WO2024009589A1 - 導電性ペースト、電気回路、可撓性電気回路体及び成形体の製造方法 - Google Patents

導電性ペースト、電気回路、可撓性電気回路体及び成形体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024009589A1
WO2024009589A1 PCT/JP2023/016035 JP2023016035W WO2024009589A1 WO 2024009589 A1 WO2024009589 A1 WO 2024009589A1 JP 2023016035 W JP2023016035 W JP 2023016035W WO 2024009589 A1 WO2024009589 A1 WO 2024009589A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductive paste
electric circuit
base material
molding
conductive
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/016035
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
崇史 米田
政義 大友
Original Assignee
ナミックス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ナミックス株式会社 filed Critical ナミックス株式会社
Publication of WO2024009589A1 publication Critical patent/WO2024009589A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern

Definitions

  • the present invention relates to a conductive paste for forming electrodes, wiring, etc. of electric circuits, electronic circuits, etc.
  • the present invention relates to an electric circuit including a cured product of conductive paste, and a flexible electric circuit body.
  • three-dimensional molding may be performed into various three-dimensional shapes.
  • the conductive paste has poor extensibility because the conductive paste contains a conductive filler during three-dimensional molding. Therefore, it is difficult for the electrical circuit pattern (wiring pattern) of the conductive paste printed on the base material to expand following the expansion of the base material during three-dimensional molding. Therefore, there is a problem in that stress cannot be relaxed and cracks occur in the electric circuit pattern (wiring pattern) during molding. There is a problem in that the electrical wiring is disconnected due to the occurrence of this crack. The presence or absence of cracks can be determined by three-dimensionally molding the electric circuit pattern (wiring pattern) and then observing it with an optical microscope.
  • the present invention provides a conductive paste that can form electrical wiring with a low possibility of disconnection even when electrical wiring for an electrical circuit and/or electronic circuit is formed using three-dimensional molding.
  • the purpose is to provide
  • the embodiment of the present invention has the following configuration.
  • Configuration 2 is a storage elastic modulus of the flexible base material at the temperature Tm, and a storage elastic modulus of the cured product obtained by heating and drying the conductive paste at 120° C. for 30 minutes at the temperature Tm.
  • the conductive paste of Configuration 1 has an absolute value of the difference between 0 and 0.50 GPa.
  • Structure 3 is the structure according to structure 1 or 2, wherein the thermoplastic resin (B) contains at least one selected from the group consisting of polycarbonate resin, hydrogenated styrenic thermoplastic elastomer, and styrene-butadiene-styrene block copolymer. It is a conductive paste.
  • the polycarbonate resin is poly(4,4'-cyclohexylidene diphenyl) carbonate and copoly[2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane/2,2-bis(4-hydroxy-3-
  • the conductive paste of Configuration 3 includes at least one selected from methylphenyl)propane carbonate.
  • Configuration 5 is the conductive paste of any one of Configurations 1 to 4, wherein the conductive particles (A) are silver particles.
  • Configuration 6 is the conductive paste according to any one of Configurations 1 to 5, wherein the conductive particles (A) have an amorphous or scaly shape.
  • Configuration 7 is the conductive paste according to any one of configurations 1 to 6, wherein the flexible base material includes at least one selected from the group consisting of polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), and acrylic resin.
  • the flexible base material includes at least one selected from the group consisting of polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), and acrylic resin.
  • Structure 8 is an electric circuit including a cured product of the conductive paste of any of Structures 1 to 7.
  • Structure 9 is a flexible electric circuit body including the flexible base material and the electric circuit of Structure 8 arranged on the surface of the flexible base material.
  • Structure 10 includes the step of forming an electric circuit on the surface of the flexible base material using the conductive paste of any of Structures 1 to 7;
  • the method of manufacturing a molded body includes the step of forming a molded body by molding the flexible base material on which the electric circuit is formed.
  • the present invention provides a conductive paste that can form electrical wiring with a low possibility of disconnection even when electrical wiring of an electric circuit and/or electronic circuit is formed using three-dimensional molding. can do.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a wiring pattern of a conductive paste (a printed pattern of a conductive paste) used for measuring the specific resistance of a cured product of the conductive paste.
