JPH09286924A

JPH09286924A - 導電体の形成方法

Info

Publication number: JPH09286924A
Application number: JP9670196A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Tanaka; 義宣田中; Kenichi Suzuki; 憲一鈴木
Original assignee: NAMITSUKUSU KK
Current assignee: NAMITSUKUSU KK
Priority date: 1996-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】スクリーン印刷に適し、使用の際の作業環境
に悪影響を及ぼすことなく、治具などを水で洗浄できる
導電性樹脂組成物を焼成して導電体を形成する方法を提
供する。【解決手段】（Ａ）水溶性の熱可塑性樹脂；（Ｂ）平
均粒子寸法が０．０５〜５０μm の導電性粒子；および
（Ｃ）上記の熱可塑性樹脂を溶解する、水と相溶性の二
価アルコール溶媒を含む導電性樹脂組成物を焼成して導
電体を形成する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリーン印刷に
適し、作業環境に悪影響を及ぼさない導電性樹脂組成物
を用いる導電体の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子回路や電極の形成に用い
られている導電ペーストは、油溶性樹脂を有機溶媒に溶
解させて得たビヒクルに導電性粒子を分散させたもの
で、有機溶媒としては、上記の油溶性樹脂の良溶媒であ
るジエチレングリコールモノブチルエーテル、テルピオ
ネールなどが用いられている。しかし、これらの溶媒
は、毒性および臭気があるので、このような導電ペース
トや導電接着剤を用いる際の作業環境を阻害し、換気な
どの対策が必要になる。

【０００３】そこで、水溶性樹脂の水溶液をビヒクルと
して用いる水性ペーストにより、電子回路のパターンの
ような導電体を形成させることが検討されたが、スクリ
ーン印刷によってパターンを形成する際に、乾燥が速す
ぎて作業の途中でペーストが乾燥してしまい、スクリー
ン用マスクが目詰まりを起こす。また、乾燥を遅らせる
ために、グリセリンまたはトリエチレングリコールのよ
うな吸湿性の高沸点溶媒を併用すると、該溶媒が塗膜の
乾燥工程で完全には揮散せず、塗膜が高い湿気にさらさ
れると吸湿してべとつく。したがって、前述の用途に対
して実用性のある水性の導電性樹脂ペーストは得られな
い。

【０００４】また、ポリビニルアルコールのような水溶
性樹脂を、水およびプロピレングリコールのような溶媒
と組み合わせて用いると、樹脂が析出して、やはり実用
性のある水性の導電ペーストは得られない。

【０００５】本発明者らによる特開平６−３２２４８号
公報には、水溶性樹脂、導電粒子および該樹脂を溶解さ
せる有機溶媒を含む導電性組成物；ならびにこれを用い
て仮電極を形成させ、使用後の仮電極を水で洗浄して除
去する、ろ波器の製造方法が開示されているが、恒久的
に使用する導電体の形成についてではない。

【０００６】一方、特開平６−３４６００６号公報に
は、平均粒子径が２００nm以下のポリウレタン樹脂を分
散させた水性エマルジョン塗料に、親油性の表面処理を
した電解銅粉を分散させた水性導電塗料が開示されてい
る。しかし、このような導電塗料は、溶媒の大部分が水
であるために、スクリーン用マスクが目詰まりを起こ
し、微細なパターンの電子回路や電極の形成には適さな
い。また、樹脂が非水溶性なので、使用後の装置、治具
および／または容器に付着したエマルジョン塗料が分離
または乾燥した後の樹脂の洗浄、除去に有機溶媒を用い
る必要があり、作業環境の改善効果が十分ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スク
リーン印刷などの方法で導電体を形成するのに適し、使
用の際の作業環境に悪影響を及ぼすことなく、使用後に
装置、治具および容器を水で洗浄できる導電性樹脂組成
物を用いて、焼成により、導電体を形成する方法を提供
することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決するために検討を重ねた結果、有機溶媒とし
て水と相溶性の二価アルコール溶媒を用い、樹脂とし
て、水にも該二価アルコール溶媒にも溶解する熱可塑性
樹脂を選択してこれを該有機溶媒に溶解させ、これに導
電粒子を混合、分散させて得られる導電性樹脂組成物を
導電ペーストとして用いることにより、これらの課題を
解決しうることを見出して、本発明を完成するに至っ
た。

【０００９】すなわち、本発明は、（Ａ）水溶性の熱可塑性樹脂；（Ｂ）平均粒子寸法が０．０５〜５０μm の導電性粒
子；および（Ｃ）上記の熱可塑性樹脂を溶解する、水と相溶性の二
価アルコール溶媒を含む導電性樹脂組成物によって塗膜
を形成させ、焼成することを特徴とする導電体の形成方
法に関する。

