JPH0139463B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0139463B2
JPH0139463B2 JP56010843A JP1084381A JPH0139463B2 JP H0139463 B2 JPH0139463 B2 JP H0139463B2 JP 56010843 A JP56010843 A JP 56010843A JP 1084381 A JP1084381 A JP 1084381A JP H0139463 B2 JPH0139463 B2 JP H0139463B2
Authority
JP
Japan
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paint
conductive
conductive paint
powder
resin
Prior art date
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Expired
Application number
JP56010843A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57125273A (en
Inventor
Katsumi Yano
Toshifumi Fujishiro
Shinji Okamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HOKURIKU DENKI KOGYO KK
TOYAMAKEN
Original Assignee
HOKURIKU DENKI KOGYO KK
TOYAMAKEN
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Filing date
Publication date
Application filed by HOKURIKU DENKI KOGYO KK, TOYAMAKEN filed Critical HOKURIKU DENKI KOGYO KK
Priority to JP1084381A priority Critical patent/JPS57125273A/en
Publication of JPS57125273A publication Critical patent/JPS57125273A/en
Priority to US06/471,924 priority patent/US4499010A/en
Publication of JPH0139463B2 publication Critical patent/JPH0139463B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、導電材料として金属微粉末(以下メ
タルパウダーと略記する)、主としてCu、及びそ
の他のメタルパウダーを用い、結合剤(以下バイ
ンダーと略称する)として熱硬化性レジンにヒド
ロキノン類の誘導体を添加したものを適当な溶剤
に溶解した塗料を用い、更に前記バインダーに少
量の天然油脂系の有機脂肪酸を補助添加剤として
添加することを特徴とする導電塗料に関するもの
である。 導電塗料は現在いろいろの方面で用いられてい
るが、特に電子部品関係で多く利用されているこ
とは周知である。例えば印刷配線板のジヤンパー
線の代用、印刷配線板を用いた印刷抵抗の端子
等、その用途は多岐にわたる。 導電塗料として最も大切な条件は、該塗料を用
いて印刷、スプレー、筆塗り等によつて電気回路
の一部を構成した場合に、その表面固有抵抗(以
下比抵抗と略称する)ρ′の値が1Ω/□以下、で
きれば0.1Ω/□となることである。このような
条件を満足する金属は一般には貴金属と称される
もので主としてAu、Agのパウダーが用いられ、
特に価格の点でAgパウダーが主体であり、ごく
稀にAu、Pt等のパウダーが混用されるに過ぎな
い。 Cuは周知のようにAgに次いで体積固有抵抗ρ
が低いのであるが、日本だけでなく米、西独等で
も実用化されたCuパウダーを用いた導電塗料は
未だないようである。 然るに最近に至つてAuに次いで原材料である
Agの価格の高謄(とう)が著しく、そのためAg
パウダーを用いた導電塗料の値も数倍となり、電
子部品産業への影響は極めて大となつた。このた
め、Cuパウダーを用いた導電塗料の研究は重大
な意義を持つに至り、多くの研究がなされている
が、Ag導電塗料の代用になるCu導電塗料は未だ
に商品化されるに至らない。 次に導電パウダーとしてCuパウダーを用い、
バインダーとして一般の熱硬化性レジンを用いた
導電塗料について簡単に述べる。一般の熱硬化性
レジンが重縮合して3次元網目構造の巨大レジン
分子を構成する場合には、その反応生成物として
一般にH2Oを生じ、レジンの種類によつて他の
副生成物を離脱することは広く公知となつてい
る。この場合に離脱発生する副生成物と熱との作
用によつて、活性度の高いCuパウダーの表面に
酸化銅の薄い層が形成される。 またCuパウダー自身がその粒度が小であるほ
ど活性化し空気中に放置されているときは、速や
かに酸素を捕足して酸化物の薄い層を表面に形成
していることが多いので、前記のレジンの硬化に
際しては、その体積固有抵抗は更に大きい値とな
る。このような理由で貴金属以外のメタルパウダ
ーを用いた場合には、一般に低抵抗塗料は得るこ
とは困難であつた。 上述したところから、貴金属パウダー以外のメ
タルパウダーを用いて低抵抗の導電塗料を製造す
るには、次の二つの条件を満足する熱硬化性レジ
ンを選定する必要があることが推定される。 (i) 塗料として保存するときにもメタルパウダー
を酸化することなく、むしろ還元性を有するこ
と。 (ii) 塗料の高温焼結時には、酸素を吸収して重合
又は縮合反応をなすこと。 即ち第1の条件は導電塗料として保存中に、塗
料中のメタルパウダーが酸化されることのないた
めであり、第2の条件は導電塗料を用いて印刷、
筆塗り、スプレー等によつて電極、電路等を形成
して高温焼結したときに、塗膜中のメタルパウダ
ーが酸化されることなく、むしろ表面に薄い酸化
層を有するパウダーであつても、それが還元され
て、低抵抗の導電膜又は導電層を構成するための
必要条件である。 上記の思想に基づく発明の主なものは下記の通
りである。 (1) 特願昭50−17392 (導電用組成物) (2) 特願昭50−39227 (導電用の組成物) 然しながら上記の発明は、その発明の詳細な説
明において開示されたように、比抵抗ρ′の値は未
だ大であつてAgペーストの代用として用いられ
るには至らないようである。 なおここに注意すべきはメタルパウダー中又は
バインダー中に酸化防止を目的として還元剤等を
含有させることは、該塗料の硬化反応が完結した
ときの塗膜の耐湿及び耐熱性等を劣化させること
が一般である。それ故酸化防止を目的とする還元
剤等の混和、充填等は避ける必要があるというこ
とである。 本発明者は前記(i)及び(ii)の条件を詳細に検討し
た結果、ρ′の値を更に小さくするためには、前記
2条件に加えて更に他の条件が必要であることを
究明した。その結果、前記2条件は必要条件では
あるが、充分条件ではないことを確かめた。この
研究によつて本発明者はAg導電塗料の代用とし
て用いることのできるCu導電塗料を発明するに
至つたのである。 即ち本発明の目的は現用のAg導電塗料に代る
他のメタルパウダー、主としてCuパウダーを用
いた優れた特性を有する導電塗料を提供すること
にある。 前記の目的を達成するため、本発明に係る導電
塗料は、熱硬化性レジンにヒドロキノン類の誘導
体を添加したものを適当な溶剤に溶解した塗料
に、少量の有機脂肪酸及び導電物質としてメタル
パウダーを溶解し分散して成ることを特徴とする
ものである。 次に本発明の構成について詳細に説明する。 本発明は同一出願人によつてなされた昭和55年
9月19日出願の特許願第129 115号(以下前出願
と略称する)の発明を更に改良したものである。 それ故、最初に前出願について極めて簡単に要
点を述べる。 ヒドロキノン類はキノン系の酸化又は還元レジ
ンを合成する場合の基本単位である。一般には無
色結晶のものが多く酸化されやすい。公知のごと
く写真用薬品、防腐剤などに広く用いられてい
る。ヒドロキノン類の構造を次に例示する。
