专利名称：导电性构成物及使用这种导电性构成物的电子器械的制作方法
技术领域：
本发明涉及在诸如将电子部件按焊接方式安装在通过印刷由诸如金属等的导电性粒子和树脂构成的导电性构成物方式形成的印刷电路基板等上时，使用在焊接焊料的基础处的导电性构成物，以及使用着这种导电性构成物的电子器械。
如果举例来说，将电子部件按焊接方式安装在通过对导电性构成物实施印刷而构成的印刷电路基板上时，如何相对于连接电子部件的印刷电路基板的导电层使焊接焊料易于熔析，并且当焊接焊料浸入至熔融的导电层中而且达到一定深度时，又如何阻止焊接焊料的进一步浸入，是相当重要的。在印刷制成的导电层内需要同时产生这两种相反的作用，所以对其进行控制是相当困难的，从这一点看，在印刷电路基板上的导电层等处直接使用金属-树脂构成物进行焊接方式的安装是相当困难的。而且，本发明人为了在导电层上实施焊接方式的安装，曾使用过重复使用由作为焊接焊料基础的、主要包含有易于与焊接焊料相熔析的金属粉末的构成物，以及主要包含有难以与焊接焊料相熔析的金属粉末的构成物构成的双重构成物的方法。这种构成物需要依次呈叠层形式，所以必须要在回路基板上的导电电路上涂覆两次这种构成物。如果举例来说，对于通过诸如屏蔽印刷等方式构成精密集成电路的场合，前述的构成物会产生偏移而难以实现双层印刷，而且还存在有工序数目比较多的问题。因此需要获得一种可以通过一次操作构成由导电性构成物形成的焊接焊料基础的构成物。
但是，在简单地将前述的主要包含有易于与焊接焊料相熔析的构成物和主要包含有难以与焊接焊料相熔析的构成物相混合的情况下，虽与焊接焊料的熔析性没有问题，但是只能得到缺乏对焊接焊料的侵入起阻止作用，即缺乏焊接焊料阻挡性的构成物。为了使焊接焊料浸入至基础构成物中，到达作为形成回路用导电层的、由印刷构成的金属-树脂构成物处，金属-树脂构成物会金属化。这时，在金属-树脂构成物与基板的界面处的树脂成分将减少，从而使金属-树脂构成物与基板间的结合力不足，在这种情况下，金属-树脂构成物、即导电层往往会从焊接焊料层和基板上剥离下来。
本发明就是针对上述问题的发明，其目的是给出一种可以改善焊接连接性能、易于实施安装的导电性构成物，以及使用这种导电性构成物的电子器械。
根据本发明构成的一种导电性构成物，其构成可以为使在焊接温度下易于与焊接焊料合金化、使焊接焊料的熔点可上升至焊接连接温度以上的金属粒子X所占的重量％为28至45，在焊接温度下难以与焊接焊料合金化的金属粒子Y所占的重量％为30至60，而且使由金属粒子X和金属粒子Y的总和所占的重量％为75至93，其余为树脂。
在前述的导电性构成物中，金属粒子X可以与熔融的焊接焊料形成为合金，故可以使有焊接焊料浸入的前端部的熔点上升至焊接连接温度以上。因此它具有可以使焊接焊料浸入前端部的黏度上升，易于产生固化的作用。
前述导电性构成物中的金属粒子X所占的比例最好为28至45重量％。其原因在于当金属粒子X所占的比例低于28重量％时，这种导电性构成物与焊接焊料之间的熔析性将下降。而当金属粒子X所占的比例超过45重量％时，又会产生焊接焊料会过于浸入至前述导电性构成物中的问题。
对这种金属粒子X的粒径并没有特别的限制，但从构成物的制造工序中的连接安装和屏蔽印刷等的角度考虑，最好为0.5至30μm。
在前述导电性构成物中的金属粒子Y具有使焊接焊料向导电性构成物中的浸入钝化的作用。
前述导电性构成物中的金属粒子Y所占的比例最好为30至60重量％。其原因在于当金属粒子Y所占的比例低于30重量％时，焊接焊料将会过于向导电性构成物中浸入。而当金属粒子Y所占的比例超过60重量％时，又会产生使这种导电性构成物与焊接焊料之间的熔析性下降的问题。
