JP3400236B2 - Thermosetting carbon-based conductive paint - Google Patents

Thermosetting carbon-based conductive paint

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JP3400236B2
JP3400236B2 JP09350896A JP9350896A JP3400236B2 JP 3400236 B2 JP3400236 B2 JP 3400236B2 JP 09350896 A JP09350896 A JP 09350896A JP 9350896 A JP9350896 A JP 9350896A JP 3400236 B2 JP3400236 B2 JP 3400236B2
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    • H05K1/02Details
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    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • H05K1/095Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks for polymer thick films, i.e. having a permanent organic polymeric binder

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、プリント回路基
板の印刷導電回路を形成する熱硬化型カーボン系導電塗
料に関するものである。 【0002】 【従来の技術】紙フェノール積層板やポリエステルフィ
ルムなどの基材に印刷して回路を形成する導電塗料は、
金属や炭素質粉末などの導電粒子と、結着剤としての熱
硬化性樹脂および塗料溶媒としての有機溶剤とを主成分
として、分散剤を用いて有機溶媒中に導電粒子を分散さ
せている。例えば、特公昭60−58268号公報には
銅粉末、熱硬化性樹脂、不飽和脂肪酸と有機チタン化合
物からなる導電性銅ペーストが開示されている。 【0003】しかしながらプリント回路基板用の導電塗
料としては、コストやマイグレーションの観点から、銅
や銀の金属質導電粒子を用いた塗料よりも炭素質粉末を
用いたカーボン系の塗料が用いられることが多い。すな
わち、導電粒子として銀や銅などの貴金属や卑金属の金
属質粉末に比べ、黒鉛やカーボンブラックなどの炭素質
粉末の方が価格が低いことに加え、銅の導電塗料を用い
たプリント回路基板では、銅が酸化されやすいために、
形成した銅の印刷導電回路の被膜に対し特別な酸化防止
処理を施す必要がある。また、電気化学的な金属腐食で
あるマイグレーションが顕著な銀を金属質粉末として用
いたプリント回路基板では、形成した銀の印刷導電回路
の被膜に水分とハロゲン物質とが接触しないように、保
護被膜を形成する必要があるなど、金属質導電粒子を用
いた塗料の場合には耐性被膜を形成する必要から、製品
としての回路基板のコストが高くなる。 【0004】さらに近年では、カーボン系導電塗料にお
いても、形成される印刷導電回路被膜の低抵抗値化が進
められ、この種の被膜の導電性を表すシート抵抗値が3
0〜50Ω/□程度の塗料が市販されている。このよう
なカーボン系導電塗料は、黒鉛とカーボンブラックなど
の炭素質粉末からなる導電粒子と、熱硬化性樹脂のフェ
ノール樹脂などを1〜1.5対1の割合とし、ブチルセ
ロソルブ、やブチルカルビトール、ブチルカルビトール
アセテートなどのエチレングリコール系の有機溶剤を溶
媒として用い、炭素質粉末の導電粒子を分散させたもの
である。プリント回路基板上にこの塗料をスクリーン印
刷し、基板の劣化を防ぐために160℃以下の温度で1
5〜30分の熱硬化処理を施し、基板上に印刷導電回路
の被膜を形成する。 【0005】この後の基板製造工程としてはハンダ処理
や温水洗浄処理などがあるが、現状の市販塗料ではこれ
らの工程を経る際に、±20〜100%程度の大きな電
気抵抗値の増減変化を生じ、回路設計時の電気抵抗値を
満足しなくなるという問題がある。これは印刷導電回路
被膜の内部におけるクラックの発生、被膜の収縮、導電
粒子の分布変化、あるいは印刷導電回路の被膜を構成す
る材料の変性などの現象が複雑に作用することによるも
のである。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題点を解決するため、塗料材料の構成を改善することに
よりカーボン系導電塗料から形成される印刷導電回路被
膜の電気抵抗値の変化を抑制しようとするものである。 【0007】 【課題を解決するための手段】この発明の熱硬化型カー
ボン系導電塗料は、レゾール型フェノール樹脂、ポリビ
ニルブチラール、および有機チタン化合物からなるチタ
ネート系カップリング剤を塗料溶媒に溶解させた溶液中
に、黒鉛とカーボンブラックの炭素質粉末を導電粒子と
して分散させた熱硬化型カーボン系導電塗料において、
(a)前記黒鉛12〜18重量%およびカーボンブラッ
ク12〜18重量%からなる炭素質粉末30重量%、前
記レゾール型フェノール樹脂25〜30重量%、前記ポ
リビニルブチラール樹脂0.6〜1.8重量%、前記有機
チタン化合物からなるチタネート系カップリング剤0.
7〜2.5重量%、ならびにブチルセロソルブ、ブチル
カルビトールおよびブチルカルビトールアセテートから
選択される単一または混合物の有機溶剤からなる塗料溶
媒を残量として含有する構成である。さらに、(b)前
記レゾール型フェノール樹脂の180℃における不揮発
分中の遊離フェノールの量がレゾール型フェノール樹脂
に対して3〜10重量%であり、(c)前記炭素質粉末
の黒鉛は、天然のリン状もしくはリン片状の黒鉛粒子で
あって、その平均粒子径は10〜30μmであり、
(d)前記ポリビニルブチラール樹脂は、重合度が10
00〜1800の範囲のものを60重量%以上含有して
いることを特徴とするものである。 【0008】この発明は上記の構成により達成される。
すなわち、導電粒子である炭素質粉末の黒鉛粒子として
は、結晶化度の高い天然のリン状あるいはリン片状のも
のを用いると、電気抵抗値の低い印刷導電回路被膜が得
られるので好ましい。天然の黒鉛は結晶化度の違いか
ら、リン片状、リン状、土状の黒鉛に類別されるが、こ
の発明に適する天然黒鉛は、真の黒鉛の結晶化度に一番
近いリン片状黒鉛と、次いで結晶化度の高いリン状黒鉛
である。この黒鉛粒子の平均粒子径は10〜30μmの
範囲が好ましい。平均粒子径が10μmに満たない場合
には、粒子間の接触抵抗が大きくなり、印刷導電回路被
膜の電気抵抗値は高くなる。さらに印刷導電回路を得る
ために行う熱硬化処理の温度を150℃よりも高くする
と電気抵抗値の変化率が大きくなる。これは被膜中の粒
子が移動の起こりやすい充填作用の状態にあるためであ
る。また、黒鉛粒子の平均粒子径が30μmを越える場
合も、印刷導電回路被膜中の導電粒子の充填率が下が
り、導電被膜の電気抵抗値が高くなり、電気抵抗値の変
化率が大きくなる。さらに、この種の導電塗料は、主と
してスクリーン印刷法により被印刷基板に転写を行い、
熱硬化させて印刷導電回路の被膜を形成するので、スク
リーン印刷に用いるスクリーンメッシュの目詰まりを防
止する観点から、含有する黒鉛粒子の最大粒子径はスク
リーンメッシュの開口径よりも小さい90μm以下であ
ることが必要である。 【0009】カーボンブラック粒子は黒鉛粒子よりも細
かいので、炭素質粉末の導電粒子として黒鉛粒子を併用
することにより、黒鉛粒子単一の場合に比べて粒子の充
填状態が改善され、得られる印刷導電被膜の電気抵抗値
が減小する。数種のカーボンブラックのうち、導電塗料
に好適なものは導電用のアセチレンブラックである。黒
鉛とカーボンブラックの配合重量比としては、黒鉛/カ
ーボンブラック=40/60〜60/40が好ましい。
すなわち塗料中の導電粒子の量が30重量%の場合で
は、黒鉛粒子の量は12〜18重量%、カーボンブラッ
ク粒子の量は12〜18重量%である。この配合割合は
前述の粒子の充填状態から決定され、黒鉛粒子の平均粒
子径が粗く30μm程度の場合には、黒鉛粒子相互間の
粒間容積が大きいので、この粒間を埋めるために必要な
カーボンブラックの量は多くなる。一方、黒鉛粒子の平
均粒子径が細かく10μm程度の場合には、黒鉛粒子相
互間の粒間容積は小さいから、粒間を埋めるために必要
なカーボンブラックの量は少なくなる。なお、黒鉛粒子
の平均粒子径が細かい場合に、カーボンブラックを過度
に多く配合すると粒子間の接触抵抗が増加し、電気抵抗
値の増大を招く。 【0010】塗料中の導電粒子の分散状態は、得られる
印刷導電回路被膜の電気抵抗値の変化率と密接な関係に
あり、塗料中における導電粒子の分散状態が良好な程、
電気抵抗値の変化率は小さくなる。導電粒子の分散状態
を向上させるためには、ポリビニルブチラール(以下
「PVB」という)樹脂および有機チタン化合物からな
るチタネート系カップリング剤を併用することが望まし
い。また、これらの材料は、塗料を熱硬化させて得られ
る印刷導電回路の被膜に可撓性を付与することができる
ので、熱衝撃による応力を緩和して、電気抵抗値の変化
を抑制する効果を示す。これらのうちPVB樹脂の配合
量は、炭素質粉末の導電粒子に対して2〜6重量%が適
当であり、好ましくは3〜5重量%、より好ましくは4
重量%である。これらの値は、塗料中の導電粒子量を3
0重量%として、塗料全体の配合組成で表すと、それぞ
れ0.6〜1.8重量%、0.9〜1.5重量%および1.