The present invention uses a fine metal powder (hereinafter abbreviated as metal powder), mainly Cu, and other metal powders as a conductive material, and a hydroquinone derivative in a thermosetting resin as a binder (hereinafter abbreviated as a binder). The present invention relates to a conductive paint characterized by using a paint in which the additive is dissolved in a suitable solvent, and further comprising adding a small amount of a natural oil-based organic fatty acid to the binder as an auxiliary additive. Conductive paints are currently used in various fields, but it is well known that they are particularly used in electronic components. Its uses are wide-ranging, such as as a substitute for jumper wires on printed wiring boards, and as terminals for printed resistors using printed wiring boards. The most important condition for a conductive paint is that when the paint is used to form part of an electrical circuit by printing, spraying, brush painting, etc., its surface specific resistance (hereinafter abbreviated as specific resistance) ρ' The value should be 1Ω/□ or less, preferably 0.1Ω/□. Metals that satisfy these conditions are generally called noble metals, and powders of Au and Ag are mainly used.
Especially in terms of price, Ag powder is the main ingredient, and powders such as Au and Pt are only occasionally used in combination. As is well known, Cu is second only to Ag in terms of volume resistivity ρ.
However, it seems that there are still no conductive paints using Cu powder that have been put into practical use not only in Japan but also in the United States, West Germany, and other countries. However, recently it has become the second raw material after Au.
The price of Ag has increased significantly, and as a result, Ag
The price of conductive paints using powder increased several times, and the impact on the electronic parts industry became extremely large. For this reason, research into conductive paints using Cu powder has become of great significance, and much research has been carried out, but Cu conductive paints, which can be used as a substitute for Ag conductive paints, have not yet been commercialized. Next, using Cu powder as a conductive powder,
A conductive paint using a general thermosetting resin as a binder will be briefly described. When general thermosetting resins undergo polycondensation to form giant resin molecules with a three-dimensional network structure, H 2 O is generally produced as a reaction product, and other by-products may be produced depending on the type of resin. It is widely known that they will leave. In this case, a thin layer of copper oxide is formed on the surface of the highly active Cu powder by the interaction of the by-products generated by the separation with heat. In addition, the smaller the particle size of the Cu powder, the more activated it becomes, and when left in the air, it quickly captures oxygen and forms a thin layer of oxide on the surface. When the resin is cured, its volume resistivity becomes even larger. For this reason, it has generally been difficult to obtain a low-resistance paint when metal powder other than noble metals is used. From the above, it is presumed that in order to manufacture a low-resistance conductive paint using metal powder other than noble metal powder, it is necessary to select a thermosetting resin that satisfies the following two conditions. (i) It should not oxidize the metal powder when stored as a paint, but rather have a reducing property. (ii) When sintering paint at high temperatures, it absorbs oxygen and undergoes polymerization or condensation reactions. That is, the first condition is to prevent the metal powder in the paint from being oxidized during storage as a conductive paint, and the second condition is to prevent printing using the conductive paint.
