TWI761410B - 樹脂組成物、硬化物、導電性膜、導電性圖案及衣服 - Google Patents

樹脂組成物、硬化物、導電性膜、導電性圖案及衣服 Download PDF

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荻原敏明
高橋友之
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日商納美仕有限公司
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08K7/18—Solid spheres inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Abstract

本發明提供一種樹脂組成物，其可於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線。
本發明之樹脂組成物係含有(A)導電性粒子、(B)100%模數為7MPa以上之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂及(C)溶劑，相對於(A)導電性粒子與(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之合計，(A)導電性粒子之比率為90重量%以上未達100重量%。

Description

樹脂組成物、硬化物、導電性膜、導電性圖案及衣服
本發明係關於一種樹脂組成物，其可用以在可伸縮及/或彎曲之基材形成電極。本發明係關於含有該樹脂組成物之導電性膏及該導電性膏之硬化物。本發明係關於含有該樹脂組成物之導電性膜或導電性圖案。本發明係關於含有該硬化物、導電性膜或導電性圖案之衣服。
近年來開發有一種導電性膏，其可用以於可伸縮及彎曲之基材形成電極。
例如專利文獻1中記載一種聚合物厚膜組成物，其含有(a)功能性成分及(b)將5至50重量%(相對於有機媒體合計重量之重量百分率)之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂溶解於有機溶媒而得之有機媒體。專利文獻1中記載熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之伸長率為200%以上，熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂達到100%伸長時之拉伸應力為1000psi以下(約6.895MPa以下)。
專利文獻2中記載一種導電性膏，其係於 樹脂(A)中均一分散有導電性填料(B)。專利文獻2中記載：樹脂(A)係為基於碸化或硫酸化之橡膠，並含有聚陰離子作為摻雜物之共軛雙鍵高分子之水分散體(A1)，導電性填料(B)為平均粒徑0.5至10μm之金屬粉(B1)，及導電性膏固體含量中之樹脂(A)及導電性填料(B)之各調配量分別為50至80體積%及20至50體積%。
專利文獻3中記載一種伸縮性配線板，係具備由第1彈性體所構成之伸縮性基材及含有導電性填料及第2彈性體之伸縮性配線，其中僅在前述伸縮性基材與伸縮性配線之間且前述伸縮性配線下形成有伸縮性密著層。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2016/073465號
專利文獻2：日本特開2015-65139號公報。
專利文獻3：日本特開2014-151617號公報。
近年來已嘗試於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成電氣電路及/或電子電路之配線。於此類基材形成配線時，會因基材之伸縮及/或彎曲而有配線斷線之虞。
因此，本發明之目的在於提供可於伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電 子電路之配線的樹脂組成物及其硬化物。又，本發明之目的在於提供用以於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線的導電性膜或導電性圖案。又，本發明之目的在於提供含有導電性膜或導電性圖案之衣服。
為了解決上述課題，本發明具有以下構成。
(構成1)
本發明之構成1為一種樹脂組成物，係含有(A)導電性粒子、(B)100%模數為7MPa以上之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂及(C)溶劑，相對於(A)導電性粒子與(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之合計，(A)導電性粒子之比率為90重量%以上未達100重量%。
根據本發明之構成1可提供一種樹脂組成物，係可於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線。
(構成2)
