張国】EP

(71)【出願人】

【識別番号】512127176

【氏名又は名称】ヘレウス プレシャス メタルズ ノース アメリカ コンショホーケン エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】シャーバジ サムソン

(72)【発明者】

【氏名】グラベイ スティーヴン

【テーマコード（参考）】

4J002

【Ｆターム（参考）】

4J002CD041

4J002CD061

4J002DA076

4J002DA086

4J002DC006

4J002DD046

4J002DF036

4J002DH036

4J002EF047

4J002EF057

4J002EG046

4J002FA016

4J002FD116

4J002FD207

4J002GN00

4J002GQ00

4J002HA08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】鉛フリーはんだに適する、金属粒子と、少なくとも１つのフェノール樹脂及び溶剤を含む有機ビヒクルとを含む組成物及びはんだ付けする方法の提供。
【解決手段】金属粒子が、好ましくは、銀を含む金属粒子であり、少なくとも１つのタイプの銀粉末及び少なくとも１つのタイプの銀フレークを含め、少なくとも１つのフェノール樹脂及び溶剤を含む有機ビヒクルとを含む、鉛フリーはんだ付けに適する導電性ポリマー厚膜組成物。基板の表面に、導電性ポリマー厚膜組成物を適用し、組成物を硬化して硬化膜を形成するステップと、鉛フリーはんだをを使って前記硬化膜の露出表面にはんだ付けするステップとを含む方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛フリーはんだに適する導電性ポリマー厚膜組成物であって、
金属粒子と、
少なくとも１つのフェノール樹脂及び溶剤を含む有機ビヒクルと
を含む、組成物。

【請求項2】

前記金属粒子が、少なくとも約０．１μｍ、好ましくは、少なくとも約０．５μｍで、かつ、約１０μｍ以下、好ましくは、約８μｍ以下、より好ましくは、約７μｍ以下、最も好ましくは、約５μｍ以下の中央粒子径ｄ_５０を有する請求項１に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項3】

前記金属粒子が、少なくとも、約０．０１ｍ^２／ｇ、好ましくは、少なくとも約０．２ｍ^２／ｇで、かつ、約１０ｍ^２／ｇ以下、好ましくは、約８ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは、約６ｍ^２／ｇ以下、最も好ましくは、約５ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する請求項１又は２に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項4】

前記組成物が、前記組成物の１００％合計重量をベースに、少なくとも約６０ｗｔ％、好ましくは、少なくとも約７０ｗｔ％の金属粒子で、かつ、約９５ｗｔ％以下、好ましくは、約９０ｗｔ％以下の金属粒子を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項5】

前記金属粒子が、銀、金、白金、ニッケル、銅、それらの合金類、及びこれらの任意の組み合わせを含み、好ましくは、銀を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項6】

前記金属粒子が、少なくとも１つのタイプの銀粉末及び少なくとも１つのタイプの銀フレークを含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項7】

前記少なくとも１つのタイプの銀粉末が、少なくとも約２μｍで、かつ、約４μｍ以下の中央粒子径ｄ_５０と、少なくとも約０．１ｍ^２／ｇで、かつ、約０．５ｍ^２／ｇ以下の比表面積とを有する請求項６に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項8】

前記少なくとも１つのタイプの銀フレークが、少なくとも約２μｍで、かつ、約４μｍ以下の中央粒子径ｄ_５０と、少なくとも約１ｍ^２／ｇで、かつ、約３ｍ^２／ｇ以下の比表面積とを有する請求項６又は７に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項9】

前記組成物が、前記組成物の１００％合計重量をベースに、少なくとも約５０ｗｔ％、好ましくは、少なくとも約６０ｗｔ％の銀粉末で、かつ、約９０ｗｔ％以下、好ましくは、約８０ｗｔ％以下の銀粉末を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項10】

前記組成物が、前記組成物の１００％合計重量をベースに、少なくとも約１ｗｔ％、好ましくは、少なくとも約３ｗｔ％の銀フレークで、かつ、約３０ｗｔ％以下、好ましくは、約２０ｗｔ％以下の銀フレークを含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項11】

前記組成物が、前記組成物の１００％合計重量をベースに、少なくとも約０．１ｗｔ％、好ましくは、少なくとも約０．５ｗｔ％、最も好ましくは、少なくとも約１％のフェノール樹脂で、かつ、約４０ｗｔ％以下、好ましくは、約３０ｗｔ％以下、最も好ましくは、約２０ｗｔ％以下のフェノール樹脂を含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項12】

前記組成物が、前記組成物の１００％合計重量をベースに、少なくとも約０．１ｗｔ％、好ましくは、少なくとも約０．５ｗｔ％、最も好ましくは、少なくとも約１％の溶剤で、かつ、約４０ｗｔ％以下、好ましくは、約３０ｗｔ％以下、最も好ましくは、約２０ｗｔ％以下の溶剤を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項13】

前記有機ビヒクルが、チキソトロープ剤をさらに含む請求項１〜１２のいずれか１項に記載の導電性ポリマー厚膜組成物。

【請求項14】

導電性ポリマーにはんだ付けする方法であって、
少なくとも１つの基板の表面に、導電性ポリマー厚膜組成物を適用するステップであって、前記導電性ポリマー厚膜組成物が、
金属粒子と、
少なくとも１つのフェノール樹脂及び溶剤を含む有機ビヒクルと
を含むステップと、
前記ポリマー厚膜組成物を硬化して硬化膜を形成するステップと、
鉛フリーはんだを使って前記硬化膜の露出表面にはんだ付けするステップと
を含む、方法。

【請求項15】

前記硬化が、少なくとも１００℃、好ましくは、少なくとも約１２０℃、最も好ましくは、少なくとも約１４０℃で、かつ、約２００℃以下、好ましくは、約１８０℃以下、最も好ましくは、約１６０℃以下の温度で行われる請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記はんだ付けが、少なくとも２３０℃で、かつ、約２５０℃以下の温度で行われる請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記硬化膜が、少なくとも約１５ミクロン、好ましくは、少なくとも約１８ミクロン、最も好ましくは、少なくとも約２０ミクロンの厚さを有する請求項１４又は１５に記載の方法。

【請求項18】

少なくとも１つの表面を有する基板と、
前記少なくとも１つの基板の表面に適用された硬化ポリマー膜と
を含み、前記硬化ポリマー膜が、
金属粒子と、
少なくとも１つのフェノール樹脂及び溶剤を含む有機ビヒクルと
を含む、導電性ポリマー厚膜組成物から形成される物品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、はんだ付け可能な導電性ポリマー厚膜組成物に関する。組成物は低温の用途に特に有用であり、鉛フリーはんだ付け技術と適合する。