When electrodes, electrical circuits, etc. are formed by brush painting, spraying, etc. and sintered at high temperatures, the metal powder in the coating film is not oxidized, even if the powder has a thin oxidized layer on the surface. This is a necessary condition for its reduction to form a low-resistance conductive film or layer. The main inventions based on the above idea are as follows. (1) Japanese Patent Application No. 50-17392 (Conductive composition) (2) Japanese Patent Application No. 50-39227 (Conductive composition) However, the above invention, as disclosed in the detailed description of the invention, The value of resistivity ρ' is still too large to be used as a substitute for Ag paste. It should be noted here that adding a reducing agent or the like to the metal powder or binder for the purpose of preventing oxidation may deteriorate the moisture resistance, heat resistance, etc. of the paint film when the curing reaction of the paint is completed. is common. Therefore, it is necessary to avoid mixing or filling reducing agents etc. for the purpose of preventing oxidation. After examining the conditions (i) and (ii) above in detail, the inventor found that in addition to the above two conditions, other conditions are necessary in order to further reduce the value of ρ'. did. As a result, it was confirmed that the above two conditions are necessary conditions, but not sufficient conditions. Through this research, the present inventors came to invent a Cu conductive paint that can be used as a substitute for Ag conductive paint. That is, an object of the present invention is to provide a conductive paint having excellent properties using other metal powders, mainly Cu powder, in place of the currently used Ag conductive paint. In order to achieve the above object, the conductive paint according to the present invention is produced by adding a small amount of organic fatty acid and a metal powder as a conductive substance to a paint made by dissolving a thermosetting resin with a hydroquinone derivative in an appropriate solvent. It is characterized by being formed by dissolving and dispersing it. Next, the configuration of the present invention will be explained in detail. The present invention is a further improvement of the invention of Patent Application No. 129,115 (hereinafter referred to as the "previous application") filed on September 19, 1980 by the same applicant. Therefore, I will first give a very brief summary of the previous application. Hydroquinones are basic units for synthesizing quinone-based oxidized or reduced resins. In general, most of them are colorless crystals and easily oxidized. As is well known, it is widely used in photographic chemicals, preservatives, etc. The structures of hydroquinones are illustrated below.

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】【formula】

【式】 (A):ピロカテコール (D):ピロガロール (B):ヒドロキノン (E):クロログロシン (C):レゾルシン (F):没食子酸 前記ヒドロキノン類を他の高分子レジンに添加
すると、硬化反応は妨げられる。その反応を前記
ピロカテコールを例にとつて示す。 (1)式はピロカテコールの酸化、還元に関する可
逆反応を示し、(2)式はレゾール樹脂(フエノール
系樹脂)とピロカテコールとの反応例を示す。(2)
式から明らかなように、このような場合には3次
元網目構造の巨大分子にはならない。 (2)式の反応は他のレジンに添加した場合も同様
である。 本発明者と同じ前出願の発明者は、ヒドロキノ
ン類の物理化学的性質の研究中、その特殊な誘導
体を作ると、他のレジンにその誘導体を添加して
加熱反応させるだけで、官能基を別に附加するこ
となしに、3次元網目構造の巨大分子を形成する
こと、即ち重縮合反応を完結する事実を発見し
た。この発見が前出願発明の基礎をなすものであ
る。 次にヒドロキノン類の中のピロカテコールを例
にとつて述べる。 (A) ピロカテコールをオレイン酸銅の溶液中に分
散させると、溶液中のCu+イオンの触媒作用に
よりピロカテコール誘導体が得られる。即ち次
に示す第(3)式のようになる。 Rの構造は反応条件、即ち周囲の温度、湿
度、稀釈剤として用いる有機溶剤の種類、脂肪
酸及び金属イオンの種類等によつて異るので、
ここでは深く立入ることをせず、第(3)式に示す
化学構造を有するものを単にピロカテコール誘
導体と定義しておくことにする。 (B) 前記ピロカテコール誘導体を他のレジンに反
応させた場合について述べる。1例として前記
