TW201705156A - 導電性微粒及其製造方法、導電性樹脂組成物、導電性薄片、以及電磁波屏蔽薄片 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種導電性微粒,其能降低成本,且導電特性優良,並在例如將其與樹脂一起調配而成之組成物成形為薄片狀時能薄膜化。 本發明之導電性微粒係以下述數學式(1)所求得之圓徑度係數為0.15以上、0.4以下,且外緣形成複數個凹口及分枝葉中之至少一種形狀,此外,本發明之導電性微粒係除了具備:包含導電性物質之核體,及被覆前述核體,且由與該核體不同之導電性物質所構成,且至少一部分構成最外層之被覆層的導電性微粒之外的導電性微粒。 圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1)

Description

導電性微粒及其製造方法、導電性樹脂組成物、導電性薄片、以及電磁波屏蔽薄片
本發明係關於導電性微粒及其製造方法。此外,還關於包含前述導電性微粒之導電性樹脂組成物。另外,還關於具備由前述導電性樹脂組成物所形成之導電層的導電性薄片及電磁波屏蔽薄片。
印刷電路板伴隨著行動電話、數位相機等電子機器的小型化也跟著薄型化,並開始常使用可撓性印刷電路板。印刷電路板中通常會使用導電性薄片、電磁波屏蔽薄片等(以下也稱為「導電性薄片等」)。導電性薄片等要求包括隨時間的安定性之優良的導電特性,而讓薄片中所含有之導電性填料的特性變重要。
作為導電性填料,銀粉因導電特性優良,故目前含有銀粉之導電性薄片等被拿來實際使用。然而,銀粉的價格相較於被使用於導電性薄片等的樹脂或其它原料係高價 的,而會讓成本變高。因此,由於近來的銀價高漲,使用銀粉之導電性薄片等的價格上漲成為了嚴重的問題。雖然為了達成電子機器的低價化,迫切需要減少導電性填料的使用比例,但若減少導電性填料的使用比例,即要面對無法維持所期望的導電性的問題。
因此,為了在滿足導電特性的同時實現低成本化,而有各種提案。例如在專利文獻1中提案,藉由使用如圖2所示之片狀(鱗片狀)銀粉,來在減少導電性填料的量的同時,提升對被接著體的接著力之方法。另外,專利文獻2中揭示了以將銀鍍敷在銅表面而成之鍍銀銅粉作為使用於這些薄片中之導電性粒子。另外,專利文獻3中揭示了以混合樹枝狀鍍銀銅粉與鱗片狀銀粉而成之導電性糊作為導電性粒子。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1 日本特開2011-86930號公報
專利文獻2 日本特開2002-75057號公報
專利文獻3 日本特開2009-230952號公報
在導電性薄片等的市場中,為了實現導電特性優良且低成本化,而要求開發在削減高價的銀粉之使用量的同時導電特性還是優良的薄片。此外,為了對應於輕薄短小化,還要求將導電性薄片等薄膜化之技術。而在將專利文獻3 的導電性糊使用作為導電性薄片之情形,因調配了樹枝狀鍍銀銅粉,而有難以讓薄片薄膜化的問題。此係因為樹枝狀鍍銀銅粉會有一部分從導電層突出穿破其它層,傷到其它層之虞。而在上述中,雖然說的是使用銀作為導電性粒子的例子,但在使用其它導電性粒子的情形也會有相同的問題產生。另外,雖然說的是應用於印刷電路板之導電性薄片等,但導電性薄片整體也會有相同的問題產生。
本發明有鑒於上述背景,其目的係提供能降低成本,且導電特性優良,並在例如將其與樹脂一起調配而成的組成物成形為薄片狀時能薄膜化之導電性微粒。
本發明團隊不斷戮力研究,發現以下態樣能解決本發明之課題,終至完成本發明。即,本發明之導電性微粒係以下述數學式(1)所求得之圓徑度係數的平均值為0.15以上、0.4以下,且外緣形成複數個凹口及分枝葉中之至少一種形狀,但本發明之導電性微粒係除了具備:包含導電性物質之核體,及被覆前述核體,由與該核體不同之導電性物質所構成,且至少一部分構成最外層之被覆層的導電性微粒之外的導電性微粒。
圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1)
依據上述構成之本發明,發揮了可提供能降低成本,且導電特性優良,並在例如將其與樹脂一起調配而成的組成物成形為薄片狀時能薄膜化之導電性微粒的優異效果。
本發明團隊不斷戮力研究的結果,驚訝的發現:藉由形成圓徑度係數的平均值在上述範圍,且外緣形狀包含凹口及分枝葉中的至少一種之葉狀的導電性微粒,能讓導電特性優良。而在專利文獻3等調配樹枝狀的導電性微粒之情形,會有難以薄膜化之課題,但依據本發明之導電性微粒,發現藉由讓圓徑度係數的平均值在上述範圍,且成形為上述的外緣形狀,而在組成物中混練成形為薄片狀時可薄膜化。此外,因核體與被覆層使用不同的導電性物質,故能增加材料選擇,且達成降低成本。
10‧‧‧樣本
11‧‧‧不銹鋼板
