JP2582514B2 - 自動車ガラスの厚膜導電体ペースト - Google Patents
自動車ガラスの厚膜導電体ペーストInfo
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Description
【0001】
【発明の分野】本発明は厚膜導電体ペースト、特に自動
車の窓の曇り止めとして使用するための厚膜導電体組成
物に関する。
車の窓の曇り止めとして使用するための厚膜導電体組成
物に関する。
【0002】
【発明の背景】近年、自動車製造業では窓に常置された
電気的に導電性のグリッドを用いて除霜したり及び/ま
たは曇りを取り除いたりすることのできる窓の付近の装
置をオプションで提供している。迅速に除霜するには、
回路に低電圧の電力源から多量の電力、例えば12ボル
トを供給することが可能でなければならない。さらに、
導電性グリッドの線は、後ろの窓を通して可視性が維持
されるよう十分に狭くなければならない。
電気的に導電性のグリッドを用いて除霜したり及び/ま
たは曇りを取り除いたりすることのできる窓の付近の装
置をオプションで提供している。迅速に除霜するには、
回路に低電圧の電力源から多量の電力、例えば12ボル
トを供給することが可能でなければならない。さらに、
導電性グリッドの線は、後ろの窓を通して可視性が維持
されるよう十分に狭くなければならない。
【0003】導電性パターンの抵抗は2〜15ミリオー
ム/スクエアのオーダーであることが要求され、この要
求は貴金属導電体、特に銀に容易に適合する。銀はこの
用途において現在最も広く用いられている導電体物質で
ある。
ム/スクエアのオーダーであることが要求され、この要
求は貴金属導電体、特に銀に容易に適合する。銀はこの
用途において現在最も広く用いられている導電体物質で
ある。
【0004】これまで、窓の曇りを除去するグリッドの
製造に用いる物質には、ほとんど厚膜銀導電体が含ま
れ、これは有機媒体中に分散された、微細銀粉末粒子及
びガラスフリットからなるペーストから製造される。典
型的な適用では、銀粉末70重量%、ガラスフリット5
重量%及び有機媒体25重量%を含むペーストを180
標準メッシュスクリーンを通して、平坦な未形成のガラ
スの後ろ窓上にスクリーン印刷する。印刷された組成物
を約150℃で少なくとも2分間乾燥し、次いで全体の
エレメントを空気中650℃で2〜5分間焼成する。焼
成した後、軟化したガラスを型の中に圧縮して成型し、
次いで急速に冷却して焼入れをする。焼成サイクル中
に、蒸発及び熱分解によって有機媒体を除去する。ガラ
ス及び銀を焼結させガラスを銀粒子のバインダーとして
作用させて、連続的な導電性通路を形成する。
製造に用いる物質には、ほとんど厚膜銀導電体が含ま
れ、これは有機媒体中に分散された、微細銀粉末粒子及
びガラスフリットからなるペーストから製造される。典
型的な適用では、銀粉末70重量%、ガラスフリット5
重量%及び有機媒体25重量%を含むペーストを180
標準メッシュスクリーンを通して、平坦な未形成のガラ
スの後ろ窓上にスクリーン印刷する。印刷された組成物
を約150℃で少なくとも2分間乾燥し、次いで全体の
エレメントを空気中650℃で2〜5分間焼成する。焼
成した後、軟化したガラスを型の中に圧縮して成型し、
次いで急速に冷却して焼入れをする。焼成サイクル中
に、蒸発及び熱分解によって有機媒体を除去する。ガラ
ス及び銀を焼結させガラスを銀粒子のバインダーとして
作用させて、連続的な導電性通路を形成する。
【0005】自動車の曇り止めの製造では、重要な基準
はガラスと導電体パターンの間の界面の外観、特に色で
ある。自動車の窓の製造に用いられるガラスの最も有力
なタイプはフロートガラス法により製造されるソーダラ
イムガラスで、ここでは溶融したソーダライムガラス
が、制御された雰囲気中で溶融したスズまたはスズ合金
の長いプール上でキャストされる。この方法では、研磨
したりみがいたりする必要のないほぼ完全な平らな厚さ
の均一性が優れたガラスが製造される。フロートガラス
法では少量のスズが浴からガラスの中へ拡散する。これ
はガラスの表面上に可視の像を残さない。しかしなが
ら、スズの拡散は銀および銅のような金属の着色を伴う
ガラスの異なる化学相互作用を生じ、そしてガラスの表
面はより硬くなる。
はガラスと導電体パターンの間の界面の外観、特に色で
ある。自動車の窓の製造に用いられるガラスの最も有力
なタイプはフロートガラス法により製造されるソーダラ
イムガラスで、ここでは溶融したソーダライムガラス
が、制御された雰囲気中で溶融したスズまたはスズ合金
の長いプール上でキャストされる。この方法では、研磨
したりみがいたりする必要のないほぼ完全な平らな厚さ
の均一性が優れたガラスが製造される。フロートガラス
法では少量のスズが浴からガラスの中へ拡散する。これ
はガラスの表面上に可視の像を残さない。しかしなが
ら、スズの拡散は銀および銅のような金属の着色を伴う
ガラスの異なる化学相互作用を生じ、そしてガラスの表
面はより硬くなる。
【0006】銀を導電性物質として用いた場合、導電体
がガラスの“スズ側”すなわちフロート法中のスズの次
に行うガラスの側に印刷された時に、着色剤を添加する
ことなしに、ガラス−導電体界面で、天然の暗い褐色が
生じる。
がガラスの“スズ側”すなわちフロート法中のスズの次
に行うガラスの側に印刷された時に、着色剤を添加する
ことなしに、ガラス−導電体界面で、天然の暗い褐色が
生じる。
【0007】この製造方法においては、導電体をガラス
の空気側に印刷し、取り扱い上の難点を回避するのが好
ましい。たとえば、ガラス表面への機械的な損傷を低減