【００１０】本発明で用いられる（Ａ）成分は、水溶性
であって、後述の（Ｃ）成分である二価アルコール溶媒
にも溶解する熱可塑性樹脂である。このような樹脂とし
ては、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン−酢酸
ビニル共重合体のような水溶性ビニル樹脂；ポリアクリ
ル酸、ポリメタクリル酸、それらのナトリウム塩、ポリ
ヒドロキシエチルメタクリル酸、それらを含む共重合体
のような水溶性アクリル樹脂；ポリエチレングリコー
ル、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体の
ような水溶性ポリエーテル；メチルセルロース、２−ヒ
ドロキシエチルセルロース、２−ヒドロキシプロピルセ
ルロース、２−ヒドロキシブチルセルロース、２−ヒド
ロキシエチル（メチル）セルロース、２−ヒドロキシエ
チル（エチル）セルロース、２−ヒドロキシプロピル
（メチル）セルロースのような水溶性のセルロース誘導
体などが例示され、単独で用いても、２種以上を併用し
ても差し支えない。（Ｃ）成分への溶解性と樹脂の燃焼
性が優れていることから、２−ヒドロキシエチルセルロ
ース、２−ヒドロキシプロピルセルロースなどの水溶性
のセルロース誘導体または水溶性アクリル樹脂が好まし
い。

【００１１】（Ａ）成分の構成比は、組成物中、１〜３
０重量％が好ましく、２〜２０重量％がさらに好まし
い。１重量％未満では乾燥被膜の強度が弱く、３０重量
％を越えると灰分の除去が十分に行われず、焼成して得
られた被膜の特性が悪くなるからである。

【００１２】本発明で用いられる（Ｂ）成分は、本発明
の樹脂組成物に導電性を与える導電粒子である。導電粒
子の形状は、球状、りん片状、針状など、どのような形
状でも差し支えない。平均粒子寸法は０．０５〜５０μ
m であり、好ましくは０．１〜２５μm である。なお、
ここに平均粒子寸法とは、球状の場合は粒子径、りん片
状の場合は粒子薄片の長径、針状の場合は長さの、それ
ぞれ平均をいう。平均粒子寸法が０．０５μm 未満では
接触抵抗が大きく、５０μm を越えると、導電ペースト
として用いるときの印刷適性が劣り、また印刷によって
得られる塗膜の均一性が劣る。

【００１３】このような導電粒子としては、銀、銅、ニ
ッケル、亜鉛、ルテニウム、パラジウムなどの金属粒
子；およびこれらを含む合金粒子が例示され、単独で用
いても、２種以上を併用しても差し支えない。

【００１４】（Ｂ）成分の構成比は、組成物中、３０〜
９０重量％が好ましく、４５〜８０重量％がさらに好ま
しい。３０重量％未満では比抵抗が高く、９０重量％を
越えると見掛け粘度が高くて、印刷適性が劣るからであ
る。

【００１５】本発明で用いられる（Ｃ）成分は、（Ａ）
成分を溶解させるとともに（Ｂ）成分を分散させて、印
刷に適する流動性を本発明の樹脂組成物に与えるための
有機溶媒である。（Ｃ）成分は、本発明の導電性樹脂組
成物を使用する際の作業環境に悪影響を及ぼすことがな
いよう、毒性が低くて無臭またはそれに近い微臭であ
り、しかも（Ａ）成分の良溶媒である必要性があり、さ
らに、（Ａ）成分が水溶液として配合されるときの水と
の相溶性、ならびに使用後の装置、治具および容器の水
による洗浄が容易であることから、水と相溶する溶媒で
あることが必要である。以上のことを考慮して、水と相
溶性の二価アルコール溶媒が選択される。該（Ｃ）成分
は、組成物を導電ペーストとして磁器などの基板に印刷
する際の優れた作業性を組成物に与えることが望まし
い。特にスクリーン印刷においては、連続印刷に適した
適度の乾燥性を有し、スクリーン用マスクの目詰まりが
なく、一方では塗膜中に残存する（Ｃ）成分による吸湿
や、それによるべとつきがないことから、沸点が１５０
℃以上であることが好ましく、１８０〜２５０℃である
ことがさらに好ましい。