  • This embodiment is a conductive paste for forming a flexible electric circuit for forming an electric circuit on the surface of a flexible base material.
  • the conductive paste of this embodiment includes (A) conductive particles, (B) a thermoplastic resin, and (C) a solvent.
  • Tm a temperature for measuring the storage modulus of the cured product of the conductive paste.
  • the temperature Tm (°C) can be 178°C.
  • the predetermined conditions for curing the conductive paste may be 120° C. and 30 minutes.
  • three-dimensional molding can be used to create electric circuits and/or electronic circuits (collectively referred to simply as "electric circuits"). Even if the electrical wiring is stretched and/or bent, it is possible to form an electrical wiring with a low possibility of disconnection. Specifically, when an electric circuit that is a cured product of the conductive paste of this embodiment is three-dimensionally molded, it is possible to suppress the generation of cracks in the electric wiring included in the electric circuit.
  • the term "flexible base material” refers to a material to be printed when an electrical circuit pattern included in an electrical circuit is printed using a conductive paste. Note that the "electric circuit pattern" is sometimes referred to as a "wiring pattern.” In this specification, the flexible base material is also simply referred to as a "base material.” In addition, since the “flexible base material” is generally in the shape of a flat sheet or film, the flexible base material may also be referred to as a "flat sheet” or “film.” .
  • a preferred example of the flexible substrate is a flat sheet (film) made of polycarbonate resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, and/or acrylic resin.
  • a flexible base material is a base material that has flexibility in that it can be deformed such as elongation and/or bending when heated to at least a predetermined temperature. Therefore, the flexible base material does not need to have flexibility at room temperature (for example, 30° C. or lower).
  • the predetermined temperature when heated is, for example, 140°C to 220°C.
  • a "flexible electric circuit body” refers to a flexible base material (plane sheet or film) and an electric circuit pattern (wiring pattern) formed using a conductive paste on the surface of the flexible base material. and a cured product obtained by printing and heating and drying the printed conductive paste.
  • Flexible electrical circuits can be used for three-dimensional molding.
  • a flexible electrical circuit body including a flexible base material has flexibility at least when heated to a predetermined temperature. Therefore, the flexible electric circuit body does not need to have flexibility at room temperature (for example, 30° C. or lower).
  • the predetermined temperature when heated is, for example, 140°C to 220°C.
  • molded body refers to a flexible electrical circuit body (a flat sheet or film having an electrical circuit pattern (wiring pattern)) formed of a flexible electrical circuit body (a flat sheet or film having an electrical circuit pattern (wiring pattern)) and other resins (for example, a flexible base material and a molding resin). etc.) and are molded by three-dimensional molding or injection molding.
  • molding refers to a processing method for processing a material into a predetermined shape using a mold, such as heat forming, pressure forming, vacuum forming, and injection molding.
  • three-dimensional molding refers to a two-dimensionally shaped flat sheet or film having an electric circuit pattern (wiring pattern) formed by molding using a mold such as heat molding, pressure molding, or vacuum molding. , refers to a processing method for processing into a three-dimensional (three-dimensional) shape. Note that a three-dimensional molded flexible electric circuit body can be referred to as a "three-dimensional molded body.”
  • FIG. 1 shows an example of an optical micrograph (magnification: 20x) of a case where no cracks are generated in the cured product (wiring pattern) of the conductive paste after three-dimensional molding.
  • FIG. 2 shows an example of an optical micrograph (magnification: 20x) in which cracks occur in the cured product (wiring pattern) of the conductive paste after the cured product (wiring pattern) is three-dimensionally molded. In the optical micrograph of the wiring pattern shown in FIG. 2, it can be seen that a striped pattern is generated.
  • This striped pattern is a pattern caused by cracks. Therefore, it can be determined that a crack has occurred in the wiring pattern shown in FIG. In contrast, no striped pattern was observed in the optical micrograph of the wiring pattern shown in FIG. Therefore, it can be determined that no cracks have occurred in the wiring pattern of FIG.
