KR20170088821A - 도전성 페이스트 및 이것을 사용하여 이루어지는 열전대 - Google Patents

Abstract

(a) 금속분과, (b) 알킬렌글리콜디글리시딜에테르를 포함하는 바인더 성분과, (c) 경화제를 함유시킴으로써, 높은 가요성과 도전성을 겸비한 도전성 페이스트를 얻을 수 있고, 이것을 사용함으로써 가요성이 뛰어나는 열전대를 얻을 수 있다.

Description

도전성 페이스트 및 이것을 사용하여 이루어지는 열전대{CONDUCTIVE PASTE AND THERMOCOUPLE USING SAME}

본 발명은, 도전성 페이스트 및 이것을 사용하여 이루어지는 열전대(熱電對)에 관한 것이다.

기판의 홀 충전, 도전성 접착제, 전극 형성, 부품 실장(實裝), 전자파 실드, 도전성 범프 형성 등의 각종 용도로, 금속분과 바인더 성분으로 이루어지는 도전성 페이스트가 넓게 사용되고, 그 바인더 성분으로서는 에폭시 수지를 베이스로 한 것이 일반적이다. 예를 들면, 본 발명자들은, 홀 충전 등에 바람직한 도전성 페이스트로서, (메타)아크릴레이트 화합물과 에폭시 수지를 베이스로 하여, 페놀계 경화제 등을 소정의 비율로 함유하는 도전성 페이스트를 제안하고 있다(특허문헌 1).

한편, 도전성 페이스트를 이용한 열전대의 제조도 행해지고 있다. 일반적으로 열전대는 그 용도에 따라, 다양한 금속의 조합에 의해 다양한 형상으로 형성되고, 예를 들면, 특허문헌 2에는, 구리분말을 포함하는 페이스트와 콘스탄탄 분말을 포함하는 페이스트를 가요성을 가지는 수지 필름 또는 종이 위에 각각 인쇄하고, 박리하여, 미소 부분의 온도 측정이 가능한 열전대를 형성하는 것이 기재되어 있다.

이와 같은 도전성 페이스트를 사용하여 제조하는 열전대에 가요성을 부여할 수 있으면, 공업용뿐만 아니라, 의료용이나 가정용 등의 각종 용도에 적용할 수 있고, 열전대의 이용 가능성이 크게 확대된다고 생각된다.

그러나, 일반적으로 도전성 페이스트는 바인더 수지의 가요성이 커짐에 따라 도전성이 저하되는 경향이 있고, 가요성을 가지는 열전대를 제조하는데 적절한 도전성 페이스트는 아직도 얻어지지 않는다.

특허문헌 1 : 일본공개특허 제2004-55543호 공보 특허문헌 2 : 일본공개특허 평8-219895호 공보

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 가요성과 도전성이 모두 우수한 도전성 페이스트 및 이것을 사용한 가요성이 뛰어난 열전대를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 도전성 페이스트는, 상기의 문제점을 해결하기 위하여, (a) 금속분과 (b) 알킬렌글리콜디글리시딜에테르를 포함하는 바인더 성분과 (c) 경화제를 함유하여 이루어지는 것으로 한다.

상기 도전성 페이스트에 있어서, (b) 바인더 성분은, 알킬렌글리콜디글리시딜에테르로서, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르 및 프로필렌글리콜디글리시딜에테르 중에서 선택된 1종 또는 2종을 5 질량% 이상 함유할 수 있다. 또한, 상기 금속분으로서는 구리분말이나 콘스탄탄 분말을 사용할 수 있다.

본 발명의 열전대는, 상기 콘스탄탄 분말을 사용한 도전성 페이스트와 구리 배선이 접속되어 이루어지는 것으로 할 수 있다. 또는, 상기 콘스탄탄 분말을 사용한 도전성 페이스트로 이루어지는 배선과 구리분말을 사용한 도전성 페이스트로 이루어지는 배선이 접속되어 이루어지는 것으로 할 수 있다.

상기 본 발명의 열전대가 시트형 부재의 면 방향으로 2개 이상 배치된 것을, 면 온도 측정 장치로 이룰 수가 있다.