本發明之構成2係構成1之樹脂組成物，其中，相對於(A)導電性粒子與(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之合計，(A)導電性粒子之比率為90重量%以上95重量%以下。
將使用本發明之構成2之樹脂組成物形成之配線伸長時，可降低伸長所造成配線電阻之增加。
(構成3)
本發明之構成3係構成1或2之樹脂組成物，其中， (A)導電性粒子含有由Ag、Au、Cu、Ni及Ti所選擇之至少一種。
根據本發明之構成3，金屬被覆層含有特定金屬，藉此可形成低電阻之電氣電路及/或電子電路之配線。
(構成4)
本發明之構成4係構成1至3中任一項之樹脂組成物，其中，(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂係由己內酯系、酯系、醚系及碳酸酯系所選擇之至少一種。
根據本發明之構成4，樹脂組成物係使用特定種類之聚胺甲酸乙酯作為(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂，藉由使用該樹脂組成物而可確實地於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線。
(構成5)
本發明之構成5係構成1至4中任一項之樹脂組成物，其中，(C)溶劑為由環己酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺及苄醇所選擇之至少一種。
根據本發明之構成5，藉由使用特定溶媒而可確實溶解特定之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂。其結果可使用以形成配線之樹脂組成物之網版印刷等較為容易。
(構成6)
本發明之構成6係一種導電性膏，係含有構成1至5中任一項之樹脂組成物。
藉由使用本發明之構成6之導電性膏，可以網版印刷等手段於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線。
(構成7)
本發明之構成7係構成6之導電性膏之硬化物。將本發明之導電性膏以網版印刷等手段形成為電氣電路及/或電子電路之配線之形狀並硬化，藉此可於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線。
(構成8)
本發明之構成8係一種導電性膜或導電性圖案，係含有構成1至5中任一項之樹脂組成物。
若於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成本發明之構成8之導電性膜或導電性圖案，並成為電氣電路及/或電子電路之配線，則可得斷線可能性低之配線。
(構成9)
本發明之構成9係一種衣服，係含有構成7之導電性膏硬化物、或構成8之導電性膜或導電性圖案。
若使用本發明之樹脂組成物之導電性膏，則可於可伸縮及/或彎曲之衣服形成配線，而作為導電性膏硬化物、或導電性膜或導電性圖案。
根據本發明可提供可於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之 配線的樹脂組成物及其硬化物。又，根據本發明可提供用以在可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線的導電性膜或導電性圖案。又，根據本發明可提供含有導電性膜或導電性圖案之衣服。
本發明係含有(A)導電性粒子、(B)100%模數為7MPa以上之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂及(C)溶劑之樹脂組成物。本發明之樹脂組成物中，相對於(A)導電性粒子與(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之合計，(A)導電性粒子之比率為90重量%以上未達100重量%。
使用含有本發明之樹脂組成物之導電性膏形成電氣電路及/或電子電路之配線(亦簡稱為「配線」)時，可形成伸縮性及彎曲性優異之斷線可能性低之配線。因此，為了於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成配線可適合使用本發明之樹脂組成物。
本說明書中，「可伸縮及/或彎曲之基材」可舉出用以構成衣服等之布、樹脂製平板等可彎曲及/或伸縮之素材及紙等。但可使用本發明之樹脂組成物形成配線之基材並不限定於該等，可使用含有其他可伸縮及/或彎曲之素材的基材。又，亦可於不可伸縮及/或彎曲之基材使用本發明之樹脂組成物形成配線。
本發明之樹脂組成物中，相對於(A)導電性 粒子與(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之合計，(A)導電性粒子之比率(亦有簡稱為「導電性粒子之比率」之情況)為90重量%以上未達100重量%。為了降低使用本發明之樹脂組成物所形成配線由於伸長所造成之配線電阻之增加，導電性粒子之比率較佳為90重量%以上99重量%以下，更佳為90重量%以上98重量%以下，又更佳為90重量%以上95重量%以下。