12‧‧‧不銹鋼板
圖1為顯示本發明之具有鱗片葉或分枝葉之導電性微粒的範例之電子顯微鏡相片。
圖2為鱗片狀銀粉之電子顯微鏡相片。
圖3為樹枝狀鍍銀銅粉之電子顯微鏡相片。
圖4為連接電阻值的測定用試驗樣本之示意圖。
〔實施發明之形態〕
以下,說明本發明具體之實施形態。但只要符合本發明之旨趣,其他的實施形態不用說當然也包含在本發明之範疇內。另外,本說明書中使用「~」來特定之數值範圍,係將記載於「~」的前後之數值作為下限值及上限值之範圍包含在內。另外,本說明書中特別提及之事項以外的實施本發明所必要的事情,係基於該領域之過去技術,相關業者所能了解之設計事項。另外,下述實施形態能彼此適當 地組合。
(導電性微粒)
本發明之導電性微粒係所謂的核殼型粒子,具備包含導電性物質之核體,及被覆核體且由與此核體不同之導電性物質所構成,並且至少一部分構成最外層之被覆層。被覆層只要被覆至少一部分的核體即可,而為了得到較優良的導電特性,以被覆率高者為較佳的。從保持良好的導電特性的觀點來看,較佳讓被覆層的平均被覆率在60%以上,更佳為70%以上,再更佳為80%以上。而本說明書中的平均被覆率,係指以與後述實施例相同之方法所求得之值。
導電性微粒能僅由核體與被覆層來構成,也可包含其它層。例如,可形成讓核體與被覆層之間的接合穩固之以中間層、接合層等為首的層。另外,核體、被覆層、其它層能各自獨立地以單一種類來構成,也能以複數種類來構成。另外,核體、被覆層中,在不離開本發明之旨趣的範圍內,也可混練有導電性物質以外的其它物質。
本發明之導電性微粒,依下述式(1)所求得之圓徑度係數之平均值為0.15以上、0.4以下,且外緣形成複數個凹口及分枝葉中之至少一種形狀。
圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1)
由上述式(1)的圓徑度係數,能了解導電性微粒外緣的凹凸程度(起伏程度)。真球係圓徑度係數為1,隨著凹凸形狀的增加,圓徑度係數會降低。即,圓徑度係數係比0大 並在1以下。本說明書中圓徑度係數係使用Mac-View Ver.4(MOUNTECH公司)的分析軟體,讀取導電性微粒的電子顯微鏡圖像(1千倍~1萬倍左右),以手動識別模式選擇約20個導電性粒子。在選擇葉狀或鱗片狀粒子時,抽選出可確認粒子彼此係整體上沒有重疊之粒子形狀,且由觀察視角來看平面板係呈垂直角度者。粒子基準資料係以投影面積的等校圓直徑、分布係體積分布之設定,算出圓徑度係數與圓形係數,求取20個的平均值。上述數學式(1)中的面積,係把二維投影時的形成外周之線的內部面積當成平板面,把將此平板面二維投影時的導電性微粒的外周當成周長的長度。
藉由使用:使用讓依上述數學式(1)所求得之圓徑度係數的平均值在0.15以上、0.4以下,且外緣形成複數個凹口及分枝葉中之至少一種形狀者的核殼型導電性微粒,能降低成本,且導電特性優良,並且能夠薄膜化。圓徑度係數的下限值,從防止導電填料穿透絕緣層的觀點來看,更佳為0.15以上,再更佳為0.20以上。而圓徑度係數的上限值,從導電層之薄片電阻的觀點來看,更佳為0.4以下,在更佳為0.3以下。上述圓徑度係數的平均值、圓形係數的平均值,較佳係每1cm2界定的粒子存在約10個以上。
又,如圖3所示般,樹枝狀導電性微粒的圓徑度係數係大致在0.11以下,而鱗片狀導電性微粒的圓徑度係數大於0.4、0.5以下左右。
本發明之導電性微粒依以下數學式(2)所求得之表示 近圓程度的圓形係數之平均值,較佳為2以上、5以下。
圓形係數=(最大直徑×最大直徑×π)/(4×面積)…數學式(2)
此處,最大直徑係所選出之粒子的最大長度之長度。藉由讓圓形係數在前述範圍,能得到導電性更為提升之效果。從防止導電填料穿透絕緣層的觀點來看,圓形係數的更佳上限值係4.5以下,再更佳係4.0以下。另外,從導電層的薄片電阻之觀點來看,圓形係數的更佳下限值係2以上,再更佳係2.4以上。由圓形係數可知道微粒整體的形狀是否接近圓(數值越小越接近圓)。又,圓形係數係使用圓徑度係數所使用之分析軟體(Mac-View Ver.4)之形狀係數3。
本發明之導電性微粒,換言之,係具有複數個鱗片葉及分枝葉中至少一種的葉狀導電性微粒。圖1顯示本發明之導電性微粒的範例之電子顯微鏡圖像。同一圖的範例中,核體係使用銅粉,被覆層係使用銀。如同一圖中所示,導電性微粒係於其外緣形成複數個凹口及分枝葉中之至少一種形狀。換言之,係形成複數個鱗片葉、分枝葉或此類的形狀。以下,亦將本發明之導電性微粒稱為「葉狀導電性微粒」。
導電性微粒的厚度較佳為0.1~2μm,更佳為0.2~1μm。藉由讓厚度在0.1~2μm之範圍,在維持導電性薄片的導電性的同時,還能更薄地製造。其中,該厚度係基於以電子顯微鏡放大1千倍~5萬倍左右的圖像所得到,而此處所指 「厚度」係以電子顯微鏡的1萬倍圖像,測定約10~20個不同粒子,使用其平均值。