본 발명의 도전성 페이스트는, 상기의 바와 같이 바인더 성분으로서 에틸렌글리콜디글리시딜에테르 및 프로필렌글리콜디글리시딜에테르 등의 알킬렌글리콜디글리시딜에테르를 사용함으로써, 가요성과 도전성을 겸비한 것으로 된다.

본 발명의 열전대는, 상기 도전성 페이스트를 사용함으로써 가요성이 우수하기 때문에, 각종 신규한 용도로도 사용할 수 있는 것으로 된다.

예를 들면, 상기와 같이 본 발명의 열전대에 의해 면 온도 측정 장치를 구성한 경우, 곡면이나 요철(凹凸)이 있는 면의 온도 분포를 종래보다 정확하게 측정하는 것이 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 열전대의 예를 나타낸 평면도이며, 도 1의 (a)는 구리 패턴(구리 배선)과 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 열전대의 예를 나타내고, 도 1의 (b)는 상이한 금속분(예를 들면, 콘스탄탄 분말과 구리분말)을 각각 함유하는 2종의 도전성 페이스트를 사용하여 형성된 열전대의 예를 나타낸다.
도 2는, 도 1의 (b)에 나타낸 열전대의 보다 구체적인 실시형태를 나타낸 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에 관한 열전대의 다른 예를 나타낸 도면이며, 도 3의 (a)는 동박(銅箔)과 콘스탄탄 분말 함유 페이스트를 사용하여 형성된 열전대의 표면을 나타낸 평면도이며, 도 3의 (b)는 동일한 열전대의 이면(裏面)을 나타낸 평면도이며, 도 3의 (c)는 동일한 열전대의 a-a에서의 모식 단면도이다.
도 4의 (a)는, 본 발명의 실시형태에 관한 면 온도 측정 장치의 예를 나타낸 평면도이며, 도 4의 (b)는, 그 면 온도 측정 장치를 구성하는 열전대의 예를 나타낸 평면도이다.
도 5의 (a)는, 도 4에 나타낸 면 온도 측정 장치의 제조에 사용 가능한 기판을 나타내는 모식 단면도이며, 도 5의 (b)는, 도 4의 (b)에 나타낸 열전대의 A-A에서의 모식 단면도이며, 도 5의 (c)는 다른 실시형태에 관한 열전대를 나타낸 모식 단면도이다.
도 6은, 열전대의 열기전력의 측정 방법을 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명의 도전성 페이스트와 열전대의 실시형태에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 기재에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 명세서에서는, 경화한 후의 도전성 페이스트도, 편의상, 「도전성 페이스트」라고 하는 경우가 있다. 또한, 본 발명의 도전성 페이스트는 열전대의 제조에 적절한 것이지만, 용도가 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 도전성 페이스트에 함유 가능한 금속분은 특별히 한정되지 않지만, 열전대의 제조에 적절하다는 관점에서는, 구리분말 및/또는 구리합금분말인 것이 바람직하다. 구리합금으로서는 콘스탄탄이 바람직하게 사용된다. 콘스탄탄은, 구리 55±5%, Ni 45±5%의 조성(組成)을 가지고, 전형적으로는 구리 55%, Ni 45%이다. 열전대에 있어서는, ＋극에 구리, ―극에 콘스탄탄을 사용함으로써, -200℃∼300℃의 온도 범위에 사용할 수 있는 것으로 된다. 본 발명의 도전성 페이스트는, 폴리이미드 등의 프린트 기판에 인쇄하는 것을 상정하고 있고, 열전대를 구성하는 경우의 금속분으로서는, 프린트 기판 등의 내열성 등을 고려하면, -200∼300℃ 정도의 비교적 저온 측정이 가능한, 구리와 콘스탄탄의 조합이 상성(相性)이 양호하다.

금속분의 형상으로는 제한이 없고, 수지상(樹枝狀), 구상(球狀), 플레이크상(인편상) 등의 종래부터 사용되고 있는 것을 사용할 수 있지만, 도전성의 관점에서 수지상이 바람직하다. 또한, 금속분의 입경(粒徑)도 제한되지 않지만, 통상은 평균 입경으로 1∼50㎛ 정도가 바람직하다.

본 발명의 도전성 페이스트를 구성하는 바인더 성분은, 적어도 알킬렌글리콜디글리시딜에테르를 포함하는 것이며, 그 함유에 의해 도전성 페이스트에 가요성을 부여하는 것이 가능해진다. 알킬렌글리콜디글리시딜에테르의 바람직한 구체예로서는, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르를 들 수 있고, 이하에서는 이들에 대하여 설명한다.