本發明之樹脂組成物係含有導電性粒子作為(A)成分。
本發明之樹脂組成物所含之導電性粒子較佳為含有由Ag、Au、Cu、Ni及Ti所選擇之至少一種金屬。導電性粒子藉由含有特定金屬，可形成電阻低之配線。本發明之樹脂組成物所含之導電性粒子更佳為由Ag、Au、Cu、Ni及Ti所選擇之至少一種金屬所構成。尤其銀(Ag)係導電率較高。因此，導電性粒子較佳為使用Ag粒子(亦即Ag所構成之金屬粒子)。又，本說明書中「金屬A所構成之金屬粒子」並未意指排除含有無法避免地含有不純物的情形。金屬粒子以外之成分亦同。
導電性粒子之粒子形狀及粒子尺寸(亦稱為粒徑或粒子徑)並無特別限定。粒子形狀例如可使用球狀及鱗片狀等者。導電性粒子之粒子尺寸可藉由全粒子累積值50%之粒子尺寸(D50)加以定義。本說明書中，D50亦稱為平均粒徑。又，平均粒徑(D50)可以microtrac法(雷射繞射散射法)進行粒度分佈測定，並由粒度分佈測定之結果而求 得。
以對於伸縮及/或彎曲之耐性及操作性之點等而言，導電性粒子之平均粒徑(D50)較佳為0.5至30μm，更佳為1至20μm，又更佳為5至15μm，特佳為5至10μm。平均粒徑(D50)大於上述範圍時，在網版印刷時會產生阻塞等問題。又，平均粒徑小於上述範圍時，燒成時粒子之燒結變得過度，無法充分形成對伸縮及/或彎曲具有耐性的配線。
又，導電性粒子之大小可表示為BET值(BET比表面積)。導電性粒子之BET值較佳為0.1至5m2/g，更佳為0.2至2m2/g，又更佳為0.5至1.5m2/g。
本發明之樹脂組成物係含有100%模數為7MPa以上之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂作為(B)成分。
本說明書中，「100%模數」是指使用樹脂組成物形成特定形狀之圖案時，當圖案延伸100%時(亦即圖案長度成為2倍時)之配線拉伸應力。因此，「100%模數」係與專利文獻1(國際公開第2016/073465號)所記載達到100%伸長時之拉伸應力同義。
本發明人等發現藉由使用100%模數為7MPa以上之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂，並使熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂與導電性粒子之比率成為特定範圍，可獲得可於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成配線之樹脂組成物，從而完成本發明。
本發明之樹脂組成物中，(B)熱塑性聚胺甲 酸乙酯樹脂較佳為由己內酯系、酯系、醚系及碳酸酯系所選擇之至少一種。藉由使用以特定種類之聚胺甲酸乙酯作為熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂的樹脂組成物，可在可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之配線。
在不妨礙本發明效果之範圍內，本發明之樹脂組成物可含有熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂及/或光硬化性樹脂等其他樹脂。但為了獲得較佳之配線，樹脂組成物所含之樹脂較佳為上述熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂所構成之樹脂。
本發明之樹脂組成物係含有溶劑作為(C)成分。
本發明之樹脂組成物所含之溶劑只要為可溶解特定熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之溶劑則無特別限定。本發明之樹脂組成物中，溶劑較佳為由環己酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺及苄醇所選擇之至少一種，更佳為二甲基乙醯胺。藉由使用特定溶媒而可確實溶解特定熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂。其結果可容易進行用以形成配線之樹脂組成物之網版印刷等。
相對於熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂100重量份，溶劑添加量為100至1000重量份，較佳為200至600重量份。通常使用熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂重量4倍左右重量之溶劑，藉此可適當溶解熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂。
又，為了調整樹脂組成物之黏度，可對樹脂組成物適當的另外添加溶劑。
本發明係含有上述樹脂組成物之導電性膏。
本發明之導電性膏可為僅由上述樹脂組成物所構成之導電性膏。但在不妨礙本發明效果之範圍內或為了提高本發明之效果，本發明之導電性膏可含有上述樹脂組成物以外之成分。例如本發明之導電性膏可進一步含有由無機顏料、有機顏料、矽烷耦合劑、調平劑、搖變劑及消泡劑所成群組所選擇之至少1種。