另外,導電性微粒的平均粒徑(D50)較佳為1~100μm。藉由平均粒徑(D50)在1~100μm之範圍內,能更提升導電性,此外,例如在其與樹脂調配製造導電性樹脂組成物之情形,可更提升其溶液安定性。導電性微粒的平均粒徑(D50)更佳為3μm以上,更佳為50μm以下。其中,平均粒徑(D50)係使用雷射繞射/散射法粒度分布測定裝置LS 13 320(BECKMAN COULTER公司製),以旋風式乾粉樣本模組測定各導電性微粒所得數值,粒子的累計值為50%之粒度的直徑之平均粒徑。其中,折射率的設定係設為1.6。
另外,在讓導電性微粒成為導電性薄片之形態時的平均粒徑(D50)之測定方法,係以與測定圓徑度係數之方法相同的條件,以SEM觀察導電性微粒,用圖像分析軟體Mac-View Ver.4(MOUNTECH公司),粒子基準資料係以投影面積的等校圓直徑、分布係體積分布之設定,來求取平均粒徑(D50)。
核體的功能係作為導電性微粒的內核部。核體由提升導電特性的觀點來看,較佳僅由導電性物質來構成,但也可包含非導電性物質。核體的原料只要滿足這些即無特別限制,可例示導電性金屬、導電性碳或導電性樹脂等。導電性金屬可列舉例如:金、鉑、銅、鎳、鋁、鐵、或其合金等、或ITO等,就價格與導電性的面來說較佳為銅。另外,導電性碳較佳為例如:乙炔黑、科琴黑、爐黑、碳奈 米管、碳奈米纖維、石墨及石墨烯等。另外,在導電性樹脂的情形,較佳為聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚乙炔及聚噻吩等。核體較佳為其本身有導電性。
被覆層係以與核體不同之導電性物質所構成。能使用於被覆層之導電性物質,可例示在核體所列舉之物質。其中,使用導電特性高的物質係符合本發明之目的。具體來說,較佳為金、鉑或銀,其中更佳為銀。又,以現在的技術來說,金屬以外的導電性物質,例如導電性樹脂等雖然導電性低,但若今後技術進歩使導電性提升,也能以導電性樹脂等作為被覆層。從兼顧削減成本與提升導電特性的觀點來看,較佳係使用讓被覆層的導電特性優良之導電性物質,及讓核體在成本上有利的導電性物質。而在核體與被覆層的層間也可設置導電性的中間層。
被覆層,相對於100重量份的核體,較佳係以1~40重量份的比例被覆,更佳係5~30重量份,再更佳係5~20重量份。藉由使用1~40重量份之範圍內的被覆層,再削減使用作為被覆層的導電性物質之使用量的同時,還能引出導電特性。例如,在使用銅作為核體,銀作為被覆層的情形,能一面維持導電特性,一面有效的降低導電性微粒的價格。
依據本發明之導電性微粒,藉由讓圓徑度係數的平均值在上述範圍,且成為外緣形狀包含凹口及分枝葉中至少一種之葉狀導電性微粒,已知能讓導電特性優良。此係被認為,相較於幾乎沒有凹凸或起伏之片狀(鱗狀)的導電性 微粒,增加粒子的凹凸,且讓粒子的外緣形狀成為包含凹口及分枝葉中至少一種之葉狀形狀,在成形為薄片狀時,可加大導電性微粒的接觸點所產生的結果。另外,以樹枝狀導電性微粒會有難以薄膜化之問題,但以本發明之導電性微粒,能輕易地薄膜化。此係比樹枝狀更平坦化之故。此外,因核體與被覆層使用不同的導電性物質,而能增加材料選擇,達成降低成本。
又,本案發明之導電性微粒係核殼型微粒,在以單一種導電性物質,製造滿足上述圓徑度係數、外緣形狀之粒子的情形,也可達成優良的導電特性及薄膜化。因此,在銀等價格降低的情形,若能解決降低成本的課題,對於單一種導電性物質也是有用的。另外,若使用銅,雖說有因氧化而使導電特性降低的問題,但若隨著抗氧化技術的開發而能維持良好的導電特性,對於單一種導電性物質也是有用的。
(導電性微粒之製造方法)
本發明之導電性微粒之製造方法,係具備:包含導電性物質之核體,及被覆此核體,且由與該核體不同之導電性物質所構成,並且至少一部分構成最外層之被覆層;之導電性微粒之製造方法。更詳言之,係具備以下步驟:準備具有導電性之樹枝狀微粒,及用於藉由碰撞樹枝狀微粒,使該樹枝狀微粒變形之固體媒體之步驟;藉由讓樹枝狀微粒與固體媒體在密閉容器內碰撞,使該樹枝狀微粒的以下述數學式(1)所求得之圓徑度係數為0.15以上、0.4以 下,並且讓外緣形狀變形為形成有複數個凹口及分枝葉中的至少一種之步驟。
圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1)
以下,為了讓本發明之導電性微粒之製造方法具體化,說明一適當範例。但並不是受以下的製造方法所限定,而是可能有各種製造方法。
本發明之導電性微粒之製造方法具有:準備具有導電性之樹枝狀微粒,及用於藉由碰撞此樹枝狀微粒,使該樹枝狀微粒變形之固體媒體之步驟(步驟1),及藉由讓樹枝狀微粒與固體媒體在密閉容器內碰撞,使該樹枝狀微粒變形之步驟(步驟2)。