【００１６】このような（Ｃ）成分としては、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパン
ジオール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタン
ジオール、１，６−ヘキサンジオールのような、一般
式：ＨＯＲ¹ ＯＨ（式中、Ｒ¹は直鎖状または分岐状の
アルキレン基を表す）で示される二価アルコール；なら
びにジエチレングリコール、ジプロピレングリコールの
ような、一般式：ＨＯＲ² ＯＲ³ ＯＨ（式中、Ｒ² およ
びＲ³ はそれぞれ直鎖状または分岐状のアルキレン基を
表す）で示される二価アルコールが例示され、１種で
も、２種以上を併用しても差し支えない。また、場合に
よっては、１，４−ブタンジオールや２，３−ブタンジ
オールを（Ｃ）成分の一部として用いてもよい。これら
のうち、（Ａ）成分の溶解性、適度の沸点、低毒性、お
よびスクリーン印刷の作業性から、一般式：ＨＯＲ¹ Ｏ
Ｈ（式中、Ｒ¹ が炭素数３〜６の、直鎖状または分岐状
のアルキレン基を表す）で示される二価アルコールが好
ましく、プロピレングリコールが特に好ましい。

【００１７】（Ｃ）成分の構成比は、組成物中、１０〜
５０重量％が好ましく、１５〜４０重量％がさらに好ま
しい。１０重量％未満では見掛け粘度が高く、５０重量
％を越えると見掛け粘度が低くなりすぎて、印刷適性が
劣るからである。

【００１８】（Ｃ）成分のほかに、共溶媒として、本発
明の特徴のひとつである作業環境への影響を損ねない範
囲で、（Ｃ）成分と相溶性のある他の有機溶媒を少量併
用しても差し支えない。

【００１９】また、本発明の特徴である乾燥性の調整を
損ねない範囲で、水を併用しても差し支えない。この水
は、（Ａ）成分の水溶液の形で配合してもよく、別途添
加してもよい。水の構成比は、組成物中の１０重量％以
下が好ましい。１０重量％を越えると、導電ペーストの
乾燥が速すぎて、印刷適性が劣るからである。

【００２０】本発明で用いられる導電性樹脂組成物に、
さらに（Ｄ）成分として、非導電粒子を含有してもよ
い。非導電粒子としては、炭酸カルシウム、シリカ、ア
ルミナ、酸化チタン、硫酸バリウムおよびその他の無機
顔料が例示される。非導電粒子の平均粒子寸法は、５０
μm 以下が好ましい。５０μm を越えると印刷適性が劣
り、スクリーン用マスクの目詰まりを起こしやすいから
である。

【００２１】（Ｄ）成分の配合量は、組成物中の全固形
分に対して１０重量％以下が好ましい。（Ｄ）成分が多
すぎると、焼成によって得られた被膜が焼結不良を起こ
し、良好な被膜が得られない。

【００２２】このほか、本発明で用いられる導電性樹脂
組成物に、必要に応じて、ガラスフリット、分散助剤、
表面処理剤などの添加剤を配合してもよい。

【００２３】導電性樹脂組成物は、たとえば、撹拌混合
槽などを用いて（Ａ）成分および必要に応じて任意に添
加する他の成分を（Ｃ）成分に溶解し、得られた溶液に
（Ｂ）成分および必要に応じて（Ｄ）成分を混合して、
三本ロールまたはニーダーで分散させて、調製すること
ができる。また、分散の際に、（Ｃ）成分の一部を添加
しながら分散させたり、分散後にさらに（Ｃ）成分の一
部および／または任意に添加する他の成分を追加して、
均一に混合してもよい。このようにして、スクリーン印
刷、浸漬など、所望の塗膜形成方法に適する見掛け粘
度、たとえばスクリーン印刷の場合、常温で２０〜５０
０Pa・s、好ましくは２０〜５０Pa・sの導電性樹脂組成物
を調製することができる。

【００２４】このようにして調製された導電性樹脂組成
物を導電ペーストとして用いて、アルミナ、磁器、ガラ
スのような基板の表面の所定部位に印刷、塗布などの方
法により塗膜を形成する。塗膜形成方法は、ゼラチン、
にかわ、アラビアゴム、ポリビニルアルコールのような
通常のマスクを用いたスクリーン印刷のほか、転写、ス
タンプ、ディスペンス、浸漬など、任意の方法を用いる
ことができ、スクリーン印刷が好ましい。ついで、
（Ｃ）成分を完全に、または部分的に揮散させて、たと
えばパターン状に塗膜を形成する。この場合、（Ｃ）成
分の揮散を容易にするために、たとえば熱風乾燥器、赤
外線乾燥器などにより、用いられる（Ｃ）成分の種類に
応じて５０〜２００℃に加熱してもよい。