2重量%となる。PVB樹脂が導電粒子量に対して2重
量%未満では、得られる印刷導電回路被膜の電気抵抗値
が高く、また、電気抵抗値の変化率も大きい。これは塗
料中における導電粒子の分散状態が悪く、さらに得られ
る印刷導電回路被膜に必要な可撓性が十分に与えられて
いないためである。逆に6重量%を越えても、得られる
印刷導電回路被膜の電気抵抗値が高く、電気抵抗値の変
化率が大きくなる。これは炭素質の導電粒子への樹脂の
被覆量が多くなること、およびPVB樹脂などの熱可塑
性樹脂の特徴である熱変性の影響が無視できなくなるこ
とによるものである。 【0011】PVB樹脂は熱可塑性の合成樹脂であり、
分子量、すなわち重合度の差によりグレード分けされて
市販されている。この発明の導電塗料に配合するPVB
樹脂としては、一定の重合度の樹脂を単一で用いてもよ
いし、重合度の異なるPVB樹脂を適宜配合して用いて
もよいが、1000〜1800の重合度の範囲のもの
を、PVB樹脂全体の少なくとも60重量%以上含有し
ていることが好ましい。低分子量のPVB樹脂を用いる
と、炭素質粉末の導電粒子を被覆する量が多くなるた
め、得られる印刷導電回路被膜の電気抵抗値が高くな
る。また、低分子量の熱可塑性樹脂ほど、熱変性を受け
易いために電気抵抗値の変化率も増大する。高分子量の
PVB樹脂を用いると、炭素質粉末の導電粒子、とりわ
け黒鉛粒子の分散状態が悪くなり、得られる印刷導電回
路被膜の電気抵抗値が高くなる。 【0012】PVB樹脂と共に用いるチタネート系カッ
プリング剤は、疎水基側にベンゼン環を有する有機チタ
ン化合物が適当であり、配合量としては炭素質導電粒子
のカーボンブラックに対して6〜14重量%が好まし
く、さらに好ましくは8〜12重量%、最適な配合量は
10重量%である。この値をカーボンブラックが12〜
18重量%配合された塗料全体の組成で表すと、それぞ
れ0.7〜2.5重量%、1.0〜2.2重量%および1.
2〜1.8重量%となる。カーボンブラックに対するチ
タネート系カップリング剤の配合量が6重量%未満で
は、電気抵抗値の変化率が大きい。これは塗料中におけ
るカーボンブラックの良好な分散状態が得られ難いこ
と、および形成される印刷導電回路の被膜に可撓性が与
えられないことによるものである。一方、カーボンブラ
ックに対するチタネート系カップリング剤の配合量が1
4重量%を越えると、炭素質の導電粒子への被覆量が多
くなるために印刷導電回路被膜の電気抵抗値が上昇する
ので好ましくない。さらに、チタネート系カップリング
剤の沸点は250℃以上であるから、印刷導電回路の被
膜を得るための熱硬化処理はもとより、前記ハンダ処理
や温水洗浄処理などの基板製造工程の温度の範囲におい
ても液状態である。このためチタネート系カップリング
剤を多量に配合した塗料の場合には、前記の熱履歴を受
けることにより、形成される印刷導電回路被膜の密着性
が著しく悪化する。 【0013】導電塗料の溶媒として使用する有機溶剤と
しては、この種の塗料の溶媒として一般的なエチレング
リコール系のブチルセロソルブ、ブチルカルビトールま
たはブチルカルビトールアセテートを単一でまたは混合
して使用することが適当である。溶剤には、スクリーン
印刷時の版上で乾燥したり、特異な刺激臭を発生したり
することがなく、さらに熱硬化処理工程後の印刷導電被
膜の内部に塗料溶媒が残存しないことなどが要求される
が、上記の溶剤はこれらの条件を満たすものである。 【0014】この発明に用いるレゾール型フェノール樹
脂の中には、通常フェノール樹脂の原料として用いた遊
離フェノールが最低2%程度は残存している。この遊離
フェノールの沸点は約180℃であるため、塗膜の熱硬
化を行う160℃以下の温度で熱硬化処理を行っても、
印刷導電回路被膜の内部に残留している。この状態で回
路基板製造工程におけるハンダ処理のように250℃以
上の温度雰囲気に接すると、遊離フェノールが急激に揮
発して印刷導電回路の被膜にクラックを生じ、電気抵抗
値の変化を引き起こす。従って、180℃における不揮
発分の分析において、不揮発分中の遊離フェノールの含
有量はできるだけ少ないことが望まれるが、10重量%
以下であれば、印刷導電回路の被膜中に残存しても大き
な影響を与えない。このように180℃における不揮発
分中の遊離フェノールの含有量を制限したフェノール樹
脂を用いることが、この発明の目的を達成する一要件で
ある。 【0015】 【発明の実施の形態】天然のリン状もしくはリン片状の
平均粒子径10〜30μmの黒鉛12〜18重量%およ
びカーボンブラック12〜18重量%からなる炭素質粉
末30重量%、180℃における不揮発分中の遊離フェ
ノールの量がレゾール型フェノール樹脂に対して3〜1
0重量%のレゾール型フェノール樹脂25〜30重量
%、重合度1000〜1800のものが60重量%以上
存在するポリビニルブチラール樹脂0.6〜1.8重量
%、有機チタン化合物からなるチタネート系カップリン
グ剤0.7〜2.5重量%、ならびにブチルセロソルブ、
ブチルカルビトールおよびブチルカルビトールアセテー
トから選択される単一または混合物の有機溶媒からなる
塗料溶媒を残量として含有する原料を、十分に混合およ
び混練して得た熱硬化型のカーボン系導電塗料を用いて
得られる印刷導電回路の被膜は、プリント回路基板に対
する十分な密着性を有し、電気特性が良好である。 【0016】 【実施例】以下、本発明を表1〜4に示す実施例および
比較例を用いて具体的に説明する。 【0017】[塗料の調製]実施例および比較例の試料
をライカイ機で十分に混合した後、この混合物を3本ロ
ールミルで十分に混練して塗料とし、検討に用いた。こ
こで、混合および混練が不十分であると、得られる印刷
導電回路被膜の電気抵抗値の変化率が大きくなるので注
意を要する。 【0018】[試料の作製]上記のように調製した各種
の塗料を用い、スクリーン印刷機でプリント回路基板上
に長さ50mm、幅10mmのベタ面パターンを印刷
し、レベリングを行った後、150℃、15分の熱硬化
処理を施した。 【0019】[試料の評価] (1)シート抵抗値 上記の方法で形成した印刷導電回路の被膜の電気抵抗値
を2短針法で測定し、印刷導電回路被膜形成時の電気抵
抗値(R0)とした。なお、シート抵抗値(RS)はこの
ベタ面パターンの測定電気抵抗値から、以下の式により