のフエノール系レジン即ちレゾール形レジンに
溶解加熱すると反応は次式のように進行して、
ここに3次元網目構造の巨大分子を形成する。 (4)式の反応はエポキシ系レジン、メラミン系
レジン等を用いた場合にも同様に生ずる。(4)式
中Xは主にH2Oである。一般のヒドロキノン
類の誘導体を用いた場合でも前記と同様な反応
を示し、OH基以外の反応基を有するもの、も
しくは付加したものは、他のレジンと重縮合反
応を生じ、3次元網目構造の巨大分子となる。 以上ヒドロキノン誘導体が他のレジンと反応し
て熱硬化して巨大分子を形成することを述べた。 次にバインダーとして熱硬化性レジンに前記ピ
ロカテコール誘導体を加えたものを用い、導電体
としてCuパウダーを用いた導電塗料の特徴につ
いて述べる。常温硬化形のレジンを用いると特性
のよい導電塗料は得られないので、前記熱硬化性
レジンは少くともその硬化温度は110℃以上のも
のを用いる。 (1) 高温における酸素吸収反応は急激に起る。 ピロカテコール誘導体は熱分析による熱重量
測定及び示差熱分析の結果、周囲温度115℃以
上になると急激にキノンとなり、大気中から多
量の酸素を吸収する。その概要を次に示す。 一方(4)式に示したようにこの種のキノンは熱
硬化性レジンと反応してラジカル重合を進行さ
せ、導電塗料の皮膜表面に緻密な高分子レジン
層を形成する。(5)式の反応の場合、Cuパウダ
ーの表面に薄い酸化膜がある場合には同時に還
元され、硬化後は緻密な膜に被われて酸化反応
は進行しない。 (2) 高温加熱によりCuパウダーは酸化されない。 ピロカテコール誘導体を熱硬化性レジンに添
加した場合、高温度における酸化重合に伴う活
性化エネルギー(吸熱反応…マイナス)は、
Cuの熱酸化時の活性化エネルギー(発熱反応
…プラス)より遥かに大であるため、熱による
Cuの酸化は阻止されるからである。 (3) 高温加熱によつて強い還元性を示す。 前述のようにピロカテコール誘導体を添加し
た熱硬化性レジンは高温になると、表面が硬化
して緻密な膜を形成し、酸素の透過を著しく困
難にするので、内部は酸欠状態となる。従つて
活性化されたピロカテコール誘導体は硬化反応
を進行させるため、Cuパウダーの表面の薄い
酸化層の酸素を吸収して硬化反応を進行させ
る。即ち強い還元性を生ずることになる。 (4) 多くの有機溶剤に溶解する。 ピロカテコール誘導体は(3)式に例示したよう
にOH基を持つているので多くの有機溶剤によ
く溶解する。一方単体としては重縮合反応を生
じないので、他の熱硬化性レジンと組合せると
特性の優れた塗料を得ることができ、保存中に
構造劣化を生ずることはない。 (5) 保存中に導電塗料としての特性は劣化しな
い。 湿気の浸入を遮断すれば1年以上のポツトラ
イフがある。常温常湿中にさらしても1月以上
のポツトライフがある。 (6) 硬化反応によりメタルパウダーの接触抵抗は
小さくなる。 第3項で述べたように、高温による硬化時にメ
タルパウダーはその表面を蔽つている酸化層が還
元されるため、接触抵抗が小になることを述べ
た。 更に加えて、ピロカテコール誘導体を添加した
熱硬化性レジンはその硬化に際し、極めて特徴的
な効果を生ずる。即ちその硬化に際し3次元網目
構造の巨大分子を構成した場合、硬化分子は直径
0.2μm〜50μmの球状配向を有する緻密堅牢な構
造となることである。そのため分子間の間隙を埋
めるメタルパウダーは固く締結され、従つてバイ
ンダー相互間の接触面積が増大し、結果としてメ
タルパウダーの導電性は更に改善される。この特
性が良好な導電性を得るために必要な前記(i)、(ii)
の条件に加えて、第(iii)の条件ともいうべき充分条
件と考えられるものである。 前記の研究に基づいて前出願発明においては、
実施例につき詳細に発明の構成及びび効果につい
て述べ、導電物質としてCuパウダーを用いても、
従来のAgパウダーを用いた導電塗料に匹敵する
塗料が得られることを述べた。 然るに前出願の発明に係る導電塗料は耐湿性に
おいて充分とはいえない。即ちその塗料を用いて
ベークライト積層板に印刷した後充分硬化させた
導電体の抵抗をR0とし、これを温度60℃、相対
湿度95%R.H.の恒温恒槽に入れて時間と抵抗変
化率δRを測定すると第1図の曲線Aのようにな
る。 ここに、 δR=Rt−R0/R0×100% (6) (6)式のRtは測定時の抵抗値である。即ち前出
願の発明に係る導電塗料を用いた場合に、その耐
湿性を充分に保持するためには、その塗膜の上に
耐湿性の優れた塗料を塗布する等の方法をとる必
要がある。 次に本発明の構成上の特徴について詳述する。 少量の有機脂肪酸を前出願のヒドロキノン類の
誘導体を用いた導電塗料に添加すると、該脂肪酸
は導電塗料中のレジン分子及びメタルパウダーを
被覆することになる。そのため該塗料を用いて印
刷、刷毛塗り、スプレー等の方法で薄い塗膜を作
り、これを110℃〜170℃の温度で焼結すると、そ
の塗膜の表面には極めて薄い塗膜が形成される。
同様に塗膜の内部においてもレジン分子とメタル
パウダーの表面に脂肪酸の薄膜が形成される。即
ちこのような塗膜構造になれば、その結果として
高湿度中でも水の分子は塗膜の中に浸透すること
が困難になる。 即ち耐湿性が著しく改善されることが理解され
るであろう。後述する如く、その効果は顕著であ
る。 然しながら、前記の説明から明らかなように、
表面に形成される脂肪酸の薄膜は絶縁フイルムで
あり、高い絶縁抵抗を有する。それ故膜厚が大に
なると導電塗料の比抵抗は急激に増大する。この
ような理由で、添加する有機脂肪酸の量は、耐湿
性を改善する限度により、できるだけ少量に止め
る必要がある。 即ち比抵抗と耐湿性との均衡を考慮して、実験
により最適値を定めなければならない。 以下更に実施例について詳細に説明する。 実施例 1 (3)式に示すピロカテコール誘導体を、耐湿性及
び耐熱性に優れたエポキシ−メラミン系レジン
に、該レジンの純レジン量(重量)100に対し60
の割合で添加したものをEMレジンと略称する。
(以下同様) EMレジン ……16重量% 微細Cuパウダー ……80 〃 オレイン酸;C17(CH27COOH ……4 〃 前記の組成により例えば印刷用導電塗料を製造
する場合、先ずEMレジンを適当な溶剤に溶か
し、次いで粒度10μm以下のCu粉を分散し、これ
にオレイン酸を加えて良く混和してスクリーン印
刷に適した塗料を作るのである。次にナイロンス
クリーンを用い、化学エツチングによりCuの薄
膜電極を形成したPCボード(フエノール積層板)
の上に、膜厚50μm、幅2mm、長さ372mmのジグ
ザグパターンを印刷し、これを160℃の恒温槽中
で30分焼結硬化した。このようにして作つたサン
プルについて抵抗値を測定した結果、サンプル10
個の平均値は3.82Ωとなり、かつばらつきも極め
て小であつた。よつて比抵抗′(平均値)は ′=3.82×2/372=0.021Ω/□ となる。この値は従来のAg塗料に比し遜色はな
い。 次に前述した方法により耐湿試験を行い(6)式に
より抵抗変化率δRを求めた。その結果を第1図
の曲線Bで示す。この場合も共試サンプル10個の
値のばらつきは小であつた。 特性が極めて改善されていることが明らかであ
ろう。 オレイン酸の含有率はレジン重量%を前記の値
で一定とすると(2〜8)重量%の範囲で使用で
きる。前記4%の値は、最小のρ′を与える近傍の
中心値である。 実施例 2 EMレジン ……16重量% 微細Cuパウダー ……80 〃 リノール酸;C17H31COOH ……4 〃 前記の材料を実施例1で述べた方法と全く同様
の方法で処理して導電塗料を作り、それによつて
同様の方法で抵抗サンプルを作り、その抵抗値か
ら比抵抗ρ′を求めた。その結果サンプル10個の平
均値として次の値を得た。なおばらつきは小であ
つた。 ′=0.023Ω/□ この値は一般のAg塗料に比し遜色はない。 次にこのサンプルを用いて実施例1と同じ条件
で耐湿試験を行つた結果、200時間で抵抗変化率
δRは(12〜13)%であつて殆んど実施例1の場
合と同様の成績であつた。 リノール酸の含有率の範囲及び最小のρ′を与え