상기 가요성 부여의 목적을 위하여, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르는, 에틸렌옥시드 또는 프로필렌옥시드 단위의 반복수 n 이 1∼15의 범위인 것이 바람직하고, 4∼10의 범위인 것이 보다 바람직하다. 또한, 알킬렌글리콜디글리시딜에테르의 함유량은, 바인더 성분 중 5 질량% 이상인 것이 바람직하고, 10∼80 질량%인 것이 보다 바람직하다. 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르는, 공지의 방법에 의해 제조할 수 있고, 시판되고 있는 것을 이용할 수도 있다.

본 발명에서 사용하는 바인더 성분은, 상기 알킬렌글리콜디글리시딜에테르 이외의 에폭시 수지나 (메타)아크릴레이트 화합물을 필요에 따라 함유하는 것으로 할 수도 있다.

에폭시 수지는, 분자 내에 에폭시기를 1개 이상 가지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예로서는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 스피로환형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테르펜형 에폭시 수지, 트리스(글리시딜 옥시페닐)메탄, 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄 등의 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄 등의 글리시딜아민형 에폭시 수지, 테트라브롬 비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, α-나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화 페놀 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

상기 알킬렌글리콜디글리시딜에테르 이외의 에폭시 수지를 함유하는 경우의 그 함유량은, 바인더 성분 중 5∼95 질량%가 바람직하고, 20∼90 질량%가 보다 바람직하다.

(메타)아크릴레이트 화합물이란, 아크릴레이트 화합물 또는 메타크릴레이트 화합물이며, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 가지는 화합물이면 특별히 한정되지 않는다. (메타)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 이소아밀아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트, 페닐글리시딜에테르아크릴레이트 헥사메틸렌디이소시아네이트 우레탄 프리폴리머, 비스페놀 A디글리시딜에테르아크릴산 부가물, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 및 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 함유할 수도 있고, 2종 이상을 함유할 수도 있다.

상기 (메타)아크릴레이트 화합물을 함유하는 경우의 에폭시 수지와 (메타)아크릴레이트 화합물의 함유 비율(양자의 합계량을 100%로 한 경우의 질량%)은, 5:95∼95:5인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20:80∼80:20이다. (메타)아크릴레이트 화합물을 5 질량% 이상 함유함으로써 도전성 페이스트의 보존 안정성이 우수하고, 또한 도전성 페이스트를 신속하게 경화시키는 것이 가능하다.

본 발명의 도전성 페이스트에 함유하는 바인더 성분에는, 상기 에폭시 수지나 (메타)아크릴레이트 화합물 이외에, 알키드 수지, 멜라민 수지, 크실렌 수지 등을 개질제(改質劑)로서 함유시키는 것이 가능하다.

상기 금속분과 바인더 성분의 함유 비율은, 가요성, 도전성 및 인쇄 작업성(점도)의 밸런스의 관점에서, 금속분의 함유량이, 바인더 성분 100 질량부에 대하여200∼1800 질량부인 것이 바람직하고, 400∼1200 질량부인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 도전성 페이스트는 경화제를 함유하는 것으로 할 수 있다. 경화제는, 함유하는 바인더 성분의 종류 등에 따라 적절히 선택되지만, 예로서는, 페놀계 경화제, 이미다졸계 경화제, 양이온계 경화제, 라디칼계 경화제(중합 개시제)를 들 수 있다. 이들 경화제는 단독으로 함유할 수도 있고, 2종 이상을 함유할 수도 있다.

페놀계 경화제의 예로서는, 노볼락 페놀, 나프톨계 화합물 등을 들 수 있다. 바인더 성분에 (메타)아크릴레이트 화합물을 함유시키고, 또한 경화제로서 페놀계 경화제를 함유시킨 경우, 첨가된 페놀계 경화제가 (메타)아크릴레이트 화합물의 중합 금지제로서 작용하기 때문에, 에폭시 수지 100%의 경우보다 포트 라이프(pot life)가 향상된다. 상기 페이스트를 가열하면, 먼저 에폭시 수지가 페놀계 경화제와 반응하고, 다음에, 중합 금지제를 소실한 (메타)아크릴레이트 화합물이 반응함으로써 경화가 진행된다고 생각된다.