算出した。 【0020】 【数1】 【0021】通常、この計算式においては、印刷導電回
路の被膜の厚さを考慮する必要があるが、本発明におけ
る実施試料および比較試料として記載した塗料で形成し
た印刷導電回路被膜の厚さは全て19〜21μmの範囲
にあったため、膜厚の補正は行わずに比較した。 【0022】(2)抵抗値変化率 さらに、260℃のハンダ槽中に5秒間試料を浸漬した
後に、再度電気抵抗値を測定し、電気抵抗値の変化率を
求めた。電気抵抗値の変化率(ΔR)は、印刷導電回路
の被膜形成時の電気抵抗値(R0)と熱を受けた後の電
気抵抗値(R)から次式により求めた。 【0023】 【数2】 【0024】(3)密着性 形成した印刷導電被膜のプリント回路基板に対する密着
状態を判断するために、ベタ面パターンにセロハンテー
プを貼り付けた後、引き剥がし、セロハンテープへの被
膜の付着状態を観察した。 【0025】〈実施例1〉(実施試料1〜4、比較試料
1〜3) −黒鉛の性状について− カーボンブラックとしてアセチレンブラックを用い、黒
鉛とカーボンブラックの配合比率は50/50とした。
重合度が1000のPVB樹脂(積水化学工業(株)製、
商品名:エスレック BH−S)を導電粒子(黒鉛とカ
ーボンブラック)に対して4重量%、チタネート系カッ
プリング剤(味の素(株)製、商品名:プレンアクト K
R9SA)をカーボンブラックに対して10重量%配合
した。さらに、180℃における不揮発分中の遊離フェ
ノール量4重量%のレゾール型フェノール樹脂を導電粒
子と同重量になるように加え、ブチルセロソルブを全体
の30重量%になるように配合し、前述の塗料の調製法
に従って黒鉛の性状の異なる導電塗料を作製し、これを
用いて試料を作製した。黒鉛の性状およびそれぞれの黒
鉛によって作製した塗料から得た印刷導電回路被膜の特
性評価結果を表1に示す。 【0026】 【表1】 【0027】リン状あるいはリン片状の黒鉛粒子で、平
均粒子径が10〜30μmの導電塗料(実施試料1〜
4)から得られた印刷導電回路被膜のシート抵抗値は3
0Ω/□以下であり、電気抵抗値の変化率も±10%以
内にある。これに対し、リン状の黒鉛粒子であっても平
均粒子径が10μm未満であると(比較試料1)、得ら
れた印刷導電回路被膜のシート抵抗値は35Ω/□と高
く、電気抵抗値の変化率も15%と大きい。これは黒鉛
粒子の粒子径が細かいために導電粒子間の接触抵抗が大
きくなり、さらに高温雰囲気に接した時の導電粒子の移
動が起こり易いためである。また、平均粒子径が30μ
mより大きい40μmの比較試料2においてもシート抵
抗値は32Ω/□と高くなり、電気抵抗値の変化率も−
25%と大きい。これは印刷導電回路被膜内の導電粒子
の充填率が低く、ハンダ漕に浸漬させた時に被膜の収縮
が生じるためである。さらに平均粒子径が20μmであ
っても、土状の黒鉛を用いた比較試料3は、シート抵抗
値が72Ω/□であり被膜の電気伝導性が劣る。これは
土状などの結晶性の低い黒鉛は、固有電気抵抗が高いた
めに、得られた印刷導電回路被膜の電気抵抗値も高くな
ることによる。 【0028】〈実施例2〉(実施試料5〜7、比較試料
4〜5) −黒鉛とカーボンブラックの配合比率について− 黒鉛は平均粒子径が16μmの天然のリン状のものを用
い、その他の材料については実施例1と同様にして、黒
鉛とカーボンブラックの配合比率の異なる塗料を作製
し、これを用いて試料を作製した。検討した黒鉛とカー
ボンブラックの配合比率およびそれぞれの配合比率によ
って作製した塗料から得た印刷導電回路被膜の特性評価
結果を表2に示す。 【0029】 【表2】 【0030】黒鉛とカーボンブラックの配合比率が、4
0/60〜60/40の範囲にある導電塗料(実施試料
5〜7)から得られた印刷導電被膜のシート抵抗値は3
0Ω/□以下であり、電気抵抗値の変化率も±10%以
内にある。これに対し、黒鉛の配合比率を低くした比較
試料4(黒鉛/カーボンブラック=30/70)ではシ
ート抵抗値は40Ω/□であり、電気抵抗値の変化率は
40%と高い。黒鉛/カーボンブラック=30/70で
は導電粒子である炭素質粉末中に占める微細な粒子の量
が多く、導電粒子間の接触抵抗が大きくなり電気抵抗値
が増加すると共に、印刷導電被膜内部での導電粒子の移
動が起こりやすくなるために電気抵抗値の変化が大きく
なる。一方、黒鉛の配合比率を高くした比較試料5(黒
鉛/カーボンブラック=70/30)の場合には、シー
ト抵抗値は低いが、電気抵抗値の変化率は大きい。これ
は実施例1の比較試料2と同様に導電粒子の充填率が低
く、熱による印刷導電回路被膜の収縮が生じるためであ
る。 【0031】〈実施例3〉(実施試料8〜12、比較試
料6〜7) −PVB(ポリビニルブチラール)樹脂の配合量につい
て− 黒鉛は平均粒子径が16μmの天然のリン状のものを用
い、その他の材料については実施例1と同様にして、P
VB樹脂の配合量の異なる塗料を作製し、これを用いて
試料を作製した。検討したPVB樹脂の配合量(対炭素
質粉末)およびそれぞれの配合量によって作製した塗料
から得た印刷導電回路被膜の特性評価結果を表3に示
す。 【0032】 【表3】 【0033】PVB樹脂の配合量が、導電粒子である炭
素質粉末に対して2〜6重量%である導電塗料(実施試
料8〜12)から得られた印刷導電被膜のシート抵抗値
は30Ω/□以下であり、電気抵抗値の変化率も±10
%以内にある。これに対し、PVB配合量が1重量%の
比較試料6では、導電粒子、特に黒鉛の分散が不十分で
あり、得られた印刷導電回路被膜内の粒子の充填状態が
不良であり、シート抵抗値が55Ω/□と高い。また、
印刷導電回路被膜には可撓性が与えられていないため
に、ハンダ槽に浸漬させると被膜がプリント回路基板と
の熱膨張の差を緩和することができず、被膜にクラック
が発生し、電気抵抗値の変化が大きくなる。一方、PV
B配合量が6重量%を越えて7重量%の比較試料7で
は、PVB樹脂が導電粒子である炭素質粉末の表面を過
度に被覆する結果、得られた印刷導電被膜の電気抵抗値
が高くなった。また、PVB樹脂は熱可塑性樹脂である
から、高温下において熱による変性を受け易いため、電
気抵抗値の変化率も35%と大きくなった。 【0034】〈実施例4〉(実施試料13〜17、比較
試料8〜9) −チタネート系カップリング剤の配合量について− 黒鉛は平均粒子径が16μmの天然のリン状のものを用