步驟1中,樹枝狀粒子係準備如圖3所示般所謂樹枝狀(樹突狀)之具有導電特性的粒子。樹枝狀粒子能適當使用具備核體與被覆層而成之葉狀導電性微粒的前驅物之非葉狀的導電性微粒。此外,也可為僅由核體所構成之樹枝狀粒子。在此情形,在步驟2的處理後,進行作為步驟3的於核體設置被覆層之步驟。
步驟1中的固體媒體,只要是能藉由碰撞樹枝狀微粒,讓樹枝狀微粒的由數學式(1)所求得之圓徑度係數為0.15以上、0.4以下,且得到外緣形狀有凹口及分枝葉中的至少一種複數形成之導電性微粒者,即無特別限定。
固體媒體較佳為鋼鐵等金屬、玻璃、氧化鋯、氧化鋁、塑膠、氧化鈦及陶瓷等素材。而密閉容器可使用球磨機、砂磨機等已知的分散機、或粉碎機等。另外,固體媒體的 形狀較佳為球狀、橢圓狀等凹凸少的形狀。固體媒體的尺寸係例如0.1~3mm左右。另外,固體媒體的比重係例如1.0~10.0左右。
步驟2,將樹枝狀微粒與固體媒體投入密閉容器內,讓樹枝狀微粒與固體媒體碰撞。樹枝狀微粒經由受到固體媒體碰狀,使樹枝狀微粒變形,而能得到例如如圖1所示之葉狀導電性微粒。於製造導電性微粒時,也可在樹脂存在下讓固體媒體碰撞。藉此,可在製造導電性微粒的同時,製造後述之導電性樹脂組成物。步驟2用於碰撞的分散時間與碰撞條件,只要能得到上述特性之導電性微粒即無特別限制。例如,可將分散時間設在10分鐘~60分鐘。
製造導電性微粒時,作為添加進導電性微粒之物,可使用增黏劑、分散劑、重金屬惰化劑等。藉由使用增黏劑,可抑制微粒過度沈降。增黏劑可列舉例如二氧化矽系化合物、聚碳酸系化合物、聚胺基甲酸酯系化合物、脲系化合物及聚醯胺系等。藉由使用分散劑,可更提升導電性微粒的分散性。分散劑可列舉例如:由碳酸或磷酸基所形成之酸性分散劑,或包含胺基之鹼性分散劑、以酸鹼基中和而成的鹽型分散劑。
藉由使用重金屬惰化劑,即便在混入了金屬離子雜質之情形,也不易妨礙導電性。重金屬惰化劑可列舉例如:乙醯丙酮、羧基苯并三唑系化合物、受阻酚系化合物、肼系化合物、硫胺甲酸系化合物、柳酸系咪唑及噻二唑系化合物等。此外,可舉出具有以化學式(1)所表示之單元的化 合物(以下也稱為「化合物A」)為較佳例。
化合物A的添加量,在不離開本發明之旨趣的範圍內即不限定,而從後述之導電性樹脂組成物的黏度安定性、導電性薄片的電阻值之隨時間的安定性、電磁波屏蔽薄片的接著力之隨時間的安定性之觀點來看,相對於100重量份的導電性微粒,較佳為0.1~30重量份。從提升隨時間的安定性之觀點來看,更佳為0.5重量份以上。另外,從降低成本的觀點來看,更佳為15重量份以下。
化合物A有各種化合物,無特別限定,較佳例可例示例如:N-柳醯基-N’-乙醛肼、N,N-二亞苄基(側氧基醯肼)、異酞酸雙(2-苯氧基丙醯基肼)、3-(N-柳醯基)胺基-1,2,4-羥基苯基)丙醯基]肼、化學式(2)(癸二酸二柳醯肼)及化學式(3)(N,N’-雙{3-[3,5-二(三級丁基)-4-羥基苯基]丙醯基}肼)。其中,更佳為化學式(2)及化學式(3)之化合物。藉由包含它們可提供信賴性高的導電性樹脂組成物。添加的時機不限定於製造導電性微粒時,製造導電性微粒後的混合導電性微粒與樹脂之時機,也可在製造導電性樹脂組成物後等添加。
作為導電性微粒的範例,以下說明鍍銀銅粉的製造例。
[製造例1]
首先,準備對銅粉施加過銀鍍敷的樹枝狀鍍銀銅粉。將此鍍銀銅粉與固體媒體一起放入密閉容器,在密閉容器內讓固體媒體碰撞鍍銀銅粉,使樹枝狀鍍銀銅粉變形為本案發明之導電性微粒。藉由讓固體媒體碰撞鍍銀銅粉的樹枝部分,可得到具有本案發明之鱗片葉或分枝葉的導電性微粒。其中,在投入鍍銀銅粉的時機點,也可投入重金屬惰化劑等添加劑,或/及使用於導電性樹脂組成物之樹脂。藉由添加導電性樹脂組成物與添加劑,在製造導電性微粒同時,也能製造後述之導電性樹脂組成物。
[製造例2]
首先,準備樹枝狀銅粉。將此銅粉與固體媒體一起放入密閉容器,於密閉容器內讓固體媒體碰撞銅粉,把樹枝狀銅粉變形為本案發明之導電性微粒外形。藉由讓固體媒體碰狀銅粉的樹枝部分,可得到具有鱗片葉或分枝葉之銅粉。接下來,藉由以鍍敷處理將銀被覆在所得到之具有鱗片葉或分枝葉之銅粉上,可得到本案發明之具有鱗片葉或分枝葉之導電性微粒。
(導電性樹脂組成物)
接下來,說明本發明之導電性樹脂組成物。本發明之導電性樹脂組成物係包含本發明之導電性微粒與樹脂之物。而本發明之導電性樹脂組成物中,在不離開本發明之目的的範圍內,也可包含本發明之導電性微粒以外的導電性微粒。但是,從提升信賴性的觀點來看,本發明之導電性微粒以外的導電性微粒,例如相對於100重量份的樹脂,較佳為3重量份以下左右。
使用於導電性樹脂組成物之樹脂,可使用熱塑性樹脂或硬化性樹脂。硬化性樹脂較佳為熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂。