이미다졸계 경화제의 예로서는, 이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸-이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 2-페닐이미다졸을 들 수 있다.

양이온계 경화제의 예로서는, 삼불화붕소의 아민염, P-메톡시벤젠디아조늄헥사플로오로포스페이트, 디페닐이오도늄헥사플로오로포스페이트, 트리페닐술포늄, 테트라-n-부틸포스포늄테트라페닐보레이트, 테트라-n-부틸포스포늄-o,o-디에틸포스포로디티오에이트로 대표되는 오늄계 화합물을 들 수 있다.

라디칼계 경화제(중합 개시제)의 예로서는, 디쿠밀퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀 퍼옥사이드, tert-부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등을 들 수 있다.

경화제의 함유량은, 바인더 성분의 합계량 100 질량부에 대하여 0.5∼40 질량부인 것이 바람직하다. 단, 경화제로서 라디칼계 경화제를 함유하는 경우에는, 바인더 성분의 합계량 100 질량부에 대하여 0.1∼5 질량부인 것이 바람직하다.

본 발명의 도전성 페이스트는, 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 소포제(消泡劑), 증점제(增粘劑), 점착제, 충전제, 난연제, 착색제 등, 공지의 첨가제를 함유할 수도 있다.

상기 각 성분을 혼합하고, 교반함으로써, 본 발명의 도전성 페이스트를 얻을 수 있다. 얻어진 도전성 페이스트를 상온 하 또는 가열 하에서 경화시킴으로써, 가요성을 가지는 경화물을 얻을 수 있다. 그리고, 본 명세서에 있어서 「가요성을 가지는」열전대란, 도전성 페이스트를 프린트 기판 등에 인쇄하고, 경화시킨 것을 상온에서 Φ6cm의 원기둥에 5초간 감고 해방시킨 후에도 크랙 발생이나 도전성의 변화가 없고, 열전대로서 온도 측정에 제공하는데 지장이 없는 것을 말하여, 「가요성을 가지는」도전성 페이스트란, 바인더로서 사용한 경우에 상기와 같은 열전대를 형성할 수 있는 도전성 페이스트를 말하는 것으로 한다.

본 발명에 관한 도전성 페이스트는, 그 우수한 가요성과 도전성을 살려, 후술하는 열전대의 제조에 바람직하게 사용되는 등, 도전성 접착제, 전극 형성, 부품 실장, 전자파 실드, 도전성 범프 형성용 등으로도 사용할 수 있다.

본 발명의 열전대는, 상기의 도전성 페이스트의 경화물을 구성 요소로 하는 것이며, 그 실시형태에 대하여 이하에 도면을 사용하여 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

도 1의 (a)는, 구리 패턴과 도전성 페이스트로 이루어지는 열전대의 예를 나타내고, 도 1의 (b)는, 상이한 금속분을 각각 함유하는 2종의 도전성 페이스트로 이루어지는 열전대의 예를 나타내고 있다. 이들 도면에 있어서, 도면부호 "1"은 구리 패턴, 도면부호 "2", 도면부호 "4"는 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트, 도면부호 "3"은 구리분말 함유 도전성 페이스트, 도면부호 "5"는 구리 패드(동박)를 각각 나타낸다.

도 1의 (a)에 나타낸 열전대는, 예를 들면, 폴리이미드 등으로 이루어지는 수지 필름 상에, 에칭 등에 의해 갈고리형의 구리 패턴(1) 및 구리 패드(5)가 설치되고, 콘스탄탄 분말을 함유하는 도전성 페이스트(2)가, 그 한쪽의 단부가 상기 구리 패턴(1)과 중첩되고, 다른 쪽의 단부가 상기 구리 패드(5)와 중첩되도록 직선형으로 인쇄되어 이루어지는 것이다. 단, 구리 패턴이나 구리 패드의 형상, 도전성 페이스트의 인쇄 형상 등은, 도시한 것에 한정되지 않고, 제조 방법도 상기에 한정되지 않고, 이 점은 이하의 실시형태에서도 동일하다.