い、その他の材料については実施例1と同様にして、チ
タネート系カップリング剤の配合量の異なる塗料を作製
し、これを用いて試料を作製した。検討したチタネート
系カップリング剤の配合量(対カーボンブラック粒子)
およびそれぞれの配合量によって作製した塗料から得た
印刷導電回路被膜の特性評価結果を表4に示す。 【0035】 【表4】 【0036】有機チタン化合物からなるチタネート系カ
ップリング剤の配合量が、カーボンブラック粒子に対し
て6〜14重量%である導電塗料(実施試料13〜1
7)から得られた印刷導電被膜のシート抵抗値は30Ω
/□以下であり、電気抵抗値の変化率も±20%以内に
あり、特に配合量が8〜12重量%である導電塗料(実
施試料14〜16)から得られた印刷導電被膜の電気抵
抗値の変化率は±5%以内と良好である。カーボンブラ
ック粒子に対して配合量が5重量%(比較試料8)で
は、シート抵抗値は高く、電気抵抗値の変化率も大き
い。これはカーボンブラック粒子の分散状態が不十分で
あるためである。一方、配合量が14重量%を越えて1
5重量%(比較試料9)では、電気抵抗値の変化率は実
施試料17と同等であるが、シート抵抗値は40Ω/□
と高く、さらに印刷導電被膜のプリント回路基板に対す
る密着性に劣り、形成した被膜はセロハンテープ側に付
着した。これはチタネート系カップリング剤の配合量が
多すぎるために、導電粒子を被覆する量が多いこと、お
よび印刷導電被膜を得るために150℃の加熱硬化処理
を行っても、被膜中にチタネート系カップリング剤が液
状のまま存在するため、印刷導電回路の被膜が十分に硬
化できなかったことによるものである。 【0037】〈実施例5〉(実施試料18〜21、比較
試料10〜12) −PVB(ポリビニルブチラール)樹脂の重合度につい
て− 黒鉛は平均粒子径が16μmの天然のリン状のものを用
い、その他の材料については実施例1と同様にして、重
合度の異なるPVB樹脂の配合量を変えた塗料を作製
し、これを用いて試料を作製した。検討した重合度の異
なるPVB樹脂の配合量およびそれぞれの配合量によっ
て作製した塗料から得た印刷導電回路被膜の特性評価結
果を表5に示す。 【0038】 【表5】 【0039】配合するPVB樹脂の重合度が1000〜
1800であり、さらにそのPVB樹脂が60重量%以
上含まれている導電塗料(実施試料18〜21)では、
得られる印刷導電被膜のシート抵抗値は30Ω/□以下
であり、電気抵抗値の変化率も±10%以内にある。し
かし、重合度1000のPVB樹脂50重量%と重合度
800のPVB樹脂50重量%を含む導電塗料(比較試
料10)ならびに重合度が800のPVB樹脂のみを含
む導電塗料(比較試料11)では、シート抵抗値は53
Ω/□および97Ω/□と高く、電気抵抗値の変化率も
比較試料10では85%と大きい。これは、重合度の低
い樹脂では活性点が多くなるために導電粒子を過剰に被
覆して、得られる被膜の電気導電性を損ねること、およ
び重合度の低い熱可塑性の樹脂は耐熱性が劣るために、
ハンダ槽に浸漬するなどの高温環境下にすると、電気抵
抗値の変化が起こり易くなることによるものである。一
方、重合度が2100のPVB樹脂のみを含む導電塗料
(比較試料12)では、導電粒子である炭素質粉末、特
に黒鉛粒子の分散性が劣るためにシート抵抗値が大きく
なる。 【0040】〈実施例6〉(実施試料22〜25、比較
試料13〜14) −レゾール型フェノール樹脂の不揮発分中の遊離フェノ
ールの量について− 黒鉛は平均粒子径が16μmの天然のリン状のものを用
い、その他の材料については実施例1と同様にして、1
80℃での不揮発分中の遊離フェノール量が異なるレゾ
ール型フェノール樹脂を用いて塗料を作製し、これを用
いて試料を作製した。検討した遊離フェノール量および
それぞれの作製した塗料から得た印刷導電回路被膜の特
性評価結果を表6に示す。 【0041】 【表6】【0042】フェノール樹脂に対する、180℃での不
揮発分中の遊離フェノールの量は、精製を行っても2%
程度は残存する。この遊離フェノールの量が10重量%
までの導電塗料(実施試料22〜25)では、電気抵抗
値の変化率を±10%以内に抑制することができる。し
かしながら、遊離フェノールの量が10重量%を越える
導電塗料(比較試料13、14)では、電気抵抗値の変
化率が増大する。これは150℃で熱硬化させた印刷導
電回路の被膜中に残存する遊離フェノールが多いため
に、ハンダ槽に試料を浸漬させる場合などの高温環境下
において、被膜から遊離フェノールが揮発し、印刷導電
回路の被膜にクラックを生じさせ、導電粒子の導電接触
を断つことによるものである。 【0043】 【発明の効果】天然のリン状もしくはリン片状の平均粒
子径10〜30μmの黒鉛12〜18重量%およびカー
ボンブラックを12〜18重量%からなる炭素質粉末3
0重量%、180℃における不揮発分中の遊離フェノー
ル量がレゾール型フェノール樹脂に対して10重量%以
下のレゾール型フェノール樹脂25〜30重量%、重合
度が1000〜1800のものが60重量%以上存在す
るポリビニルブチラール樹脂0.6〜1.8重量%、有機
チタン化合物からなるチタネート系カップリング剤0.
7〜2.5重量%、ならびにブチルセロソルブ、ブチル
カルビトールおよびブチルカルビトールアセテートから
選択される単一または混合物の有機溶媒からなる塗料溶
媒を残量として含有する原料を、十分に混合および混練
して得た熱硬化型のカーボン系導電塗料を、スクリーン
印刷法によりプリント回路基板に印刷し、150℃の温
度で少なくとも10分間の熱硬化処理を施すことによ
り、プリント回路基板に対する十分な密着性を有する印
刷導電回路の被膜が形成される。さらに、この印刷導電
回路被膜の電気伝導性を表すシート抵抗値は15〜30
Ω/□と低い値であり、ハンダ槽に浸漬するなどの印刷
導電回路被膜を形成する際の温度よりも高温の環境下に
おいても、電気抵抗値の変化率が±10%以下という極
めて安定した電気特性を有する印刷導電回路が得られ
る。このため、回路設計に対する変動の少ないカーボン
被膜付きのプリント回路基板を得ることが可能である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a printed circuit board.