【背景技術】

【0002】

導電性ポリマー厚膜（ＰＴＦ）組成物は、多くの応用分野の種々の電子部品への使用にますます有用になってきている。これらの部品には、低温ハイブリッドシステム、ＬＥＤ用途、自動車用途、パワーエレクトロニクス、低温ヒーター用途、アンテナ又は高周波用途、及び燃料電池が含まれるがこれらに限定されない。通常、このようなＰＴＦ組成物は、各種基板上の導電層の形成に使われる。通常の導電性のＰＴＦ組成物は、ガラス成分（従来の類似の用途に使われる厚膜材料が含むような）を含まないので、従来の厚膜材料の高焼成温度（例えば、５００℃超）を必要としない。多くの導電性ＰＴＦ組成物は、約１２０℃〜３５０℃の温度で処理できる。従って、導電性ＰＴＦ組成物の使用により、処理時間を短くし、また、電子回路デバイスの製造に関連する製造コストを下げることができる。さらに、導電性ＰＴＦ組成物は、低い処理温度が必要な種々の基板に使用可能である。

【0003】

導電性ＰＴＦ組成物に付随する１つの懸念材料は、それにはんだ付けするのが困難なことである。はんだ付け可能な多くの導電性ＰＴＦ組成物は、鉛系のはんだを使用し、このはんだは、鉛フリーはんだ（例えば、約２３０℃〜３００℃）に比べて、比較的低温（例えば、約２００℃〜２７０℃）ではんだ付けされる。しかし、環境上の懸念から鉛フリーはんだが好ましい。導電性ＰＴＦ材料の組成であるが故に、そのプロセス温度はより低く、従って、組成物材料中の導電性成分（例えば、銀）の浸出が起こる可能性があるという理由から高温鉛フリーはんだの使用は都合が悪い。浸出が起こる場合は、残存するポリマー物質がはんだ付け可能でなくなり、使用不能層が残される。

【0004】

国際公開第ＷＯ２０１２／０６７７０５号は、鉛系のはんだではんだ付け可能なポリマー厚膜組成物を教示している。鉛フリーはんだを使って直接はんだ付け可能な導電性のＰＴＦ組成物が必要とされている。従って、本発明の目的は、より高い鉛フリーはんだ付け温度に耐えることができる低温用途で使用するための導電性ＰＴＦ組成物を提供することである。

【発明の概要】

【0005】

本発明は、鉛フリーはんだ材料を使ってはんだ付けできる導電性ポリマー厚膜組成物を提供する。導電性ポリマー厚膜組成物は、種々の低温エレクトロニクス用途での使用に適するが、鉛フリーはんだの使用に関連する、より高いはんだ付け温度にも耐えることができる。

【0006】

本発明は、金属粒子と、少なくとも１つのフェノール樹脂及び溶剤を含む有機ビヒクルとを含む、鉛フリーはんだ付けに適する導電性ポリマー厚膜組成物に関する。

【0007】

また、本発明は、導電性ポリマー厚膜組成物にはんだ付けする方法も提供し、該方法は、少なくとも１つの基板の表面に導電性ポリマー厚膜組成物を適用するステップであって、該ポリマー厚膜組成物が金属粒子と、少なくとも１つのフェノール樹脂及び溶剤とを含む有機ビヒクルを含むステップと、ポリマー厚膜組成物を硬化して、硬化膜を形成するステップと、鉛フリーはんだを使って硬化膜の露出表面にはんだ付けするステップとを含む。

【0008】

また、本発明は、少なくとも１つの表面を有する基板と、少なくとも１つの基板の表面に適用された硬化ポリマー厚膜とを含み、導電性ポリマー厚膜組成物から形成された硬化ポリマー厚膜が、金属粒子と、少なくとも１つのフェノール樹脂及び溶剤を含む有機ビヒクルとを含む物品も提供する。該物品は、場合により、硬化ポリマー厚膜にはんだ付けされる鉛フリーはんだをさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】対照ポリマー厚膜パターンと比較して示した本発明の代表的実施形態によるはんだ付けされる金属を有する代表的ポリマー厚膜パターンの写真である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明は、鉛フリーはんだを使ってはんだ付け可能な導電性ポリマー厚膜ＰＴＦ組成物に関する。導電性ＰＴＦ組成物は、電気機器アセンブリの種々の部品間に電気を流すのに十分な導電性が必要である。好ましくは、導電性ＰＴＦ組成物は有機ビヒクル及び金属粒子などの導電材料を含む。有機ビヒクルは、好ましくは、少なくとも１つのフェノール樹脂を含む。

【0011】

有機ビヒクル
有機ビヒクルは、導電性の成分を基板に適用する媒体を提供する。有機ビヒクルは、所望の粘度及びレオロジーをポリマー組成物に付与し、それにより、既知の適用方法を介して組成物が基板に適用され、種々の所望のパターンが形成される。導電性ＰＴＦ組成物に使われる有機ビヒクルは通常、少なくとも１つの樹脂及び少なくとも１つの溶剤を含む。有機ビヒクルは、その他の添加剤も任意に含んでよい。

【0012】

好ましい樹脂は、好ましい伝導率、印刷適性及びはんだ付け性を備えた導電性ＰＴＦ組成物の形成に寄与する樹脂である。好ましい実施形態において、樹脂は熱硬化性樹脂である。好ましくは、樹脂は、ＦＲ４基板（ガラス繊維強化エポキシ積層板）などの低温基板と適合する硬化温度を有する。好ましい実施形態では、樹脂は、約２００℃以下、好ましくは、約１８０℃以下、及び最も好ましくは、約１６０℃以下の硬化温度を有する。

【0013】

好ましくは、有機ビヒクルは、例えば、Ｄｕｒｅｚ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｄｄｉｓｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から市販されているＶａｒｃｕｍ２９１１２などの少なくとも１つのフェノール樹脂を含む。フェノール樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、フェノールを含むホルムアルデヒドポリマー、及びクレゾール及びフェノールを含むポリマーを挙げることができるがこれらに限定されない。特定の理論に束縛されるものではないが、フェノール樹脂は、金属粒子を部分的に封入し、それにより、金属粒子上にはんだを受けることが可能な露出領域を残すと考えられている。

