JP2000068106A - 導電ペースト - Google Patents

導電ペースト

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JP2000068106A JP10235314A JP23531498A JP2000068106A JP 2000068106 A JP2000068106 A JP 2000068106A JP 10235314 A JP10235314 A JP 10235314A JP 23531498 A JP23531498 A JP 23531498A JP 2000068106 A JP2000068106 A JP 2000068106A
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稔 唐木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種電子機器に使用される抵抗体および抵抗
被膜において、導電性材料の充填比率を変えることなく
その抵抗値を調整することができる導電ペーストを提供
することを目的とするものである。 【解決手段】 合成樹脂バインダ1と導電性材料2を混
合してなる分散樹脂系ペーストを塗布後、加熱・硬化さ
せた被膜の抵抗値を調整可能な希釈溶剤を混合含有して
なるもので、同配合充填比率とした場合においても有機
溶剤により抵抗値調整を可能にでき、印刷後の塗膜表面
が良好な導電ペーストが得られるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種電子機器に使
用されるポテンショメータ式の可変抵抗器、センサ等の
接触子が摺動する抵抗体の抵抗被膜または印刷配線回路
基板の配線回路を形成するために用いる分散樹脂系の導
電ペーストに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の導電ペーストは、導電性材料によ
る分散樹脂系ペーストが多く使用されており、カーボン
ブラック、天然もしくは人造のグラファイト、またはグ
ラファイトとカーボンブラックとの混合パウダ(以下、
これらを総称して「導電性材料」と記す。)を、適当な
溶剤で溶解したフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエ
ステル樹脂、またはポリイミド樹脂等の合成樹脂バイン
ダに混練分散させ、更に印刷適正な粘度にするために溶
剤で希釈して作製していた。
【0003】そして、スクリーン印刷等の膜厚形成法に
より、主として紙フェノール積層板、ガラスエポキシ積
層板、セラミック基板、樹脂フィルムまたは樹脂成形体
等の基板上に上記導電ペーストを印刷した後、加熱・硬
化させてポテンショメータ式の可変抵抗器、またはセン
サ等の抵抗被膜を形成していた。この際、導電ペースト
の抵抗値の調整は、導電性材料の充填比率を任意に変え
て行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この導電ペーストの抵
抗値を調整するために、導電性材料の充填比率を減少さ
せすぎると、塗膜の表面張力が低下するため、導電ペー
ストをスクリーン印刷などで印刷した後に、塗膜表面上
に発泡現象による突起およびピンホール等が発生し表面
性が悪化する。そのため、加熱・硬化させてポテンショ
メータ式の可変抵抗器、またはセンサ等の接触子等が摺
動する際に接触不良が発生しやすくなるという問題点を
有していた。
【0005】また、反対に導電性材料の充填比率を増加
させすぎるとペースト化できなくなり、導電性材料の充
填比率の増減による抵抗値調整には限界があるという問
題点を有していた。
【0006】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、導電ペーストに用いる導電性材料および合成樹脂バ
インダとを同配合充填比率とした分散樹脂系ペーストの
抵抗値を容易に調整することができるとともに、印刷後
の塗膜表面が良好な導電ペーストを提供することを目的
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、分散樹脂系ペーストを塗布後、加熱・硬化
させた導電性被膜の抵抗値を調整可能な有機溶剤からな
る希釈溶剤を混合含有してなるものである。
【0008】この発明により、有機溶剤の物性を変えた
希釈溶剤を用いることにより導電性材料の充填比率を変
えることなく印刷、焼付後の被膜表面状態が良好である
とともに容易に所望の抵抗値に調整できるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、合成樹脂バインダおよび導電性材料からなる分散樹
脂系ペーストと、この分散樹脂系ペーストを塗布し、加
熱・硬化させた導電性被膜の抵抗値を調整可能な有機系
の希釈溶剤を混合含有してなるもので、導電ペーストに
希釈溶剤として使用する有機溶剤を変えることにより、
導電性材料の充填比率を変えることなく塗布後、加熱・
硬化した際の導電性被膜の抵抗値を容易に調整すること
ができるという作用を有するものである。
【0010】また、本発明の請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の発明の希釈溶剤による抵抗値の調整