る含有率の値は実施例1とほぼ同じである。 実施例 3 EMレジン ……16重量% 微細Cuパウダー ……80 〃 リノレン酸;C17H29COOH ……4 〃 前記の材料を実施例1で述べた方法と全く同様
の方法で処理して導電塗料を作り、それによつて
同様の方法で抵抗サンプルを作り、その抵抗値か
ら比抵抗′を求めた。その結果サンプル10個の平
均値として次の値を得た。なおばらつきは小であ
つた。 ′=0.019Ω/□ この値は一般のAg塗料に比し遜色はない。 次にこのサンプルを用いて実施例1と同じ条件
で耐湿試験を行つた結果、200時間で抵抗変化率
δRは(11〜13)%であつて、殆んど実施例1の
場合と同様の成績であつた。 前記したオレイン酸、リノール酸及びリノレン
酸のほかに、比抵抗ρ′を下げるのには、ステアリ
ン酸、キノリン酸、マレイン酸、アビエチン酸、
没食子酸等の有機脂肪酸を用いることができる
が、然し何れも耐湿性において比抵抗の変化率が
大きくなるという欠点がある。 次に本発明の効果について簡単に述べる。 (イ) 前出願発明によるヒドロキノン類の誘導体を
用いた導電塗料に、少量の有機脂肪酸を添加す
ることにより該導電塗料の耐湿性を著しく改善
することができた。 (ロ) 前記したところから明らかなように、従来の
Ag導電塗料に比し特性上遜色のないCu導電塗
料が得られた。 (ハ) Cu導電塗料においてはAg導電塗料の場合に
避けがたい大きい欠点であるAgの移行現象、
いわゆるAgマイグレーシヨン(Silver
Migration)の問題が一挙に解決された。 (ニ) Ag導電塗料に比し、価格は極めて低廉とな
る。
[Formula] (A): pyrocatechol (D): pyrogallol (B): hydroquinone (E): chlorogloscin (C): resorcinol (F): gallic acid When the above hydroquinones are added to other polymer resins, a curing reaction occurs. is prevented. The reaction will be illustrated using the above-mentioned pyrocatechol as an example. Equation (1) shows a reversible reaction regarding oxidation and reduction of pyrocatechol, and equation (2) shows an example of the reaction between a resol resin (phenolic resin) and pyrocatechol. (2)
As is clear from the formula, in such a case, a macromolecule with a three-dimensional network structure is not formed. The reaction of formula (2) is similar when added to other resins. While researching the physicochemical properties of hydroquinones, the inventor of the previous application, who is the same as the present inventor, discovered that he had created a special derivative of hydroquinones, and by simply adding the derivative to another resin and causing a heating reaction, the functional group could be created. We have discovered that a macromolecule with a three-dimensional network structure can be formed without any addition, that is, the polycondensation reaction can be completed. This discovery forms the basis of the previously filed invention. Next, we will discuss pyrocatechol, a hydroquinone, as an example. (A) When pyrocatechol is dispersed in a solution of copper oleate, pyrocatechol derivatives are obtained by the catalytic action of Cu + ions in the solution. That is, the following equation (3) is obtained. The structure of R varies depending on the reaction conditions, i.e., ambient temperature, humidity, type of organic solvent used as a diluent, type of fatty acid and metal ion, etc.
Without going into detail here, those having the chemical structure shown in formula (3) will simply be defined as pyrocatechol derivatives. (B) A case where the pyrocatechol derivative is reacted with another resin will be described. As an example, when the above-mentioned phenolic resin, that is, resol type resin, is dissolved and heated, the reaction proceeds as shown in the following equation,
Here, a macromolecule with a three-dimensional network structure is formed. The reaction of formula (4) occurs similarly when epoxy resin, melamine resin, etc. are used. In the formula (4), X is mainly H 2 O. Even when using general hydroquinone derivatives, the same reaction as described above occurs, and those that have reactive groups other than OH groups or those that have added reactive groups cause polycondensation reactions with other resins, resulting in the formation of a three-dimensional network structure. Becomes a giant molecule. It has been described above that hydroquinone derivatives react with other resins and are thermally cured to form macromolecules. Next, we will describe the characteristics of a conductive paint that uses a thermosetting resin with