또한, 도 1의 (b)에 나타낸 열전대는, 상기와 동일한 수지 필름 상에 에칭 등에 의해 구리 패드(5)가 설치되고, 구리분말을 함유하는 도전성 페이스트(3)가 그 구리 패드(5) 상에 단부가 있는 갈고리형으로 인쇄되고, 이것과 서로 대향하도록 콘스탄탄 분말을 함유하는 도전성 페이스트(4)도 구리 패드(5) 상에 단부가 있는 갈고리형으로 인쇄되고, 이들 도전성 페이스트(3, 4)의 다른 쪽의 단부가 서로 중첩된 것이다. 또는, 콘스탄탄 분말을 함유하는 도전성 페이스트(4)가 먼저 인쇄되도, 그 단부에 단부를 덮도록 구리분말을 함유하는 도전성 페이스트(3)가 인쇄되어 있어도 된다.

상기 2종류 타입의 열전대를 비교하면, 도 1의 (a)의 열전대는 안정성이 보다 높다는 장점을 가진다.

도 1의 (b)에 나타낸 열전대의 보다 구체적인 실시형태의 예로서는, 도 2에 나타낸 바와 같은 형상의 것을 들 수 있다. 도 2에 있어서, 도면부호 "10"은 폴리이미드 필름, 도면부호 "11"은 구리분말 함유 도전성 페이스트, 도면부호 "12"는 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트, 도면부호 "15"는 구리 패드를 각각 나타낸다.

본 도면에 나타낸 것은, 베이스가 되는 가늘고 긴 폴리이미드 필름(10)의 단부 가까이에 구리 패드(15)가 2개 나란히 설치되고, 2종류의 도전성 페이스트(11, 12)가 폴리이미드 필름(10)의 길이 방향으로 대략 평행하게 인쇄되고, 이들 2종의 도전성 페이스트는, 한쪽의 단부가 구리 패드(15)에 각각 덮이고, 다른 쪽의 단부가 서로 중첩되는 구조를 가지고 있다. 단, 그 각 부분의 형상은, 열전대의 용도에 따라 적절히 변경할 수 있다.

본 발명의 열전대의 또 다른 실시형태로서는, 도 3의 (a)∼도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 폴리이미드 필름(20) 상에 인쇄된 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트(22)와 동박(21)이 중첩되고, 일부에서 양자가 접속된 구조로 할 수도 있다. 보다 구체적으로는, 도 3의 (a) 및 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 평면 형상이 직사각형인 동박(21)의 하면에 동일한 크기의 직사각형의 폴리이미드 필름(20)을 접착하여 적층시키고, 동박(21)의 상면에는, 동박(21)과 같은 폭으로 길이가 약간 짧은 직사각형의 폴리이미드 필름(20')을 접착하여 적층시키고, 이 폴리이미드 필름(20') 상에 구리 패드(25)가 설치되고, 또한 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트(22)가 길이 방향으로 인쇄되어, 그 한쪽의 단부가 구리 패드(25) 상에 배치되고, 다른 쪽의 단부가 동박(21)의 노출부에 접촉된 구조로 할 수 있다.

상기 각 열전대는 이대로 사용할 수도 있지만, 필요에 따라, 표면의 도전성 페이스트 인쇄부를 폴리이미드 수지 필름이나 알루미늄 증착 필름 등으로 피복하여 보호할 수도 있다.

다음에, 본 발명의 도전성 페이스트를 사용한 면 온도 측정 장치의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명에 관한 면 온도 측정 장치는 이하의 설명에 한정되는 것은 아니다.

도 4의 (a)에 나타낸 본 발명의 실시형태에 관한 면 온도 측정 장치는, 수지 시트(41)의 면 방향으로 복수의 열전대가 배열된 것이다. 도면부호 "43"은 각 열전대의 측온(測溫) 부분을 나타내고, 각각의 측온 부분(43)은 구리로 이루어지고, 평면 형상이 대략 원형이며, 각각이 수지 시트(41)에 형성된 관통공의 바닥을 이루도록 도트형으로 배치되어 있다. 도 4의 (b)는 그 중 1개의 열전대를 수지 시트(41)의 반대 측으로부터 본 평면도이며, 도면부호 "42"는 수지 시트(41) 상에 형성된 구리 배선을 나타내고, 도면부호 "44"는 수지 시트(41)의 상기 관통공의 측면에 행해진 구리 도금을 나타내고, 도면부호 "45"는 도전성 페이스트에 의해 형성된 배선을 나타낸다. 구리 배선(42)과 측온 부분(43)은 구리 도금(44)에 의해 서로 접속되어 있다.

