JP3345892B2

JP3345892B2 - 顔料を含むペーストおよび非平面厚膜印刷法

Info

Publication number: JP3345892B2
Application number: JP08349291A
Authority: JP
Inventors: 昭雄原田
Original assignee: Daiken Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Daiken Kagaku Kogyo KK
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1991-03-22
Publication date: 2002-11-18
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JPH04294005A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性ペーストなどの顔
料を含むペーストおよびこれを用いた厚膜印刷法に関す
る。本発明の厚膜印刷法は、セラミックなどでできた電
子部品表面、あるいは皿、茶碗、スープ碗等の食器な
ど、曲面あるいは非平面上に回路、電極などの導電性パ
ターン又は装飾を厚膜印刷するのに用いられる。

【０００２】

【従来の技術および課題】従来、電子部品の表面に回
路、電極などの導電性パターンを形成するため、スクリ
ーン法を用いて導電性ペーストのパターンを印刷する方
法がある。このような印刷法では印刷対象品が平面のも
のに限られている。

【０００３】これに対して、曲面に対する印刷法として
パッド印刷法がある。図１(ａ)〜(ｃ）は従来のパッド
印刷法により電子部品の素地上に印刷を行うところを示
す説明図である。この印刷法では、図１(ａ）に示すご
とく、まずエッチング等でパターン１を掘り込んだ平板
２（例えば銅製、樹脂製）に、顔料を含む非常に粘度の
低い（１０００〜５０００cps）導電性ペースト３をド
クターブレード４を用いてかき込む。つぎに、図１
(ｂ）に示すごとく、平板２上のパターン１に擦り込ん
だ導電性ペーストの上にシリコーン樹脂製の柔軟な凸面
を有するパッド５を押しあてて平板２上の導電性パター
ン６をパッド５の表面に移しとる。ついで、図１(ｃ）
に示すごとく、パッド５の表面の導電性パターン６を電
子部品など曲面のある素地７の上に転写して電極、電子
回路などの導電性パターン８を形成する。

【０００４】このようなパッドを用いた曲面印刷法にお
いて、高粘度の導電性ペーストを用いるとシリコーンパ
ッドに転写を行う際に、導電性パターンのにじみが激し
くなる。このため、高粘度の導電性ペーストは使用がで
きず、平板からパッドへの転写、パッドから電子部品へ
の転写の各々の工程における導電性ペーストの転写率が
おおよそ１／３程度と低くなり、一度の転写で電子部品
上に充分な厚みの導電性パターンを形成することができ
ない。

【０００５】また、顔料ペーストが低粘度であり溶剤の
含有量が多いため、転写対象の素子自体がポーラスな吸
湿体であるのが望ましく、溶剤の吸収性のない素地に印
刷を行うとにじみ、はじきを生じ正確なパターンの転写
ができない。

【０００６】このため、従来パッド印刷による曲面印刷
では膜厚１μｍ以上の導電性パターンを一度に形成する
ことは非常に困難である。

【０００７】本発明の目的は、曲面などの非平面に導電
性パターンなどの顔料ペーストのパターンを厚膜印刷す
るのに適したペーストを提供することにある。また、本
発明の他の目的は、かかる顔料ペーストを用いた厚膜印
刷法に関する。本発明の厚膜印刷法は、セラミックなど
でできた電子部品表面、特に曲面などの非平面上に容易
に回路、電極などの導電性パターンを厚膜印刷すること
ができる。又、食器、つぼなどの曲面装飾の絵付も行う
ことができる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
について種々の研究を行った。この結果、厚膜印刷用の
顔料ペースト中に樹脂に対する貧溶媒を配合すると共
に、新規なパターン形成方法を用いることにより電子部
品の曲面など非平面に対しても容易に厚膜印刷が行い得
るの知見を得て本発明を完成した。

【０００９】本発明は顔料、樹脂および溶剤を含有する
厚膜印刷用のペーストにおいて、前記溶剤が樹脂の良溶
媒と貧溶媒とを含む混合溶媒であることを特徴とする顔
料ペーストを提供するものである。また、本発明はこの
顔料ペーストを用いて平板上にスクリーン印刷によりパ
ターン形成し、ついで凸面を有する柔軟なパッドで前記
平板上のパターンを移し取り、このパッド上のパターン
を非平面を有する印刷対象物に押し当てて印刷を行う非
平面厚膜印刷法およびこのような導電性ペーストの印刷
された電子部品素子を提供するものである。