对这种金属粒子Y的粒径并没有特别的限制，但从构成物的制造工序中的连接安装和屏蔽印刷等的角度考虑，最好为0.5至30μm。
前述的金属粒子X和金属粒子Y的总和最好占导电性构成物整体的75至93重量％。其原因在于当金属粒子X和金属粒子Y的总和所占的比例低于75重量％时，前述导电性构成物中的树脂比例将会过多，从而使前述导电性构成物的导电性能下降，而不具有实用性。而当金属粒子X和金属粒子Y的总和所占的比例超过93重量％时，前述导电性构成物中的树脂比例将会过少，从而使前述导电性构成物在实施印刷操作等时，其涂覆强度过低而不具有实用性。
前述的易于与焊接焊料合金化的金属粒子X最好为由银、金、铅、锌中选择出的至少一种金属粉末，或是包含有上述金属中的两种以上的合金构成的金属粉末，选择其中的银或锌时则更好些。
前述的难以在焊接焊料中扩散的金属粒子Y最好为由铜、镍、钯、铂中选择出的至少一种金属粉末，或是包含有上述金属中的两种以上的合金构成的金属粉末，选择其中的铜、镍、铜镍合金(镍占5至20重量％)时则更好些。
作为前述的导电性构成物的构成要素使用的树脂应具有易于与通过熔融或软化而流动化的方式熔融的焊接焊料和前述导电性构成物中的金属粒子相接触并使其合金化的作用。由于所使用的焊接焊料因组成不同而会使焊接连接温度有所不同，故前述的树脂应采用分别与焊接连接温度相对应的树脂。以上述的电子器械为对象的焊接焊料并不仅限于某种特定的种类，但最好是选用熔点在135℃以上的铅-锡类焊接焊料、铅-铋-锡类焊接焊料、锡-铋类焊接焊料、铅-铋类焊接焊料、铅-铋-锡-银类焊接焊料或锡-铋-银类焊接焊料。
通常将焊接连接温度设定在比所使用的焊接焊料的熔点高15至35℃的温度处。如果举例来说就是，对于使用熔点为135℃以上的焊接焊料的场合，最好是使用由乙撑乙烯醋酸纤维素树脂、氯乙烯树脂、醋酸纤维素、甲基丙烯树脂、乙基纤维素、丁二烯树脂、饱和聚脂、聚酰胺、变性聚酰亚胺、变性环氧树脂和变性酚醛树脂组中选择出的至少一种树脂，或是这些树脂的变性树脂。也可以采用由上述的两种树脂以上混合而构成的树脂。
作为前述的导电性构成物的构成要素使用的树脂还可以是上述的各种热可塑性树脂和在焊接连接温度下不软化的树脂的混合物。这种混合物中的两种树脂的比例，可根据与作为涂覆或印刷这种构成物的电绝缘性基体的结合性、加工工序条件等确定，对于诸如饱和聚脂、乙撑乙烯醋酸纤维素树脂、氯乙烯树脂、醋酸纤维素、甲基丙烯树脂、乙基纤维素、丁二烯树脂、聚酰胺以及它们的变性树脂等的热可塑性树脂成分占50至90份重量的场合，诸如酚醛树脂、聚酰亚胺、环氧树脂、蜜胺甲醛树脂以及它们的变性树脂等的热固化性树脂成分可占10至50重量％，且最好是根据树脂熔融流动的温度设定的最佳值选择其比例。
作为前述的导电性构成物的构成要素使用的树脂的选择方法，可以是选择具有与电绝缘性基体相同或相类似的性质的树脂的方法。如果举例来说就是，对于在可挠性薄膜上印刷前述导电性构成物的情况下，树脂最好是采用诸如聚脂、聚酰亚胺等的树脂。对于在非可挠性基体上实施印刷的场合，树脂最好是采用诸如酚醛树脂、环氧树脂等的树脂。这样做的原因在于，具有与基体相同或相类似的性质的树脂更易于与基体相结合而具有良好的密接性。
使用如上所述的导电性构成物的本发明的电子器械，是在形成在电绝缘性基体上的导电层上，依次形成有由如前所述的导电性构成物构成的层和由焊接焊料构成的层，并且使电子部件的端子与所述的导电层相连接。