도 4에 나타낸 면 온도 측정 장치의 제조 방법을, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5의 (a)는 도 4에 나타낸 면 온도 측정 장치의 제조에 사용 가능한 기판을 나타내는 모식 단면도이며, 도 5의 (b)는, 도 4의 (b)에 나타낸 열전대의 A-A에서의 모식 단면도이다. 또한, 도 5의 (c)는, 도 5의 (b)의 열전대에 대체 가능한 다른 실시형태에 관한 열전대를 나타낸 모식 단면도이다.

도 5의 (a)에 나타낸 양면 기판은, 수지층(51)의 양면에 동박층(52, 53)을 각각 가지는 것이며, 리지드 또는 플렉시블 중 어느 하나이어도 된다. 수지층(51)의 수지의 종류나 두께는 목적으로 하는 면 온도 측정 장치의 용도 등에 따라 적절히 선택 가능하지만, 사용 가능한 수지의 종류로서는, 예를 들면, 에폭시 수지, 액정 폴리머(방향족 폴리에스테르계 수지), 폴리이미드 수지 등을 들 수 있고, 두께는 통상은, 0.25∼1.0㎜ 정도이다.

상기 동박층(52, 53)으로부터, 도 4의 (b)의 구리 배선 패턴(42) 및 도 4의 (a)의 측온 부분(43)을 각각 형성할 수 있다.

그 제조 공정의 예로서는, 먼저 동박층(52) 측으로부터 동박층(53) 측을 향해 레이저 등에 의해 천공(穿孔)함으로써, 수지층(51)을 관통하여 동박층(53)이 바닥으로 되는 바닥이 있는 구멍을 형성하고, 그 바닥이 있는 구멍의 측면에 구리 도금(54)을 행한다.

다음에, 에칭에 의해, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 동박층(52)으로부터 구리 배선 패턴(52')을 형성하고, 동박층(53)으로부터 측온 부분으로 되는 랜드형 패턴(53')을 형성함으로써, 랜드형 패턴(53')이 바닥면을 이루고, 또한 구리 도금(54)이 측면을 이루는 바닥이 있는 구멍이, 구리 배선 패턴(52')과 접속된 구조로 한다.

다음에, 상기 바닥이 있는 구멍의 내부에 콘스탄탄 페이스트(55)를 인쇄 등에 의해 충전하고, 충전한 것과 동일한 콘스탄탄 페이스트(55)로, 바닥이 있는 구멍 충전부를 기점(起点)으로 하는 배선[도 4의 (b)의 배선(45)]을 수지층(51)의 표면 상에 형성한다[도 5의 (b)에는 나타나지 않음]. 이로써, 바닥이 있는 구멍 내부에 열기전력 발생 부위가 형성되어, 측온 부분(43)이 구리 배선(42)[구리 배선 패턴(52')] 및 도전성 페이스트로 이루어지는 배선(45)과 각각 접속된 열전대를 얻을 수 있다.

다른 실시형태로서, 도 5의 (c)에 나타낸 바와 같이, 상기 랜드형 부분(53')이 없는 바닥이 없는 구조의 구멍을 형성하고, 그 측면에 구리 도금(64)을 행하고 나서 도전성 페이스트(65)를 충전하여, 구리 배선 패턴(62) 및 도전성 페이스트로 이루어지는 배선(도시되지 않음)과 접속시킨 것도 열전대로서 사용 가능하며, 그 경우에는 구리 도금(64) 및 도전성 페이스트(65)의 바닥면이 측온 부분(63)으로 된다.

또 다른 실시형태로서, 상기 동박층(52)의 에칭에 의한 배선 패턴(52') 대신에, 구리 페이스트의 인쇄에 의해 형성된 배선을 가지는 것으로 할 수도 있다.

본 발명의 도전성 페이스트는 가요성이 우수하기 때문에, 가요성이 높은 기판을 사용하여 상기 면 온도 측정 장치를 작성한 경우, 곡면이나 요철이 있는 면에 각 열전대가 간극없이 접촉하여, 이들 면의 정확한 온도 분포 측정이 가능해진다.

