JP2005243512A - 導電性ペースト並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハンダに代え、しかもハンダよりも低温で使用可能な導電性ペーストとその製造方法を提供すること。
【解決手段】金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を混練してペースト状にした導電性ペースト。振動板上で金属粉末に振動を加えながら、その表面にオリゴマーを蒸着重合して金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を得、これを混練してペースト状にする導電性ペーストの製造方法。
【選択図】図１
【解決手段】金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を混練してペースト状にした導電性ペースト。振動板上で金属粉末に振動を加えながら、その表面にオリゴマーを蒸着重合して金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を得、これを混練してペースト状にする導電性ペーストの製造方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、電気配線等に使用される導電性ペーストとその製造方法に関するものである。更に、詳しくは、従来のハンダに代え、低温使用が可能な新規な導電ペーストとその製造方法に関するものである。
従来、電気配線等において用いられる導電性ペーストとしてハンダがある。ハンダは、鉛を含有しているために、これを用いて配線された家電製品等が廃棄された後に、鉛が溶出して、土壌や地下水を汚染することが問題になっている。
このため、例えば、特許文献１に開示されるように、鉛を含有しない導電性ペーストが開発されてはいるものの、通常のハンダの融点が１８３℃程度であることに比べて、２１５〜２３０℃程度と２００℃を越える融点となっており、汎用プラスチック製の回路基板では、ハンダ付けの際に基板が溶解してしまうことがあった。
更に、上記の他にも、使い勝手やコスト、品質又は信頼性等において多くの問題があった。
このため、例えば、特許文献１に開示されるように、鉛を含有しない導電性ペーストが開発されてはいるものの、通常のハンダの融点が１８３℃程度であることに比べて、２１５〜２３０℃程度と２００℃を越える融点となっており、汎用プラスチック製の回路基板では、ハンダ付けの際に基板が溶解してしまうことがあった。
更に、上記の他にも、使い勝手やコスト、品質又は信頼性等において多くの問題があった。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、ハンダに代え、しかもハンダよりも低温で使用可能な導電性ペーストとその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明者等は鋭意検討の結果、金属粉末粒子の表面にオリゴマーを被覆した粉末群を混練してペースト状にすることで、これを加熱して硬化させ、固体状の導電材を形成できることを見いだした。
本発明の導電性ペーストはかかる知見に基づきなされたもので、請求項１記載の通り、金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を混練してペースト状にしたことを特徴とする。
また、請求項２記載の導電性ペーストは、請求項１記載の導電性ペーストにおいて、前記金属粉末の粒径が３〜３０μｍであることを特徴とする。
また、請求項３記載の導電性ペーストは、請求項１または２記載の導電性ペーストにおいて、前記オリゴマーの膜厚が１〜１０μｍであることを特徴とする。
また、請求項４記載の導電性ペーストは、請求項１乃至３の何れかに記載の導電性ペーストにおいて、前記金属粉末が、銀、銅、金、炭素からなる群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とする。
また、請求項５記載の導電性ペーストは、請求項１乃至４の何れかに記載の導電性ペーストにおいて、前記オリゴマーが、ポリ尿素オリゴマー、ポリアミド酸オリゴマーからなる群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とする。
また、請求項６記載の導電性ペーストは、請求項１乃至５の何れかに記載の導電性ペーストにおいて、前記ペーストの粘度を１０００〜１００００ｃＰとしたことを特徴とする。
また、本発明の導電性ペーストの製造方法は、請求項７記載の通り、振動板上で金属粉末に振動を加えながら、その表面にオリゴマーを蒸着重合して金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を得、これを混練してペースト状にすることを特徴とする。