the above-mentioned pyrocatechol derivative added as a binder and Cu powder as a conductor. Since it is not possible to obtain a conductive coating material with good characteristics if a resin that cures at room temperature is used, a thermosetting resin whose curing temperature is at least 110° C. or higher is used. (1) Oxygen absorption reactions occur rapidly at high temperatures. As a result of thermogravimetry and differential thermal analysis, pyrocatechol derivatives rapidly turn into quinones when the ambient temperature reaches 115°C or higher, absorbing large amounts of oxygen from the atmosphere. The outline is shown below. On the other hand, as shown in equation (4), this type of quinone reacts with the thermosetting resin to advance radical polymerization, forming a dense polymer resin layer on the surface of the conductive paint film. In the case of the reaction of formula (5), if there is a thin oxide film on the surface of the Cu powder, it will be reduced at the same time, and after curing it will be covered with a dense film and the oxidation reaction will not proceed. (2) Cu powder is not oxidized by high-temperature heating. When a pyrocatechol derivative is added to a thermosetting resin, the activation energy (endothermic reaction...minus) associated with oxidative polymerization at high temperature is
This is much larger than the activation energy (exothermic reaction...plus) during thermal oxidation of Cu, so
This is because oxidation of Cu is prevented. (3) Shows strong reducing properties when heated at high temperatures. As mentioned above, when a thermosetting resin containing a pyrocatechol derivative is heated to high temperatures, the surface hardens and forms a dense film, making it extremely difficult for oxygen to permeate, resulting in an oxygen-deficient interior. Therefore, the activated pyrocatechol derivative advances the curing reaction by absorbing oxygen from the thin oxide layer on the surface of the Cu powder. In other words, strong reducing properties are produced. (4) Soluble in many organic solvents. Pyrocatechol derivatives have an OH group as shown in formula (3), so they dissolve well in many organic solvents. On the other hand, since it does not cause a polycondensation reaction when used alone, when combined with other thermosetting resins, a paint with excellent properties can be obtained, and the structure does not deteriorate during storage. (5) The properties as a conductive paint do not deteriorate during storage. It has a pot life of over a year if moisture is prevented from entering. It has a pot life of more than a month even when exposed to room temperature and humidity. (6) The contact resistance of metal powder decreases due to the curing reaction. As mentioned in Section 3, when the metal powder is cured at high temperature, the oxide layer covering the surface of the metal powder is reduced, so that the contact resistance becomes small. In addition, thermosetting resins to which pyrocatechol derivatives are added produce very unique effects upon curing. In other words, if a macromolecule with a three-dimensional network structure is formed during curing, the cured molecule will have a diameter of
The result is a dense and robust structure with a spherical orientation of 0.2 μm to 50 μm. Therefore, the metal powder that fills the gaps between molecules is tightly bound, thus increasing the contact area between the binders, and as a result, the conductivity of the metal powder is further improved. (i) and (ii) above, this property is necessary to obtain good conductivity.