熱塑性樹脂可列舉:聚烯烴系樹脂、乙烯系樹脂、苯乙烯/丙烯酸系樹脂、二烯系樹脂、萜烯樹脂、石油樹脂、纖維素系樹脂、聚醯胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醯亞胺系樹脂、氟樹脂等。
聚烯烴系樹脂較佳為乙烯、丙烯、α-烯烴化合物等均聚物或共聚物。具體來說可列舉例如:乙丙橡膠、烯烴系熱塑性彈性體、α-烯烴聚合物等。
乙烯系樹脂較佳為經由聚合乙酸乙烯酯等乙烯酯所得到之聚合物,及乙烯酯與乙烯等烯烴化合物的共聚物。具體來說可列舉例如:乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、部分皂化聚乙烯醇等。
苯乙烯/丙烯酸系樹脂較佳為由苯乙烯、(甲基)丙烯腈、丙烯醯胺類、(甲基)丙烯酸酯、順丁烯二醯亞胺類等所形成的均聚物或共聚物。具體來說,可列舉例如:對排 聚苯乙烯、聚丙烯腈、丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等。
二烯系樹脂較佳為丁二烯或異戊二烯等共軛二烯化合物的均聚物或共聚物及它們的氫化物。具體來說可列舉例如:乙烯-丁二烯橡膠、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物等。
萜烯樹脂較佳為由萜烯類所形成之聚合物或其氫化物。具體來說可舉出例如:萜烯樹脂、氫化萜烯樹脂。
石油系樹脂較佳為雙環戊二烯型石油樹脂、氫化石油樹脂。
纖維素系樹脂較佳為纖維素乙酸丁酸樹脂。
聚碳酸酯樹脂較佳為雙酚A聚碳酸酯。
聚醯亞胺系樹脂較佳為熱塑性聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯胺酸型聚醯亞胺樹脂。
熱硬化性樹脂只要是在1分子中具有1個以上能利用於藉由加熱產生交聯反應之官能基的樹脂即可,官能基例如有羥基、酚性羥基、甲氧基甲基、羧基、胺基、環氧基、氧雜環丁烷基、噁唑啉基、噁嗪基、氮丙啶基、巰基、異氰酸酯基、封閉型異氰酸酯基、封閉型羧基、矽烷醇基等,可列舉例如:丙烯酸樹脂、順丁烯二酸樹脂、聚丁二烯系樹脂、聚酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、氧雜環丁烷樹脂、苯氧基樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、酚系樹脂、醇酸樹脂、胺基樹脂、聚乳酸樹脂、噁唑啉樹脂、苯并噁嗪樹脂、矽氧樹脂、氟樹脂等。此外,本發明之熱硬化性樹脂,除了上述樹脂以外,較佳包含視需要與上述 官能基反應形成化學交聯之樹脂或低分子化合物等所謂的「硬化劑」。
光硬化性樹脂只要是在1分子中具有1個以上會藉由光引起交聯反應之不飽和鍵之樹脂即可,可列舉例如:丙烯酸樹脂、順丁烯二酸樹脂、聚丁二烯系樹脂、聚酯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、氧雜環丁烷樹脂、苯氧基樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、酚系樹脂、醇酸樹脂、胺樹脂、聚乳酸樹脂、噁唑啉樹脂、苯并噁嗪樹脂、矽氧樹脂、氟樹脂等。
導電性樹脂組成物,相對於100重量份的樹脂,較佳調配50~500重量份的導電性微粒,更佳為100~400重量份。藉由調配50~500重量份的導電性微粒,能更提升導電性,更容易形成導電層。
導電性樹脂組成物除了導電性微粒與樹脂,可調配前述的金屬惰化劑、增黏劑等其它例如:分散劑、矽烷偶合劑、防鏽劑、銅防鏽劑(copper inhibitor)、還原劑、抗氧化劑、顏料、染料、增黏樹脂、可塑劑、紫外線吸收劑、消泡劑、調平劑、填充劑、阻燃劑等。
導電性樹脂組成物之製造,能如上述般,在製造導電性微粒前,將樹枝狀鍍銀粉末與樹脂同時放入,讓固體媒體碰撞來得到。另外,也可在製造導電性微粒後與樹脂混合來得到。可例示在將樹脂混合於分散體時,以高速分散機(Dispermat)邊攪拌分散體邊添加樹脂之方法。
(導電性薄片)
本發明之導電性薄片係具備由本發明之導電性樹脂組成物所形成之導電層。導電性薄片之製造方法未特別限制,作為範例,可例示將導電性樹脂組成物塗布於剝離性薄片上來形成導電層之方法。導電性薄片可為僅有導電層單層,也可為其它機能層或支持層等的積層體。作為機能層,可舉出具有絕緣性、導熱性、電磁波吸收性、硬塗性、水蒸氣阻隔性、氧阻隔性、低介電常數性、高介電常數性、低耗損因數性、高耗損因數性、耐熱性等之層。其中,在將本發明之導電性薄片使用於印刷電路板領域的情形,從耐熱性的觀點來看,較佳包含熱硬化性樹脂。