すれば歩留まりの低下を小さくすることができ、エナメ
ルの色をうまく制御することができる。しかしながら、
導電体をガラスの「空気側」すなわち大気にさらされて
いる側に印刷すると、色の発生がほとんど起こらない。
このために自動車ガラス産業では、ガラスの縁にエナメ
ルを印刷した後、フロートガラスのスズ側に銀ペースト
を印刷するのが一般的である。その結果、これに使用す
る厚膜ペースト処方には、ガラスの空気側に印刷して適
当な色を発生するように種々の着色剤が含まれている。
の空気側に印刷し、取り扱い上の難点を回避するのが好
ましい。たとえば、ガラス表面への機械的な損傷を低減
すれば歩留まりの低下を小さくすることができ、エナメ
ルの色をうまく制御することができる。しかしながら、
導電体をガラスの「空気側」すなわち大気にさらされて
いる側に印刷すると、色の発生がほとんど起こらない。
このために自動車ガラス産業では、ガラスの縁にエナメ
ルを印刷した後、フロートガラスのスズ側に銀ペースト
を印刷するのが一般的である。その結果、これに使用す
る厚膜ペースト処方には、ガラスの空気側に印刷して適
当な色を発生するように種々の着色剤が含まれている。
【0008】空気側に印刷するのにしばしば用いられる
着色剤は、銀塩、例えばAg2SO4及びAg2Sを有
し、これは焼成時にガラス基体の成分とイオン交換反応
を行い、基体及びその上に印刷された導電体組成物の間
の界面で銀の粒子を形成する。しかしながら、この方法
で製造された導電体パターンはいくつかの欠点を有す
る。
着色剤は、銀塩、例えばAg2SO4及びAg2Sを有
し、これは焼成時にガラス基体の成分とイオン交換反応
を行い、基体及びその上に印刷された導電体組成物の間
の界面で銀の粒子を形成する。しかしながら、この方法
で製造された導電体パターンはいくつかの欠点を有す
る。
【0009】(1) 上記した種類の着色剤は適切な色の
発生を得るための実質的な濃度で使用されなければなら
ない。 (2) このような着色剤の実質的な濃度が使用される場
合、表面は、はんだにより不適当に濡れているので著し
くはんだ付け性が低い。 (3) しばしば銀イオンの還元のため線に隣接した領域
中に透明な黄色が形成される。 (4) 次いで、これらの粒子はガラスとのイオン交換に
よりAgの着色された塊を形成し、これにより移動性の
塩種を生じる。 (5) 上記方法により生じた色は焼成すると変化する傾
向がある。
発生を得るための実質的な濃度で使用されなければなら
ない。 (2) このような着色剤の実質的な濃度が使用される場
合、表面は、はんだにより不適当に濡れているので著し
くはんだ付け性が低い。 (3) しばしば銀イオンの還元のため線に隣接した領域
中に透明な黄色が形成される。 (4) 次いで、これらの粒子はガラスとのイオン交換に
よりAgの着色された塊を形成し、これにより移動性の
塩種を生じる。 (5) 上記方法により生じた色は焼成すると変化する傾
向がある。
【0010】〔先行技術のまとめ〕Gregoらによる米国特許第3,775,154号 本文献は装飾用の着色組成物に関し、これは結晶性ガラ
スの上に液体として噴霧するかまたはペーストとして塗
布され、次いで1085℃で焼成され、ガラスの着色及
びセラミック化が達成される。組成物には銀化合物5〜
15重量%、硫黄単体5〜15重量%、Fe、Mn、N
i、V、Cr、TiまたはCoの化合物40〜80重量
%及びベントナイトのような無機バインダー5〜10重
量%が含まれる。銀は装飾の表面の質を改善すると言わ
れている。硫黄は反射性の硫黄化銀の形成による焼成工
程中の早期の還元を回避する作用がある。次いで銀イオ
ンはイオン交換によりガラス内で一価の状態に還元され
る。ベントナイトは未加工の強度添加剤及び焼成された
組成物のバインダーとして働くと言われている。Jasinskiの米国特許第3,844,796号 本文献は、着色剤としてMnO2及びK2Cr2O7の混合
物を用いて着色されたガラスの製造に関する。特に、M
n+2は茶色を得る弱い着色剤であり、Mn+6は紫色を得
る強力な着色剤である。強力な酸化剤である六価のクロ
ムの機能は、最大の着色力を与える原子価状態にマンガ
ンを維持することである。Eusticeの米国特許第4,446,059号 本文献は、(a)導電性金属、(b)無機結合剤及び(c)酸
化銀及び/または酸化銅またはそれらの前駆体及びB2
O3の混合物である着色剤の微細粒子からなる空気側焼
成用の厚膜ペースト導電体組成物に関する。Donleyらの米国特許第4,623,389号 本文献は銀粉末、鉛ボロシリケートガラスフリット及び
銀イオン還元剤(これは2価のスズ化合物、例えば硫酸
スズまたは4価のクロム化合物、例えば酸化クロムのい
ずれかである)からなる暗い色を有する加熱された自動
車のバックライト用の組成物に関する。
スの上に液体として噴霧するかまたはペーストとして塗
布され、次いで1085℃で焼成され、ガラスの着色及
びセラミック化が達成される。組成物には銀化合物5〜
15重量%、硫黄単体5〜15重量%、Fe、Mn、N
i、V、Cr、TiまたはCoの化合物40〜80重量
%及びベントナイトのような無機バインダー5〜10重
量%が含まれる。銀は装飾の表面の質を改善すると言わ
れている。硫黄は反射性の硫黄化銀の形成による焼成工
程中の早期の還元を回避する作用がある。次いで銀イオ
ンはイオン交換によりガラス内で一価の状態に還元され
る。ベントナイトは未加工の強度添加剤及び焼成された
組成物のバインダーとして働くと言われている。Jasinskiの米国特許第3,844,796号 本文献は、着色剤としてMnO2及びK2Cr2O7の混合