本発明の導電性ペーストはかかる知見に基づきなされたもので、請求項１記載の通り、金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を混練してペースト状にしたことを特徴とする。
また、請求項２記載の導電性ペーストは、請求項１記載の導電性ペーストにおいて、前記金属粉末の粒径が３〜３０μｍであることを特徴とする。
また、請求項３記載の導電性ペーストは、請求項１または２記載の導電性ペーストにおいて、前記オリゴマーの膜厚が１〜１０μｍであることを特徴とする。
また、請求項４記載の導電性ペーストは、請求項１乃至３の何れかに記載の導電性ペーストにおいて、前記金属粉末が、銀、銅、金、炭素からなる群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とする。
また、請求項５記載の導電性ペーストは、請求項１乃至４の何れかに記載の導電性ペーストにおいて、前記オリゴマーが、ポリ尿素オリゴマー、ポリアミド酸オリゴマーからなる群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とする。
また、請求項６記載の導電性ペーストは、請求項１乃至５の何れかに記載の導電性ペーストにおいて、前記ペーストの粘度を１０００〜１００００ｃＰとしたことを特徴とする。
また、本発明の導電性ペーストの製造方法は、請求項７記載の通り、振動板上で金属粉末に振動を加えながら、その表面にオリゴマーを蒸着重合して金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を得、これを混練してペースト状にすることを特徴とする。
本発明の導電性ペーストによれば、金属粉末に被覆されたオリゴマーは、未反応末端基があるために、加熱により重合反応を起こして高重合体となり、接着性を有するものとなるとともに固体状の導電材となる。これにより、従来のハンダよりも低温でハンダ付けすることができ、汎用されるプラスチック基板回路に使用しても、基板を溶かすようなことがない。
また、本発明の導電性ペーストの製造方法によれば、金属粉末表面でのオリゴマーの蒸着重合によって、高品質の導電性ペーストを簡単に製造することができる。
また、本発明の導電性ペーストの製造方法によれば、金属粉末表面でのオリゴマーの蒸着重合によって、高品質の導電性ペーストを簡単に製造することができる。
本発明の導電性ペーストは、金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を混練してペースト状にしたものであり、ペースト中の金属粉末同士の点接触によってペースト全体に導電性が確保され、このペースト状の導電材は、従来のハンダと同様、任意の場所に適用でき、しかも、従来のハンダより遙かに低温でこのペーストを加熱することにより、接着性を発現させ、固体状の導電材として使用できるようにしたものである。
前記金属粉末の粒径は、金属粉末の充填密度と導電性の観点から、３〜３０μｍとすることが好ましい。
また、前記オリゴマーの膜厚は、金属粉末同士の接触による導電性の観点から、１〜１０μｍとすることが好ましい。
また、前記金属粉末としては、銀、銅、金、炭素からなる群から選ばれた少なくとも一種、或いは、これらの混合物が用いられるが、コストの観点から、銅又は炭素の使用が好ましい。
また、前記オリゴマーとしては、ポリ尿素オリゴマー、ポリアミド酸オリゴマーからなる群から選ばれた少なくとも一種、或いは、これらの混合物が用いられるが、使用温度の観点から、ポリ尿素オリゴマーの使用が好ましい。
尚、前記ペーストの粘度は、作業性等の観点から、１０００〜１００００ｃＰ程度の粘度に調整することが好ましい。
前記金属粉末にオリゴマーの被膜を形成するには、後記詳述するように、真空処理室内で、振動板上で金属粉末に振動を加えながら、その表面にオリゴマーを蒸着重合させてオリゴマーの被膜を形成し、その後、このオリゴマーの被膜を形成された金属粉末をニーダー等を用いて混練することで製造することができる。
以下、添付図面に従って本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明の導電性ペーストを得るための装置の一例を示すもので、１は処理室を示し、該処理室１内を外部の真空ポンプその他の真空排気系２に接続するとともに、該処理室１内に金属粉末３０を載せて振動を与えるための振動板３を設けてある。この振動板３は、背面に設けられた温度調節手段４により所望温度に加熱できるようにするとともに、加振器５で振動を与えることができるようになっている。