は、前記希釈溶剤と合成樹脂バインダとの溶解性および
前記希釈溶剤の会合度を変化させることにより行うもの
で、希釈溶剤の溶解性と会合度物性を変えることにより
導電性被膜の抵抗値を容易に調整できるという作用を有
するものである。
【0011】以下、本発明の一実施の形態における導電
ペーストについて説明する。本実施の形態における分散
樹脂系の導電ペーストは、合成樹脂バインダとしてフェ
ノール樹脂等からなる熱硬化性樹脂に、アセチレンブラ
ックまたはファーネスブラック、グラファイト等の単独
または混合のパウダ等からなる導電性材料を混合し、ロ
ールミルにて分散させて作製した後、印刷適正粘度に溶
剤を用いて調整した分散樹脂系ペーストを作製する。そ
の後、塗布後に加熱・硬化させた導電性被膜の抵抗値を
調整可能な有機系の希釈溶剤の溶解性および会合度の物
性が異なるものを混合含有して作製するものである。
【0012】この方法で作製された導電ペーストを、主
として紙フェノール積層板、ガラスエポキシ積層板、セ
ラミック基板、樹脂フィルムまたは樹脂成形体等の基板
上に、加熱・硬化させてポテンショメータ式の可変抵抗
器、センサ等の抵抗被膜を形成すると、基板上の抵抗被
膜中に分散している導電性材料のカーボン粒子等の導電
粒子の粒子間を流れる導電パスを容易に変化させること
が可能となる。
【0013】以下、本発明の一実施の形態における導電
ペーストのメカニズムについて、図面を参照しながら説
明する。
【0014】図1、図2は本発明の一実施の形態におけ
る導電ペーストの導電メカニズムを説明する図である。
【0015】図1において、1は合成樹脂バインダであ
る。この合成樹脂バインダは、導電性材料2を含有して
いる。3は導電性材料2の粒子間の主導電パスである。
この主導電パス3による抵抗被膜の抵抗値は、図2に示
すように、「導電性材料2(本図では、図示せず。)の
抵抗値4」と「導電性材料2(本図では、図示せず。)
の粒子間の抵抗値5」との総和で決まる。しかしなが
ら、導電性材料2は良導電体であるので、「導電性材料
2の抵抗値4」は「導電性材料2の粒子間の抵抗値5」
より非常に小さいため、抵抗被膜の抵抗値は「導電性材
料2の粒子間の抵抗値5」で決まることになり、この導
電性材料2の粒子間の抵抗値5を変えることにより、抵
抗値を調整することができるものである。
【0016】図3は本発明の一実施の形態における導電
ペーストの要部である導電性材料粒子間の抵抗について
説明する図である。この導電性材料2の粒子間の抵抗
は、合成樹脂バインダ1による導電性材料2の粒子を包
み込む状態の変化に密接に関係するもので、導電性材料
2の粒子間の隙間に作用するものである。導電性材料2
の粒子間の抵抗を大きくするには、図3(a)に示すよ
うに、「導電性材料の粒子間の隙間6」を広くすること
が必要であり、反対に抵抗を小さくするためには、図3
(b)に示すように、「導電性材料の粒子間の隙間7」
を狭くする必要がある。そこで、希釈溶剤の合成樹脂バ
インダ1に対する溶解性を変えることは、溶剤中に樹脂
の高分子鎖を伸ばす状態に作用するため、合成樹脂バイ
ンダ1に対する溶解性が高いと溶剤中に樹脂の高分子鎖
を伸ばし導電性材料2の粒子を包み込み易い状態にな
り、加熱時にこの状態を維持して溶剤が揮発し、樹脂が
硬化すると導電性材料2の粒子間の抵抗は樹脂により阻
害され易くなり、その抵抗値は必然的に高くなる。
【0017】また、一般的に加熱時に印刷塗膜はかなり
の溶剤が蒸発するまで塗膜内で対流を起こし、この時、
微粒子である導電性材料2の粒子も動くため2次凝集を
起こし易い。2次凝集が起こると導電性材料2の粒子間
の隙間が狭くなるためその抵抗値は低下する。つまり溶
剤の分子量が近似であっても溶剤同士の会合状態如何に
よって物性的には溶剤単体の粘度が大きく異なる。会合
度の高い溶剤では加熱時に上述した塗膜内対流が阻害さ
れる。その結果、導電性材料2の導電粒子の2次凝集が
起こりにくく導電性材料2の分散状態や樹脂の溶解状態
が維持された状態で溶剤が蒸発し樹脂が硬化してくるた
め、導電性材料2粒子間の抵抗は高くなる。
【0018】したがって、合成樹脂バインダ1への溶解
性が高く、且つ会合度の高い有機溶剤を希釈溶剤として
適用すると導電性材料2の充填比率を変えることなく高
い抵抗値を得ることが可能となるものである。
【0019】また反対に溶解性が低く、且つ会合度の低
い有機溶剤を希釈溶剤として適用すると導電性材料2の
充填比率を変えることなく最も抵抗値を得ることが可能
となるものである。希釈溶剤に対する樹脂バインダの溶
解性はSP(Solubility Parameter)値により推定で
きSP値が近いと溶解性がよく、会合度の程度は分子量
に対する希釈溶剤の有機溶剤粘度で推定できる。このS
P値とは、溶解度パラメータを意味するものであり、各
物質の分子の凝集エネルギー密度を示しており、特定温
度における蒸発熱から蒸発に伴う膨張による仕事量を差
し引いたものである。また会合度とは、同一分子間に水
素結合、電荷移動結合、疎水結合などのような比較的弱
い結合力が働き、2分子あるいはそれ以上の分子が結合
して、比較的規則性の良い集合体を形成する度合いを意
味することである。