物を用いて着色されたガラスの製造に関する。特に、M
n+2は茶色を得る弱い着色剤であり、Mn+6は紫色を得
る強力な着色剤である。強力な酸化剤である六価のクロ
ムの機能は、最大の着色力を与える原子価状態にマンガ
ンを維持することである。Eusticeの米国特許第4,446,059号 本文献は、(a)導電性金属、(b)無機結合剤及び(c)酸
化銀及び/または酸化銅またはそれらの前駆体及びB2
O3の混合物である着色剤の微細粒子からなる空気側焼
成用の厚膜ペースト導電体組成物に関する。Donleyらの米国特許第4,623,389号 本文献は銀粉末、鉛ボロシリケートガラスフリット及び
銀イオン還元剤(これは2価のスズ化合物、例えば硫酸
スズまたは4価のクロム化合物、例えば酸化クロムのい
ずれかである)からなる暗い色を有する加熱された自動
車のバックライト用の組成物に関する。
【0011】〔発明の概要〕 本発明は、(a)金属銀の微細粒子、(b)軟化点35
0〜620℃を有するガラスフリットの微細粒子、なら
びに(c)ペースト基準で1〜10重量%の原子価が2
+よりも高いV、Mn、FeおよびCoの酸化物ならび
にそれらの混合物から選択された遷移金属酸化物の微細
粒子を含有し、(a)、(b)および(c)の全てが
(d)有機媒体中に分散されていることを特徴とする、
自動車窓ガラスの曇り防止用導電性パターン形成用厚膜
ペースト組成物に関する。
0〜620℃を有するガラスフリットの微細粒子、なら
びに(c)ペースト基準で1〜10重量%の原子価が2
+よりも高いV、Mn、FeおよびCoの酸化物ならび
にそれらの混合物から選択された遷移金属酸化物の微細
粒子を含有し、(a)、(b)および(c)の全てが
(d)有機媒体中に分散されていることを特徴とする、
自動車窓ガラスの曇り防止用導電性パターン形成用厚膜
ペースト組成物に関する。
【0012】第2の態様では、本発明は、 (1) フロート法によるガラスの製造工程中で、ガラ
スの空気側表面に上記厚膜ペーストのパターンをスクリ
ーン印刷し、そして (2) 厚膜パターンを580〜680℃で焼成し、厚
膜ペーストから有機溶媒を揮発させ、かつ銀粒子を液相
焼結させる工程からなる自動車窓ガラスの曇り防止用導
電性パターンの形成方法に関する。
スの空気側表面に上記厚膜ペーストのパターンをスクリ
ーン印刷し、そして (2) 厚膜パターンを580〜680℃で焼成し、厚
膜ペーストから有機溶媒を揮発させ、かつ銀粒子を液相
焼結させる工程からなる自動車窓ガラスの曇り防止用導
電性パターンの形成方法に関する。
【0013】〔発明の詳細な説明〕A. 導電性金属 フレークまたは粉末のいずれかの銀が、本発明の実施に
おいて使用することができる。銀の粒子径は技術的な効
果の見地からはそれ自体狭く限定されない。しかしなが
ら粒子サイズは銀の焼結特性に影響を与え、大きな粒子
は小さな粒子よりもゆっくりした速度で焼結する。さら
に銀粒子は適用される方法(通常はスクリーン印刷であ
る)に適したサイズでなければならない。それ故銀の粒
子は10ミクロンを越えないサイズ、好ましくは5ミク
ロンを越えないサイズでなければならない。最小の粒子
サイズは通常約0.1ミクロンである。1.0ミクロンよ
り大きい銀粒子はペーストへの着色力がより大きい。従
って本発明の組成物には1.0ミクロンより大きい銀粒
子少なくとも50重量%が含まれる。
おいて使用することができる。銀の粒子径は技術的な効
果の見地からはそれ自体狭く限定されない。しかしなが
ら粒子サイズは銀の焼結特性に影響を与え、大きな粒子
は小さな粒子よりもゆっくりした速度で焼結する。さら
に銀粒子は適用される方法(通常はスクリーン印刷であ
る)に適したサイズでなければならない。それ故銀の粒
子は10ミクロンを越えないサイズ、好ましくは5ミク
ロンを越えないサイズでなければならない。最小の粒子
サイズは通常約0.1ミクロンである。1.0ミクロンよ
り大きい銀粒子はペーストへの着色力がより大きい。従
って本発明の組成物には1.0ミクロンより大きい銀粒
子少なくとも50重量%が含まれる。
【0014】銀は普通、高純度(99+%)である。し
かしながら、パターンの電気的な要求を考えるとより純
度の低い物質も使用することができる。組成物中の銀の
量は液体有機媒体を除く固体に基づいて通常60〜99
重量%である。ペーストに基づくと50〜90重量%で
ある。
かしながら、パターンの電気的な要求を考えるとより純
度の低い物質も使用することができる。組成物中の銀の
量は液体有機媒体を除く固体に基づいて通常60〜99
重量%である。ペーストに基づくと50〜90重量%で
ある。
【0015】B. 無機バインダー 上述のように、本発明の組成物の無機バインダーは、組
成物が580〜680℃で焼成され、適切に焼結、湿潤
及びガラス基体への接着が行われるために、350〜6
20℃の軟化点を有するガラスフリットである。
成物が580〜680℃で焼成され、適切に焼結、湿潤
及びガラス基体への接着が行われるために、350〜6
20℃の軟化点を有するガラスフリットである。
【0016】ガラスフリットバインダーの化学組成は遷
移金属酸化物がガラス中に含まれなければならない範囲
以外は本発明の機能に関して重要ではない。鉛ボロシリ
ケートは自動車のガラスペーストに広く用いられてお
り、これは本発明の実施にも用いることができる。鉛シ
リケート及び鉛ボロシリケートガラスは軟化点の範囲及
びガラス接着性の両方の見地から優れている。低ボレー
トガラス、すなわち約20重量%を越えないB2O3を
有するものを使用するのが好ましい。このような低ボレ
ートガラスにはしばしば少量の他のガラス形成剤及び改