  • the conductive paste of this embodiment is preferably a conductive paste for in-mold electronics.
  • in-mold electronics a technique for bonding flat sheet-like or film-like base materials together at the same time as molding.
  • in-mold electronics There is also a technology called in-mold electronics that uses in-mold.
  • In-mold electronics is a technology that generally integrates a base material with an electric circuit pattern on the surface of a molded body. Specifically, an electric circuit pattern (flexible electric circuit body) such as a film-type electronic component such as a touch sensor or a film antenna is formed on a flat sheet-like or film-like base material, and the electric circuit pattern is attached.
  • the base material with an electric circuit pattern can be integrated on the surface of the molded body by three-dimensionally molding the base material as necessary, sandwiching it between molds, and molding it.
  • the conductive paste of this embodiment it is possible to form electrical wiring with a low possibility of disconnection even when the base material is stretched and/or bent. Therefore, the conductive paste of the embodiment can be preferably used as a conductive paste for in-mold electronics.
  • the conductive paste of this embodiment contains a predetermined component, electrodes, wiring, etc. ("electrical wiring” or simply “wiring") of electric circuits and/or electronic circuits (sometimes simply referred to as “electrical circuits”) ) is stretched and/or bent, it is possible to form electrical wiring with a low possibility of disconnection. Further, the conductive paste of the present embodiment can form electrical wiring with a low possibility of disconnection even when electrical wiring is formed using three-dimensional molding.
  • the conductive paste of this embodiment contains conductive particles as the component (A).
  • conductive particles are particles having an average particle diameter of 0.01 to 100 ⁇ m and an electrical conductivity of 10 6 S/m or more.
  • the conductive particles may be formed by molding a conductive substance into particles, or may be formed by coating a core (core particle) with a conductive substance.
  • the core (core particle) may be made of a non-conductive material as long as at least a portion thereof is coated with a conductive material. Examples of conductive particles include metal powder, coated powder, and the like.
  • the conductive particles are used to impart thermal conductivity and/or electrical conductivity to the cured product of the conductive paste of this embodiment.
  • the conductive substance There are no particular limitations on the conductive substance. Examples of such conductive materials include gold, silver, nickel, copper, palladium, platinum, bismuth, tin, alloys thereof (especially bismuth-tin alloys, solders, etc.), aluminum, indium tin oxide, silver Included are coated copper, silver coated aluminum, metal coated glass bulbs, silver coated fibers, silver coated resins, antimony doped tin, tin oxide, carbon fibers, graphite, carbon black and mixtures thereof.
  • the electrically conductive material component is preferably selected from the group consisting of silver, nickel, copper, tin, aluminum, silver alloys, nickel alloys, copper alloys, tin alloys and aluminum alloys. It comprises at least one metal, more preferably at least one metal selected from the group consisting of silver, copper and nickel, still more preferably silver or copper, most preferably silver.
  • the conductive particles can be particles (coated powder) in which the surfaces of insulating particles are coated with a conductive material such as the above-mentioned metal.
  • the conductive particles contained in the conductive paste of this embodiment are preferably silver particles.
  • Silver (Ag) has relatively high electrical conductivity. Therefore, it is preferable to use silver (Ag) particles (namely, conductive particles made of silver) as the conductive particles. By using silver particles as conductive particles, electrical wiring with low electrical resistance can be formed.
  • the conductive particles contained in the conductive paste of this embodiment are conductive particles made of silver.
  • conductive particles made of silver means that components other than silver are not intentionally added, and does not mean that unavoidable impurities are included in the conductive particles. Allow. The same applies to conductive particles made of metals other than silver and components other than conductive particles.
  • the shape of the conductive particles is not particularly limited, but may be spherical, irregular, scale-like, filament-like (needle-like), dendritic, or the like.
  • the scaly shape refers to a shape in which the ratio (aspect ratio) of "longer axis/breadth axis" is 2 or more, and includes flat shapes such as a plate shape and a scale shape.