【0014】

樹脂は、ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、少なくとも約０．１ｗｔ％、好ましくは、少なくとも約０．５ｗｔ％、最も好ましくは、少なくとも、約１ｗｔ％の量で存在してよい。同時に、樹脂は、ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに約４０ｗｔ％以下、好ましくは、約３０ｗｔ％以下、最も好ましくは、約２０ｗｔ％以下の量で存在してよい。好ましい一実施形態では、ＰＴＦ組成物は約１０ｗｔ％の樹脂を含む。

【0015】

当該技術分野において既知の任意の溶剤をＰＴＦ組成物に使用できる。好ましい溶剤としては、極性又は非極性、プロトン性又は非プロトン性、芳香族又は非芳香族化合物が挙げられるが、これらに限定されない。また、モノアルコール、ジアルコール、ポリアルコール、モノエステル、ジエステル、ポリエステル、モノエーテル、ジエーテル、ポリエーテル、少なくとも１つ又は複数のこれらの範疇の官能基を含む溶剤、任意選択で他の範疇の官能基を含む溶剤、好ましくは、環状基、芳香族基、不飽和結合、ヘテロ原子（Ｎ原子などの）で置換された１つ又は複数のＯ原子を有するアルコール基、ヘテロ原子（Ｎ原子などの）で置換された１つ又は複数のＯ原子を有するエーテル基、ヘテロ原子（Ｎ原子などの）で置換された１つ又は複数のＯ原子を有するエステル基を含む溶剤、及び２つ以上の前述の溶剤の混合物であってもよい。上述のような状況で好ましいエステルとしては、アジピン酸のジアルキルエステルが挙げられ、アルキル成分には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、及びさらに高級なアルキル基又は２つの異なるこのようなアルキル基の組み合わせが好ましく、従って、アジピン酸ジメチル、及び２つ以上のアジピン酸エステルの混合物が好ましいが、これらに限定されない。上述のような状況で好ましいエーテルとしては、エチレングリコールのジアルキルエーテルなどのジエーテル及び２つのジエーテルの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。エチレンのジアルキルエーテルのアルキル成分は、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、及びさらに高級なアルキル基又は２つの異なるこのようなアルキル基の組み合わせであってよい。上述の状況で好ましいアルコールとしては、一級、二級及び三級アルコール、好ましくは三級アルコール（テルピネオール及びその誘導体が好ましい）、又は２つ以上のアルコールの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。２つ以上の官能基と結合している好ましい溶剤としては、（ｉ）２，２，４ートリメチル−１，３ーペンタンジオールモノイソブチレート（テキサノールと呼ばれる場合が多い）及びその誘導体、（ｉｉ）２−（２−エトキシエトキシ）エタノール（カルビトールとしても知られる）、そのアルキル誘導体、好ましくはメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、及びヘキシルカルビトール、好ましくはヘキシルカルビトール又はブチルカルビトール、及びそのアセテート誘導体、好ましくはブチルカルビトールアセテート、又は（ｉｉｉ）前述の少なくとも２つの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい実施形態では、ブチルカルビトールアセテートが使われる。

【0016】

一実施形態では、ＰＴＦ組成物は、ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、少なくとも約０．１ｗｔ％の溶剤、好ましくは、少なくとも約０．５ｗｔ％の溶剤、最も好ましくは、少なくとも、約１ｗｔ％の溶剤を含む。同時に、溶剤（類）は、ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、約４０ｗｔ％以下、好ましくは、約３０ｗｔ％以下、最も好ましくは、約２０ｗｔ％以下の量で存在してよい。好ましい一実施形態では、ＰＴＦ組成物は約１０ｗｔ％の溶剤（類）を含む。

【0017】

有機ビヒクルは、１つ又は複数の添加物を含んでもよい。ビヒクル中の好ましい添加物は、上述のビヒクル成分とは異なるもので、導電性ＰＴＦ組成物の好ましい粘度及びレオロジーに寄与するものである。好ましい添加物としては、粘度調節剤、安定化剤、無機添加物、増粘剤、硬化剤、希釈剤、乳化剤、分散剤、可塑剤、ｐＨ調節剤、及び前述のいずれかの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。

【0018】

一実施形態では、有機ビヒクルは、１つ又は複数の界面活性剤及び／又はチキソトロープ剤を含んでもよい。これらの成分は、導電性ＰＴＦ組成物の粘度及び印刷適性の改善に寄与する。当技術分野において既知で、本発明の状況に適すると見なされる全ての界面活性剤は、有機ビヒクル中の界面活性剤として用いることができる。好ましい界面活性剤としては、直鎖、分枝鎖、芳香族鎖、フッ素化鎖、シロキサン鎖、ポリエーテル鎖、及びこれらの組み合わせをベースにしたものが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい界面活性剤としては、単鎖、二鎖、又は多鎖が挙げられるが、これらに限定されない。好適な界面活性剤としては、非イオン性、アニオン性、カチオン性、両親媒性、又は双性イオン性化合物が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい界面活性剤としては高分子又は単量体又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい界面活性剤は、色素親和性基を有してもよく、色素親和性基を有するヒドロキシ官能性カルボン酸エステル（例えば、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１０８（ＢＹＫ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．製））、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１１０（ＢＹＫ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．製）、色素親和性基を有するアクリレートコポリマー（例えば、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１１６（ＢＹＫ ＵＳＡ，Ｉｎｃ．製））、色素親和性基を有する変性ポリエーテル（例えば、ＴＥＧＯ（登録商標）ＤＩＳＰＥＲＳ ６５５（Ｅｖｏｎｉｋ Ｔｅｇｏ Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ））、又はその他の高色素親和性の基を有する界面活性剤（例えば、ＴＥＧＯ（登録商標）ＤＩＳＰＥＲＳ ６６２Ｃ（Ｅｖｏｎｉｋ Ｔｅｇｏ Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ製））が好ましい。その他の好ましいポリマーとしては、ポリエチレングリコール及びその誘導体、ならびに、アルキルカルボン酸及びこれらの誘導体もしくは塩、又はこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。好ましいポリエチレングリコール誘導体は、ポリ（エチレングリコール）酢酸である。好ましいアルキルカルボン酸は、完全飽和及び不飽和アルキルの単鎖もしくは多鎖を有するもの、又はこれらの混合物である。飽和アルキル鎖を有する好ましいカルボン酸は、約８〜２０炭素原子の範囲のアルキル鎖長を有するもので、好ましくは、Ｃ_９Ｈ_１９ＣＯＯＨ（カプリン酸）、Ｃ_１１Ｈ_２３ＣＯＯＨ（ラウリン酸）、Ｃ_１３Ｈ_２７ＣＯＯＨ（ミリスチン酸）Ｃ_１５Ｈ_３１ＣＯＯＨ（パルミチン酸）、Ｃ_１７Ｈ_３５ＣＯＯＨ（ステアリン酸）又はこれらの混合物である。不飽和アルキル鎖を有する好ましいカルボン酸としては、Ｃ_１８Ｈ_３４Ｏ_２（オレイン酸）及びＣ_１８Ｈ_３２Ｏ_２（リノール酸）が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい単量体界面活性剤は、ベンゾトリアゾール及びその誘導体である。