質剤同様PbO60〜80%が含まれる。
移金属酸化物がガラス中に含まれなければならない範囲
以外は本発明の機能に関して重要ではない。鉛ボロシリ
ケートは自動車のガラスペーストに広く用いられてお
り、これは本発明の実施にも用いることができる。鉛シ
リケート及び鉛ボロシリケートガラスは軟化点の範囲及
びガラス接着性の両方の見地から優れている。低ボレー
トガラス、すなわち約20重量%を越えないB2O3を
有するものを使用するのが好ましい。このような低ボレ
ートガラスにはしばしば少量の他のガラス形成剤及び改
質剤同様PbO60〜80%が含まれる。
【0017】高融点及び低融点のフリットの混合物が、
銀粒子の焼結特性を制御するのに使用できるということ
が見出された。特に、高温フリットは低融点フリット中
に溶解し、そしてそれらは一緒になって低融点フリット
のみを含む銀ペーストと比較して銀粒子の焼結速度を遅
らせると信じられている。組成物が装飾エナメルの上に
印刷され焼成される場合、銀の焼結特性をこのように制
御することは特に有効である(装飾エナメルは通常、有
機媒体中に分散された1個またはそれ以上の顔料酸化物
及び不透明剤及びガラスフリットからなるペーストであ
る)。高融点フリットは500℃より高い軟化点を有す
るものと考えられ、そして低融点フリットは500℃よ
り低い軟化点を有するものであると考えられる。高融点
フリットと低融点フリットの融点の違いは、少なくとも
100℃、好ましくは少なくとも150℃でなければな
らない。異なる融点を有する3個またはそれ以上のフリ
ットの混合物も同様に使用することができる。本発明中
で、高融点及び低融点フリットの混合物が用いられる場
合、それらは通常、4/1〜1/4の重量比率で用いら
れる。
銀粒子の焼結特性を制御するのに使用できるということ
が見出された。特に、高温フリットは低融点フリット中
に溶解し、そしてそれらは一緒になって低融点フリット
のみを含む銀ペーストと比較して銀粒子の焼結速度を遅
らせると信じられている。組成物が装飾エナメルの上に
印刷され焼成される場合、銀の焼結特性をこのように制
御することは特に有効である(装飾エナメルは通常、有
機媒体中に分散された1個またはそれ以上の顔料酸化物
及び不透明剤及びガラスフリットからなるペーストであ
る)。高融点フリットは500℃より高い軟化点を有す
るものと考えられ、そして低融点フリットは500℃よ
り低い軟化点を有するものであると考えられる。高融点
フリットと低融点フリットの融点の違いは、少なくとも
100℃、好ましくは少なくとも150℃でなければな
らない。異なる融点を有する3個またはそれ以上のフリ
ットの混合物も同様に使用することができる。本発明中
で、高融点及び低融点フリットの混合物が用いられる場
合、それらは通常、4/1〜1/4の重量比率で用いら
れる。
【0018】組成物中の無機バインダーの総量は普通、
組成物の固体部分の1〜20重量%、好ましくは1〜1
0重量%である。
組成物の固体部分の1〜20重量%、好ましくは1〜1
0重量%である。
【0019】ここで用いたように、「軟化点」の用語は
ASTM C338−57の繊維伸び法(fiber elongat
ion method)により得られる軟化点である。
ASTM C338−57の繊維伸び法(fiber elongat
ion method)により得られる軟化点である。
【0020】C. 遷移金属酸化物 ガラスフリット中に含まれるこれらのものに加えて遷移
金属酸化物を使用することはガラスフリット中の遷移金
属の着色を得るためであり本発明の実施においてはオプ
ションである。適切な酸化物は遷移金属V、Mn、Fe
及びCoの酸化物である。十分な着色効果を得るには通
常このような金属酸化物がペーストに基づいて少なくと
も1.0%必要であり、少なくとも2.0%であることが
好ましい。もちろん別々に添加した遷移金属の酸化物の
混合物も同様に使用される。しかしながら、添加剤の遷
移金属酸化物については焼結した無機バインダー系の性
質を改質し過ぎないように、10重量%を越えないで、
そして好ましくは6重量%を越えないで使用することが
好ましい。焼成した導電体層のガラス基体へのはんだ付
け接着性を高レベルに保持するためには、添加剤の遷移
金属酸化物の量を最小にすることが特に好ましい。それ
にもかかわらず、これらの酸化物はこの役割において特
に重要である。何故なら、先行技術でしばしば用いられ
る塩と異なり、それらはフロートガラスと相互作用せず
水溶性のNa2SO4を形成するからである。酸化バナジ
ウムが好ましい。
金属酸化物を使用することはガラスフリット中の遷移金
属の着色を得るためであり本発明の実施においてはオプ
ションである。適切な酸化物は遷移金属V、Mn、Fe
及びCoの酸化物である。十分な着色効果を得るには通
常このような金属酸化物がペーストに基づいて少なくと
も1.0%必要であり、少なくとも2.0%であることが
好ましい。もちろん別々に添加した遷移金属の酸化物の
混合物も同様に使用される。しかしながら、添加剤の遷
移金属酸化物については焼結した無機バインダー系の性
質を改質し過ぎないように、10重量%を越えないで、
そして好ましくは6重量%を越えないで使用することが
好ましい。焼成した導電体層のガラス基体へのはんだ付
け接着性を高レベルに保持するためには、添加剤の遷移
金属酸化物の量を最小にすることが特に好ましい。それ
にもかかわらず、これらの酸化物はこの役割において特
に重要である。何故なら、先行技術でしばしば用いられ
る塩と異なり、それらはフロートガラスと相互作用せず
水溶性のNa2SO4を形成するからである。酸化バナジ