Thermosetting carbon-based conductive coating to form printed conductive circuit on board
It is about fees. 2. Description of the Related Art Paper phenol laminates and polyester fiber
Conductive paints that form circuits by printing on substrates such as
Conductive particles such as metal or carbonaceous powder and heat as a binder
Main component is curable resin and organic solvent as coating solvent
The conductive particles are dispersed in an organic solvent using a dispersant.
I'm making it. For example, Japanese Patent Publication No. 60-58268 discloses
Copper powder, thermosetting resin, unsaturated fatty acid and organic titanium compound
A conductive copper paste made of a material is disclosed. However, conductive coatings for printed circuit boards
As for the cost, from the viewpoint of cost and migration, copper
Carbonaceous powder than paint using metallic conductive particles of silver or silver
The carbon-based paint used is often used. sand
That is, as conductive particles, noble metals such as silver and copper and gold of base metals
Carbonaceous materials such as graphite and carbon black
Powder is cheaper and uses copper conductive paint.
Printed circuit boards, because copper is easily oxidized,
Special oxidation protection for formed copper printed conductive circuit coatings
Processing needs to be performed. Also, with electrochemical metal corrosion
Silver with a remarkable migration as metal powder
Printed circuit board, formed silver printed conductive circuit
Keep moisture and halogen substances away from the
Use of metallic conductive particles, such as the need to form a protective coating
In the case of paints that have been
The cost of the circuit board increases. In recent years, carbon-based conductive paints have
However, the resistance of the printed conductive circuit film to be formed has been reduced.
And the sheet resistance value representing the conductivity of this type of coating is 3
Paints of about 0 to 50 Ω / □ are commercially available. like this
Carbon conductive paints include graphite and carbon black
Conductive particles made of carbonaceous powder and thermosetting resin
Butyl resin in a ratio of 1 to 1.5: 1.
Losolve, butyl carbitol, butyl carbitol
Dissolves ethylene glycol-based organic solvents such as acetate
Used as a medium, in which conductive particles of carbonaceous powder are dispersed
It is. Screen-print this paint on the printed circuit board
Printing at a temperature of 160 ° C or less to prevent substrate deterioration.
Conduct a thermosetting treatment for 5 to 30 minutes and print conductive circuit on the substrate
Is formed. [0005] Subsequent substrate manufacturing steps include soldering.
And hot water cleaning treatments.
During these steps, a large voltage of about ± 20 to 100%
A change in the air resistance value causes a change in the electric resistance value at the time of circuit design.
There is a problem of not being satisfied. This is a printed conductive circuit
Cracking, shrinkage, and conduction inside the coating
Changes in particle distribution or formation of coatings on printed conductive circuits
Phenomena such as denaturation of materials that work complexly
It is. SUMMARY OF THE INVENTION [0006] The present invention solves the above problems.
To solve the problem, we need to improve the composition of the paint material.
Printed conductive circuit cover formed from more carbon-based conductive paint
It is intended to suppress a change in the electric resistance value of the film. [0007] The thermosetting car of the present invention
Bon-based conductive paint is made of resole type phenol resin, polyvinyl chloride
Titanium consisting of nilbutyral and organotitanium compounds
In a solution of a catenate coupling agent dissolved in a paint solvent
In addition, carbonaceous powder of graphite and carbon black is used as conductive particles.
In the thermosetting carbon-based conductive paint dispersed by
(A) 12 to 18% by weight of the graphite and carbon black
30% by weight of carbonaceous powder consisting of 12-18% by weight
25 to 30% by weight of the resole type phenol resin,
0.6 to 1.8% by weight of a vinyl butyral resin, the organic
Titanate-based coupling agent composed of a titanium compound
7-2.5% by weight, and butyl cellosolve, butyl
From carbitol and butyl carbitol acetate
Paint solution consisting of selected single or mixed organic solvents
In this configuration, the medium is contained as the remaining amount. Furthermore, (b) before
Of the resol type phenolic resin at 180 ° C
Amount of free phenol per minute is resol type phenol resin
(C) the carbonaceous powder
Is a natural phosphorous or flaky graphite particle
The average particle diameter is 10 to 30 μm,
(D) The polyvinyl butyral resin has a degree of polymerization of 10
Containing in the range of 00 to 1800 at least 60% by weight
It is characterized by having. [0008] The present invention is achieved by the above configuration.
That is, as graphite particles of carbonaceous powder that is conductive particles
Is a natural phosphorous or scaly
Can be used to obtain printed conductive circuit coatings with low electrical resistance.
Is preferred. Is natural graphite different in crystallinity?
Are classified into scaly, phosphorous and earthy graphite.
Natural graphite suitable for the invention of No. 1 has the highest crystallinity of true graphite.
Near flaky graphite, followed by phosphite graphite with high crystallinity
It is. The average particle size of the graphite particles is 10 to 30 μm.
A range is preferred. When the average particle size is less than 10 μm
Of the printed conductive circuit
The electrical resistance of the film increases. Get more printed conductive circuits
The temperature of the thermosetting treatment to be performed is higher than 150 ° C.
And the rate of change of the electrical resistance value increases. This is the grain in the coating
The child is in a filling state where movement is likely to occur.
You. When the average particle diameter of the graphite particles exceeds 30 μm,
Also, the filling rate of the conductive particles in the printed conductive circuit coating is lower.
As a result, the electrical resistance of the conductive coating increases, and the electrical resistance changes.
Conversion rate increases. In addition, this type of conductive paint is mainly
And transfer it to the substrate to be printed by screen printing method,
Heat-cured to form a printed conductive circuit film.
Prevents clogging of screen mesh used for lean printing
From the viewpoint of stopping, the maximum particle size of graphite particles
90 μm or less, which is smaller than the opening diameter of the lean mesh
It is necessary to [0009] Carbon black particles are finer than graphite particles.
Because graphite particles are used as conductive particles of carbonaceous powder
In comparison with the case of a single graphite particle,
The electrical resistance of the resulting printed conductive film with improved packing
Decrease. Among several types of carbon black, conductive paint
Preferred is acetylene black for conductivity. black
The compounding weight ratio of lead to carbon black is
Carbon black = 40/60 to 60/40 is preferred.
That is, when the amount of conductive particles in the paint is 30% by weight,
Indicates that the amount of graphite particles is 12 to 18% by weight,
The amount of particles is 12 to 18% by weight. This mixing ratio is
The average particle size of the graphite particles is determined from the packing state of the aforementioned particles.
When the particle diameter is coarse and about 30 μm,
Due to the large intergranular volume, it is necessary to fill
The amount of carbon black increases. On the other hand, graphite particles
When the average particle size is as small as about 10 μm, the graphite particle phase
Necessary to fill the space between grains because the volume between grains is small
Less carbon black. The graphite particles
When the average particle size of
When mixed in a large amount, the contact resistance between particles increases,
Causes an increase in the value. [0010] The dispersed state of the conductive particles in the paint is obtained.
Close relationship with the rate of change of electrical resistance of printed conductive circuit coating
Yes, the better the dispersion state of the conductive particles in the paint,
The rate of change of the electric resistance value decreases. Dispersion state of conductive particles
In order to improve the polyvinyl butyral (hereinafter referred to as
"PVB") resin and organic titanium compound.
It is desirable to use a titanate coupling agent
No. These materials are also obtained by heat-curing paint.