本發明之導電性膏係將上述樹脂組成物所含成分及視需要之其他成分投入行星型攪拌機、溶解器、珠磨機、擂潰機、三輥磨機、旋轉式混合機、或雙軸混合器等混合機並混合，即可製造。如此可調製適於網版印刷、浸漬、其他所需塗膜或配線形成方法之導電性膏。
本發明之導電性膏之黏度可調整為適合用於網版印刷等特定之塗膜或配線形成方法之黏度。黏度調整可藉由適當控制溶劑量而進行。
本發明之導電性膏之黏度為100至250Pa‧sec(1rpm測定)，較佳為25至60Pa‧sec(10rpm測定)及/或5至40Pa‧sec(100rpm測定)，更佳為120至200Pa‧sec(1rpm測定)、30至50Pa‧sec(10rpm測定)及/或7至30Pa‧sec(100rpm測定)。又，黏度之「(1rpm測定)」是表示以旋轉數1rpm進行測定。
本發明之導電性膏之搖變性指數較佳為1至25(1rpm/100rpm)，更佳為2至23(1rpm/100rpm)。搖變 性指數之「(1rpm/100rpm)」是表示1rpm測定黏度測定值除以100rpm測定黏度測定值的值(1rpm之黏度與100rpm之黏度的比)。本說明書中，以使用Brookfield黏度計：B型(Brookfield公司製)在25℃測定的值表示黏度。
藉由使用本發明之導電性膏而可以網版印刷等手段於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線。
本發明係上述導電性膏之硬化物。
將本發明之導電性膏以網版印刷等手段形成為電氣電路及/或電子電路之配線形狀並加以硬化，藉此可於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線。使導電性膏硬化之溫度及時間可因應樹脂組成物所含熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之種類適當選擇。使導電性膏硬化之溫度及時間可考慮基材之耐熱性而適宜調整決定。例如使導電性膏硬化之溫度及時間可為60至180℃、5至60分鐘，較佳為80至140℃、5至60分鐘，更佳為110至130℃、20至40分鐘。
本發明係含有上述樹脂組成物之導電性膜或導電性圖案。
將含有上述樹脂組成物之導電性膏以成為特定之導電性膜或導電性圖案之方式以網版印刷等方法印刷於特定基材表面，並以上述方式硬化，藉此可形成導電性膜或導電性圖案。
將本發明之導電性膜或導電性圖案形成於 可伸縮及/或彎曲之基材表面並成為電氣電路及/或電子電路之配線時，可獲得斷線可能性低之配線。
本發明係含有上述本發明之導電性膏硬化物或上述本發明之導電性膜或導電性圖案之衣服。
若使用本發明之樹脂組成物之導電性膏，則可於可伸縮及/或彎曲之衣服形成配線作為導電性膏硬化物、或導電性膜或導電性圖案。
(實施例)
以下藉由實施例具體說明本發明，但本發明並不限定於該等。
<導電性膏之材料及調製比例>
表1及表2表示實施例及比較例之導電性膏之組成。又，實施例及比較例之導電性膏係由銀粒子(導電性粒子)、熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂及溶劑所構成之樹脂組成物。
表3表示實施例及比較例所使用銀粒子之比表面積、敲緊(TAP)密度及平均粒徑(D50)。敲緊密度係將裝入粉體試料之容器機械性敲緊後所得之體密度。實施例及比較例所使用之銀粒子如下。
銀粒子A：AA-40719(Metalor公司製)。粒子形狀為鱗片狀。
銀粒子B：SF135(technic公司製)。粒子形狀為鱗片狀。
表4表示實施例及比較例所使用熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之100%模數。實施例及比較例所使用之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂如下。
聚胺甲酸乙酯樹脂A：熱塑性胺甲酸乙酯彈性體，P-4090(大日精化工業股份有限公司製，己內酯系胺甲酸乙酯樹脂)
聚胺甲酸乙酯樹脂B：熱塑性胺甲酸乙酯彈性體，P-2294(大日精化工業股份有限公司製，醚系胺甲酸乙酯樹脂)
聚胺甲酸乙酯樹脂C：DESMOCOLL 406(Covestro公司製，酯系胺甲酸乙酯樹脂)
實施例及比較例所使用之聚胺甲酸乙酯樹脂係使用溶解於聚胺甲酸乙酯樹脂重量4倍之溶劑的聚胺甲酸乙酯樹脂溶液。因此，例如實施例1之情況，使用於20重量份溶劑(N,N-二甲基乙醯胺)中溶解5重量份聚胺甲酸乙酯樹脂A之聚胺甲酸乙酯樹脂溶液。實施例1中，將聚胺甲酸乙酯樹脂溶液與銀粒子混合時，為了調整黏度再進一步追加6.5重量份之溶劑。因此，實施例1之導電性膏(樹脂組成物)所含溶劑之重量比例為26.5重量份。
實施例及比較例所使用之溶劑為N,N-二甲基乙醯胺(和光純藥股份有限公司製)。
接著將上述以特定調製比例之材料以行星混合器混合，進一步以三輥磨機分散、膏化，藉此調製導電性膏。
<黏度之測定方法>
