JP2018198133A - 導電性ペースト、及び立体回路の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る熱可塑性樹脂は、融点又はガラス転移温度以上の温度に加熱した場合、高粘度の液状状態になり、外力により自由に変形すると共に、冷却して外力を取り除いた場合にその時点の形状を保持して硬化する性質を有する樹脂である。本発明に係る熱可塑性樹脂としては、従来公知の様々な熱可塑性樹脂を用いることができる。また、本発明に係る熱可塑性樹脂は、上記の性質を有する限り、反応性官能基を有していてもよい。本発明に係る熱可塑性樹脂は成型温度において柔らかい樹脂であることが好ましく、熱可塑性樹脂の軟化点は、50℃以上であり、80℃以上であることが好ましい。更に、熱可塑性樹脂の軟化点と成型体の成型温度との差は、±30℃の範囲内に入ることが好ましい。係る温度差の範囲に含まれるように熱可塑性樹脂、及び成型温度を選択することで、導電性ペーストの硬化物の成型体の変形前後の抵抗変化率を低くできる。
導電性フィラーは、電気導電性を有する材料を用いて形成される。導電性フィラーとしては、炭素粒子、又は銀、銅、ニッケル、金、スズ、亜鉛、白金、パラジウム、鉄、タングステン、モリブデン、はんだ等の金属粒子若しくは合金粒子、又はこれらの粒子表面を金属等の導電性コーティングで覆って調製した粒子等の導電性粒子を用いることができる。また、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、若しくはベンゾグアナミン樹脂から構成される非導電性粒子であるポリマー粒子、又はガラスビーズ、シリカ、黒鉛、若しくはセラミックから構成される無機粒子の表面に金属等の導電性コーティングを施して得られる導電性粒子を用いることもできる。本発明においては、長期信頼性や導電性の観点から、金属粒子を含む導電性フィラーを用いることが好ましく、銀粒子若しくは銀ナノ粒子を含んで構成された導電性フィラーを用いることがより好ましい。
溶剤としては、様々な溶剤を用いることができる。例えば、溶剤として、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールやジエチレングリコールのモノ又はジエーテル、ジメチルホルムアミドやジメチルスルホキシド等の極性溶媒、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、s−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、n−デカノール、4−メチル−2−ペンタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、メトキシメチルブタノール等のアルコール、及びこれらの混合物を用いることができる。
本発明に係る導電性ペーストには、導電性ペーストの導電性や硬化性等の機能を損なわない範囲で、必要に応じ、安定剤、分散剤、消泡剤、防腐剤、増粘剤、フィラー、破泡剤、イオン交換水、界面活性剤、粘着付与樹脂、増量剤、物性調整剤、補強剤、着色剤、難燃剤、タレ防止剤、チキソトロピー剤、沈殿防止剤、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、香料、顔料、染料等の各種添加剤を加えてもよい。
フィラーとしては樹脂フィラー(樹脂微粉末)や無機フィラー、及び機能性フィラーを用いることができる。フィラーに、シランカップリング剤、チタンキレート剤、アルミカップリング剤、脂肪酸、脂肪酸エステル、ロジン等で表面処理を施してもよい。樹脂フィラーとしては、有機樹脂等からなる粒子状のフィラーを用いることができる。例えば、樹脂フィラーとして、ポリアクリル酸エチル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂系、ベンゾグアナミン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂等の有機質微粒子を用いることができる。
導電性ペーストは、以下の手順により製造できる。まず、熱可塑性樹脂、及び導電性フィラー、並びに必要に応じて溶剤やその他の添加剤を所定量秤量し、準備する(準備工程)。次に、熱可塑性樹脂、導電性フィラー、及び溶剤を所定の容器に投入し、所定時間撹拌する(混合工程)。これにより、本発明に係る導電性ペーストを製造できる。なお、各工程、若しくはいずれかの工程において、他の添加物を適宜添加してもよい。
図1は、本発明に係る導電性ペーストを用いた立体回路の製造工程の概要の一例を示す。