【００２５】このようにして塗膜を形成させた基板を、
加熱して、塗膜を焼成することにより、基板表面に導電
体を形成する。焼成条件は、基板の種類、用いるフリッ
ト、用途および使用条件によって異なるが、通常４００
℃で５分以上である。４００℃未満では、灰分の除去が
不十分で良好な焼成被膜が得られないことがある。

【００２６】

【発明の効果】本発明の導電体の形成方法によって、基
板表面にスクリーン印刷などの方法で導電体を形成させ
ることができる。そのうえ、本発明の形成方法に用いら
れる導電性樹脂組成物は、従来の同じ目的に使用される
組成物に比べて、悪臭を発せず、吸気しても毒性の低い
溶媒を用いているので、作業環境に悪影響を及ぼさず、
引火点が比較的高いうえ、水による消火が可能なので、
安全性が高い。さらに、作業後に装置、治具、容器など
を水で洗浄できるという利点がある。

【００２７】したがって、本発明の導電体の形成方法に
よって、電子回路や電極のような導電体、特に基板表面
のパターン状の導電体を有利に形成させることができ
る。また抵抗ペーストとして用いることもできる。

【００２８】本発明によって得られる導電体は、セラミ
ックコンデンサ、サーミスタ、バリスタなどの電極や、
基板上に形成される回路などとして有用である。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によって
説明する。本発明は、これらの実施例によって限定され
るものではない。実施例および比較例において、部はす
べて重量部を表す。

【００３０】実施例１、２表１に示す組成により、２−ヒドロキシエチルセルロー
スおよび２−ヒドロキシプロピルセルロースをそれぞれ
プロピレングリコールに溶解し、導電性粒子を加えて混
合し、ついで三本ロールに通して、２５℃における見掛
け粘度が約３０Pa・sの、ペースト状の導電性樹脂組成物
を調製した。これらの組成物をそれぞれ用いて、アルミ
ナ基板の表面に、幅１mm、長さ７１mmのパターンをスク
リーン印刷し、１５０℃で１０分加熱して残存した溶媒
を揮散させた後、８５０℃で５分の焼成を行い、導電体
の被膜を得た。

【００３１】導電性樹脂組成物の評価を、下記のように
行った。（１）連続印刷性：スクリーン印刷を連続して５０回行
い、その間に、組成物の見掛け粘度の上昇、スクリーン
用マスクの乾き、目詰まり、印刷のかすれがないかどう
かを観察した。（２）臭気：加熱して溶媒を揮散させる段階の臭気を、
五感によって評価した。（３）治具の洗浄性：スクリーン印刷に使用したマスク
やスキージーに付着した導電ペーストを、水により洗浄
できるか否かを観察した。

【００３２】これらの結果を、表１に示す。なお、焼成
して得られた被膜の比抵抗を測定したところ、いずれも
１０^-6Ωcm程度であり、優れた導電性を示した。

【００３３】比較例１、２比較のために、表１に示す組成により、実施例１、２と
同様の方法で、非水溶性のエチルセルロースをジエチレ
ングリコールモノブチルエーテルに溶解し、導電性粒子
を分散させて、比較例１の導電性樹脂組成物を調製し
た。また、ポリビニルアルコールを水に溶解して２０％
水溶液とし、実施例１、２と同様の方法で導電性粒子を
分散させた後、揮発した水分を補充して、表１に示す組
成の導電性樹脂組成物を調製した。これらについて、実
施例１、２と同様の方法で評価を行った。それらの結果
を、併せて表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１より明らかなように、本発明による実
施例１、２の組成物は、いずれも優れた連続印刷性を示
し、作業中の臭気がなく、作業後に治具を水で洗浄でき
るなど、優れた作業性を示し、所定の比抵抗を有する硬
化被膜が得られた。それに対して、比較例１の組成物
は、悪臭を生ずるほか、治具を水で洗浄できなかった。
また、比較例２の組成物は、良好な連続印刷性が得られ
なかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）水溶性の熱可塑性樹脂；（Ｂ）平均粒子寸法が０．０５〜５０μm の導電性粒
子；および（Ｃ）上記の熱可塑性樹脂を溶解する、水と相溶性の二
価アルコール溶媒を含む導電性樹脂組成物によって塗膜
を形成させ、焼成することを特徴とする導電体の形成方
法。
【請求項２】（Ｃ）が一般式：ＨＯＲ¹ ＯＨ（式中、
Ｒ¹ は炭素数３〜６の、直鎖状または分岐状のアルキレ
ン基を表す）で示される二価アルコールである、請求項
１記載の導電体の形成方法。