【００１０】本発明の顔料ペーストは顔料、樹脂および
溶剤を含有する。かかる顔料としては、導電性ペース
ト、陶磁器絵付け用に用いられる従来公知のものがいず
れも用いられてよい。例えば、銀粉、白金粉、金粉、パ
ラジウム粉、ルテニウム粉等の貴金属粉；チタン酸バリ
ウム、チタン酸ジルコニウム酸鉛などの金属酸化物が用
いられる。これらは単独でまたは２種以上を適宜混合し
て使用してもよい。これら顔料の配合量は、ペースト全
量に対して４０〜８５重量％である。

【００１１】これら顔料には素地への密着性を向上させ
るため、さらにガラスフリットを配合してもよい。かか
るガラスフリットとしては、ホウケイ酸鉛系、ホウケイ
酸ビスマス系、酸化鉛系、酸化ビスマス系、酸化ケイ素
系など公知のガラスフリットがいずれも用いられる。

【００１２】顔料ペーストに配合される樹脂も導電性ペ
ーストあるいは陶磁器絵付け用に従来用いられている樹
脂がいずれも用いられてよく、例えば、エチルセルロー
ス、ニトロセルロース、アクリル樹脂、アルキド樹脂、
飽和ポリエステル樹脂、ブチラール樹脂などが用いられ
る。かかる樹脂の配合量はペースト全量に対して２〜４
０重量％、好ましくは３〜２０重量％である。

【００１３】本発明の導電性ペーストにはさらにジオク
チルフタレート（ＤＯＰ）、ジエチルフタレート（ＤＥ
Ｐ）など各種の可塑剤、あるいは添加剤を加えてもよ
い。

【００１４】本発明にて用いられる顔料ペーストは、こ
れら顔料、樹脂、その他の成分を樹脂の良溶媒および貧
溶媒と溶剤と混合して調製する。

【００１５】ここで良溶媒とは、樹脂をほぼ均一に溶解
する溶媒である。例えばメチルセルロース、エチルセル
ロースに対しては、良溶媒としてブチルセロソルブ、ブ
チルカルビトール、シクロヘキサノン、タピノール、ブ
チルカルビトールアセテートなどが挙げられ、また貧溶
媒としてはミネラルターペン（石油スピリット）、灯油
などが挙げられる。

【００１６】図３にエチルセルロースをブチルカルビト
ール（ＢＣ）とミネラルターペンの種々の割合の混合溶
媒に溶解した場合の粘度変化を測定した結果を示す。セ
ルロース系の樹脂を良溶媒のみに溶解すると得られた溶
液の粘度は高く、セルロース分子間と溶媒分子間の相互
エネルギーの方が、溶媒分子間のエネルギーよりわずか
にまさっているためと推定される。ここに貧溶媒を加え
ることにより、溶媒分子間のエネルギーが弱められ、さ
らに溶解度が増し、樹脂溶液の粘度が低下する。さらに
貧溶媒を加えると少し粘度が上がり始め、シリコン板と
の吸着度が弱くなってくるものと思われる。このためシ
リコーン板、パットからのパターン離脱度が向上するも
のと考えられる。本発明に用いられる混合溶媒中の良溶
媒と貧溶媒との混合割合は、体積比で５０／５０〜１０
／９０、好ましくは２５／７５〜１０／９０である。

【００１７】なお乾燥条件を調整するために溶媒として
タピノールを加えたりブチルフタレート、ジエチルフタ
レート等の高沸点溶媒を加えてもよい。

【００１８】本発明の顔料ペーストを調製するには、ま
ず顔料、樹脂を樹脂可溶性の溶剤（良溶媒）により混合
分散し、ついで、この溶液に前記樹脂に対する貧溶媒を
加えて調製してもよい。また、顔料、樹脂および溶剤を
一度に混合分散させてもよい。さらに、あらかじめ混合
溶剤を調製し、これを用いて樹脂を溶解した後、顔料を
加えて混合分散してもよい。本発明印刷方法の実施に
は、このように調製された導電性または非導電性の顔料
ペーストが非常に重要である。

【００１９】つぎに、本発明の厚膜印刷法について説明
する。図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の印刷法を説明す
る説明図である。図２（ａ）に示すごとく、スクリーン
１０を用い、樹脂製、金属製など適宜の平板１１上に顔
料ペーストをスクリーン印刷し、所望の回路、電極の導
電性パターン１２を形成する。かかる導電性ペーストと
しては、前記の貧溶媒を混合した導電性ペーストが好ま
しいが、貧溶媒を配合していない従来の導電性ペースト
も用いることができる。