Can impart flexibility to the coating of a printed conductive circuit
Therefore, the stress due to thermal shock is reduced, and the electrical resistance changes.
Is shown. Formulation of PVB resin
The amount is preferably 2 to 6% by weight based on the conductive particles of the carbonaceous powder.
And preferably 3-5% by weight, more preferably 4% by weight.
% By weight. These values indicate that the amount of conductive particles in the paint is 3
When expressed as the composition of the entire coating as 0% by weight,
0.6-1.8% by weight, 0.9-1.5% by weight and 1.
It becomes 2% by weight. PVB resin is doubled based on the amount of conductive particles
If the amount is less than%, the electric resistance value of the obtained printed conductive circuit film
And the rate of change of the electric resistance value is also large. This is a paint
The dispersion state of the conductive particles in the material is poor,
The required flexibility of the printed conductive circuit coating
Because there is not. Conversely, even if it exceeds 6% by weight, it can be obtained.
The electrical resistance of the printed conductive circuit film is high and the electrical resistance changes.
Conversion rate increases. This is the conversion of resin to carbonaceous conductive particles.
The coating amount is large and thermoplastic such as PVB resin
The effect of thermal denaturation, a characteristic of the conductive resin, cannot be ignored.
It is due to. [0011] PVB resin is a thermoplastic synthetic resin,
Graded according to the difference in molecular weight, ie degree of polymerization
It is commercially available. PVB compounded in the conductive paint of the present invention
As the resin, a single resin having a certain degree of polymerization may be used.
By mixing PVB resins with different degrees of polymerization as appropriate
May be used, but those having a polymerization degree of 1000 to 1800
At least 60% by weight or more of the entire PVB resin.
Is preferred. Uses low molecular weight PVB resin
And the amount of conductive particles of carbonaceous powder coated
As a result, the electrical resistance of the printed printed circuit
You. Also, the lower the molecular weight of the thermoplastic resin, the more heat-denatured.
Because of the ease, the rate of change of the electric resistance value also increases. High molecular weight
When PVB resin is used, conductive particles of carbonaceous powder,
The dispersed state of the graphite particles deteriorates and the resulting printed conductive
The electric resistance of the road coating increases. Titanate-based cups used with PVB resin
The coupling agent is an organic titanium compound having a benzene ring on the hydrophobic group side.
Compound is appropriate, and the compounding amount is carbonaceous conductive particles.
6-14% by weight based on carbon black
And more preferably 8 to 12% by weight.
10% by weight. This value is 12 ~
In terms of the composition of the entire coating material blended at 18% by weight,
0.7-2.5% by weight, 1.0-2.2% by weight and 1.0% by weight.
It becomes 2 to 1.8% by weight. Carbon black
When the compounding amount of the tanate coupling agent is less than 6% by weight
Has a large rate of change in electric resistance. This is in the paint
It is difficult to obtain a good dispersion state of carbon black
And flexibility of the printed conductive circuit film to be formed.
It is because it cannot be obtained. Meanwhile, carbon bra
The amount of the titanate-based coupling agent is 1
If it exceeds 4% by weight, the coating amount of the carbonaceous conductive particles is large.
Increases the electrical resistance of printed conductive circuit coatings
It is not preferable. Furthermore, titanate coupling
Since the boiling point of the agent is 250 ° C or higher,
In addition to the thermosetting treatment for obtaining the film,
In the temperature range of the substrate manufacturing process such as cleaning
Even in a liquid state. For this reason, titanate coupling
In the case of paints containing a large amount of chemicals, the heat history
The adhesion of the printed conductive circuit film to be formed
Significantly worsens. An organic solvent used as a solvent for the conductive paint;
As a solvent for this type of paint,
Recall butyl cellosolve, butyl carbitol
Or butyl carbitol acetate alone or mixed
It is appropriate to use it. Solvent screen
Dries on the plate during printing or produces a peculiar pungent odor
The printed conductive coating after the thermosetting process.
It is required that no paint solvent remains inside the film
However, the above solvent satisfies these conditions. The resole type phenol tree used in the present invention
Some of the fats used in the phenolic resin
At least about 2% of the released phenol remains. This liberation
The boiling point of phenol is about 180 ° C,
Even if the thermosetting treatment is performed at a temperature of 160 ° C. or less,
Remains inside the printed conductive circuit coating. In this state
250 ° C or lower, such as soldering in the circuit board manufacturing process
When exposed to the above temperature atmosphere, free phenol rapidly
Cracks in the printed conductive circuit film
Causes a value change. Therefore, non-volatile at 180 ° C
In the analysis of the emission, the content of free phenol in the nonvolatile
It is desirable that the amount is as small as possible, but 10% by weight
If it is below, it is large even if it remains in the coating of the printed conductive circuit.
Has no significant effect. Thus, non-volatile at 180 ° C
Phenolic Tree with Limited Free Phenol Content in Minerals
The use of fat is one of the requirements to achieve the object of the present invention.
is there. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Natural phosphorous or scaly
12 to 18% by weight of graphite having an average particle size of 10 to 30 μm and
Powder consisting of carbon black and 12 to 18% by weight
30% by weight of powder, free
The amount of the phenol is 3 to 1 with respect to the resole type phenol resin.
0 to 30% by weight of resol type phenol resin 25 to 30% by weight
%, Polymerization degree of 1000 to 1800 is 60% by weight or more
0.6-1.8 weight of polyvinyl butyral resin present
%, Titanate-based coupler consisting of an organic titanium compound
0.7-2.5% by weight of a bulking agent, and butyl cellosolve,
Butyl carbitol and butyl carbitol acetate
Consisting of a single or a mixture of organic solvents selected from
Raw materials containing paint solvent as the balance are thoroughly mixed and mixed.
Using a thermosetting carbon-based conductive paint
The resulting printed conductive circuit coating is applied to the printed circuit board.
And has good electrical properties. The present invention will now be described with reference to Examples shown in Tables 1-4.
A specific description will be given using a comparative example. [Preparation of paint] Samples of Examples and Comparative Examples
After thoroughly mixing the mixture with a raikai machine, the mixture is
The mixture was sufficiently kneaded with a mill to form a coating, which was used in the study. This
Here, if the mixing and kneading are insufficient, the resulting printing
Note that the rate of change in the electrical resistance of the conductive circuit coating increases.
It takes care. [Preparation of Samples] Various samples prepared as described above
On a printed circuit board using a screen printing machine
50mm length, 10mm width solid surface pattern printed on
And after leveling, heat curing at 150 ° C for 15 minutes
Processing was performed. [Evaluation of Sample] (1) Sheet resistance The electric resistance of the printed conductive circuit film formed by the above method.
Is measured by the two-needle method, and the electrical resistance during formation of the printed conductive circuit film is measured.
Resistance (R 0 ). The sheet resistance value (R S )Box's
From the measured electrical resistance of the solid surface pattern,
Calculated. ## EQU1 ## Usually, in this formula, the printed conductive circuit is used.
Although it is necessary to consider the thickness of the road coating, in the present invention
Formed with the paints listed as working and comparative samples.
The thickness of all printed conductive circuit coatings is in the range of 19 to 21 μm
Therefore, the comparison was performed without correcting the film thickness. (2) Rate of change in resistance Further, the sample was immersed in a solder bath at 260 ° C. for 5 seconds.
Later, the electrical resistance is measured again, and the rate of change of the electrical resistance is determined.
I asked. The rate of change of electrical resistance (ΔR) is calculated by the printed conductive circuit.