本發明之導電性薄片可無限制地利用於各種用途,適當的例子可列舉:異方導電性薄片、靜電去除薄片、接地用薄片、薄膜電路用、導電性黏結薄片、導熱性薄片、跨接電路用導電薄片等。
前述塗布方法可使用例如:凹版印刷式、接觸塗布(kiss coating)式、模具塗布式、唇嘴塗布式、缺角輪塗布式、刮刀式、輥塗式、刀塗式、噴塗式、棒塗式、旋塗式、浸塗式等。
導電性薄片中導電層的厚度較佳為1~100μm,更佳為3~50μm。藉由厚度在1~100μm之範圍,可容易地兼顧導電性與其它物性。
(電磁波屏蔽薄片)
本發明之電磁波屏蔽薄片係具備由本發明之導電性樹脂組成物所形成之導電層、及絕緣層,可使用於例如屏蔽 自電路產生之電磁波之目的。電磁波屏蔽薄片之製造方法未特別限制,作為範例,可例示將以前述方法所製造之導電層與絕緣層貼合在一起之方法。絕緣層可使用預先成形的絕緣性薄膜,也可藉由將絕緣性樹脂組成物塗布在剝離性薄片上形成絕緣層,將其與帶有剝離性薄片之導電層貼合在一起。或者,也可直接將絕緣性樹脂組成物塗布在導電層上,來形成絕緣層。
絕緣層的厚度可依用途與需要改變,例如在使用於可撓性印刷電路板的情形,從一面維持柔軟性,一面提高電磁波屏蔽薄片之屏蔽效果的觀點來看,較佳為2~10μm。另外,絕緣層的厚度,在將導電層的厚度設為100時,較佳為50~200之比例。藉由成為前述比例,可讓取得各種物性的平衡變容易。
絕緣性薄膜的材料未特別限制,也可使用聚酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚苯硫等塑膠薄膜。此外,也可為將絕緣性樹脂組成物成形而成的被膜。
絕緣性樹脂組成物係以樹脂為必須成分,而此樹脂較佳使用可使用於導電層之樹脂。而絕緣性樹脂組成物中除了樹脂以外,還可調配矽烷偶合劑、抗氧化劑、顏料、染料、分散劑、增黏樹脂、可塑劑、紫外線吸收劑、消泡劑、調平劑、填充劑、阻燃劑等。
本發明之電磁波屏蔽薄片除了導電層及絕緣層以外,也可具備其它層。其它層可列舉例如:具有硬塗性、導熱性、隔熱性、電磁波吸收性、水蒸氣阻隔性、氧阻隔性、 低介電常數性、高介電常數性、低耗損因數性、高耗損因數性、耐熱性等之層。而在本發明之電磁波屏蔽薄片使用於印刷電路板領域之情形,從耐熱性的觀點來看,較佳包含熱硬化性樹脂。
本發明之電磁波屏蔽薄片藉由貼在可撓性印刷基板、硬性印刷基板、硬性/可撓性基板等上加熱加壓接著,可使用作為電磁波屏蔽層。此外,也可直接貼在電子零件的殼體上使用。裝有本發明之電磁波屏蔽薄片之印刷電路板可使用於例如:智慧型手機等的行動電話、個人電腦、平板終端、LED照明、有機EL照明、液晶電視、有機EL電視、數位相機、數位攝影機、汽車等的車用零件等。
《實施例》
以下,以實施例更詳細說明本發明,但本發明不受限於此。又,以下的「份」及「%」分別係基於「重量份」及「重量%」之值。
表1顯示使用作為原料之非葉狀的導電性微粒。導電性微粒1~7的樹枝狀鍍銀銅粉係使用三井金屬鑛業公司製的製品。另外,導電性微粒8的樹枝狀銅粉、導電性微粒9的球狀鍍銀銅粉、及導電性微粒11的鱗片狀銀粉,係使用福田金屬箔粉工業公司製之製品。另外,導電性微粒10的鱗片狀鍍銀銅粉係使用三井金屬鑛業公司製之製品。而其中,原料的導電性微粒之平均粒徑(D50)係以雷射繞射/散射法粒度分布測定裝置LS 13 320(BECKMAN COULTER公司製)來求取。
<實施例A(製造導電性微粒)>
量取100份的示於表1之非葉狀的導電性微粒1、400.0份的甲苯、10.0份的增黏劑(日本AEROSIL公司製AEROSIL R972)、及1.0份的重金屬惰化劑(癸二酸二柳醯肼),混合攪拌至均勻。接下來,將其與直徑0.5mm的氧化鋯珠一起投入Eiger Mill(Eiger Japan公司製「Mini-model M-250 MKII」)進行分散處理10分鐘。以甲乙酮對所得到之微粒進行5次傾析。進一步藉由在100℃的烤爐內乾燥,得到實施例A之葉狀導電性微粒。測定實施例A之葉狀導電性微粒的平均粒徑(D50)、厚度、圓徑度係數及圓形係數。平均粒徑(D50)、厚度係以前述方法求得。而圓徑度係數與圓形係數係依以下方法製作樣本,以前述方法算 出。所得到之葉狀導電性微粒之厚度、平均粒徑(D50)、圓徑度係數、圓形係數及被覆率之值記載於表2。
<圓徑度係數與圓形係數>
作為測定樣本,以後述的電磁波屏蔽薄片之製作方法,準備使用對應的導電性微粒之樣本。然後,透過導電黏著劑將1cm2的樣本固定在SEM用的圓柱形試料台。具體來說,係剝離電磁波屏蔽薄片的導電層側之隔片,以導電層為上層、絕緣層為下層的方式固定在試料台上。然後,將導電糊塗滿在電磁波屏蔽薄片的導電層上,實施鉑蒸鍍。在蒸鍍後,以1000倍、加速電壓15kV之條件下,取得導電性粒子之SEM圖像,以上述方法分析。
<被覆率>