【0019】

界面活性剤は、有機ビヒクルの１００％合計重量をベースに、少なくとも約０．０１ｗｔ％、の量で存在してよい。同時に、界面活性剤は、好ましくは、有機ビヒクルの１００％合計重量をベースに、約１０ｗｔ％以下、好ましくは、約８ｗｔ％以下、最も好ましくは、約６ｗｔ％以下の量で存在してよい。

【0020】

チキソトロープ剤は、基板表面上に堆積した場合にＰＴＦ組成物が過度に広がるのを防止し、所望の膜厚を実現するのを容易にする。チキソトロープ剤は、ずり減粘性挙動を生じさせ、これにより印刷適性を改善する。当該技術分野において既知のその他の成分と相溶性がある溶剤及び樹脂成分を含むいずれのチキソトロープ剤も使用可能である。好ましいチキソトロープ剤としては、カルボン酸誘導体、好ましくは、脂肪酸誘導体又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい脂肪酸誘導体としては、飽和及び不飽和の脂肪酸、例えば、Ｃ_８〜Ｃ_２０脂肪酸、例えば、Ｃ_９Ｈ_１９ＣＯＯＨ（カプリン酸）、Ｃ_１１Ｈ_２３ＣＯＯＨ（ラウリン酸）、Ｃ_１３Ｈ_２７ＣＯＯＨ（ミリスチン酸）、Ｃ_１５Ｈ_３１ＣＯＯＨ（パルミチン酸）、Ｃ_１７Ｈ_３５ＣＯＯＨ（ステアリン酸）、Ｃ_１８Ｈ_３４Ｏ_２（オレイン酸）、Ｃ_１８Ｈ_３２Ｏ_２（リノール酸）、又はこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。上記状況で脂肪酸を含む好ましい組み合わせは、ヒマシ油である。追加のチキソトロープ剤としては、Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標）ＳＴ、Ｔｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標）ＰＬＵＳ、及びＴｈｉｘａｔｒｏｌ（登録商標）ＭＡＸ（Ｅｌｅｍｅｎｔｉｓ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．製）が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい実施形態では、ＰＴＦ組成物は、少なくとも１つのチキソトロープ剤、例えば、ＢＹＫ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ Ｉｎｃ．（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）、から入手可能なＢＹＫ（登録商標）−４１０（１−メチル−２−ピロリドン及び塩化リチウムを含む）を含む。これらの成分は、溶剤及び／又は溶剤／樹脂混合物に組み込んでもよく、又はＰＴＦ組成物中に直接に添加してもよい。

【0021】

チキソトロープ剤は、好ましくは、導電性ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、導電性ＰＴＦ組成物の少なくとも約０．１ｗｔ％である。同時に、チキソトロープ剤は、好ましくは、導電性ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、導電性ＰＴＦ組成物の約２ｗｔ％以下、好ましくは、約１．５ｗｔ％以下、最も好ましくは、約１ｗｔ％以下である。

【0022】

一実施形態では、導電性ＰＴＦ組成物は、基材上に厚膜層を形成するのに十分な粘度を有する。特に指示がない限り、粘度は、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ（登録商標）Ｍｏｄｅｌ ＤＶ−ＩＩＩ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒを使って測定される。具体的には、試料は、６Ｒユーティリティカップ中でＳＣ４−１４スピンドルを使って測定される。測定は１０ＲＰＭで１分経過後行われる。一実施形態では、導電性ＰＴＦ組成物は、少なくとも約１０ｋｃＰｓの粘度、好ましくは、少なくとも約３０ｋｃＰｓの粘度を有する。同時に、ポリマーは、好ましくは、約２５０ｋｃＰｓ以下の粘度、好ましくは、約２００ｋｃＰｓ以下の粘度を有する。

【0023】

導電性金属粒子
ＰＴＦ組成物は、導電性成分をさらに含む。導電性の成分は、当業者に既知の例えば、導電性の金属粒子などのいずれの導電性粒子を含んでもよい。当該技術分野において既知の全ての金属粒子、及び本発明の状況において適切であると考えられる金属粒子をＰＴＦ組成物中の金属粒子として採用できる。好ましい金属粒子は、高伝導率を示し、鉛系の及び／又は鉛フリーはんだを使ってはんだ付け可能なものである。好ましい金属粒子は、元素金属、合金、金属誘導体、少なくとも２つの金属の混合物、少なくとも２つの合金の混合物、又は少なくとも１つの金属と少なくとも１つの合金との混合物である。

【0024】

一実施形態では、金属粒子は、銀、金、白金、ニッケル、銅、それらの合金、ならびにこれらの任意の組み合わせの内の少なくとも１つを含む。好ましい実施形態では、金属粒子は銀を含む。好適な銀誘導体としては、例えば、銀合金、及び／又はハロゲン化銀（例えば、塩化銀）、硝酸銀、酢酸銀、トリフルオロ酢酸銀、オルトリン酸銀、などの銀塩、及びこれらの組み合わせが挙げられる。一実施形態では、金属粒子には、１つ又は複数の異なる金属又は合金でコーティングした金属又は合金、例えば、アルミニウムでコーティングした銀粒子が含まれる。

【0025】

金属粒子は、種々の形状、サイズ、及びコーティング層を示してもよい。多数の形状が当技術分野において既知である。いくつかの例としては、球状、角形、細長い（ロッド又は針状）及び平たい（シート状、フレーク状）形状などが挙げられる。金属粒子は、異なる形状の粒子の組み合わせとして存在してもよい（例えば、球状とフレーク）。伝導率、印刷適性、及びはんだ付け性の改善に好都合な形状、又は形状の組み合わせを有する金属粒子が好ましい。粒子の表面の性質を考慮せずにこのような形状の特性を明らかにする１つの方法は、パラメータ：長さ、幅及び厚さを使って行う方法である。本発明の状況において、粒子の長さは、両端が粒子内に収まる最大長の空間変位ベクトルの長さによって与えられる。粒子の幅は、上記定義の長さベクトルに垂直の、両端が粒子内に収まる最大長の空間変位ベクトルの長さによって与えられる。粒子の厚さは、上記定義の長さベクトルと幅ベクトルに垂直の、両端が粒子内に収まる最大長の空間変位ベクトルの長さによって与えられる。