  • the “major axis” refers to the longest diameter of the line segments that pass through the approximate center of gravity of the particle in the particle image obtained by SEM
  • the “breadth axis” refers to the longest diameter in the particle image obtained by SEM.
  • the particle size of the conductive particles can be defined by the particle size of 50% of the integrated value of all particles (D50).
  • D50 is also referred to as average particle diameter.
  • the average particle diameter (D50) can be determined from the results of particle size distribution measurement by a microtrack method (laser diffraction scattering method).
  • the average particle diameter (D50) of the conductive particles is preferably 0.1 to 30 ⁇ m, more preferably 0.2 to 20 ⁇ m, from the viewpoint of resistance to stretching and/or bending and workability. It is more preferably 0.5 to 15 ⁇ m, particularly preferably 0.8 to 10 ⁇ m. If the average particle diameter (D50) is larger than the above range, problems such as clogging may occur during screen printing. In addition, if the average particle size is smaller than the above range, the particles will be excessively sintered when the conductive paste is cured, making it difficult to form electrical wiring that has resistance to stretching and/or bending. It may happen.
  • the conductive paste of this embodiment contains a thermoplastic resin as the component (B).
  • thermoplastic resin contained in the conductive paste of this embodiment is obtained by heating and drying the conductive paste containing the thermoplastic resin at 120° C. for 30 minutes to harden it, and the storage elastic modulus at the temperature Tm of the cured product is 0. It is preferable to include a thermoplastic resin having a pressure of .001 to 0.5 GPa. Temperature Tm can be 178°C. Since the conductive paste of this embodiment contains such a thermoplastic resin, it is possible to form electric wiring with a low possibility of disconnection when the cured product of the conductive paste is three-dimensionally molded as electric wiring. become.
  • the glass transition point of the thermoplastic resin contained in the conductive paste of this embodiment is 100 to 200°C, preferably 120 to 200°C, and more preferably 120 to 190°C.
  • the glass transition point of the thermoplastic resin can be measured by differential scanning calorimetry (DSC).
  • the temperature during general heat molding of in-mold electronics is 140°C to 220°C
  • the temperature during pressure molding is 140°C to 160°C
  • the temperature during vacuum forming is 160°C to 220°C.
  • the possibility of electrical wiring breakage can be reduced. If the glass transition point is within the above range, the resulting cured product can be inhibited from cracking, resulting in a lower resistance value and can be used as wiring.
  • the thermoplastic resin may include at least one selected from the group consisting of polycarbonate resin, hydrogenated styrene thermoplastic elastomer, and styrene-butadiene-styrene block copolymer. preferable.
  • the conductive paste of this embodiment preferably contains polycarbonate resin. More preferably, the thermoplastic resin is made of polycarbonate resin.
  • predetermined electrical wiring is printed on a flat sheet (film) of polycarbonate resin, and the flat sheet is used for three-dimensional molding, thereby making it possible to produce a molded body having electrical wiring.
  • the polycarbonate resin in the thermoplastic resin, it is possible to improve the ability of the electrical wiring to follow the deformation of the flat sheet during three-dimensional molding. Therefore, the possibility of disconnection of the electrical wiring can be reduced.
  • the polycarbonate resin is composed of poly(4,4'-cyclohexylidene diphenyl) carbonate and copoly[2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane/2,2-bis(4- It is preferable to include at least one selected from hydroxy-3-methylphenyl)propane carbonate.
  • the polycarbonate resin is made of these materials, the possibility of electrical wiring breakage can be further reduced.
  • thermoplastic resins can be used as the thermoplastic resin.
  • two or more different polycarbonate resins can be used as the thermoplastic resin.
  • two or more different resins other than polycarbonate resin can be used as the thermoplastic resin.
  • a polycarbonate resin and a resin other than the polycarbonate resin can be used together.
  • thermoplastic resins are generally manufactured using raw materials derived from petroleum resources.
  • raw materials derived from petroleum resources there has been concern about the depletion of petroleum resources, and development of thermoplastic resins using raw materials obtained from biomass resources such as plants is progressing.