【００２０】スクリーン印刷に用いられるスクリーン
は、通常１５０〜２５０メッシュのものが用いられる
が、目的の回路、電極として厚い膜が必要な場合は、メ
ッシュの粗いスクリーンを使用し、薄い膜が必要な場合
は、ポリエステル繊維などを用いた細いメッシュを使用
してよい。

【００２１】このスクリーン印刷に用いられる平板とし
ては、樹脂平板などが用いられ、ウレタン樹脂板、シリ
コーン樹脂板が特に好ましい。また、離形剤（シリコー
ン樹脂）などにより表面が離形処理された樹脂板がより
好ましい。

【００２２】図２（ｂ）に示すごとく、平板上に導電性
ペーストの導電性パターン１２が形成されると、直ちに
柔軟で弾性のある凸面を備えたパッド１３を前記平板の
導電性パターンの上に押し付ける。このようなパッドと
しては、従来の曲面印刷に用いられている公知のシリコ
ーンゴム製パッドなどが用いられてよい。

【００２３】ここで、導電性ペーストは、樹脂平板より
も弾性パッドのほうに強く吸着され転写される。この
時、従来の平板上のエッチング導電性パターン上に残留
した導電性ペーストを移しとるパッド印刷では、導電性
ペーストの大部分が平板上のエッチングパターン内に残
るが、本発明の印刷法ではスクーンにより形成された導
電性ペーストのパターンは完全にパッド上に移行する。

【００２４】つぎに、図２（ｃ）に示すごとく、パッド
１３を電子部品などの最終印刷対象の素地１４の上に押
し付け、パッド１３の表面に乗っていた導電性ペースト
のパターン１２を素地１４の上に転写する。この工程に
おいてもパッドから素子などの印刷対象への転写はほぼ
完全である。なお、転写対象としては、電子部品、陶磁
器、ガラスなどのセラミック製の素子、あるいはホウロ
ウなどが挙げられる。特に、曲面セラミック、又は障害
物のために通常直接スクリーン印刷ができない非平面の
箇所に容易に直接導電性パターンを形成することができ
る。

【００２５】ついで、６００〜１２００℃の適当な温度
で焼成して有機物を除去すると、所望の導電性膜、ある
いは所望の色調のパターンが得られる本発明の転写方法
によれば、顔料導電性ペースト（インキ）が印刷対象に
ほぼ完全に転写され、１〜２０μｍの非常に厚みのある
精度の高い導電性パターンがほぼ１回の印刷で転写でき
る。

【００２６】なお、陶磁器絵付け用の顔料ペーストの場
合も同様の操作を行うことにより凹凸などの非平面上に
容易に絵付けができ、従来のように転写紙を用いる必要
がない。

【００２７】本発明の顔料ペースト（インキ）では、ペ
ースト中の樹脂成分の平板、あるいはパットに対する親
和性が少ないため、印刷時に押圧力をかけても導電性パ
ターンがくずれることがないものと思われる。また、固
形分量が多く、ウレタンなどの平板からシリコーンパッ
ドへの転写、およびシリコーンパッドからセラミック製
電子部品などの素地への吸着が極めて効率的に行い得
る。

【００２８】このようにして、顔料ペーストのパターン
を印刷した後、乾燥、焼成を行う。これらの条件は特に
限定されないが、例えば約１００〜１８０℃で乾燥を行
い、約６００〜１０００℃、好ましくは白金の場合７０
０〜１０００℃にて６０〜１８０分間焼成するのがよ
い。

【００２９】

【実施例】つぎに本発明を実施例にもとづきさらに具体
的に説明する。

【００３０】［実施例１］白金粉５０ｇガラスフリット（ホウケイ酸ガラス系）０.４ｇエチルセルロース２.５ｇミネラルターペン１５ｇブチルセルソルブ５ｇ上記成分を３本ロールを用いて混合、分散して導電性ペ
ーストを調製した。この導電性ペーストを用いステンレ
ススチール製のスクリーン（１６５mesh）を使用して、
シリコーン樹脂上に導電性ペーストのパターンを印刷し
た。得られたシリコーン樹脂平板上のパターンにシリー
コンゴムのパッドで押し付けて、パッド表面にパターン
を転写した。ついで、このパッドをジルコニアセラミッ
クス製の円筒（１０ｍｍφ）上にあて導電性パターン
（５ｍｍ×６ｍｍ）を転写し、１０００℃にて８０分間
焼付を行った。導電性パターンの厚みは、乾燥厚み８μ
ｍ、焼付厚み４μｍ、表面抵抗１Ω以下であった。