實施例及比較例之導電性膏之黏度係使用Brookfield公司製(B型)黏度計於25℃溫度測定。對於實施例及比較例個別之樹脂組成物，黏度測定係以1rpm、10rpm及 100rpm之旋轉速度進行。搖變性指數為1rpm之黏度測定值除以100rpm之黏度測定值的值。
<電阻值及比電阻之測定方法>
於氧化鋁基板上將實施例及比較例之導電性膏(樹脂組成物)以網版印刷機印刷成寬度：1mm、長度：71mm之配線圖案，以定溫乾燥機於120℃加熱硬化30分鐘。所得配線圖案之硬化物(簡稱為「配線圖案」)之膜厚係使用東京精密股份有限公司製表面粗度形狀測定機(型號：surfcom 1500SD-2)測定。以不伸長配線圖案狀態之電阻值為「初期電阻值」。又，配線圖案之電阻值係使用TFF Keithley Instruments股份有限公司製數位萬用表(型號：2001)測定。由電阻值及配線圖案之尺寸計算比電阻。表1及表2表示實施例及比較例之初期電阻值及比電阻。
接著測定將配線圖案往縱向伸長30%後之電阻值，藉由自伸長後之電阻值減去初期電阻值而計算電阻值之差(△Ω)。表1及表2表示實施例及比較例之電阻值之差(△Ω)。又，為了將配線圖案伸長而於胺甲酸乙酯片表面印刷配線圖案。藉由將胺甲酸乙酯片伸長而將配線圖案伸長至特定長度，並測定伸長後之電阻值。
<實施例及比較例之測定結果>
相對於導電性粒子及熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之合計，比較例1及2之導電性膏係導電性粒子之比率為90重量%以下。比較例1及2之電阻值之差(△Ω)分別為296Ω及445Ω，隨著圖案之伸長電阻值大幅上升。又，比較例2 之導電性膏係比電阻高達41μΩ‧cm之值。
比較例3及4之導電性膏中之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之100%模數為未達7MPa(3MPa)。比較例3及4之比電阻分別高達63μΩ‧cm及40μΩ‧cm之值。又，電阻值之差(△Ω)分別為128Ω及144Ω，隨著配線圖案之伸長，電阻值比較性地大幅上升。
反之，本發明之實施例1至5之比電阻係31μΩ‧cm以下之較低值，係較比較例2至4之比電阻低。又，本發明之實施例1至5之電阻值之差(△Ω)為120Ω以下，相較於比較例1至4，電阻值上升較小。
由以上明顯可知，使用本發明之實施例1至5之導電性膏時，可獲得比電阻低之配線圖案，即使將配線圖案伸長時將電阻值之增加可被抑制為較低。因此，若使用本發明之樹脂組成物，則可於可伸縮及/或彎曲之基材表面形成電阻低、斷線可能性低之電氣電路及/或電子電路之配線。
Figure 106145282-A0202-12-0016-1
Figure 106145282-A0202-12-0017-2
Figure 106145282-A0202-12-0017-3
Figure 106145282-A0202-12-0018-4

Claims (8)

  1. 一種樹脂組成物，係含有：(A)導電性粒子、(B)100%模數為7MPa以上之熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂及(C)溶劑，且相對於(A)導電性粒子與(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂之合計，(A)導電性粒子之比率為90重量%以上95重量%以下，其中，(B)熱塑性聚胺甲酸乙酯樹脂為由己內酯系及醚系所選擇之至少一種。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之樹脂組成物，其中，(A)導電性粒子係含有由Ag、Au、Cu、Ni及Ti所選擇之至少一種金屬。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之樹脂組成物，其中，(C)溶劑為由環己酮、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺及苄醇所選擇之至少一種。
  4. 一種導電性膏，係含有申請專利範圍第1至3項中任一項所述之樹脂組成物。
  5. 一種硬化物，係申請專利範圍第4項所述之導電性膏之硬化物。
  6. 一種導電性膜，係含有申請專利範圍第1至3項中任一項所述之樹脂組成物。
  7. 一種導電性圖案，係含有申請專利範圍第1至3項中 任一項所述之樹脂組成物。
  8. 一種衣服，係含有申請專利範圍第5項所述之導電性膏之硬化物或申請專利範圍第6項所述之導電性膜或申請專利範圍第7項所述之導電性圖案。
TW106145282A 2016-12-27 2017-12-22 樹脂組成物、硬化物、導電性膜、導電性圖案及衣服 TWI761410B (zh)

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JP2016-253320 2016-12-27
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