將雙面膠帶貼在專用的台上,讓各金屬粒子粉落在雙面膠帶上後,以空氣將多餘的粉末吹走。然後,用X射線光電子光譜儀(ESCA AXIS-HS,島津製作所公司製)測定5個不同的點。然後,把以分析軟體(Kratos公司製)由被覆層(銀)與核體(銅)的峰值面積算出之被覆層(銀)的質量濃度%之平均值當成銀的被覆率。
<實施例B~K,比較例δ(製造導電性微粒)>
除了將非葉狀的導電性微粒之原料及使用Eiger Mill之分散處理時間,變更為如表2所記載以外,以與實施例A相同之方法製造導電性微粒。
<製造實施例1~20、比較例1~4、參考例1(導電性樹脂組成物)>
將示於表3之原料放入容器,以分散機進行攪拌5分鐘,得到實施例1~20、比較例1~4、參考例1之導電性樹脂組成物。
其中,基底樹脂之胺基甲酸酯係使用聚胺基甲酸酯樹脂(TOYOCHEM公司製),醯胺係使用聚醯胺醯亞胺樹脂(TOYOCHEM公司製),聚酯係使用縮合型聚酯(TOYOCHEM公司製)及加成型聚酯(TOYOCHEM公司製)。對100重量份的基底樹脂,使用10份硬化劑(氮丙啶化合物)。
<製造實施例1之導電性薄片>
使用棒式塗布機將實施例1之導電性樹脂組成物以讓讓乾燥厚度成為5μm的方式塗布在對苯二甲酸乙二酯之剝離性薄片上,再以100℃的電烤爐乾燥2分鐘,得到具有導電層之導電性薄片C1。
<製造實施例1之電磁波屏蔽薄片>
使用棒式塗布機將熱硬化性胺基甲酸酯樹脂(TOYOCHEM公司製)以讓乾燥厚度成為5μm的方式塗布在聚對苯二甲酸乙二酯的剝離性薄片上,再以100℃的電烤爐乾燥2分鐘,得到絕緣層。讓導電性薄片C1的導電層與前述絕緣層重疊,藉由以80℃、2MPa之條件進行熱壓接著,得到電磁波屏蔽薄片E1。
<製造實施例2~20、比較例1~4、參考例1之導電性薄片>
除了取代實施例1之導電性樹脂組成物,使用實施例2~20之導電性樹脂組成物以外,以與實施例1相同之方法得到導電性薄片C2~C20。此外,除了取代實施例1之導電性樹脂組成物,使用比較例1~4、參考例1之導電性樹脂組成物以外,以與實施例1相同之方法得到導電性薄片C21~C25。
<製造實施例2~20、比較例1~4、參考例1之電磁波屏蔽薄片>
除了取代導電性薄片1,使用記載於表4之導電性薄片以外,與實施例1同樣地進行,得到電磁波屏蔽薄片 E2~E25。
除了取代實施例1的導電性樹脂組成物,使用實施例2~20之導電性樹脂組成物以外,藉由以與實施例1相同之方法得到電磁波屏蔽薄片E2~E20。此外,除了取代實施例1之導電性樹脂組成物,使用比較例1~4、參考例1之導電性樹脂組成物以外,以與實施例1相同之方法得到電磁波屏蔽薄片E21~E25。
<測定連接電阻值>
準備裁切成長25mm、寬25mm之導電性薄片10,固定於寬25mm、長100mm、厚0.5mm之不銹鋼板11的端份,藉由以80℃、2MPa之條件予以熱壓接著,來暫時接 著。然後,將剝離性薄片剝除,將同樣大小的不銹鋼板12與上述同樣地重疊後,再以80℃、2MPa之條件予以熱壓接著來暫時接著。以150℃、2MPa之條件對其進行30分鐘的熱壓接著,得到示於圖4之連接電阻值測定用測試片。使用此測試片,藉由讓三菱化學ANALYTECH公司製「Roresuta GP」的BSP探頭如圖4般,接觸不銹鋼板11的B側及不銹鋼板12的A側,測定連接電阻值。評價基準係如下述。
A:小於1.0×10-3
B:1.0×10-3以上、小於1.0×10-2
C:1.0×10-2以上、小於1.0×10-1
D:1.0×10-1以上
<測定表面電阻值>
使用三菱化學ANALYTECH公司製「Roresuta GP」之四探針探頭測定所得到之電磁波屏蔽薄片的導電層之表面電阻值。評價基準係如下述。
A:小於1.0
B:1.0以上、小於10.0
C:10.0以上、小於50.0
D:50.0以上
另一方面,使用三菱化學ANALYTECH公司製「HIRESTA-UP」的環狀探頭URS,測定電磁波屏蔽薄片的絕緣層之表面電阻值。評價基準係如下述。
A:1×107以上
B:小於1×107、1×106以上
C:小於1×106、1×104以上
D:小於1×104
<測定接著力>
準備寬25mm、長70mm之電磁波屏蔽薄片。將緊連著導電層之剝離性薄膜剝去,以150℃、1.0MPa、30min之條件將厚度50μm之聚醯亞胺薄膜(DU PONT-TORAY公司製「Kapton 200EN」)加壓黏著於露出的導電層上,並使導電層及絕緣層硬化。為了用於測定而補強電磁波屏蔽薄片之目的,將緊連著厚50μm之絕緣層之剝離性薄膜除去,使用用了聚胺基甲酸酯聚脲系接著劑之接著薄片,以150℃、1MPa、30min之條件將聚醯亞胺薄膜(DU PONT-TORAY公司製「Kapton 200EN」)加壓黏著在露出的絕緣層上。經過這些步驟得到「聚醯亞胺薄膜/電磁波屏蔽薄片/接著薄片/聚醯亞胺薄膜」之測試片。藉由對此測試片,在23℃、相對濕度50%之環境下,以拉伸速度50mm/min、剝離角度90°,將導電層與聚醯亞胺薄膜之界面剝離,來測定接著力。