在过去，对于未保持有使焊接焊料熔析用的金属的、形成在诸如塑料薄膜、叠层板、塑料制成品、陶瓷制成品等上的电绝缘性基体，对印刷形成在电绝缘性基体上的导电层进行焊接安装是非常困难的，但在这种条件下使用本发明的导电性构成物，便可以将前述的导电层和电子部件的端子按焊接方式安装起来。
下面参考附图对本发明进行详细说明。
图1为表示根据本发明的第一实施形式构成的电子器械1的部分剖面图。
图2为表示在电绝缘性基体2上依次形成有导电层10和由导电性构成物11构成的层时的状态的放大示意图。
图3为表示在电绝缘性基体2上的导电层10上依次形成有由导电性构成物11构成的层和由焊接焊料4构成的层，并且附装有端子部5时的状态的示意图。
图4为表示对端子部5和导电层10实施按焊接方式安装时的状态的示意图。
图5(a)为表示在电绝缘性基体2处形成导电层10时的状态的部分放大示意图，图5(b)为表示在导电层10处形成由导电性构成物11构成的层时的状态的部分放大示意图，图5(c)为表示在由导电性构成物11构成的层处形成由焊接焊料4构成的层时的状态的部分放大示意图，图5(d)为表示按焊接方式安装电阻器7时的状态的部分放大示意图。
图6为表示笔记本型个人计算机中用的指示设备用的回路基板21的平面图。
图1为表示根据本发明的第一实施形式构成的电子器械1的部分剖面图。正如图1所示，电子器械1在形成在由诸如聚脂薄膜等构成的电绝缘性基体2上的导电层10的表面上，形成有由导电性构成物11构成的层，并且通过焊接部分6安装有电子部件3的端子部5。
图2为表示在电绝缘性基体2上依次形成有导电层10和由导电性构成物11构成的层时的状态的放大示意图。在图中由参考标号12表示的金属粉末(由椭圆形表示)是在焊接温度下易于与焊接焊料合金化，使焊接焊料的熔点可上升至焊接连接温度以上的金属粉末，而由参考标号13表示的金属粉末(由正圆形表示)是在焊接温度下难以与焊接焊料合金化(难以在焊接焊料中扩散)的金属粉末。
导电性构成物11中包含有占28至45重量％的、由银、金、铅、锌中选择出的至少一种金属或是包含有上述金属中的两种以上的合金构成的金属粉末12，以及占30至60重量％的、由铜、镍、钯、铂中选择出的至少一种金属或是包含有上述金属中的两种以上的合金构成的金属粉末13，而且金属粉末12和金属粉末13的总和占75至93重量％，其余部分为由乙撑乙烯醋酸纤维素树脂、氯乙烯树脂、醋酸纤维素、甲基丙烯树脂、乙基纤维素、丁二烯树脂、饱和聚脂、聚酰胺、变性聚酰亚胺、变性环氧树脂和变性酚醛树脂组中选择出的至少一种树脂或这些树脂的变性树脂或是由上述的两种树脂以上混合而构成的树脂14。
可以在相对树脂14具有比较大的相溶性的、诸如乙氧乙氧基乙醇等的溶剂中，将金属粉末12、金属粉末13和树脂14分别按预定的比例混合、分散而呈糊状，并作为导电性构成物11使用。如果举例来说，可以取占22至40重量％的金属粉末12、占24至53重量％的金属粉末13、占5至22重量％的树脂14、占12至20重量％的溶剂，将其混合、分散而构成糊状物。可通过屏蔽印刷法，在形成在电绝缘性基体2上的导电层10的焊接位置处，用所制得的糊状物涂覆20至40μm厚，以形成焊接焊料熔析用区域。
图3和图4为表示在电绝缘性基体2上的导电层10上依次形成由导电性构成物11构成的层和由焊接焊料4构成的层，并且安装有电子部件3的端子部5时的状态的示意图，其中图3表示的是在加热前的状态，图4表示的是在加热后的状态。