【0026】

一実施形態では、可能な限り均一な形状を有する金属粒子が好ましい（すなわち、長さ、幅及び厚さに関連する比率が可能な限り１に近く；好ましくは少なくとも０．７、より好ましくは少なくとも０．８、最も好ましくは少なくとも０．９であり、また、好ましくは約１．５以下、好ましくは約１．３以下、最も好ましくは約１．２以下である）。この実施形態における金属粒子として好ましい形状の例は、球体及び立方体、又はこれらの組み合わせ、又はこれらの１つ又は複数とその他の形状との組み合わせである。別の実施形態では、低均一性の形状の金属粒子が好ましく、長さ、幅及び厚さの寸法を関連付ける比率の少なくとも１つが、好ましくは約１．５超、より好ましくは約３超、最も好ましくは約５超である。この実施形態による好ましい形状は、フレーク形状、ロッドもしくは針形状、又はフレーク形状、ロッドもしくは針形状とその他の形状との組み合わせである。

【0027】

別の関連する金属粒子の特性は、中央粒子径ｄ_５０である。中央粒子径ｄ_５０は、当業者に既知の粒子特性である。D_５０は、粒度分布の中央粒径又は中央値である。これは、累積分布の５０％の位置の粒径の値である。粒度分布は、レーザー回折、動的光散乱、画像処理、電気泳動的光散乱、又は当該技術分野において既知の任意の他の方法を使って測定できる。本明細書において記述するように、ＬＡ−９１０ソフトウェアプログラムでコンピュータに連結された堀場ＬＡ−９１０レーザー回折粒径分析器を使って金属粒子の中央粒子径が測定される。金属粒子の相対屈折率は、ＬＡ−９１０のマニュアルから選択し、ソフトウェアプログラムに入力される。測定チャンバのタンクの正確な充填ラインまで脱イオン水を入れる。その後、ソフトウェアプログラムの循環と撹拌機能を使って溶液を循環させる。１分後、溶液を排水する。これをさらに繰り返し、全ての残留物が確実にチャンバにないようにする。次に、チャンバに３回目の脱イオン水を満たし、１分間循環と撹拌を行わせる。ソフトウェアのブランク機能を使って溶液中の全てのバックグラウンド粒子を除去する。その後、超音波撹拌を開始し、透過率バーがソフトウェアプログラムの適正なゾーン内に入るまで、測定チャンバ溶液に金属粒子をゆっくり添加する。透過率が正しいレベルになると、レーザー回折分析を作動させ、金属成分の粒度分布を測定し、ｄ_５０として結果を取得する。

【0028】

金属粒子の中央粒子径ｄ_５０は、少なくとも約０．１μｍ、好ましくは、少なくとも約０．５μｍ、最も好ましくは、少なくとも約２．５μｍである。同時に、ｄ_５０は、好ましくは、約１０μｍ以下、好ましくは、約８μｍ以下、より好ましくは、約７μｍ以下、最も好ましくは、約５μｍ以下である。

【0029】

金属粒子の形状及び表面の特性を示す別の方法は、比表面積によるものである。比表面積は、単位質量、固相もしくはバルク体積又は断面積当たりの材料の合計表面積に等しい固体の性質である。比表面積は、表面積／質量（ｍ^２／ｇ又はｍ^２／ｋｇの単位）、又は表面積／体積（ｍ^２／ｍ^３又はｍ^−１の単位）で定義される。粒子の比表面積の最低値は、平滑表面を有する球により実現される。形状の均一性や不規則性が小さくなるほど、比表面積はより大きくなるであろう。

【0030】

比表面積（表面積／単位質量）は、当該技術分野において既知であるＢＥＴ（Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ）法により測定できる。具体的には、ＢＥＴの測定は、ＤＩＮ ＩＳＯ ９２７７：１９９５に準拠して行われる。ＳＭＡＲＴ法（適応的添加率による吸着方法（Ｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ Ａｄａｐｔｉｖｅ ｄｏｓｉｎｇ Ｒａｔｅ））に従って動作するＭｏｎｏｓｏｒｂ Ｍｏｄｅｌ ＭＳ−２２装置（Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製）を使って測定が行われる。基準材料として、酸化アルミニウム（表面積基準材料（Ｃａｔ．Ｎｏ．２００３）として、Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能）が使用される。内蔵脱ガスステーション中で分析用試料が調製される。流動ガス（３０％Ｎ_２及び７０％Ｈｅ）を使って不純物を吹き飛ばし、吸着用の清浄面を得る。設置された加熱マントルを使って、ユーザーが選択可能な温度に試料を加熱できる。デジタル温度制御及びディスプレイを装置のフロントパネルに取り付ける。脱ガス完了後に、試料セルを分析ステーションに移す。移動中に迅速接続継ぎ手により自動的に試料セルがシールされ、その後、システムが起動し分析を開始する。冷却剤で満たされたジュワービンを手動で上昇させ、試料セルを浸漬し、吸着を起こさせる。吸着が完了する時間（２〜３分）を装置が検知し、ジュワービンを自動的に下げ、内蔵の温風送風機を使って、ゆっくりと試料セルを加熱して室温に戻す。その結果、脱着された気体の信号がデジタルメーター上に表示され、フロントパネルディスプレイ上に表面積が直接表示される。全体測定（吸着と脱着）サイクルは、通常、６分未満で済む。この技術では、吸着と脱着の進行と共に吸着質／不活性キャリアガス混合物の濃度の変化を測定する高感度の熱伝導率検出器が使われる。オンボードエレクトロニクスにより加え合わされ、検量線と比較されて、検出器は、吸着又は脱着されたガスの容積を与える。吸着性測定のために、７７Ｋで０．１６２ｎｍ^２の分子断面積を有するＮ_２ ５．０を計算に使用する。１点分析を行い、内蔵マイクロプロセッサにより直線性を確保して、試料のＢＥＴ表面積（ｍ^２／ｇ）を自動的に計算する。

【0031】

金属粒子は、好ましくは、少なくとも約０．０１ｍ^２／ｇ、好ましくは、少なくとも約０．２ｍ^２／ｇの比表面積を有する。同時に、比表面積は、好ましくは、約１０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは、約８ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは、約６ｍ^２／ｇ以下、最も好ましくは、約５ｍ^２／ｇ以下である。

