JP2017179466A - 銀被覆樹脂粒子及びその製造方法並びに該粒子を含む導電ペースト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コア樹脂粒子と、コア樹脂粒子を被覆する銀被覆層とを備えた銀被覆樹脂粒子において、コア樹脂粒子は、未被覆率が7〜40%となるように、その粒子表面が銀被覆層によって部分的に、かつ網目状に被覆され、銀被覆層の厚さが0.07〜0.3μmであり、銀被覆樹脂粒子の平均粒径が0.5〜4μmである。
【選択図】図1
Description
本発明の銀被覆樹脂粒子は、コア樹脂粒子(母粒子)と、その表面を被覆する銀被覆層から構成される。なお、後述する前処理により、銀を被覆する前のコア樹脂粒子表面に、予め錫吸着層等が設けられていてもよい。この銀被覆樹脂粒子は、実装後の接合部や形成後の電子部品等において導通を確保する導電性フィラーとしての役割を担う。このような非金属製の樹脂粒子を中央に配した構造を採ることで、粒子表面の銀被覆層により高い導通を確保できるとともに、従来の銀単層の金属粒子等に比べて比重を小さくすることができる。そのため、比重が大きい導電性フィラーが自重によって沈降し、塗布後のペースト内或いは印刷パターン(印刷後のペースト)内でフィラーが偏在することで、導電性のムラが生じたり、印刷パターンの形状が崩れるといった不具合を抑制できる。また、良好な導通を確保しつつ、銀の使用量を減らすことができるため、低コスト化が図られる。
銀被覆樹脂粒子を構成するコア樹脂粒子の樹脂材質は、特に限定されないが、光の透過性、耐薬品性、耐熱性等の理由から、アクリル、フェノール、ポリスチレン、シリコーン、メラミン、ポリアミド及びPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)からなる群より選ばれた1種又は2種以上であることが好ましい。
銀被覆樹脂粒子は、以下の方法により製造することができる。先ず、コア樹脂粒子に、錫化合物の水溶液による前処理を行い(錫吸着層の形成工程)、次いで、前処理を行ったコア樹脂粒子に、還元剤を用いて無電解銀めっきを行う(銀被覆層の形成工程)。これにより、銀被覆樹脂粒子前駆体が得られる。そして、得られた銀被覆樹脂粒子前駆体に、所定の条件で加熱処理を施す(開口部の形成工程)。
このようにして得られた本発明の銀被覆樹脂粒子は、上述のように、光の透過性に優れているため、特に、感光性の導電ペーストに含まれる導電性フィラーとして好適に利用することができる。また、この銀被覆樹脂粒子は、光の透過性以外に、導電性や印刷パターン形成後の形状保持性等にも優れることから、感光性を持たない、通常の導電ペースト等にも利用できる。その他、異方性導電接着剤等の異方性導電材料、或いは導電スペーサといった導電性材料に含まれる導電性フィラーとしても使用することができる。
続いて、上記方法で調製された感光性導電ペーストを用いて電極を形成する方法について説明する。具体的には、先ず、基材にこのペーストを塗布して塗布膜(ゲル膜)を形成する。塗布方法としては、例えばスクリーン印刷法や、バーコーター、ブレードコーター、フィルムアプリケーター等を用いた方法が挙げられる。基材としては、電極の用途に応じて、例えばガラス基板やセラミック基板等が用いられる。
先ず、塩化第一錫20gと、濃度が35%の塩酸20cm3を、容量1dm3のメスフラスコを用いて水で1dm3に希釈(メスアップ)し、25℃に保温した。この水溶液に、平均粒径が0.8μmであり、かつ粒径の変動係数が7%のシリコーン樹脂粒子10gを添加して、2時間撹拌し、その後、シリコーン樹脂粒子を濾別して水洗することにより前処理を行った。なお、上記シリコーン樹脂粒子には、ポリメチルシルセスキオサキサン樹脂粒子を使用した。
コア樹脂粒子として、平均粒径が1.8μmであり、かつ粒径の変動係数が5%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、及び銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。なお、銀被覆層の厚さの制御は、上述の錯化剤及び還元剤を含む水溶液又は硝酸銀を含む水溶液を作製するときの各成分の使用量を、コア樹脂粒子の平均粒径に応じて調整することにより行った(後述する他の実施例又は比較例において同じ)。
コア樹脂粒子として、平均粒径が1.2μmであり、かつ粒径の変動係数が5%のアクリル樹脂粒子(PMMA樹脂)を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、及び加熱処理の際の処理時間を180分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。なお、
コア樹脂粒子として、平均粒径が1.8μmであり、かつ粒径の変動係数が7%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、銀被覆樹脂粒子前駆体の加熱処理を、液相中で行ったこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。なお、液相中での加熱処理は次の手順により行った。具体的には、先ず、ガラス製の反応容器内に高沸点溶媒として1,10−デカンジオールを充填し、ここに上記得られた銀被覆樹脂粒子前駆体を投入した。次いで、この反応容器をN2ガス雰囲気に設定した雰囲気炉内へ搬送し、250℃まで昇温させて180分間静置することにより行った。
加熱処理する際に、高沸点溶媒としてミリスチルアルコールを用いたこと、処理温度を330℃、処理時間を60分間としたこと以外は、実施例4と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