また、該処理室１の天井側には、シャワープレート６を介して、オリゴマーの原料モノマーａ，ｂを蒸発させるためのモノマー供給源７，７が接続され、該各モノマー供給源７はその周囲に巻回されたヒータ８，８によって所望温度に加熱できるようになっている。尚、図中９は前記原料モノマーの流量調整バルブを示し、所定流量で、前記原料モノマーをシャワープレート６に送り込み、このシャワープレート６から、振動板３上の金属粉末３０に向けて原料モノマーを供給してオリゴマーを蒸着重合できるようになっている。
図１は、本発明の導電性ペーストを得るための装置の一例を示すもので、１は処理室を示し、該処理室１内を外部の真空ポンプその他の真空排気系２に接続するとともに、該処理室１内に金属粉末３０を載せて振動を与えるための振動板３を設けてある。この振動板３は、背面に設けられた温度調節手段４により所望温度に加熱できるようにするとともに、加振器５で振動を与えることができるようになっている。
また、該処理室１の天井側には、シャワープレート６を介して、オリゴマーの原料モノマーａ，ｂを蒸発させるためのモノマー供給源７，７が接続され、該各モノマー供給源７はその周囲に巻回されたヒータ８，８によって所望温度に加熱できるようになっている。尚、図中９は前記原料モノマーの流量調整バルブを示し、所定流量で、前記原料モノマーをシャワープレート６に送り込み、このシャワープレート６から、振動板３上の金属粉末３０に向けて原料モノマーを供給してオリゴマーを蒸着重合できるようになっている。
（実施例１）
次ぎに、当該装置を用いた導電性ペーストの製造例を説明する。
モノマー供給源７，７の一方に原料モノマーａとして、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）と、他方の原料モノマーｂとして、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＭＤＡ）とを充填し、処理室１内雰囲気ガスの全圧を真空排気系２を介して１０-2Ｐａに設定した後、ヒータ８，８によって、ＭＤＩを１１２℃、また、ＭＤＡを１３０℃に加熱した。
次いで、シャワープレート６を介して処理室１内に送られる前記原料モノマーａ，ｂを、温度調節手段４で２０℃に設定された振動板３上の平均粒径１０μｍの銀粉末の表面に堆積させて、重合反応を進め、３μｍの膜厚のポリ尿素オリゴマー被膜を形成した。
尚、原料モノマーａ，ｂは、化学量論的に被膜が形成されるように蒸気圧の調整によって１：１のモル比で蒸発するようにした。
得られたポリ尿素オリゴマー被膜は、適度の粘性を有し、緻密、且つ、高純度のものが得られた。
このようにして得られて表面にポリ尿素オリゴマーの被膜を形成された銀粉末を混練して、粘度５０００ｃＰ程度の粘性を有する導電性ペーストを得た。
この導電性ペーストを、プラスチック基板上の端子と、銅線とを接合させた接合部に塗布し、１３０℃に温度設定されたハンダ鏝を１分間当てたところ、端子と銅線とが接着され、導通されることになった。
次ぎに、当該装置を用いた導電性ペーストの製造例を説明する。
モノマー供給源７，７の一方に原料モノマーａとして、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）と、他方の原料モノマーｂとして、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（ＭＤＡ）とを充填し、処理室１内雰囲気ガスの全圧を真空排気系２を介して１０-2Ｐａに設定した後、ヒータ８，８によって、ＭＤＩを１１２℃、また、ＭＤＡを１３０℃に加熱した。
次いで、シャワープレート６を介して処理室１内に送られる前記原料モノマーａ，ｂを、温度調節手段４で２０℃に設定された振動板３上の平均粒径１０μｍの銀粉末の表面に堆積させて、重合反応を進め、３μｍの膜厚のポリ尿素オリゴマー被膜を形成した。
尚、原料モノマーａ，ｂは、化学量論的に被膜が形成されるように蒸気圧の調整によって１：１のモル比で蒸発するようにした。
得られたポリ尿素オリゴマー被膜は、適度の粘性を有し、緻密、且つ、高純度のものが得られた。
このようにして得られて表面にポリ尿素オリゴマーの被膜を形成された銀粉末を混練して、粘度５０００ｃＰ程度の粘性を有する導電性ペーストを得た。
この導電性ペーストを、プラスチック基板上の端子と、銅線とを接合させた接合部に塗布し、１３０℃に温度設定されたハンダ鏝を１分間当てたところ、端子と銅線とが接着され、導通されることになった。
（実施例２）
前記実施例１の銀粉末に代え、平均粒径１５μｍの銅粉末を用い、前記実施例１と同様にしてその表面に３μｍの膜厚のポリ尿素オリゴマー被膜を形成した。
得られたポリ尿素オリゴマー被膜は、適度の粘性を有し、緻密、且つ、高純度のものが得られた。
このようにして得られて表面にポリ尿素オリゴマーの被膜を形成された銅粉末を混練して、粘度６０００ｃＰ程度の粘性を有する導電性ペーストを得た。
この導電性ペーストを、プラスチック基板上の端子と、銅線とを接合させた接合部に塗布し、１３０℃に温度設定されたハンダ鏝を１分間当てたところ、端子と銅線とが接着され、導通されることになった。