ウムが好ましい。
【0021】実施例中のデータから、本発明の組成物中
に遷移金属酸化物が用いられる場合、遷移金属酸化物は
焼成した導電性ペーストの性質に異なった効果を示す。
例えば、酸化マンガンの添加は抵抗を著しく増大させる
傾向があるが、ほとんどの効果的な着色剤及び最終的な
ペーストは良好なはんだ付け接着性を有する。一方、酸
化コバルトの添加は中程度にしか抵抗を増加させず、そ
れらは非常に有効な着色剤である。しかしながら焼成し
たペーストははんだ付け接着性が低い。TiO 2と同様
に酸化バナジウムの添加は少なくともすべての酸化物の
抵抗を増加させる。これは焼成温度にいくらか敏感であ
るが、それにもかかわらず、非常に有効な着色剤であ
る。さらに、このようなペーストの焼成温度に対するV
2O5の感受性はペーストへのCo3O4の添加濃度を低く
することによって低下させることができる。さらに、酸
化鉄の添加は抵抗を中程度にしか増加させず、焼成され
たペーストは良好なはんだ付け接着性を有するが、この
着色強調はMn、Coまたは酸化物のいずれかで述べら
れたものと同じではない。焼成されたペーストの性質は
このように異なるため、焼成されたペーストの色、抵抗
及びはんだ付け特性のバランスを適度に保つために酸化
物の混合物を使用することはしばしば好ましい。
に遷移金属酸化物が用いられる場合、遷移金属酸化物は
焼成した導電性ペーストの性質に異なった効果を示す。
例えば、酸化マンガンの添加は抵抗を著しく増大させる
傾向があるが、ほとんどの効果的な着色剤及び最終的な
ペーストは良好なはんだ付け接着性を有する。一方、酸
化コバルトの添加は中程度にしか抵抗を増加させず、そ
れらは非常に有効な着色剤である。しかしながら焼成し
たペーストははんだ付け接着性が低い。TiO 2と同様
に酸化バナジウムの添加は少なくともすべての酸化物の
抵抗を増加させる。これは焼成温度にいくらか敏感であ
るが、それにもかかわらず、非常に有効な着色剤であ
る。さらに、このようなペーストの焼成温度に対するV
2O5の感受性はペーストへのCo3O4の添加濃度を低く
することによって低下させることができる。さらに、酸
化鉄の添加は抵抗を中程度にしか増加させず、焼成され
たペーストは良好なはんだ付け接着性を有するが、この
着色強調はMn、Coまたは酸化物のいずれかで述べら
れたものと同じではない。焼成されたペーストの性質は
このように異なるため、焼成されたペーストの色、抵抗
及びはんだ付け特性のバランスを適度に保つために酸化
物の混合物を使用することはしばしば好ましい。
【0022】導電性相同様、遷移金属酸化物の粒子サイ
ズはこれが別々に添加される場合、技術的な効果の見地
から狭い限定はされない。しかしながら、それらは適用
され焼成される方法に適したサイズでなければならな
い。
ズはこれが別々に添加される場合、技術的な効果の見地
から狭い限定はされない。しかしながら、それらは適用
され焼成される方法に適したサイズでなければならな
い。
【0023】遷移金属酸化物に加えて、少量の暗い無機
顔料を加えて焼成された組成物の色を強調することがで
きる。しかしながら、総固体に基づいて、約5重量%を
越えないで使用し、銀及びガラスフリットの機能的な性
質における著しい変化を回避しなければいけない。銅ク
ロマイト及び酸化クロムはこの目的に有用であることが
わかった。他の暗い無機顔料も同様に使用することがで
きる。
顔料を加えて焼成された組成物の色を強調することがで
きる。しかしながら、総固体に基づいて、約5重量%を
越えないで使用し、銀及びガラスフリットの機能的な性
質における著しい変化を回避しなければいけない。銅ク
ロマイト及び酸化クロムはこの目的に有用であることが
わかった。他の暗い無機顔料も同様に使用することがで
きる。
【0024】D. 有機媒体 本発明の金属組成物は、普通所望の回路パターン中に印
刷されるのが可能なペーストに形成される。
刷されるのが可能なペーストに形成される。
【0025】任意の適した不活性液体が有機媒体(担
体)として使用することができ、非水性の不活性液体が
好ましい。増粘剤、安定化剤及び/または他の一般の添
加剤を有するまたは有さない、種々の有機液体の任意の
一つを使用することができる。使用できる有機液体の例
はアルコール、このようなアルコールのエステル、例え
ば酢酸、及びプロピオネート、テルペン、例えばパイン
油、テルピネオール等、樹脂、例えばポリメタクリレー
ト、の溶液、溶媒例えばパイン油中のエチルセルロース
の溶液及びエチレングルコールモノアセテートのモノブ
チルエーテルである。媒体には揮発性の液体を含むこと
ができこれは、基体へ印刷した後の高速セッティングを
促進する。
体)として使用することができ、非水性の不活性液体が
好ましい。増粘剤、安定化剤及び/または他の一般の添
加剤を有するまたは有さない、種々の有機液体の任意の
一つを使用することができる。使用できる有機液体の例
はアルコール、このようなアルコールのエステル、例え
ば酢酸、及びプロピオネート、テルペン、例えばパイン
油、テルピネオール等、樹脂、例えばポリメタクリレー
ト、の溶液、溶媒例えばパイン油中のエチルセルロース
の溶液及びエチレングルコールモノアセテートのモノブ
チルエーテルである。媒体には揮発性の液体を含むこと
ができこれは、基体へ印刷した後の高速セッティングを
促進する。
【0026】好ましい有機媒体はターピネオール中のエ
チルセルロース(9対1の比率)からなりブチルカルビ
トールアセテートと配合されている増粘剤との組み合わ
せに基づいている。ペーストは三本ロール練り機で都合
よく製造される。これらの組成物の好ましい粘度は約3
