JP2623678B2 - 導電性物質 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、エレクトロニクス分野の導電体部の形成、
導体と導体の接続などに用いる導電性塗料及び導電性接
着剤を構成することのできる導電性物質に関するもので
ある。

従来の技術 従来、この種の導電性塗料又は導電性接着剤は電気伝
導性の良い銀、銅、ニッケル、カーボンなどの粉末に結
合剤として高分子樹脂を混合し、必要に応じて粘度調整
のための有機溶剤などを加えよく混練し導電性塗料や導
電性接着剤などの導電性物質を得ていた。

発明が解決しようとする課題 これまで導電性金属粉末として、電気電導性の優れて
いる銀を用いた銀導電性塗料や、接着剤が導電性が優れ
ていることから最も多く用いられている。然し乍ら、銀
を用いた導電性塗料は、高温多湿の環境下で銀の“マイ
グレーション現象”が起り、電気的な短絡故障を起し易
い欠点を有していた。

又、銅、ニッケルなどの金属粉末を用いた導電性塗料
は安価で且つ、銀のような“マイグレーション現象”は
起さないが酸化されて導電性が悪くなる欠点を有してい
た。

又、これらの金属は比重が大きく、重い導電性物質と
なる欠点も有していた。

又更に、カーボを導電性粉末として用いたカーボン導
電性塗料も用いられている。しかしこのカーボン導電性
塗料は導電性が金属粉末を用いた上述の如き導電性塗料
に比べて非常に抵抗値が大きいという欠点を有してい
る。反面、このカーボン導電性塗料は銀のような金属粉
末を含まないので、“マイグレーション現象”を全く起
さない特徴を有したものである。

本発明はこれらの欠点を解決した“マイグレーション
現象”の起らない熱に対して安定で且つ導電性の優れた
導電性塗料及び導電性接着剤などの導電性物質を得るも
のである。

課題を解決するための手段 これらの問題点を解決するために、本発明は電気伝導
性の比較的良い偏平状のある粒子径の黒鉛粉末をベース
にして、この黒鉛粉末より電気伝導性の優れた偏平状の
パラジウム（Pd）粉末を体積比で4.8％（重量比で2.3
％）〜28％（重量比で66％）を含むよう前記黒鉛粉末に
混合して各黒鉛粒子間の接触抵抗を下げるようにした混
合黒鉛粉末に、バインダーとして有機高分子樹脂を混練
することによって導電性の優れた導電性塗料及び導電性
接着剤を得るにある。

作用 黒鉛は有機高分子樹脂と混練し、導電性塗料としたと
き、その電気的な抵抗値は、その粒子径によって大きく
変わり、又樹脂の混合比率によっても変わると共に、塗
料の塗膜性や接着性も変わるので、塗料として最適の粒
子径及び樹脂の混合割合を選定しなければならない。

しかしその最適なところを選定しても、金属粉末を電
気伝導体とした塗料の抵抗値（0.01〜0.1Ω/cm²）に比
べて非常に大きな値となってしまう。即ち20Ω/cm²以上
の値となってしまう。

この値は、電子回路や電子部品などの導電体材料とし
て用いるには抵抗値が大きく、使用範囲が非常に限定さ
れる。

しかし、黒鉛粉末に偏平状化したパラジウム（Pd）粉
末を加えてゆくと少量の混合で塗料の電気的な抵抗値を
大巾に下げる効果のあることを見出した。

パラジウムの代りに他の金属として、銀、金、ニッケ
ル、銅などの導電性粉末を混合することによってもその
抵抗値を下げることは可能であるが銀粉末を混合した場
合には“マイグレーション現象”が発生する塗料とな
り、ニッケル、銅粉などを混合した場合には初期の抵抗
値は小さくなるものの、高温度（85℃〜125℃）におい
て混合した金属粉末が酸化して塗料としての抵抗値は増
大してしまう。

又、金粉末を混合した場合には、高温度において酸化
が起らず、混合金属粉としては優れた特性を有している
が、金の比重が19.3g/ccと大きいこと、及び高価である
ことから、塗料としての価格は大巾にアップする結果と
なる。

これに対してパラジウムの比重は12.0g/ccと小さく、
且つ安価で、且つ熱に対して安定であることから、黒鉛
塗料の抵抗値を下げるに有効な最も適した金属となる。

このパラジウム粉末はセラミックコンデンサの電極用
に用いられている一般的な粒状の微粉末では抵抗値を下
げる結果は小さく、又更に抵抗値を下げるには、多量の
粉状パラジウム粉を加える必要性が生じる。

しかし一般的な粒状のパラジウム粉末をスタンピング
法又はボールミル法などで、粒子形状を偏平状に加工し
て、黒鉛粉末との接触面積を大きくした粉末を用いるこ
とにより、少量の混合量で大巾に塗料の抵抗値を下げる
ことができることによって得られる。