【0032】

金属粒子のさらに別の特性は、試料の圧縮後の粉末のタップ密度、又はかさ密度である。タップ密度は、Ｊ．Ｅｎｇｅｌｓｍａｎｎ ＡＧ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ ａｍ Ｒｈｅｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から市販されているＪＥＬ Ｓｔａｍｐｆｖｏｌｕｍｅｔｅｒ ＳＴＡＶ ２００３を使って測定できる。所定の量の金属粒子を１００ｍｌのビーカー中に秤取する。その後、漏斗を使って粒子をメスシリンダー中に注ぎ込み、シリンダーをタッピングマシン上に配置する。システムが始動すると、装置は圧縮を開始し、３，００１サイクルで自動的に停止する。シリンダーの高容積及び低容積を読み取り、平均を計算する。次にシリンダーに入れられた金属粒子の重量（ｇ）を平均容積で除算してタップ密度を決定する。

【0033】

好ましい実施形態では、金属粒子のタップ密度は、少なくとも約０．５ｇ／ｃｍ^３、好ましくは、少なくとも約１ｇ／ｃｍ^３、最も好ましくは、少なくとも約１．５ｇ／ｃｍ^３である。同時に、タップ密度は、好ましくは、約１０ｇ／ｃｍ^３以下、好ましくは、約７ｇ／ｃｍ^３以下、最も好ましくは、約６ｇ／ｃｍ^３以下である。一実施形態では、２つのタイプの（上記範囲内の）異なるタップ密度を有する金属粒子が使われる。

【0034】

好ましい実施形態では、導電性ＰＴＦ組成物は、少なくとも１つのタイプの銀粒子を含む。異なるタイプの銀粒子の混合物がより好ましい。好ましい一実施形態では、導電性ＰＴＦ組成物は、少なくとも１つの銀粉末を含む。別の好ましい実施形態では、ＰＴＦ組成物は、少なくとも１つの銀粉末及び少なくとも１つの銀フレークを含む。特定の理論に束縛されるものではないが、銀粉末の存在がＰＴＦ組成物のはんだ付け性を改善し、一方、銀フレークの存在がＰＴＦ組成物の伝導率を改善すると考えられている。

【0035】

一実施形態では、銀粉末は、好ましくは、少なくとも約２μｍで、約４μｍ以下のｄ_５０を有する。最も好ましい実施形態では、銀粉末は、少なくとも、２．５μｍのｄ_５０を有する。さらに、銀粉末は、好ましくは、少なくとも約０．１ｍ^２／ｇで、約０．５ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する。最も好ましい実施形態では、銀粉末は、約０．３ｍ^２／ｇの比表面積を有する。

【0036】

銀フレークに関しては、好ましいｄ_５０は、少なくとも約２μｍで、約４μｍ以下である。最も好ましい実施形態では、銀フレークは、約３．５μｍのｄ_５０を有する。さらに、銀粉フレークは、好ましくは、少なくとも約１ｍ^２／ｇで、約３ｍ^２／ｇ以下の比表面積を有する。最も好ましい実施形態では、銀フレークは、約２ｍ^２／ｇの比表面積を有する。特定の理論に束縛されるものではないが、上記で言及の特性を有する銀粉末及び銀フレークの両方の包含により導電性ＰＴＦ組成物のはんだ付け性が改善されると考えられている。

【0037】

好ましい伝導率、印刷適性、及びはんだ付け性に寄与する追加の成分も同様に含めることができる。例えば、金属粒子が、表面コーティングと一緒に共存してもよい。当該技術分野で既知で、本発明の状況において適切であると考えられる全てのコーティングを金属粒子上に採用可能である。好ましいコーティングは、得られた導電性ＰＴＦ組成物の接着特性を促進するコーティングである。このようなコーティングが存在する場合、コーティングは、金属粒子の１００％合計重量をベースに、約１０ｗｔ％以下、好ましくは、約８ｗｔ％以下、最も好ましくは、約５ｗｔ％以下であるのが好ましい。好ましい実施形態では、金属粒子は、疎水性コーティングを含む。疎水性コーティングは、例えば、ステアリン酸又はオレイン酸などの飽和又は不飽和の脂肪酸（例えば、Ｃ_１２〜Ｃ_２４脂肪酸）を含んでもよい。

【0038】

一実施形態では、導電性ＰＴＦ組成物は、ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、少なくとも約６０ｗｔ％の金属粒子、好ましくは、少なくとも約７０ｗｔ％の金属粒子を含む。同時に、導電性ポリマーは、ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、約９５ｗｔ％以下の金属粒子、好ましくは、約９０ｗｔ％以下の金属粒子を含む。好ましい実施形態では、ＰＴＦ組成物は、少なくとも７５ｗｔ％で、約８５ｗｔ％以下の金属粒子を含む。少なくとも１つの銀粉末と少なくとも１つの銀フレークとの組み合わせが使われる場合、ＰＴＦ組成物は、ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、好ましくは、少なくとも約５０ｗｔ％の銀粉末、及び好ましくは、少なくとも約６０ｗｔ％の銀粉末を含む。同時に、ＰＴＦ組成物は、好ましくは、約９０ｗｔ％以下の銀粉末、好ましくは、約８０ｗｔ％以下の銀粉末を含む。銀フレークに関しては、ＰＴＦ組成物は、ＰＴＦ組成物の１００％合計重量をベースに、好ましくは、少なくとも約１ｗｔ％の銀フレーク、好ましくは、少なくとも約３ｗｔ％の銀フレークを含む。同時に、ＰＴＦ組成物は、好ましくは、約３０ｗｔ％以下の銀フレーク、好ましくは、約２０ｗｔ％以下の銀フレークを含む。

【0039】

好ましい実施形態では、ＰＴＦ組成物は、（ｉ）少なくとも２．５μｍの中央粒子径ｄ_５０を有する少なくとも１つのタイプの銀粉末であって、疎水性コーティングを有する銀粉末粒子と、（ｉｉ）少なくとも１つの銀フレークと、（ｉｉｉ）少なくとも１つのフェノール樹脂を含む有機ビヒクルとを含む。

【0040】

導電性ＰＴＦ組成物の形成
導電性ＰＴＦ組成物を形成するために、当該技術分野において既知の任意の方法を使用して有機ビヒクルの成分を混合し、導電性ＰＴＦ組成物が調製される。該方法は、好ましくは、均質に分散した組成物を生ずる。一実施形態では、導電性の金属粒子が有機ビヒクルに加えられ、当該技術分野において既知の任意の方法、例えば、ミキサーを使って混合され、好ましくはその後粉砕されて、例えば、三本ロールミルを通して分散された均一な組成物が形成される。