0〜100Pa.Sであり、これはBrookfield HBT粘度計で
#5スピンドルを用いて10rpm及び25℃で測定され
たものである。使用される増粘剤の量は最終的な所望の
組成物の粘度に依存している。すなわち、系の印刷の要
求条件によっている。有機媒体は普通、ペーストの5〜
50重量%を構成するであろう。
チルセルロース(9対1の比率)からなりブチルカルビ
トールアセテートと配合されている増粘剤との組み合わ
せに基づいている。ペーストは三本ロール練り機で都合
よく製造される。これらの組成物の好ましい粘度は約3
0〜100Pa.Sであり、これはBrookfield HBT粘度計で
#5スピンドルを用いて10rpm及び25℃で測定され
たものである。使用される増粘剤の量は最終的な所望の
組成物の粘度に依存している。すなわち、系の印刷の要
求条件によっている。有機媒体は普通、ペーストの5〜
50重量%を構成するであろう。
【0027】E. 試料製造 実施例中で評価するため以下の方法を用いて小スケール
の曇り止め回路を製造した。 1. 溶媒ベースまたはUV−硬化タイプのいずれかの
装飾用エナメルペーストを慣用のスクリーン、典型的に
は156または195メッシュのポリエステルを用いて
平らなガラス基体の上にスクリーン印刷する。 2. 印刷されたエナメルパターンをエナメルのタイプ
により150℃で15分間乾燥させるかまたは1.2J
/cm2でUV硬化させる。 3. 銀ペーストを慣用のスクリーン、典型的には19
5メッシュポリエステルを用いて平らなガラス基体の空
気側もしくはスズ側の上にまたは未焼成のエナメルの上
にスクリーン印刷する。他のメッシュ、例えば156及
び230メッシュも同様に使用することができる。 4. ピークガラス表面温度が580〜680℃に達す
るベルト炉中で銀を焼成または銀およびエナメルを同時
焼成する。
の曇り止め回路を製造した。 1. 溶媒ベースまたはUV−硬化タイプのいずれかの
装飾用エナメルペーストを慣用のスクリーン、典型的に
は156または195メッシュのポリエステルを用いて
平らなガラス基体の上にスクリーン印刷する。 2. 印刷されたエナメルパターンをエナメルのタイプ
により150℃で15分間乾燥させるかまたは1.2J
/cm2でUV硬化させる。 3. 銀ペーストを慣用のスクリーン、典型的には19
5メッシュポリエステルを用いて平らなガラス基体の空
気側もしくはスズ側の上にまたは未焼成のエナメルの上
にスクリーン印刷する。他のメッシュ、例えば156及
び230メッシュも同様に使用することができる。 4. ピークガラス表面温度が580〜680℃に達す
るベルト炉中で銀を焼成または銀およびエナメルを同時
焼成する。
【0028】F. 試験方法 抵抗−銀ペーストの抵抗をHewlett Packard 3478A
マルチメーターを用いて測定した。シートの抵抗は印刷
されたパターンのスクエアの数により抵抗を動かしてス
クエアあたりの抵抗を計算した。この数は486mm/
0.76mm=640スクエアであった。
マルチメーターを用いて測定した。シートの抵抗は印刷
されたパターンのスクエアの数により抵抗を動かしてス
クエアあたりの抵抗を計算した。この数は486mm/
0.76mm=640スクエアであった。
【0029】色−銀ペーストにより着色されたガラスの
色は、視覚的な観察及び比色計(X-Rite Model 918)の
測定の両方を行った。比色計は10°の隙間を通して送
られた入射光のビームで45°反射された光からCIE
L*a*b*を計算するよう設計されている。入射光
は太陽光の6500Kのスペクトルに設定されている。
Lまたはbの正の変化は明るい色から暗い色への変化を
示している。Lまたはbが1またはそれ以上である色の
変化は人間の眼単独で検出できる。
色は、視覚的な観察及び比色計(X-Rite Model 918)の
測定の両方を行った。比色計は10°の隙間を通して送
られた入射光のビームで45°反射された光からCIE
L*a*b*を計算するよう設計されている。入射光
は太陽光の6500Kのスペクトルに設定されている。
Lまたはbの正の変化は明るい色から暗い色への変化を
示している。Lまたはbが1またはそれ以上である色の
変化は人間の眼単独で検出できる。
【0030】接着性−銅クリップを3mm厚のガラス基体
上の焼成された銀ペーストにはんだ付けした。銀へのク
リップの接着性をInstron Model A2-140引っ張り試験機
を用いて測定した。接着性の値は40ポンドより大きい
のが好ましい。
上の焼成された銀ペーストにはんだ付けした。銀へのク
リップの接着性をInstron Model A2-140引っ張り試験機
を用いて測定した。接着性の値は40ポンドより大きい
のが好ましい。
【0031】
【実施例】〔実施例1〜21〕 一連の21個の銀含有厚膜ペーストを製造し、本発明の
組成の変化を観察しそしてこの目的に用いられる慣用の
(標準の)厚膜ペーストと本発明の組成物を比較した。
組成物及びこれらのペーストの焼成された特性を表1〜
7に示した。この中のデータは以下の様に構成されてい
る。
組成の変化を観察しそしてこの目的に用いられる慣用の
(標準の)厚膜ペーストと本発明の組成物を比較した。
組成物及びこれらのペーストの焼成された特性を表1〜
7に示した。この中のデータは以下の様に構成されてい
る。
【0032】実施例1及び2 それぞれスズ側及び空
気側に印刷された標準ペースト 実施例3 基本ペースト#1 実施例4〜12 空気側上の種々の添加剤を有する基
本ペースト#1 実施例13 基本ペースト#2 実施例14〜21 空気側上の種々の添加剤を有する基