本発明に係る導電性ペーストは、熱可塑性樹脂の軟化点と成型体の成型温度との差が±30℃以下になるように調整してあるので、導電性ペーストの硬化物を立体成型に用いることで当該硬化物に伸長や屈曲等の変形が生じても、当該硬化物からなる導電パターン若しくは導電回路の抵抗の変化率を低く抑えることができる。すなわち、導電性ペーストの硬化物は、伸び等の変形が生じても導電性を確保できると共に、抵抗の安定性を確保できる。また、本発明に係る導電性ペーストによれば、スクリーン印刷等により基材表面に所定のパターンを形成することができ、かつ、例えば、1mm幅等の太い配線も容易に形成できる。したがって、本発明に係る導電性ペーストによれば、複雑な形状の立体回路を簡単な工程で、かつ、低コストで製造できる。
表1に示す配合割合で各配合物質をそれぞれ添加し、上記「導電性ペーストの製造方法」の説明に則り、導電性ペーストを調製した。具体的に、表1に示す配合割合になるように、熱可塑性樹脂、導電性フィラー、及び溶剤のそれぞれを秤量して準備した。次に、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解した。続いて導電性フィラーを加え撹拌機に投入し、2分間撹拌した(回転条件:自転500rpm、公転1000rpm)。これにより、実施例1〜5、及び比較例1〜2に係る導電性ペーストを得た。
*1:ポリビニルブチラール(商品名:「エスレック BL−S」、積水化学工業(株)製)
*2:ポリビニルブチラール(商品名:「エスレック BL−2H」、積水化学工業(株)製)
*3:ポリビニルアセタール(商品名:「エスレック BX−L」、積水化学工業(株)製)
*4:トリブロックアクリルポリマー(商品名:「クラリティ LA−4285」、(株)クラレ製)
*5:ポリーテルエステルアミド(商品名:「TPAE−31」、(株)T&K TOKA製)
*6:トリブロックアクリルポリマー(商品名:「クラリティ LA−2140」、(株)クラレ製)
*7:ジエチレングリコールモノブチルエーテル(商品名:「ブチセノール20」、KHネオケム(株)製)
*8:ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(商品名:「ブチセノール20アセテート」、KHネオケム(株)製)
*9:ジエチレングリコールジエチルエーテル(商品名:「DEDG」、日本乳化剤(株)製)
*10:3−メトキシ−3−メチルブタノール(商品名:「ソルフィット」、(株)クラレ製)
*11:銀フレーク(商品名:「シルコートAgC−201Z」、福田金属箔粉工業(株)製)
実施例1に係る導電性ペーストを、厚さ100μmのマスキングテープをスペーサーとし、ガラス板上に70mm×100mmのサイズで塗布し、80℃20分間で硬化させた。その後、室温まで冷却し、導電性ペーストの硬化物からなるテストピースを得た。そして、ロレスターMCP−T360(三菱アナリテック製)を用い、このテストピースの体積抵抗率(室温まで冷却直後の体積抵抗率)を測定した。実施例2〜5、及び比較例1〜2に係る導電性ペーストについても同様の測定をした。
図2は、実施例における成型体の形状を示す。
R=[(Ra−Ri)/Ri]×100 (式1)
20 パターン
22 配線パターン
22a、22b 配線パターン
30 立体回路
30a 一面
30b エッジ部
40 回路
Claims (7)
- 成型体に設けられる導電性ペーストであって、
熱可塑性樹脂と、
導電性フィラーと
を含み、
前記熱可塑性樹脂の軟化点と前記成型体の成型温度との差が±30℃以下である導電性ペースト。 - 前記熱可塑性樹脂の軟化点が、50℃以上である請求項1に記載の導電性ペースト。
- 前記成型体の成型温度が、80℃以上200℃以下である請求項1又は2に記載の導電性ペースト。
- 前記導電性ペーストの硬化物の成型体の変形前後の抵抗変化率が、3倍以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
- 前記導電性フィラーの配合量が、前記熱可塑性樹脂100質量部に対し、500質量部以上900質量部以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
- 前記1〜5のいずれか1項に記載の導電性ペーストを用い、基材の表面に所定形状のパターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターンを硬化させる硬化工程と、
前記パターンが設けられた前記基材を所定の立体形状に成型する成型工程と
を備える立体回路の製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性ペーストの硬化物からなる導電回路。
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