【0041】

はんだ付け方法
本発明の導電性ＰＴＦ組成物は、鉛フリーはんだ付け技術に有用であるが、鉛系のはんだ付けにも同様に使用可能である。

【0042】

導電性ＰＴＦ組成物は、例えば、スクリーン印刷、ステンシル印刷、タンポン印刷、ノズルからの塗布、インクジェット印刷、吹付け、ロールツーロールプロセス、例えば、グラビア、オフセットグラビア、及びこれらの任意の組み合わせなどのいずれかの既知の適用方法を使って基板の少なくとも１つの表面に適用できる。好ましい実施形態では、ＰＴＦ組成物は、スクリーン印刷又はドクターブレード法により基板に適用される。ＰＴＦ組成物は、一層又は多層に印刷して、所望の厚さの導電層を形成できる。ポリマー組成物は、マルチパスで印刷でき、それにより、各層は、その次の層が印刷される前に乾燥される。好ましくは、硬化厚膜は、少なくとも約１５ミクロン、好ましくは、少なくとも約１８ミクロン、最も好ましくは、少なくとも約２０ミクロンの厚さを有する。硬化厚膜の厚さは、用途、基板、及びアセンブリ側の要求に依存する。

【0043】

当業者に既知で、いずれかの特定の電子用途での使用に適するどの基板（シリコン基板など）も使用可能である。一実施形態では、基板は、ガラス、セラミック、ポリマー、金属、又はこれらの任意の組み合わせから形成できる。このような実施形態に限定されないが、基板は、ガラス基板又はアルミニウム基板であってよい。別の実施形態では、基板は、ポリエチレンテレフタレートから形成されてよい。好適な基板は、温度上の制約又は機械的性質などの因子に基づいて選択されてよい。

【0044】

導電性ＰＴＦ組成物が基板に適用されるとすぐに、加熱してポリマーが硬化され、硬化厚膜が形成されるのが好ましい。一実施形態では、ＰＴＦ組成物は、少なくとも約１００℃、好ましくは少なくとも約１２０℃、最も好ましくは約１４０℃の温度で硬化される。同時に、ＰＴＦ組成物は、好ましくは、約２００℃以下、好ましくは、１８０℃以下、最も好ましくは、約１６０℃以下の温度で硬化される。ＰＴＦ組成物は、好ましくは、少なくとも約５分間、好ましくは、少なくとも約１０分間、最も好ましくは、少なくとも約１５分間硬化される。同時に、ＰＴＦ組成物は、好ましくは、約６０分間以下、好ましくは、約５０分間以下、最も好ましくは、約４０分間以下で硬化される。好ましい一実施形態では、ＰＴＦ組成物は、１５０℃約３０分間硬化される。

【0045】

次に、電子部品を硬化厚膜の露出面に直接はんだ付けしてもよい。限定されないが、スズ、銅、銀、ビスマス、インジウム、亜鉛、アンチモン、及びこれらの合金などの当該技術分野において既知のいずれのはんだ材料もはんだとして使用できる。好ましい実施形態では、鉛フリーはんだ材料が使われる。本発明で使用する場合、用語の「鉛フリー」は、一般に、約０．５ｗｔ％未満（例えば、約０．１ｗｔ％未満）の鉛を含む材料に関する。このように、例えば、リード線、ワイヤ、リボン、シート、又はこれらの任意の組み合わせなどの電子部品を厚膜層に直接はんだ付けできる。例えば、チップ、抵抗器、ＬＥＤアセンブリ、コンデンサ、アンテナ、電気自動車パワーデバイス、電池、燃料電池、又はこれらの任意の組み合わせなどのその他の電子部品も同様に厚膜層にはんだ付けできる。一実施形態では、はんだ付けは、少なくとも２３０℃で、約２５０℃以下の温度で行われる。

【0046】

接着性能を測定して、電子部品（例えば、リード線）が厚膜層によくはんだ付けされているかどうかを判定できる。特に指示がない限り、ＰＴＦ層の接着性能は、Ｚｗｉｃｋ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ．から入手可能なＺｗｉｃｋ Ｒｏｅｌｌ Ｚ２５ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ装置を使って標準的引抜力試験に従って測定される。試験片を調製するために、試験用リード線（はんだメッキ銅６０／４０スズにより形成）を最初に超音波で浄化する。試験パッド（８０ミルの導電性の接着パッド）を試験片上に堆積させる。次に、試験片を固定治具中に配置し、はんだディッパーの試験アーム中に挿入する。試験パッドを６１５フラックスに浸漬後、２３０℃で３秒間ＳＡＣ３０５はんだ（ＡＩＭ Ｓｏｌｄｅｒ（Ｍｏｎｔｒｅａｌ，Ｑｕｅｂｅｃ）から入手可能）に浸漬してパッドを完全にコーティングする。試験用リード線を８０ミルパッドに垂直に保持し、糸はんだを加えて、約２３５℃の温度ではんだごてを使ってはんだをプレティンパッド上で再溶融する。試験用リード線を保持しながら、はんだごてを取り除き、はんだが再固化すると、リード線を開放する。その後、適切な溶剤を使ってはんだ接合部を洗浄するが、好ましくは、部品をその溶剤に数分間浸漬した後、柔らかいブラシで静かに接合部を洗浄する。

【0047】

引抜力試験を行うために、各リード線を約２インチに切断し、Ｚｗｉｃｋ試験機のグリップに留める。試験パッドから離れるまで各リード線を基板の垂直方向に引っ張る。グリップ間隔を約１．５インチにして、アームの動きを４００ｍｍ／分の一定速度に設定する。引抜力（ニュートン）として、リード線が試験パッドから離れる力が得られる。通常、約８ニュートン以上の引抜力が好ましい。

【0048】

さらに、硬化ポリマー厚膜のはんだ付け性も同様に目視で評価できる。この試験では、硬化厚膜層は、最初に６１５フラックスに浸漬され、その後、ＳＡＣ３０５はんだのはんだ浴に２３５℃で約５秒間浸漬される。次に、導電性ＰＴＦ組成物の４０ミルパッドのはんだ付け性が目視で評価され、それにより、パッドが完全にはんだで被覆されてディウェッティングがほとんどない場合、良好なはんだ付け性が観察される。具体的には、ＰＴＦ層の上に光沢のあるはんだ層が認められるパッドは、良好なはんだ付け性を示し、一方、艶がないマットグレイ面のパッドは金属成分の滲出が起こり、はんだ付けされない面が残されている。