正如图3所示，在由导电性构成物11构成的层上形成有由焊接焊料4构成的层，在后者的上面还附着有电子部件3的端子部5。然后在软熔炉中对这一焊接焊料4实施加热。
正如图4所示，此时由软熔炉加热了的焊接焊料4将熔化，故不会对导电性构成物11中的树脂14的熔融、流动产生任何妨碍，所以它将与金属粉末12形成合金并浸入至导电性构成物11中。然而由焊接部分6和金属粉末12构成的合金的熔点比焊接焊料的附着连接温度高，所以浸入有焊接部分6的前端部处的黏度将升高，这将使其更容易固化。包含在导电性构成物11中的金属粉末13将抑制焊接部分6的浸入。因此，金属粉末12和合金化了的焊接部分6将不能到达导电层10处，而呈所谓的锚住形式固定在导电性构成物11中。
这样，焊接部分6将不能到达导电层10处，所以位于导电层10和由导电性构成物11构成的层的界面附近的树脂14，将基本上不会受到焊接部分6的影响。因此，由导电性构成物11构成的层可以由导电层10上剥离，而导电层10将不能由电绝缘性基体2上剥离。
下面参考诸如图5(a)至图5(d)所示的工序，对使用所制得的导电性构成物制造电子器械1的方式进行说明。其中图5(a)为表示在电绝缘性基体2处形成导电层10时的状态的部分放大示意图，图5(b)为表示在导电层10处形成由导电性构成物11构成的层时的状态的部分放大示意图，图5(c)为表示在由导电性构成物11构成的层处形成由焊接焊料4构成的层时的状态的部分放大示意图，图5(d)为表示按焊接方式安装电阻器7时的状态的部分放大示意图。
首先如图5(a)所示，通过屏蔽印刷法，在电绝缘性基体2上用所制得的糊状物涂覆5至40μm厚，以形成导电层10。
然后如图5(b)所示，在导电层10上的要按焊接方式安装电子部件的位置处，利用诸如屏蔽印刷法等方式用导电性构成物11形成20至40μm厚的膜，以构成呈岛状的、由导电性构成物11构成的层。
随后如图5(c)所示，在由导电性构成物11构成的层上，利用诸如屏蔽印刷法等方式用焊接焊料4形成50至70μm厚的膜，以构成为由焊接焊料4构成的层。
再后如图5(d)所示，将电阻器7两端处的端子部分附装在由焊接焊料4、4构成的层上，用软熔炉实施加热，以对电阻器7实施安装。
对其它的电子部件进行类似的操作，便可以制造出安装有各种电子部件的电子器械1。
下面利用实施例对本发明作具体的说明，但本发明并不仅限于这些实施例。
实施例1取平均粒径为3μm的、纯度为99.9％的、重量％为45的银粉，平均粒径为10μm的铜镍合金粉末(铜和镍的重量比=80∶20)，将其分散在重量％为8的、由按重量比为85比15的聚脂(日本旭电化制造)和酚醛树脂(日本三菱化成制造)构成的材料中，以制造出本发明的导电性构成物。这种导电性构成物的比电阻在干燥涂膜状态下为5×10-4Ωcm。
下面对于使用本发明的导电性构成物的电子器械的实例进行说明。
图6示出了笔记本型个人计算机中用的指示设备用的回路基板21，它是对在聚脂薄膜22上的形成回路用的糊状物进行印刷、熔制而构成的。
将由实施例1获得的导电性构成物，按重量比例为4∶1混合在乙氧乙氧基乙醇中，并进行搅拌而形成糊状物。使用200号网眼的屏蔽膜板，在指示设备用的回路基板21的要按焊接方式实施安装的位置处，印刷上35μm厚的糊状物，并实施干燥，形成焊接焊料熔析用区域。
在前述的焊接焊料熔析用区域上，使用金属屏蔽膜板，印刷上50至70μm厚的低温焊接焊料(日本千住金属制造，型号为139)。在这一低温焊接焊料上分别搭载上集成回路24、电容器25、电阻器26、连接器27、二极管阵列28、电解电容器29的端子部，在软熔炉中进行焊接温度为150℃、时间为1分钟的加热后冷却，便完成了按焊接方式实施的安装。这样，便制造出了笔记本型个人计算机中用的指示设备用的回路。