  • plant-based thermoplastic resins that are carbon neutral even when disposed of after use. It is also possible to use
  • thermoplastic resin contained in the conductive paste of this embodiment can be a hydrogenated styrene thermoplastic elastomer or a styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) block copolymer.
  • SEBS styrene-ethylene-butylene-styrene
  • Commercially available SEBS lock copolymers of hydrogenated styrene thermoplastic elastomers that can be used in the conductive paste of this embodiment include Tuftec H1041, H1043, H1051, and M1913 manufactured by Asahi Kasei Corporation, and those manufactured by Kuraray Co., Ltd. Examples include septon 4077 and septon 4099.
  • the resin has a low elastic modulus such that the storage elastic modulus of the cured conductive paste is 0.001 to 0.5 GPa
  • SBS styrene-butadiene-styrene
  • SEEPS ethylene-propylene-styrene
  • SBS block copolymer Tuffprene (registered trademark) A manufactured by Asahi Kasei Corporation can be mentioned.
  • SEEPS block copolymer Septon 4033 manufactured by Kuraray Co., Ltd. can be mentioned.
  • the present inventors cured the cured product of the conductive paste under predetermined conditions, and when the storage modulus measured at a predetermined temperature Tm for measuring the storage modulus was 0.001 to 0.5 GPa. discovered that it is possible to suppress the occurrence of cracks in the cured conductive paste (electric circuit pattern) placed in a three-dimensional molded body, and to reduce the possibility of disconnection of electrical wiring; This led to the present invention.
  • the storage modulus of a predetermined cured product of the conductive paste can be controlled within an appropriate range.
  • thermoplastic resins include polycarbonate resins, polystyrene resins, polyolefin resins, polyvinyl chloride resins, polyurethane resins, polyester resins, polyamide resins, polybutadiene resins, hydrides thereof, and hydrides thereof. At least one type selected from modified copolymer hydrides obtained by modifying hydrides can be used, and two or more types may be used in combination.
  • the storage modulus can be adjusted by adjusting the content of the thermoplastic resin.
  • the predetermined conditions for curing the cured product of the conductive paste are conditions of 120° C. and 30 minutes.
  • the viscosity average molecular weight of the thermoplastic resin (for example, polycarbonate resin) contained in the conductive paste of the present embodiment is preferably 10,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 80,000, and 10,000 to 100,000. It is more preferably 60,000 to 60,000.
  • the molecular weight of the thermoplastic resin is high, it may be necessary to increase the amount of solvent blended to obtain a predetermined viscosity. When the amount of solvent is large, a problem arises in that the thickness of the coating film becomes thin.
  • the molecular weight of the thermoplastic resin for example, polycarbonate resin
  • the viscosity, the elongation characteristics upon heating, and the electrical resistance value of the cured product can be appropriately balanced.
  • polycarbonate When using polycarbonate as a thermoplastic resin, some types of polycarbonate resin have high crystallinity. There is a problem in that when a highly crystalline polycarbonate resin is heated and dissolved in a solvent and then returned to room temperature, it crystallizes. It is not easy to use such a polycarbonate resin as a resin component of a conductive paste. On the other hand, if the above-mentioned specified polycarbonate resin is used, it can be dissolved in a specified solvent, for example, a solvent such as isophorone having a high boiling point, and the problem of crystallization after returning to room temperature can be avoided. Therefore, by using the above-mentioned polycarbonate resin as a thermoplastic resin, the possibility of disconnection of electrical wiring can be further reduced.
  • a specified solvent for example, a solvent such as isophorone having a high boiling point
  • an electric circuit pattern can be easily printed on the surface of a flexible base material made of polycarbonate resin. Further, it is also easy to print an electric circuit pattern on the surface of a base material made of a material other than polycarbonate resin.
  • the blending amount of (B) thermoplastic resin is preferably 1 to 50 parts by weight, and 5 to 45 parts by weight, based on 100 parts by weight of (A) conductive particles.
  • the amount is more preferably 8 to 43 parts by weight, and particularly preferably 10 to 40 parts by weight.