【0020】(実施例)本発明の実施例として、まず合
成樹脂バインダとしてフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂
を用い、導電性材料としてアセチレンブラック、ファー
ネスブラックまたはグラファイト等を用い、導電性材料
の分散樹脂系ペーストを作製する。その後、有機系の希
釈溶剤を混合含有し、さらに印刷適正粘度となるように
粘度を調整する。ここで用いる希釈溶剤であるシクロヘ
キサノール、ブチルカルビトールアセテート等の有機溶
剤を変えることでその溶解性および会合度の物性を異な
らせるとともに、導電性樹脂材料の含有量を変化させて
(表1)に示す実施例1〜6に示す導電ペーストを作製
する。
【0021】(比較例)本発明の比較例として、実施例
と同一の分散樹脂系ペーストに、希釈溶剤としてイソホ
ロンを用いて(表1)に示す比較例1〜6に示す導電性
ペーストを作製する。この際、他の条件等は、実施例と
同条件として作製するものである。
【0022】(比較方法)実施例または比較例で得られ
た導電ペーストを、上面の両側部に予め樹脂系銀ペース
トを印刷・焼成した電極を有する紙フェノール基板に、
この電極を跨ぐように(表1)に示す実施例1〜6およ
び比較例1〜6の導電ペーストをスクリーン印刷し、こ
れを遠赤外併用熱風循環炉にて約200℃で約10分間
加熱・硬化させて抵抗被膜を形成して抵抗値測定用の抵
抗体とする。そして、この抵抗体の抵抗値の出方を評価
し、(表1)に示すものである。この際、シート抵抗値
は3mm*30mmパターンに出力される抵抗値により算出
するものである。
【0023】(良否判定)紙フェノール基板上に形成し
た抵抗被膜表面状態について、スクリーン印刷、焼成後
の突起・ピンホールの有無により、表面状態の良否判定
をした。
【0024】
【表1】
【0025】(表1)から明らかなように、比較例1の
導電性材料の充填比率が65重量%を越えると導電ペー
スト中の粉体量が多すぎてペースト化が困難であった。
そこで、ペースト化できる導電性材料の充填比率を65
重量%とした際に、希釈溶剤がイソホロンの場合におい
てシート抵抗値が0.052kΩ/□(52Ω/□)と
最も低くなり、徐々に導電性材料の充填比率を減少させ
ていくとシート抵抗値が上がっていく(比較例2〜
5)。しかし、比較例6の導電性材料の充填比率を20
重量%未満では、導電性材料の粉体量減少により、スク
リーン印刷後の塗膜の表面張力が低下するため、発泡現
象により塗膜表面上に突起およびピンホールが発生して
きた。
【0026】そして、実施例1〜2は比較例2と同様
に、導電性材料の充填比率を65重量%とし、希釈溶剤
を変えシート抵抗値を測定すると、希釈溶剤をイソホロ
ンに比べ溶解性が低く、会合度が低いブチルカルビトー
ルアセテートおよびエチルカルビトールアセテートとす
ることにより比較例2よりシート抵抗値を低く調整する
ことができる。
【0027】さらに、比較例5と同様に、導電性材料の
充填比率を20重量%とし、希釈溶剤を変えシート抵抗
値を確認すると、実施例3において、比較例5の希釈溶
剤のイソホロンに比べ溶解性のみ高いベンジルアルコー
ルを適用した場合、比較例5よりシート抵抗値を高くす
ることができる。また、実施例4〜5において溶解性お
よび会合度の高い有機系の希釈溶剤として適用すること
により更に高いシート抵抗を得ることができる。特に、
実施例6の溶解性および会合度が実施例の中で最も高い
シクロヘキサノールを希釈溶剤とすることによりシート
抵抗値が最も高い値に調整できる。
【0028】なお、本実施の形態では、フェノール樹脂
に対する溶解度において希釈溶剤を選択したが、他の樹
脂バインダにおいても溶解性および会合度により抵抗値
を調整できるという同様の効果が得られるものである。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明は、有機系の希釈溶
剤の溶解性および会合度を変化させることにより、導電
性材料の充填比率を変えることなく容易に抵抗値を調整
することができるので、希釈溶剤により抵抗値の幅を調
整できる導電ペーストを提供できるという効果を奏する
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における導電ペーストの
導電メカニズムを説明する図
【図2】同導電メカニズムを説明する図
【図3】同要部である導電性材料粒子間の抵抗について
説明する図
【符号の説明】
1 合成樹脂バインダ 2 導電性材料 3 主導電パス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成樹脂バインダおよび導電性材料から
    なる分散樹脂系ペーストと、この分散樹脂系ペーストを
    塗布し、加熱・硬化させた導電性被膜の抵抗値を調整可
    能な有機系の希釈溶剤を混合含有してなる導電ペース
    ト。
  2. 【請求項2】 希釈溶剤による抵抗値の調整は、前記希
    釈溶剤と合成樹脂バインダとの溶解性および前記希釈溶
    剤の会合度を変化させることにより行う請求項1記載の
    導電ペースト。
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