【００３１】［実施例２］銀粉５０ｇガラスフリット（ホウケイ酸鉛ガラス系）０.２ｇエチルセルロース２.５ｇ灯油１５ｇブチルセルソルブ５ｇ上記成分を用い実施例１と同様にして導電性ペーストを
調製した。この導電性ペーストを用いステンレススチー
ル製のスクリーン（２５０mesh）を使用してウレタン樹
脂平板上に印刷した。これにシリコーンゴムパッドを押
し付けて転写を行った。ついで、このパッド上に印刷対
象の素地（チタン酸バリウムの直方体：２×５×２ｍ
ｍ）の直角に交わる２面を転がすように押し付けて転写
し、８００℃にて６０分間で焼付た。得られた導電性パ
ターンは、乾燥厚み５μｍ、焼付厚み２５μｍ、表面抵
抗１Ω以下であった。

【００３２】［実施例３］緑色顔料（陶磁顔料）５０ｇエチルセルロース２.５ｇ灯油１０ｇシクロヘキサノン１０ｇ上記成分を用いて実施例１と同様に処理して導電性ペー
ストを調製した。このペーストを用い、ポリエステル製
のスクリーン（２５０mesh）を使用してウレタン樹脂平
板上に所望のパターンを印刷した。これにシリコーンゴ
ムパッドを押し付けてパッド上にパターンを転写した。
ついで、このパッドを磁器の底に押し当てて転写を行
い、７５０℃にて６０分間で焼付た。得られたパターン
は、乾燥厚み１０μｍ、焼付厚み８μｍ、緑色の色調の
装飾であった。転写紙を用いることなく、糸尻のあると
凸部に容易に印刷することができた。

【００３３】［比較例１］エチルセルロース２.５ｇブチルカルビトールアセテート１５ｇ白金粉５０ｇガラスフリット０.４ｇ上記成分を用いて実施例１と同様に処理してペーストを
調製し印刷を行った。シリコーン板からのパターンの離
脱は完全ではなくシリコーン板上に部分的にパターンが
残った。

【００３４】［比較例２］実施例１において、スクリー
ン印刷に用いるシリコーン樹脂板をテフロン板、ポリエ
チレン板およびポリプロピレン板に代えた以外は、実施
例１と同様にしてスクリーン印刷を行った。各々の平板
からシリコーンゴムパッドへの導電性パターンの移行は
充分ではなく、いずれも相当量の導電性ペーストが平板
上に残った。

【００３５】［比較例３］実施例１において、シリコー
ン樹脂平板上の導電性パターンの転写に用いるシリコー
ンゴムパッドを塩化ビニル樹脂のパッドに代えた以外
は、実施例１と同様にして印刷操作を行った。平板から
パッドへの導電性パターンの移行は充分ではなく、いず
れも相当量の導電性ペーストが平板上に残った。

【００３６】

【発明の効果】本発明の非平面印刷法は、セラミックな
どでできた電子部品表面、特に曲面などの非平面上に回
路、電極などの導電性パターンあるいはその他のパター
ンを高精度で、かつ極めて少ない印刷回数により厚膜印
刷することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の印刷法を示す説明図である。

【図２】本発明の印刷法を示す説明図である。

【図３】エチルセルロースをブチルカルビトールとミネ
ラルターペンの種々の割合の混合溶媒に溶解した場合の
粘度変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０：スクリーン１１：平板１２：導電性パターン１３：パッド１４：素地

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０５Ｋ 3/20 Ｈ０５Ｋ 3/20 Ｃ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 13/00 503 H01B 1/22 B41F 15/08 303 B41F 17/34 H05K 1/09 H05K 3/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料を含むペーストを用いてウレタン樹
脂層又はシリコーン樹脂層を表面に有する平板上にスク
リーン印刷によりパターン形成し、ついで凸面を有する
シリコーンゴムパッドで前記平板上のパターンを写しと
り、このパッド上のパターンを非平面を有する印刷対象
物に押し当てて印刷を行う非平面厚膜印刷法であって、ペーストが顔料、樹脂、該樹脂の良溶媒および該樹脂の
貧溶媒を含有する非平面印刷法。
【請求項２】顔料が銀粉、白金粉、金粉、パラジウム
粉、ルテニウム粉および金属酸化物から選ばれた少なく
とも１種の顔料であり、印刷対象物が電子部品素子であ
る請求項１の非平面印刷法。