本ペースト#2 添加剤は実施例21を除いては、着色効果の程度を減少
させて列記されている。実施例21は著しく異なる添加
レベルを有する。
気側に印刷された標準ペースト 実施例3 基本ペースト#1 実施例4〜12 空気側上の種々の添加剤を有する基
本ペースト#1 実施例13 基本ペースト#2 実施例14〜21 空気側上の種々の添加剤を有する基
本ペースト#2 添加剤は実施例21を除いては、着色効果の程度を減少
させて列記されている。実施例21は著しく異なる添加
レベルを有する。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】
【表5】
【0038】
【表6】
【0039】
【表7】
【0040】色標準及び基本ペースト 実施例1及び2は、未着色の銀曇り止めペーストの焼成
された性質におけるガラス配向の効果を示している。実
施例1のペーストはガラスのスズ側に適用されたもの
で、多くの自動車において見られる所望の茶色を有して
いた。しかしながら、実施例2のペーストはガラスの空
気側に適用されたもので、黄色しか有さなかった。実施
例3及び13の両方の基本ペーストは実施例2のものよ
りも暗い色を有していることに気付くであろう。これ
は、両ペースト中で異なる銀粉末タイプが使用され、さ
らに実施例3にはCo3O4が添加されたことによるもの
である。
された性質におけるガラス配向の効果を示している。実
施例1のペーストはガラスのスズ側に適用されたもの
で、多くの自動車において見られる所望の茶色を有して
いた。しかしながら、実施例2のペーストはガラスの空
気側に適用されたもので、黄色しか有さなかった。実施
例3及び13の両方の基本ペーストは実施例2のものよ
りも暗い色を有していることに気付くであろう。これ
は、両ペースト中で異なる銀粉末タイプが使用され、さ
らに実施例3にはCo3O4が添加されたことによるもの
である。
【0041】効果的な着色剤 実施例5〜8及び14〜18のペーストはすべて同等で
あるかまたは実施例1よりも暗い色を有しており、この
ため、自動車ガラスの空気側の曇り止めペーストとして
使用するのに適している。さらに効果的な着色剤はCo
3O4、MnO2及びV2O5である。Fe2O3はペースト
に適切な着色を提供するが、これは他の3つの金属酸化
物ほど効果的ではない。
あるかまたは実施例1よりも暗い色を有しており、この
ため、自動車ガラスの空気側の曇り止めペーストとして
使用するのに適している。さらに効果的な着色剤はCo
3O4、MnO2及びV2O5である。Fe2O3はペースト
に適切な着色を提供するが、これは他の3つの金属酸化
物ほど効果的ではない。
【0042】NiO及びTiO2添加剤 実施例11及び12は示された濃度でNiO及びTiO
2を添加しても焼成されたペーストの色における効果を
有さないということがはっきりと示されている。このこ
とから標準ペーストの色に適合するにはより高濃度のこ
れらの金属酸化物が必要であるということは明白であ
る。
2を添加しても焼成されたペーストの色における効果を
有さないということがはっきりと示されている。このこ
とから標準ペーストの色に適合するにはより高濃度のこ
れらの金属酸化物が必要であるということは明白であ
る。
【0043】先行技術の着色剤 実施例7及び17は曇り止めペースト用の現在の着色剤
技術を示しており、ここではCuCr2O4は中程度の効
果を有する黒の顔料として働きそしてAg2SO4はガラ
スの中へ拡散する移動性のAg+イオン源として働く。
現在の技術のいくつかの欠点を挙げておく。 (1) 実施例7及び17はどちらも顕著な色の焼成温度
依存性を示す。これは表の色シフト区分において見ら
れ、この表は焼成温度にともなうL*、a*及びb*に
おける変化を列記している。絶対値が1.0より大きい
L*及びb*の任意の変化は眼だけで見ることができ
る。可視的な効果のためにはより大きな度合いでa*の
変化が必要である。 (2) 硫酸塩は窓ガラスと反応してNa2SO4を形成す
る。このNa2SO4は湿気にさらされた後、好ましくな
い塩のうろこを形成する。
技術を示しており、ここではCuCr2O4は中程度の効
果を有する黒の顔料として働きそしてAg2SO4はガラ
スの中へ拡散する移動性のAg+イオン源として働く。
現在の技術のいくつかの欠点を挙げておく。 (1) 実施例7及び17はどちらも顕著な色の焼成温度
依存性を示す。これは表の色シフト区分において見ら
れ、この表は焼成温度にともなうL*、a*及びb*に
おける変化を列記している。絶対値が1.0より大きい
L*及びb*の任意の変化は眼だけで見ることができ
る。可視的な効果のためにはより大きな度合いでa*の
変化が必要である。 (2) 硫酸塩は窓ガラスと反応してNa2SO4を形成す
る。このNa2SO4は湿気にさらされた後、好ましくな
い塩のうろこを形成する。
【0044】焼成温度の関数としての色 実施例4、5、8、14及び21はそれぞれ焼成温度に
伴い変化する低程度の色シフトを示していた。しかしな
がらこの色シフトは特に重要ではない。これらの組成物
のうちの一つを除く全てではCo3O4が存在し、これは
他の着色剤、例えばV2O5及びMnO2と合わせた場合
他の着色剤の色シフトを低減する効果を有する。これに
関しては実施例16のペーストと実施例4のペーストを
比較せよ。また実施例15のペーストと実施例14のペ
ーストを比較せよ。
伴い変化する低程度の色シフトを示していた。しかしな
がらこの色シフトは特に重要ではない。これらの組成物
のうちの一つを除く全てではCo3O4が存在し、これは