利用实验机(日本光电摄像管一工程技术制造，CPU测量仪7500型)对所制得的电子器械1上的按焊接方式实施安装的部分进行全断强度测定，其结果为1kg/mm2。
如上所述，本发明的导电性构成物具有利用在焊接温度下易于与焊接焊料合金化、使焊接焊料的熔点可上升至焊接连接温度以上的金属粒子X与熔融的焊接焊料形成合金，同时使焊接焊料的前端部处的黏度上升而使焊接焊料固化的作用，并且具有利用在焊接温度下难以与焊接焊料合金化的金属粒子Y使焊接焊料向这种导电性构成物中的浸入钝化的作用。因此本发明的导电性构成物可以仅采用一种材料进行按焊接方式实施的安装。这可以减少按焊接方式实施安装时的工序数目，使制造更容易，并可以获得一种使按焊接方式安装的部分具有高强度的电子器械。
对于未保持有使焊接焊料熔析用的金属的、形成在诸如塑料薄膜、叠层板、塑料制成品、陶瓷制成品等上的电绝缘性基体，对形成在电绝缘性基体上的导电层进行焊接安装是非常困难的，但如果在这种条件下使用本发明的导电性构成物，便可以将前述的导电层和电子部件的端子按焊接方式安装起来。
权利要求
1．一种导电性构成物，其特征在于它的构成为在焊接温度下易于与焊接焊料合金化、使焊接焊料的熔点可上升至焊接连接温度以上的金属粒子X所占的重量％为28至45，在焊接温度下难以与焊接焊料合金化的金属粒子Y所占的重量％为30至60，而且使金属粒子X和金属粒子Y的总和所占的重量％为75至93，其余为树脂。
2．一种如权利要求1所述的导电性构成物，其特征在于所述的金属粒子X为由银、金、铅、锌中选择出的至少一种金属或是包含有上述金属中的两种以上的合金。
3．一种如权利要求1所述的导电性构成物，其特征在于所述的金属粒子Y为由铜、镍、钯、铂中选择出的至少一种金属或是包含有上述金属中的两种以上的合金。
4．一种如权利要求1所述的导电性构成物，其特征在于所述的树脂为由乙撑乙烯醋酸纤维素树脂、氯乙烯树脂、醋酸纤维素、甲基丙烯树脂、乙基纤维素、丁二烯树脂、饱和聚脂、聚酰胺、变性聚酰亚胺、变性环氧树脂和变性酚醛树脂组中选择出的至少一种树脂，或是这些树脂的变性树脂，也可以是由上述的两种树脂以上混合而构成的树脂。
5．一种使用权利要求1所述的导电性构成物的电子器械，其特征在于在形成在电绝缘性基体上的导电层上，依次形成有由导电性构成物构成的层和由焊接焊料构成的层，并且使电子部件的端子与所述的导电层相连接。
6．一种如权利要求5所述的电子器械，其特征在于所述的焊接焊料为熔点在135℃以上的、由铅-锡类焊接焊料、铅-铋-锡类焊接焊料、锡-铋类焊接焊料、铅-铋类焊接焊料、铅-铋-锡-银类焊接焊料、锡-铋-银类焊接焊料中选择出的一种焊接焊料。
全文摘要
本发明提供了一种可以改善焊接安装的性能、易于实施安装的导电性构成物和使用这种导电性构成物的电子器械。其解决方案是使这种导电性构成物的构成为在焊接温度下易于与焊接焊料合金化、使焊接焊料的熔点可上升至焊接连接温度以上的金属粒子X所占的重量%为28至45,在焊接温度下难以与焊接焊料合金化的金属粒子Y所占的重量%为30至60,而且使金属粒子X和金属粒子Y的总和所占的重量%为75至93,其余为树脂。
文档编号H05K1/09GK1224326SQ9810287
公开日1999年7月28日 申请日期1998年7月16日 优先权日1997年7月17日
发明者二阶堂隆示, 小野泰一, 铃木胜幸 申请人:阿尔卑斯电气株式会社