Electric resistance (R 0 ) And electricity after receiving heat
It was calculated from the air resistance value (R) according to the following equation. ## EQU2 ## (3) Adhesion Adhesion of Printed Conductive Film Formed to Printed Circuit Board
To determine the condition, use a cellophane pattern on the solid surface pattern.
After attaching the tape, peel it off and cover it with cellophane tape.
The state of adhesion of the film was observed. <Example 1> (Examples 1 to 4, comparative sample)
1-3) -Characteristics of graphite- Using acetylene black as carbon black,
The compounding ratio of lead and carbon black was 50/50.
PVB resin with a polymerization degree of 1000 (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
Product name: Eslek BH-S) with conductive particles (graphite and graphite)
4% by weight of titanium black
Pulling agent (manufactured by Ajinomoto Co., Inc., trade name: Prenact K)
R9SA) 10% by weight based on carbon black
did. In addition, free ferrous
4% by weight of resole phenol resin with conductive particles
And add butyl cellosolve to the same weight as
30% by weight of the composition,
Prepare conductive paint with different graphite properties according to
A sample was prepared using the sample. Graphite properties and each black
Features of printed conductive circuit coatings obtained from paints made with lead
Table 1 shows the evaluation results. [Table 1] [0027] Phosphorus or flaky graphite particles,
Conductive paint having a uniform particle size of 10 to 30 μm (samples 1 to 3)
The sheet resistance of the printed conductive circuit film obtained in 4) was 3
0Ω / □ or less, and the rate of change in electrical resistance is ± 10% or less
Is within. On the other hand, even phosphorous graphite particles
When the average particle size is less than 10 μm (Comparative Sample 1),
Sheet resistance of printed conductive circuit film is as high as 35Ω / □
In addition, the rate of change of the electric resistance value is as large as 15%. This is graphite
Large contact resistance between conductive particles due to small particle size
And transfer of conductive particles when exposed to a high-temperature atmosphere.
This is because movement is likely to occur. In addition, the average particle diameter is 30μ.
The sheet resistance of Comparative Sample 2 of 40 μm larger than
The resistance value is as high as 32Ω / □, and the rate of change of the electric resistance value is-
It is as large as 25%. This is the conductive particles in the printed conductive circuit coating
Filling rate is low, and film shrinks when immersed in a solder tank
Is caused. Furthermore, the average particle size is 20 μm.
However, the comparative sample 3 using the ground graphite has a low sheet resistance.
The value was 72 Ω / □, and the electrical conductivity of the film was poor. this is
Graphite with low crystallinity, such as clay, has a high specific electrical resistance.
The electrical resistance of the resulting printed conductive circuit coating
It depends. <Example 2> (Examples 5 to 7, Comparative sample)
4-5)-About the compounding ratio of graphite and carbon black-Graphite is a natural phosphorus-like material having an average particle diameter of 16 µm.
Other materials are the same as in Example 1,
Producing paints with different blending ratios of lead and carbon black
Then, a sample was prepared using this. Considered graphite and car
Bon Black Black
Of Printed Conductive Circuit Coatings Obtained from Paints Prepared
Table 2 shows the results. [Table 2] When the mixing ratio of graphite and carbon black is 4
Conductive paint in the range of 0/60 to 60/40
The sheet resistance of the printed conductive film obtained from 5) to 7) is 3
0Ω / □ or less, and the rate of change in electrical resistance is ± 10% or less
Is within. In contrast, a comparison with a lower graphite blending ratio
Sample 4 (graphite / carbon black = 30/70)
The heat resistance is 40Ω / □, and the rate of change of the electric resistance is
It is as high as 40%. With graphite / carbon black = 30/70
Is the amount of fine particles occupying in the conductive carbonaceous powder
And the contact resistance between conductive particles increases, resulting in
And the transfer of conductive particles inside the printed conductive coating
Large change in electrical resistance value
Become. On the other hand, the comparative sample 5 (black
(Lead / carbon black = 70/30)
Although the resistance value is low, the rate of change of the electrical resistance value is large. this
Indicates that the filling rate of the conductive particles is low as in Comparative Sample 2 of Example 1.
This is because the printed conductive circuit film shrinks due to heat.
You. <Example 3> (Examples 8 to 12 and comparative samples)
6-7)-About the compounding amount of PVB (polyvinyl butyral) resin
The graphite used is a natural phosphorous material with an average particle size of 16 μm.
For other materials, the same as in Example 1,
Prepare paints with different blending amounts of VB resin and use them
A sample was prepared. The amount of PVB resin studied (vs. carbon)
Powders) and paints prepared according to their respective amounts
Table 3 shows the results of evaluating the characteristics of the printed conductive circuit film obtained from Example 1.
You. [Table 3] The amount of the PVB resin to be mixed with the conductive particles
2-6% by weight of the conductive paint based on the base powder
8-12) Sheet resistance value of printed conductive film obtained from
Is 30Ω / □ or less, and the rate of change of the electric resistance value is ± 10.
%. On the other hand, when the amount of PVB is 1% by weight,
In Comparative Sample 6, the dispersion of the conductive particles, particularly graphite, was insufficient.
Yes, the filling state of the particles in the obtained printed conductive circuit coating is
The sheet resistance is high and the sheet resistance is as high as 55Ω / □. Also,
Because the printed conductive circuit coating is not flexible
In addition, when immersed in a solder bath, the coating
The difference in thermal expansion of
Occurs, and the change in the electric resistance value increases. On the other hand, PV
In Comparative Sample 7 where the B content exceeds 6% by weight and 7% by weight
In the case of PVB resin, the surface of carbonaceous powder
The electrical resistance of the resulting printed conductive film
Became higher. Also, PVB resin is a thermoplastic resin
From high temperatures, it is susceptible to thermal denaturation at high temperatures.
The rate of change of the air resistance also increased to 35%. <Example 4> (Examples 13 to 17, Comparative Examples
Samples 8-9)-About the compounding amount of the titanate-based coupling agent-The graphite used is a natural phosphorus having an average particle diameter of 16 µm.
The other materials are the same as in the first embodiment.
Producing paints with different blending amounts of tantalate coupling agents
Then, a sample was prepared using this. Titanate studied
-Based coupling agent (to carbon black particles)
And obtained from paints prepared according to the respective loadings
Table 4 shows the results of evaluating the properties of the printed conductive circuit film. [Table 4] Titanate based organic titanium compound
The amount of the coupling agent depends on the carbon black particles.
6-14% by weight of the conductive paint (Examples 13-1
The sheet resistance of the printed conductive film obtained from 7) is 30Ω.
/ □ or less, and the rate of change in electrical resistance is within ± 20%
Conductive paint (in fact, the blending amount is 8 to 12% by weight)
The electrical resistance of the printed conductive film obtained from Application Samples 14 to 16)
The change rate of the resistance value is as good as within ± 5%. Carbon bra
5% by weight (comparative sample 8)
Means that the sheet resistance is high and the rate of change of the electrical resistance is large
No. This is due to insufficient dispersion of the carbon black particles.
Because there is. On the other hand, if the compounding amount exceeds 14% by weight,
At 5% by weight (Comparative Sample 9), the rate of change in
Same as Sample 17 except that the sheet resistance is 40Ω / □
And high printed conductive film for printed circuit boards
Poor adhesion, and the formed film adheres to the cellophane tape side.