<실시예>

이하에 본 발명의 실시예를 나타내지만, 본 발명은 이로써 한정되는 것은 아니다. 그리고, 이하에서 배합 비율 등은, 특별히 단서가 없는 한 질량 기준으로 한다.

1. 도전성 페이스트의 조제 및 평가

표 1에 나타낸 비율로 각 성분을 배합하고, 혼합하여 도전성 페이스트를 조제하였다. 그리고, 사용한 각 성분의 상세는 다음과 같다.

프로필렌글리콜디글리시딜에테르: 사카모토 야쿠힌 고교 가부시키가이샤(SAKAMOTO YAKUHIN KOGYO CO., LTD.) 제조 「SR-4PG」

고무 변성 에폭시 수지: 가부시키가이샤 아데카(ADEKA) 제조 「EPR-1415-1」

(메타)아크릴레이트 화합물: 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트

콘스탄탄 분말: 구리 55%, Ni 45%, 아토마이즈 분말, 평균 입경 15㎛

구리분말: 전해 구리분말, 평균 입경 5㎛

페놀계 경화제: 아라카와 가가쿠 고교 가부시키가이샤(Arakawa Chemical Industries,Ltd.) 제조 「타마놀 758」

2. 열전대의 제조 및 평가

평가용 샘플로서 다음 3종류의 열전대를 제조하였다.

구조체 1: 도 1의 (b) 및 도 2에 기재된, 구리분말 함유 도전성 페이스트(이하 「구리 페이트스」라는 경우도 있음)와 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트(이하 「콘스탄탄 페이스트」라는 경우도 있음)를 설치한 구조체로 하였다. 구체적으로는, 두께 50㎛의 폴리이미드 필름(10)에, 구리 패드(15)를 설치하고, 이어서, 구리 페이트스를 두께 300㎛의 메탈판을 사용하여 폭 2㎜, 두께 약 250㎛, 길이 18.6cm의 갈고리형으로 인쇄하고, 경화시켰다. 거기에 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트(12)를 동일한 메탈판을 사용하여, 동일 치수의 갈고리형으로 인쇄하고, 경화시켰다. 구리 페이트스 및 콘스탄탄 페이스트의 두께는 각각 250㎛로 하였다. 경화 조건은, 구리 페이트스 및 콘스탄탄 페이스트 모두, 80℃에서 60분에 이어 180℃에서 60분으로 하였다. 구리 패드(15)의 단부를 노출시키는 것 이외는 면 전체를 덮도록 폴리이미드제 접착 테이프[캡톤(Kapton)(등록상표) 테이프, 이하 동일]를 보호층으로서 접착하였다.

구조체 2: 도 3에 기재된, 콘스탄탄 페이스트와 동박을 겹친 구조체로 하였다. 구체적으로는, 두께 36㎛의 동박(21)의 상면 및 하면에 두께 50㎛의 폴리이미드 필름(20, 20')을 접착하고, 동박(21)의 상면의 폴리이미드 필름(20')은 동박보다 약간 짧은 것으로 하였다. 상기 폴리이미드 필름(20') 상에 구리 패드(25)를 설치하고, 이어서, 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트(22)를 두께 250㎛로 되도록 인쇄하여, 그 한쪽을 구리 패드(25) 상에 배치하고, 다른 쪽의 단부를 동박(21)의 노출부에 접촉시키고, 상기 구리 패드(25)의 단부를 노출시키는 것 이외는 면 전체를 덮도록 폴리이미드제 접착 테이프를 보호층으로서 접착하였다.

구조체 3: 도 1의 (a)에 기재된, 구리 패턴과 콘스탄탄 페이스트를 설치한 구조체로 하였다. 구체적으로는, 상기와 동일한 두께 50㎛의 폴리이미드 필름(10)에 에칭에 의해 두께 9㎛의 구리 패턴(1)과 구리 패드(5)를 남긴 기판을 제작하고, 거기에 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트(2)를 상기 메탈판을 사용하여, 동일한 치수의 갈고리형으로 인쇄하였다. 콘스탄탄 페이스트의 두께는 250㎛로 하였다. 동일 조건 하에서 가열하여 경화시킨 후, 구리 패턴(1)과 구리 패드(5)의 각각의 단부를 노출시키는 것 이외는 면 전체를 덮도록 폴리이미드제 접착 테이프를 보호층으로서 접착하였다.