他の着色剤、例えばV2O5及びMnO2と合わせた場合
他の着色剤の色シフトを低減する効果を有する。これに
関しては実施例16のペーストと実施例4のペーストを
比較せよ。また実施例15のペーストと実施例14のペ
ーストを比較せよ。
【0045】抵抗における着色剤の効果 上記データはAg2SO4以外の試験したすべての着色剤
は焼成された導電体パターンの抵抗における増加を受け
たことを示している。抵抗の効果を上昇させるために
は、本発明の着色剤はV2O5、Co3O4、Fe2O3及び
MnO2である。着色剤の混合物の使用はこの現象にお
いて少ししか効果を有しないようだ。
は焼成された導電体パターンの抵抗における増加を受け
たことを示している。抵抗の効果を上昇させるために
は、本発明の着色剤はV2O5、Co3O4、Fe2O3及び
MnO2である。着色剤の混合物の使用はこの現象にお
いて少ししか効果を有しないようだ。
【0046】はんだ付けされた接着性における着色剤の効果 接着性は以下の添加剤:Co3O4、Fe2O3、CuCr
2O4、TiO2及びCo金属の使用にともない減少す
る。3%の濃度で接着性を減少させないこれらの添加剤
はMnO2、V2O5、Ag2SO4及びNi金属である。
NiOは焼成温度によって接着性を増加させるかまたは
減少させるかのいずれかである。Co3O4(実施例1
4)に対して及びTiO2(実施例18)に対してMn
O2を等量添加しても接着性は改善されなかった。Co3
O4の低濃度添加は接着性を減少させることなしに、V2
O5(実施例4)及びMnO2(実施例6)の高濃度添加
と合わせることができる。
2O4、TiO2及びCo金属の使用にともない減少す
る。3%の濃度で接着性を減少させないこれらの添加剤
はMnO2、V2O5、Ag2SO4及びNi金属である。
NiOは焼成温度によって接着性を増加させるかまたは
減少させるかのいずれかである。Co3O4(実施例1
4)に対して及びTiO2(実施例18)に対してMn
O2を等量添加しても接着性は改善されなかった。Co3
O4の低濃度添加は接着性を減少させることなしに、V2
O5(実施例4)及びMnO2(実施例6)の高濃度添加
と合わせることができる。
【0047】着色剤の濃度の効果 実施例19、15及び21は銀ペーストにMnO2の添
加を増加させる効果を示している。濃度を増加させるこ
とは、色、R及び接着性における添加剤の効果を拡大し
た。MnO2 10%ペーストは非常に暗い焼成された
色、良好な色の温度依存性、高いR及び減少された接着
性を有した。
加を増加させる効果を示している。濃度を増加させるこ
とは、色、R及び接着性における添加剤の効果を拡大し
た。MnO2 10%ペーストは非常に暗い焼成された
色、良好な色の温度依存性、高いR及び減少された接着
性を有した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−227908(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】 (a)金属銀の微細粒子、 (b)軟化点350〜620℃を有するガラスフリット
の微細粒子、ならびに (c)ペースト基準で1〜10重量%の原子価が2+よ
りも高いV、Mn、FeおよびCoの酸化物ならびにそ
れらの混合物から選択された遷移金属酸化物の微細粒子
を含有し、前記(a)、(b)および(c)の全てが (d)有機媒体中に分散されていることを特徴とする自
動車窓ガラスの曇り防止用導電性パターン形成用厚膜ペ
ースト組成物。 - 【請求項2】 (1) フロート法によるガラスの製造
工程中で、ガラスの空気側表面に請求項1記載の厚膜ペ
ーストのパターンをスクリーン印刷し、そして (2) 厚膜パターンを580〜680℃で焼成し、厚
膜ペーストから有機溶媒を揮発させ、かつ銀粒子を液相
焼結させる工程からなる自動車窓ガラスの曇り防止用導
電性パターンの形成方法。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US801918 | 1991-12-03 | ||
US07/801,918 US5302557A (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Automotive glass thick film conductor paste |
US07/847,340 US5296413A (en) | 1991-12-03 | 1992-03-06 | Automotive glass thick film conductor paste |
US847340 | 1992-03-06 |
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JPH05290623A JPH05290623A (ja) | 1993-11-05 |
JP2582514B2 true JP2582514B2 (ja) | 1997-02-19 |
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ID=27122396
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EP (1) | EP0545166B1 (ja) |
JP (1) | JP2582514B2 (ja) |
KR (1) | KR950007703B1 (ja) |
CN (1) | CN1036739C (ja) |
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