In addition to condition (iii), this condition is considered to be a sufficient condition. In the previously filed invention based on the above research,
The structure and effects of the invention will be described in detail with reference to examples, and even if Cu powder is used as the conductive material,
It was stated that a paint comparable to the conventional conductive paint using Ag powder could be obtained. However, the conductive paint according to the invention of the previous application cannot be said to have sufficient moisture resistance. In other words, the resistance of a conductor printed on a Bakelite laminate using the paint and sufficiently cured is set as R0 , and this is placed in a constant temperature bath at a temperature of 60℃ and a relative humidity of 95%RH, and the resistance change rate δR is calculated as a function of time. When measured, the result is curve A in Figure 1. Here, δR=R t −R 0 /R 0 ×100% (6) R t in equation (6) is the resistance value at the time of measurement. In other words, when using the conductive paint according to the invention of the previous application, in order to sufficiently maintain its moisture resistance, it is necessary to apply a method such as applying a paint with excellent moisture resistance on the coating film. . Next, the structural features of the present invention will be explained in detail. When a small amount of organic fatty acid is added to the conductive paint using the hydroquinone derivatives of the previous application, the fatty acid will coat the resin molecules and metal powder in the conductive paint. Therefore, when a thin coating film is made by printing, brushing, spraying, etc. using this paint, and this is sintered at a temperature of 110℃ to 170℃, an extremely thin coating film is formed on the surface of the coating. Ru.
Similarly, inside the paint film, a thin film of fatty acid is formed on the surface of resin molecules and metal powder. That is, if such a coating film structure is adopted, as a result, it becomes difficult for water molecules to penetrate into the coating film even under high humidity. In other words, it will be understood that the moisture resistance is significantly improved. As will be described later, the effect is remarkable. However, as is clear from the above explanation,
The fatty acid thin film formed on the surface is an insulating film and has high insulation resistance. Therefore, as the film thickness increases, the resistivity of the conductive paint increases rapidly. For this reason, the amount of organic fatty acid added needs to be kept as small as possible to improve moisture resistance. That is, the optimum value must be determined through experiments, taking into account the balance between resistivity and moisture resistance. Examples will be further described in detail below. Example 1 The pyrocatechol derivative shown by formula (3) was added to an epoxy-melamine resin with excellent moisture resistance and heat resistance in an amount of 60% to 100% of the pure resin amount (weight) of the resin.
The resin added at the ratio of is called EM resin for short.
(The same applies below) EM resin...16% by weight Fine Cu powder...80 Oleic acid; C 17 (CH 2 ) 7 COOH...4 When producing, for example, a conductive paint for printing with the above composition, first EM resin is used. is dissolved in a suitable solvent, then Cu powder with a particle size of 10 μm or less is dispersed, and oleic acid is added to this and mixed well to create a paint suitable for screen printing. Next, a PC board (phenol laminate) on which Cu thin film electrodes were formed using a nylon screen and chemical etching.