【0049】

ＰＴＦ層が十分な電気的性能を有することを確保するために、標準的電気試験を行うこともできる。最初、基板上にＰＴＦ組成物の１００個の正方形蛇行パターンを印刷する。硬化後、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｉｎｃ．（Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から市販されているＡｇｉｌｉｅｎｔ ３４４０１Ａ ６ ^１／_２ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒを使って、各ＰＴＦ層（電極）を検出する。マルチメーターは、印刷された蛇行パターン層のシート抵抗値を与え、抵抗（伝導率）は、印刷層の厚さをその長さと厚さで正規化した計算値である。

【0050】

ここで本発明を次の非制限的実施例によって説明する。

【0051】

実施例１
１０種のはんだ付け可能なＰＴＦ組成物を下表１に記述の材料を使って調製した。各組成物のフェノール樹脂は、Ｖａｃｃｕｍ２９１１２（Ｄｕｒｅｚ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｄｄｉｓｏｎ，Ｔｅｘａｓ）から市販）、溶剤は市販の酢酸ブチルカルビトールを使用した。全ての量は、合計ＰＴＦ組成物の重量パーセントで示される。各ＰＴＦ組成物には、種々の中央粒子径ｄ_５０及び比表面積（ＳＳＡ）を有する銀粉末又は銀フレークを含めた。

【表1】

【0052】

次に、ドクターブレード法を使って各ＰＴＦ組成物をＦＲ４基板（ガラス繊維強化エポキシ積層板）に適用した。２ミルテープを基板の両側に貼り付け、約０．７５インチのＦＲ４基板の非遮蔽表面積を残した。少量のＰＴＦ組成物をテープの間に加え、ブレードを使ってテープ片の間のＰＴＦ組成物を平らにした。その後、テープを取り除き、平らな２ミル厚層のウエットＰＴＦ組成物を残した。次に、各基板を、箱形炉中、１５０℃で約３０分間硬化した。硬化が完了すると、各部を６１５フラックスに浸漬し、次いでＳＡＣ３０５のはんだ浴中に２３５℃で５秒間浸漬した。その後、はんだ付け性を目視で評価し、銀が表面から滲出しないではんだが受けられていることを確認した。各はんだ付け部の写真を図１に示す。具体的には、ＰＴＦ層の上面に光沢のあるはんだ層を示す部品は良好なはんだ付け性を表す。艶がないマットグレイの面を示す部品は、銀成分の浸出があったものであり、はんだ付けされていない面が残された。次に、はんだ付け性のレベルを「＋／−」スケールで評価し、それに従い、「−」は、はんだ付け性不良を意味し、「＋」は、平均的はんだ付け性を意味し、「＋＋」は、良好なはんだ付け性を意味する。結果を表２に記載する。

【表2】

【0053】

実施例２
導電性ＰＴＦ組成物を下表３に記載の出発材料を使って調製した。使用成分は次の通り：フェノール樹脂及び溶剤＃１は、実施例１で使用したものと同じとした；ポリイミド樹脂は、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ Ｈｉｌｌ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）で市販の１４％のポリイミド樹脂と、２６％のガンマブチロラクトンと、６０％のテトラメチレンスルホンの混合物とした；エポキシは、Ｅｐｏｘｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から市販されている未充填エポキシＥｐｏ−Ｔｅｋ（登録商標）Ｈ６１−１１０とした；溶剤＃２は、ガンマブチロラクトンとした；硬化剤は、三フッ化ホウ素・モノエチルアミンとした；希釈剤は、Ｅｍｅｒａｌｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｍｏｏｒｅｓｔｏｗｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）から市販されているＥｒｉｓｙｓ（商標）ＧＥ−２１とした；及びチキソトロープ剤は、ＢＹＫ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ，Ｉｎｃ．（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）から市販されているＢＹＫ（登録商標）−４１０とした。銀フレーク及びポリイミド／エポキシ樹脂を含む対照を配合し、また、全ての例示組成物を、銀粉末及び銀フレーク、ならびにフェノール樹脂を組み合わせて配合した。全ての量は、合計ＰＴＦ組成物の重量パーセントで示される。

【表3】

【0054】

これらのＰＴＦ組成物のそれぞれは、その後、２８０メッシュスクリーンを使ってＦＲ４基板上にスクリーン印刷され、４０ミルパッドを形成した。ＰＴＦ層を箱形炉中、１５０℃で約３０分間硬化した。次に、上記実施例１に記載のパラメータに従って目視検査用の試験試料を調製した。各はんだ付け部の写真を図２と図３に示す。写真から分かるように、組成物Ｐ１１、Ｐ１２及びＰ１４は、良好なはんだ受容性を示す。図３に示すように、Ｐ１５は、ほぼ完全な銀成分の滲出を示し、完全に使用不能のパッドが残された。はんだ付け性は、完全に（又は完全に近い）はんだ受容性を示すパッドの数を、パッドの合計数（４０）で除算したパーセンテージとして計算した。不完全なはんだ受容性は、欠落したはんだ付け領域又は変形した領域があるように見えるパッドで認められる。結果を下表４に記載する。

【0055】

これらの試験試料（使用不能パッドが残ったＰ１５を除いて）のそれぞれについて、本明細書に記載のパラメータに従って、引抜力試験を行った。引抜力試験の結果を下表４に記載する。銀粉末、銀フレーク、及びフェノール樹脂の組み合わせを含む代表的ＰＴＦ組成物Ｐ１４は、最良の接着性能及びはんだ受容性を示した。

【表4】

【0056】

また、代表的ＰＴＦ組成物のそれぞれに対し、本明細書で記載のパラメータに従って標準的電気試験も行った。結果を下表４に記載する。代表的ＰＴＦ組成物Ｐ１４は、優れた伝導率を示し、組成物Ｐ１１及びＰ１３は、最低の抵抗値を示した。

【表5】

【0057】

本発明のこれら及び他の利点は、前述の明細書から当業者には明白であろう。従って、当業者なら、本発明の広範囲の発明概念を逸脱することなく、上記実施形態に対する変更又は修正を行うことができることを認めるであろう。いずれかの特定の実施形態の特定の寸法は、例示の目的のみで記載されている。従って、本発明は、本明細書で記載される記載した特定の実施形態に限定されることなく、本発明の精神及び範囲内にある全ての変更と修正を包含することが意図されていることを理解されたい。

【図1】