I wore it. This is because the amount of titanate-based coupling agent
The amount of conductive particles coated is too large due to too much
Heat treatment at 150 ° C to obtain printed and printed conductive film
The titanate-based coupling agent remains
The printed conductive circuit coating is sufficiently hard
It is because it could not be converted. <Example 5> (Examples 18-21, Comparative
Samples 10 to 12)-About the degree of polymerization of PVB (polyvinyl butyral) resin
The graphite used is a natural phosphorous material with an average particle size of 16 μm.
The other materials are the same as in the first embodiment.
Producing paints with different amounts of PVB resin
Then, a sample was prepared using this. Difference in degree of polymerization studied
Depending on the amount of PVB resin
Of the characteristics of printed conductive circuit coatings obtained from paints prepared in
The results are shown in Table 5. [Table 5] The degree of polymerization of the PVB resin to be blended is 1000 to
1800, and the PVB resin is 60% by weight or less.
In the conductive paint (Examples 18 to 21) included above,
The sheet resistance value of the obtained printed conductive film is 30Ω / □ or less.
And the rate of change of the electric resistance value is also within ± 10%. I
However, 50% by weight of PVB resin having a polymerization degree of 1000 and the polymerization degree
800 conductive powder containing 50% by weight of PVB resin (comparative test
10) and only a PVB resin having a degree of polymerization of 800.
In the case of the conductive paint (Comparative Sample 11), the sheet resistance value is 53
Ω / □ and 97Ω / □ are high, and the rate of change of electric resistance value is also high.
In Comparative Sample 10, it is as large as 85%. This is a low degree of polymerization
Resin has too many active sites, so it is excessively covered with conductive particles.
To impair the electrical conductivity of the resulting coating; and
Thermoplastic resin with low degree of polymerization has poor heat resistance,
If exposed to a high temperature environment such as immersion in a solder bath,
This is because the change in resistance value is likely to occur. one
On the other hand, a conductive paint containing only a PVB resin having a polymerization degree of 2100
In (Comparative Sample 12), carbonaceous powder as conductive particles,
Sheet resistance is large due to poor dispersibility of graphite particles
Become. Example 6 (Examples 22 to 25, Comparative
Samples 13 to 14)-Free pheno in non-volatile content of resole type phenol resin
-The amount of graphite used is natural phosphorus with an average particle size of 16 μm.
The other materials are the same as in the first embodiment.
Resol with different amount of free phenol in non-volatile matter at 80 ℃
A paint is made using a phenolic resin
To prepare a sample. The amount of free phenol studied and
Characteristics of the printed conductive circuit film obtained from each coating
Table 6 shows the results of the sex evaluation. [Table 6] The reaction at 180 ° C. with phenol resin
The amount of free phenol in volatiles is 2% even after purification
The degree remains. 10% by weight of this free phenol
For conductive paints up to (samples 22 to 25), the electrical resistance
The rate of change of the value can be suppressed within ± 10%. I
However, the amount of free phenol exceeds 10% by weight
In the case of the conductive paints (Comparative Samples 13 and 14), the electric resistance
Conversion rate increases. This is a printed guide cured at 150 ° C.
Because there is much free phenol remaining in the coating of the electric circuit
In a high temperature environment such as when immersing the sample in a solder bath
, Free phenol volatilizes from the coating, and print conductivity
Cracks occur in the circuit coating, causing conductive particles to make conductive contact
It is due to cutting off. According to the present invention, natural phosphorous or flaky average grains
12 to 18% by weight of graphite having a diameter of 10 to 30 μm and car
Carbonaceous powder 3 containing bon black in an amount of 12 to 18% by weight
0% by weight, free phenol in nonvolatile matter at 180 ° C.
10% by weight or less based on the resole type phenol resin
Lower resole type phenolic resin 25-30% by weight, polymerization
60% by weight or more with a degree of 1000-1800
Polyvinyl butyral resin 0.6-1.8% by weight, organic
Titanate-based coupling agent composed of a titanium compound
7-2.5% by weight, and butyl cellosolve, butyl
From carbitol and butyl carbitol acetate
Paint solution consisting of selected single or mixed organic solvents
Thoroughly mix and knead raw materials containing medium as the remaining amount
The thermosetting carbon-based conductive paint obtained from
Print on printed circuit board by printing method,
At least 10 minutes at a time
With sufficient adhesion to the printed circuit board
A coating of the printed conductive circuit is formed. In addition, this printed conductive
The sheet resistance value representing the electrical conductivity of the circuit coating is 15 to 30.
Low value of Ω / □, printing such as dipping in solder bath
In an environment that is higher than the temperature at which the conductive circuit coating is formed
In this case, the rate of change of the electric resistance value is ± 10% or less.
Printed conductive circuit with stable electrical characteristics
You. For this reason, carbon with little variation in circuit design
It is possible to obtain a printed circuit board with a coating.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 5/24 C09D 129/14 C09D 161/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C09D 5/24 C09D 129/14 C09D 161/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 レゾール型フェノール樹脂、ポリビニル
ブチラール、および有機チタン化合物からなるチタネー
ト系カップリング剤を塗料溶媒に溶解させた溶液中に、
黒鉛とカーボンブラックの炭素質粉末を導電粒子として
分散させた熱硬化型カーボン系導電塗料において、
(a)前記黒鉛12〜18重量%およびカーボンブラッ
ク12〜18重量%からなる炭素質粉末30重量%、前
記レゾール型フェノール樹脂25〜30重量%、前記ポ
リビニルブチラール樹脂0.6〜1.8重量%、前記有機
チタン化合物からなるチタネート系カップリング剤0.
7〜2.5重量%、ならびにブチルセロソルブ、ブチル
カルビトールおよびブチルカルビトールアセテートから
選択される単一または混合物の有機溶剤からなる塗料溶
媒を残量として含有し、(b)前記レゾール型フェノー
ル樹脂の180℃における不揮発分中の遊離フェノール
の量がレゾール型フェノール樹脂に対して3〜10重量
%であり、(c)前記炭素質粉末の黒鉛は、天然のリン
状もしくはリン片状の黒鉛粒子であって、その平均粒子
径は10〜30μmであり、(d)前記ポリビニルブチ
ラール樹脂は、重合度1000〜1800の範囲のもの
を60重量%以上含有している、ことを特徴とする熱硬
化型カーボン系導電塗料。
(57) [Claim 1] A solution obtained by dissolving a titanate coupling agent comprising a resole type phenol resin, polyvinyl butyral, and an organic titanium compound in a coating solvent,
In a thermosetting carbon-based conductive paint in which carbonaceous powder of graphite and carbon black is dispersed as conductive particles,
(A) 30% by weight of carbonaceous powder composed of 12 to 18% by weight of the graphite and 12 to 18% by weight of carbon black, 25 to 30% by weight of the resole phenol resin, 0.6 to 1.8% by weight of the polyvinyl butyral resin %, Titanate-based coupling agent comprising the above-mentioned organotitanium compound 0.1%.
7 to 2.5% by weight and a coating solvent consisting of a single or a mixture of organic solvents selected from butyl cellosolve, butyl carbitol and butyl carbitol acetate as a residual amount; The amount of free phenol in the nonvolatile matter at 180 ° C. is 3 to 10% by weight based on the resol type phenol resin, and (c) the graphite of the carbonaceous powder is natural phosphorous or flaky graphite particles. The thermosetting resin has an average particle size of 10 to 30 μm, and (d) the polyvinyl butyral resin contains at least 60% by weight of a polymer having a degree of polymerization of 1,000 to 1,800. Carbon-based conductive paint.
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