熱に安定で、抵抗値の小さい、マイグレーション現象
の起らない導電性塗料である。

このように偏平状の黒鉛粉末に、これより電気伝導性
の優れた、且つ熱に安定で、化学的に安定なパラジウム
の偏平状粉末を少量加えることにより、黒鉛粉末間の接
触抵抗を小さくする作用が生じ、黒鉛塗料の電気伝導性
を大巾に向上させること（抵抗値を小さくすること）が
できる。

実施例 （１） 球状（粒状）のパラジウム粉の平均粒子径が0.
45μ及び1.0μのものを用意、及びこの球状（粒状）粉
をボールミルで偏平化加工して、偏平粉の平均粒子径が
0.45μ〜50μまでのものを用意する。

これらのパラジウム粉末を、平均粒子径が10μ（ミク
ロン）の黒鉛粉末10に対して10grを混合させ、黒鉛粉末
とパラジウム粉末との混合粉末を作った。

続いて、この混合粉末20grに対して、メチルメタクリ
ル樹脂7.0grと、溶剤であるキシレンを若干加えて混練
し塗料化した。

この塗料を、ガラス基板の上に200μ（ミクロン）の
厚さに塗布し、乾燥、硬化した後に1cm²にトリミングし
て、その両端部間の抵抗値を測定した。その結果を第１
表に示す。

パラジウム粉末の形状が球状又は粒状の場合には、塗
料としての抵抗値が非常に高いが、これを偏平粉にして
混合すると塗料の抵抗値を大巾に下げる効果のあること
が解かる。しかし、あまりその粒子径を大きくしても効
果はそれほど期待できず、30μまでが有効的である。

（２） 平均粒子径が5.0μの偏平状パラジウム粉末を
実施例（１）と同様な手段で、球状粉をボールミルで加
工することによって用意する。

この粉末を黒鉛粉末10grに加えて混合粉を作る。続い
て、この混合粉末を20grに対してメチルメタクリル樹脂
7.0grの割合で混練し、若干のキシレン溶剤を加えて塗
料化する。

この塗料をガラス基板の上に200μ（ミクロン）の厚
さに塗布し、乾燥硬化した後に1cm²の面積にトリミング
し、その両端間の抵抗値を測定する。

この操作を異なる各粒子径の黒鉛粉末について行っ
て、各種粒子径の黒鉛粉末に対するパラジウム粉の混合
量と塗料の抵抗値の関係を調べた結果を第１図に示す。

偏平状パラジウム粉末の少量の混合量で塗料の抵抗値
を著しく小さくすることができる。そして粒子径が１μ
〜100μの黒鉛粉末10grに対してパラジウム粉末10grの
ところ即ち、体積比にするとパラジウムの比重が12.0g/
c.c.、黒鉛の比重が2.0（2.5）g/c.c.であることから、
黒鉛の体積に対して14.2％のパラジウム体積のところか
ら、黒鉛粉末10grに対してパラジウム粉末20grのとこ
ろ、即ち、体積比で黒鉛に対して、28.4％のパラジウム
を加えたところで、ほぼフラットになり、その後、パラ
ジウムの加える量に応じてわずかづつ抵抗値は下がる
が、その効果は非常に小さい。

又、黒鉛の粒子径が大きくなる程、塗料としての抵抗
値は小さくなる傾向にあるが、100μを超えると、塗膜
性が悪くなるためが塗料としての抵抗値は大きくなる。

これまでは高分子材料としてメチルメタクリル樹脂に
ついて記したがメチルメタクリル樹脂の代りにエポキシ
系の樹脂を用いることにより導電性の接着剤を得ること
ができる。

又その他の高分子材料を結合剤として用いてもその効
果は同様である。

（３） 平均粒子径10μの黒鉛粉末に容積比で偏平状パ
ラジウム粉末（平均粒子径５μ）を14.2％を加えた混合
粉末に更にキシレンとメチルメタクリル樹脂を加えて混
練した塗料とし、これをガラス基板上に300μの膜厚に
塗膜を形成した後、85℃で硬化させる。

この試料を125℃の恒温槽にて、塗膜の抵抗値の変化
を測定したのが第２表である。

本発明の塗料は銅導電性塗料に比べて、熱に対する抵
抗値の変化が非常に小さく、安定であると同時に従来の
カーボン塗料に比べても抵抗値が非常に小さいものとな
る。

発明の効果 本発明は前記の構成を有するので、マイグレーション
現象のない耐熱性（熱安定性）に優れ、且つ導電性に優
れ、かつ軽い導電性物質が得られる効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

図は各種粒子径の黒鉛粉末に対する平均粒子径５μの偏
平状パラジウム粉の混合量と塗料の抵抗値の関係図を示
す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】黒鉛粉末に対して偏平状パラジウム粉末を
   体積比で4.8％（重量比で2.3％）〜28％（重量比で66
   ％）を含む導電性粉末と高分子材料を主体とする導電性
   物質。