コア樹脂粒子として、平均粒径が0.5μmであり、かつ粒径の変動係数が10%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、及び加熱処理の際の処理温度を250℃、処理時間を30分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
コア樹脂粒子として、平均粒径が3μmであり、かつ粒径の変動係数が4%のアクリル樹脂粒子(PMMA樹脂)を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、及び加熱処理の際の処理時間を180分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
コア樹脂粒子として、平均粒径が1.8μmであり、かつ粒径の変動係数が5%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、銀被覆樹脂粒子前駆体の加熱処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
コア樹脂粒子として、平均粒径が1.8μmであり、かつ粒径の変動係数が5%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、及び加熱処理の際の処理時間を30分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。なお、この比較例2では、最終的に得られる銀被覆樹脂粒子の銀被覆層の厚さを非常に薄く制御したため、加熱処理後の未被覆率が所望の範囲を超える大きい値を示した。
アトマイズ法により得られた、平均粒径が2μmの銀粒子を比較例3とした。
コア樹脂粒子として、平均粒径が1.8μmであり、かつ粒径の変動係数が5%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、及び加熱処理の際の処理時間を180分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
コア樹脂粒子として、平均粒径が0.3μmであり、かつ粒径の変動係数が15%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、及び加熱処理の際の処理時間を180分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
コア樹脂粒子として、平均粒径が4μmであり、かつ粒径の変動係数が7%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、及び加熱処理の際の処理時間を180分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
加熱処理の際の処理時間を20分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
コア樹脂粒子として、平均粒径が0.5μmであり、かつ粒径の変動係数が10%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、加熱処理の際の処理時間を200分間としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
コア樹脂粒子として、平均粒径が1.8μmであり、かつ粒径の変動係数が7%のシリコーン樹脂粒子を使用したこと、銀被覆層の厚さを以下の表1に示す厚さに制御したこと、加熱処理の際の処理温度を360℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、以下の表1に示す銀被覆樹脂粒子を得た。
実施例1〜7及び比較例1〜9で得られた銀被覆樹脂粒子等について、以下の(i)〜(v)の評価を行った。これらの結果を以下の表1に示す。また、実施例1,2及び比較例1、2で得られた銀被覆樹脂粒子を走査型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製 型式名:SU−1500)で観察したときの写真図を、それぞれ図1〜図4に示す。
上述の実施例1、2及び7で得られた銀被覆樹脂粒子と、比較例3で得られた銀粒子と、比較例4で得られた銀被覆樹脂粒子をそれぞれ用いて感光性導電ペーストを調製し、露光、現像後のパターン形状について評価した。この結果を以下の表2〜表4に示す。
Claims (6)
- コア樹脂粒子と、前記コア樹脂粒子を被覆する銀被覆層とを備えた銀被覆樹脂粒子において、
前記コア樹脂粒子は、未被覆率が7〜40%となるように、その粒子表面が前記銀被覆層によって部分的に、かつ網目状に被覆され、
前記銀被覆樹脂粒子の平均粒径が0.5〜4μmであることを特徴とする銀被覆樹脂粒子。 - コア樹脂粒子と、前記コア樹脂粒子を被覆する銀被覆層とを備えた銀被覆樹脂粒子の製造方法において、
前記コア樹脂粒子を前処理して、その粒子表面に錫吸着層を形成する工程と、
前記前処理によって錫吸着層が形成されたコア樹脂粒子の粒子表面に、無電解めっき法により前記銀被覆層の厚さが0.07〜0.3μmとなるように前記銀被覆層を形成して、銀被覆樹脂粒子前駆体を得る工程と、
前記銀被覆樹脂粒子前駆体に、気相中又は液相中、温度250〜350℃、処理時間30〜180分間の条件で加熱処理を施す工程と
を含むことを特徴とする銀被覆樹脂粒子の製造方法。 - 請求項1記載の銀被覆樹脂粒子を含む導電ペースト。
- 前記導電ペーストが感光性導電ペーストである請求項3記載の導電ペースト。
- 前記銀被覆樹脂粒子以外に、アルカリ可溶性樹脂、多官能(メタ)アクリレート、光重合開始剤、光吸収剤及び溶剤を含む請求項4記載の導電ペースト。
- 請求項3ないし5いずれか1項に記載の導電ペーストを用いて形成された電極。
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