상기 각 샘플에 있어서 열전대의 전체 길이[도 3의 (a)에서의 l₁, 이외도 동일]는 20cm, 구리 패턴 또는 인쇄한 페이스트의 길이[도 3의 (a)에서의 l₂, 이외도 동일]는 18cm, 열전대의 폭[도 3의 (a)에서의 w, 이외도 동일]는 9㎜, 인쇄한 페이스트의 폭은 2㎜이다.

이들 샘플을 사용하여, 가요성과 도전성의 평가를 행하였다.

가요성의 평가는, 상온에서 Φ6cm의 원기둥에 5초간 감고 해방시킨 후에도 크랙 발생이나 도전성의 변화가 없는지를 조사하고, 이들이 없는 경우를 「○」로 하였다.

도전성의 평가로서는 -30℃∼90℃까지 10℃마다 열기전력을 측정(N=3)하고, 회귀 분석을 행하였다.

도 6에 나타낸 바와 같이 열전대(31)의 콘스탄탄 페이스트와 구리 페이트스의 접점(32) 측을 항온조(33)에 넣고, -30℃로부터 90℃까지 온도 변화시켜, 10℃마다 열기전력을 측정하였다. 열기전력의 측정은, 멀티미터 33(KEITHLEY사 제조의 2700형 디지털 멀티미터)을 사용하고, 양극(兩極)의 동박 부분(34, 35)에 악어클립으로 단자를 접속하여, 구리 패드 부분을 25℃로 공조(空調)된 상태로 유지하여 행하였다.

얻어진 데이터로부터 회귀 분석을 행하고, 얻어진 회귀식의 기울기(μV/℃)와 기여율을 평가했다. 지표로서, JIS 1602-1955에 기재된 규준 열기전력을 -30∼90℃까지 10℃마다의 값을 사용하여 회귀식을 얻어, 기울기에 대하여 상기 측정 결과와 비교했다. 비교는, 기울기(μV/℃)의 JIS 규준 열기전력과의 오차로서 다음 식에 의해 산출하였다.

식: (측정 결과-41.1)×100/41.1

[표 1]

표 1에 나타난 결과로부터, 실시예의 열전대는 모두 우수한 가요성과 도전성을 가지는 것이 알 수 있다.

1 : 패턴
21 : 동박
2, 4, 12, 22 : 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트
3, 11 : 구리분말 함유 도전성 페이스트
5, 15, 25 : 구리 패드
10, 20, 20' : 폴리이미드 필름
31 : 열전대
32 : 중첩 부분
33 : 항온조
34 : ―극
35 : ＋극
36 : 멀티미터
41 : 수지 시트
42 : 구리 배선
43 : 측온 부분
44 : 구리 도금
45 : 도전성 페이스트로 이루어지는 배선
51, 61 : 수지층
52, 53, 62 : 동박층
52' : 구리 배선 패턴
53' : 랜드형 패턴(측온 부분)
63 : 측온 부분
54, 64 : 구리 도금
55, 65 : 콘스탄탄 분말 함유 도전성 페이스트

Claims (7)

1. (a) 금속분, (b) 알킬렌글리콜디글리시딜에테르를 포함하는 바인더 성분 및 (c) 경화제를 함유하여 이루어지는 도전성 페이스트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 (b) 바인더가, 알킬렌글리콜디글리시딜에테르로서, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르 및 프로필렌글리콜디글리시딜에테르 중에서 선택된 1종 또는 2종을 5 질량% 이상 함유하는, 도전성 페이스트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 금속분이 구리분말인, 도전성 페이스트.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 금속분이 콘스탄탄 분말인, 도전성 페이스트.
5. 제4항에 기재된 도전성 페이스트와 구리 배선이 접속되어 이루어지는 열전대.
6. 제3항에 기재된 도전성 페이스트로 이루어지는 배선 및 제4항에 기재된 도전성 페이스트로 이루어지는 배선이 접속되어 이루어지는 열전대.
7. 제5항 또는 제6항에 기재된 열전대가, 시트형 부재의 면 방향으로 2개 이상 배치되어 이루어지는, 면 온도 측정 장치.

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