前記実施例１の銀粉末に代え、平均粒径１５μｍの銅粉末を用い、前記実施例１と同様にしてその表面に３μｍの膜厚のポリ尿素オリゴマー被膜を形成した。
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このようにして得られて表面にポリ尿素オリゴマーの被膜を形成された銅粉末を混練して、粘度６０００ｃＰ程度の粘性を有する導電性ペーストを得た。
この導電性ペーストを、プラスチック基板上の端子と、銅線とを接合させた接合部に塗布し、１３０℃に温度設定されたハンダ鏝を１分間当てたところ、端子と銅線とが接着され、導通されることになった。
１ 処理室
２ 真空排気系
３ 振動板
４ 温度調節手段
５ 加振器
６ シャワープレート
７ モノマー供給源
８ ヒータ
９ 流量調整バルブ
３０ 金属粉末
ａ，ｂ 原料モノマー
２ 真空排気系
３ 振動板
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７ モノマー供給源
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９ 流量調整バルブ
３０ 金属粉末
ａ，ｂ 原料モノマー
Claims (7)
- 金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を混練してペースト状にしたことを特徴とする導電性ペースト。
- 前記金属粉末の粒径が３〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載の導電性ペースト。
- 前記オリゴマーの膜厚が１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の導電性ペースト。
- 前記金属粉末が、銀、銅、金、炭素からなる群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の導電性ペースト。
- 前記オリゴマーが、ポリ尿素オリゴマー、ポリアミド酸オリゴマーからなる群から選ばれた少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の導電性ペースト
- 前記ペーストの粘度を１０００〜１００００ｃＰとしたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の導電性ペースト。
- 振動板上で金属粉末に振動を加えながら、その表面にオリゴマーを蒸着重合して金属粉末表面にオリゴマーを被覆した粉末群を得、これを混練してペースト状にすることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004053817A JP4559096B2 (ja) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | 導電性ペースト並びにその製造方法 |
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| JP2004053817A JP4559096B2 (ja) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | 導電性ペースト並びにその製造方法 |
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|---|---|
| JP2005243512A true JP2005243512A (ja) | 2005-09-08 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6394502A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-25 | 新技術開発事業団 | 導電性フイラ−及びその製造方法 |
| JPS63223072A (ja) * | 1987-03-11 | 1988-09-16 | Sekisui Chem Co Ltd | 導電ペ−スト |
| JPH0977974A (ja) * | 1995-09-13 | 1997-03-25 | Mitsui Toatsu Chem Inc | ポリアミド酸ペースト |
-
2004
- 2004-02-27 JP JP2004053817A patent/JP4559096B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0977974A (ja) * | 1995-09-13 | 1997-03-25 | Mitsui Toatsu Chem Inc | ポリアミド酸ペースト |
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