A zigzag pattern with a film thickness of 50 μm, width of 2 mm, and length of 372 mm was printed on top, and this was sintered and hardened in a constant temperature bath at 160° C. for 30 minutes. As a result of measuring the resistance value of the samples made in this way, sample 10
The average value was 3.82Ω, and the variation was extremely small. Therefore, the specific resistance ′ (average value) is ′=3.82×2/372=0.021Ω/□. This value is comparable to that of conventional Ag paints. Next, a moisture resistance test was conducted using the method described above, and the resistance change rate ΔR was determined using equation (6). The results are shown by curve B in FIG. In this case as well, the variation in the values of the 10 co-test samples was small. It is clear that the properties are significantly improved. The content of oleic acid can be used in the range of 2 to 8% by weight, assuming that the weight % of the resin is constant at the above value. The 4% value is the center value of the neighborhood that gives the minimum ρ'. Example 2 EM resin...16% by weight Fine Cu powder...80 Linoleic acid; C17H31COOH ...4 The above materials were treated in exactly the same manner as described in Example 1 to make them conductive. A paint was made, and a resistance sample was made using the same method, and the specific resistance ρ' was determined from the resistance value. As a result, the following values were obtained as the average values of 10 samples. Note that the variation was small. '=0.023Ω/□ This value is comparable to that of general Ag paint. Next, using this sample, a moisture resistance test was conducted under the same conditions as in Example 1. As a result, the resistance change rate δR after 200 hours was (12 to 13)%, which was almost the same result as in Example 1. It was hot. The range of the linoleic acid content and the content value that provides the minimum ρ' are almost the same as in Example 1. Example 3 EM resin...16% by weight Fine Cu powder...80 Linolenic acid; C17H29COOH ...4 The above materials were treated in exactly the same manner as described in Example 1 to make them conductive. A paint was made, a resistance sample was made in the same manner, and the specific resistance was determined from the resistance value. As a result, the following values were obtained as the average values of 10 samples. Note that the variation was small. '=0.019Ω/□ This value is comparable to that of general Ag paint. Next, using this sample, a humidity test was conducted under the same conditions as in Example 1. As a result, the resistance change rate δR after 200 hours was (11 to 13)%, which was almost the same as in Example 1. The results were outstanding. In addition to the above-mentioned oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid, stearic acid, quinolinic acid, maleic acid, abietic acid,
Organic fatty acids such as gallic acid can be used, but all of them have the disadvantage that the rate of change in specific resistance becomes large in terms of moisture resistance. Next, the effects of the present invention will be briefly described. (a) By adding a small amount of organic fatty acid to the conductive paint using a hydroquinone derivative according to the previously filed invention, the moisture resistance of the conductive paint could be significantly improved. (b) As is clear from the above, the conventional
A Cu conductive paint with comparable properties to Ag conductive paint was obtained. (c) In Cu conductive paint, the Ag migration phenomenon, which is a major drawback that cannot be avoided in the case of Ag conductive paint,
So-called Ag migration (Silver
Migration) issues were resolved at once. (d) Compared to Ag conductive paint, the price is extremely low.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は前出願発明並びに本発明に係る導電塗
料の耐湿特性を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the moisture resistance properties of the conductive paint according to the invention of the previous application and the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 熱硬化性レジンにヒドロキノン類の誘導体を
添加したものを適当な溶剤に溶解した塗料に、少
量の有機脂肪酸及び導電物質として金属微粉末
(以下メタルパウダーと略称する)を溶解し分散
して成ることを特徴とする、ヒドロキノン類の誘
導体を用いた導電塗料。 2 第1項記載の有機脂肪酸としてオレイン酸を
用いることを特徴とする、特許請求の範囲第1項
記載のヒドロキノン類の誘導体を用いた導電塗
料。 3 第1項記載の有機脂肪酸としてリノール酸を
用いることを特徴とする、特許請求の範囲第1項
記載のヒドロキノン類の誘導体を用いた導電塗
料。 4 第1項記載の有機脂肪酸としてリノレン酸を
用いることを特徴とする、特許請求の範囲第1項
記載のヒドロキノン類の誘導体を用いた導電塗
料。 5 第1項記載のメタルパウダーとして、Cuパ
ウダーを用いることを特徴とする特許請求の範
囲、第1項ないし第4項の何れか1つに記載のヒ
ドロキノン類の誘導体を用いた導電塗料。
[Scope of Claims] 1 A small amount of organic fatty acid and a fine metal powder (hereinafter referred to as metal powder) as a conductive substance are added to a paint made by adding a hydroquinone derivative to a thermosetting resin and dissolved in an appropriate solvent. A conductive paint using a hydroquinone derivative, which is characterized by being dissolved and dispersed. 2. A conductive paint using a hydroquinone derivative according to claim 1, characterized in that oleic acid is used as the organic fatty acid according to claim 1. 3. A conductive paint using a hydroquinone derivative according to claim 1, characterized in that linoleic acid is used as the organic fatty acid according to claim 1. 4. A conductive paint using a hydroquinone derivative according to claim 1, characterized in that linolenic acid is used as the organic fatty acid according to claim 1. 5. A conductive paint using a hydroquinone derivative according to any one of claims 1 to 4, characterized in that Cu powder is used as the metal powder according to claim 1.
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