A:8N/25mm以上
B:小於8N/25mm、6N/25mm以上
C:小於6N/25mm、3N/25mm以上
D:小於3N/25mm
[註記]
本說明書也揭示由上述實施形態所了解之下示之技術思想的發明。
(註記1)
一種葉狀導電性微粒,其係將導電性之核體以與前述核體不同之導電性物質加以被覆而成,並具有複數個鱗片葉或分枝葉。
(註記2)
一種葉狀導電性微粒之製造方法,其特徵為包含以下步驟:藉由讓固體媒體碰撞以銀被覆導電性核體而成之樹枝狀微粒,使前述樹枝狀導電性微粒變形,來得到具有複數個鱗片葉或分枝葉之葉狀微粒之步驟。
(註記3)
一種導電性微粒,其以下述數學式(1)所求得之圓徑度係數為0.15以上、0.4以下,且外緣形成複數個凹口及分枝葉中之至少一種形狀。
圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1)
本申請案主張以2012年3月6日提出申請之日本專利申請案2012-49680為基礎之優先權,其揭示內容全部納入於此。
〔產業利用性〕
本發明之導電性微粒能作為需要導電特性之填料使用於各種用途。包含本發明之導電性微粒、及樹脂之導電性樹脂組成物可適當地利用於各種用途。例如可由導電性樹 脂組成物形成導電層,使用作為導電性薄片與電磁波屏蔽薄片。導電性薄片可使用於例如:回路間的電氣連接之目的。本發明之導電性薄片與電磁波屏蔽薄片能適用於例如:承受重複彎曲之可撓性印刷電路板、剛性印刷電路板、金屬板及可撓連接器等。

Claims (10)

  1. 一種導電性微粒,其以下述數學式(1)所求得之圓徑度係數為0.15以上、0.4以下,且外緣形成複數個凹口及分枝葉中之至少一種形狀,圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1);但該導電性微粒係除了具備:包含導電性物質之核體,及被覆前述核體,且係由與該核體不同之導電性物質所構成,且至少一部分構成最外層之被覆層的導電性微粒之外的導電性微粒。
  2. 如請求項1所記載之導電性微粒,其厚度為0.1μm以上、2μm以下。
  3. 一種導電性樹脂組成物,其為包含如請求項1或2所記載之導電性微粒,及樹脂。
  4. 如請求項3所記載之導電性樹脂組成物,其為進一步調配具有以下述化學式(1)表示之單元的化合物:
  5. 如請求項4所記載之導電性樹脂組成物,其中前述化學式(1)為包含下述化學式(2)及下述化學式(3)中的至少一種:
  6. 一種導電性薄片,其為具備由如請求項3或4所記載之導電性樹脂組成物所形成之導電層。
  7. 一種電磁波屏蔽薄片,其為具備由如請求項3或4所記載之導電性樹脂組成物所形成之導電層,及絕緣層。
  8. 一種導電性微粒之製造方法,其係包括以下步驟:準備具有導電性之樹枝狀微粒,及用於藉由碰撞前述樹枝狀微粒,使該樹枝狀微粒變形之固體媒體之步驟;藉由讓前述樹枝狀微粒與前述固體媒體在密閉容器內碰撞,使該樹枝狀微粒之由以下述數學式(1)所求得之圓徑度係數為0.15以上、0.4以下,並且讓外緣形狀變形為形成有複數個凹口及分枝葉中的至少一種之步驟,圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1);但該導電性微粒之製造方法所製造的導電性微粒係除了具備:包含導電性物質之核體,及被覆前述核體,且係由與該核體不同之導電性物質所構成,且至少一部分構成最外層之被覆層的導電性微粒之外的導電性微粒。
  9. 一種導電性微粒,以單一種導電性物質構成;其以下述數學式(1)所求得之圓徑度係數為0.15以上、0.4以下,且外緣形成複數個凹口及分枝葉中之至少一種形狀,圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1)。
  10. 一種導電性微粒之製造方法,該導電性微粒以單一種導電性物質構成;該導電性微粒之製造方法係包括以下步驟:準備具有導電性之樹枝狀微粒,及用於藉由碰撞前述樹枝狀微粒,使該樹枝狀微粒變形之固體媒體之步驟;藉由讓前述樹枝狀微粒與前述固體媒體在密閉容器內碰撞,使該樹枝狀微粒之由以下述數學式(1)所求得之圓徑度係數為0.15以上、0.4以下,並且讓外緣形狀變形為形成有複數個凹口及分枝葉中的至少一種之步驟,圓徑度係數=(面積×4π)/(周長)2…數學式(1)。
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