  • the conductive paste of the present embodiment can contain other resins such as thermoplastic resin, thermosetting resin, and/or photocurable resin within a range that does not impede the effect.
  • the conductive paste of this embodiment contains a solvent as the component (C).
  • the boiling point of the solvent is preferably 150°C or more and 300°C or less.
  • the polycarbonate resin can be dissolved by using a high boiling point solvent, such as isophorone.
  • the hydrogenated styrene thermoplastic elastomer resin can be dissolved by using a solvent such as diethylene glycol dibutyl ether.
  • the drying time can be set to an appropriate length without having to shorten it extremely. It can improve the properties. Therefore, the electric circuit pattern can be more easily deformed to follow the deformation of the flat sheet or film during three-dimensional molding. Note that if the boiling point of the solvent exceeds 300° C., the solvent may not be sufficiently removed during heating for drying and molding.
  • the solvent includes isophorone, 3-methoxy N,N dimethylpropanamide, benzyl alcohol, butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether), diethylene glycol dibutyl ether, ethyl carbitol acetate (diethylene glycol monoethyl ether acetate), and tetraglyme. It is preferable to include at least one selected from the following. These predetermined solvents can reliably dissolve the polycarbonate resin and hydrogenated styrene thermoplastic elastomer resin. Further, since the conductive paste contains a predetermined solvent, the possibility of disconnection of the resulting electrical wiring can be further reduced.
  • thermoplastic resins poly(4,4'-cyclohexylidene diphenyl) carbonate and/or copoly[2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane/2,2-bis(4-hydroxy-3-methyl)
  • the above-mentioned solvents can be preferably used. Therefore, it becomes easier to form the conductive paste into a paste, and the possibility of disconnection of the resulting electrical wiring can be further reduced.
  • the solvent contains isophorone.
  • isophorone As a solvent, the polycarbonate resin can be more easily dissolved in the solvent.
  • the boiling point of isophorone is 215° C., it can be said that this is the boiling point of a solvent suitable for printing conductive paste.
  • a conductive paste containing isophorone as a solvent has the advantage that it is difficult to gel or solidify even when the conductive paste is left to stand, and that solid-liquid separation does not occur during printing. Therefore, it is preferable that the solvent contains isophorone.
  • thermoplastic resins poly(4,4'-cyclohexylidene diphenyl) carbonate and/or copoly[2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane/2,2-bis(4-hydroxy-3-methyl)
  • a solvent containing isophorone can be preferably used.
  • the solvent contains diethylene glycol dibutyl ether.
  • diethylene glycol dibutyl ether As a solvent, the hydrogenated styrene thermoplastic elastomer resin (eg, maleic acid-modified styrene-butadiene elastomer) can be more easily dissolved in the solvent.
  • the boiling point of diethylene glycol dibutyl ether is 255° C., it can be said that this is the boiling point of a solvent suitable for printing conductive paste.
  • a conductive paste containing diethylene glycol dibutyl ether as a solvent has the advantage that it is difficult to gel or solidify even when the conductive paste is left to stand, and that solid-liquid separation does not occur during printing.
  • the solvent preferably contains diethylene glycol dibutyl ether, and more preferably consists only of diethylene glycol dibutyl ether.
  • a solvent containing diethylene glycol dibutyl ether can be preferably used.
  • the amount of the solvent added is preferably 50 to 1000 parts by weight, more preferably 80 to 900 parts by weight, still more preferably 100 to 800 parts by weight, and particularly preferably 100 to 1000 parts by weight. It is 500 parts by weight.
  • the thermoplastic resin can be appropriately dissolved by using a solvent whose weight is about four times the weight of the thermoplastic resin.
  • the solvent can be added to the conductive paste as appropriate in order to adjust the viscosity of the conductive paste.
  • the conductive paste of the present invention contains inorganic pigments, organic pigments, silane coupling agents, leveling agents, thixotropic agents, and insulating materials to the extent that the effects of the present invention are not hindered or to improve the effects of the present invention. It can contain at least one selected from particles, surface treatment agents such as coupling agents, pigments, dyes, plasticizers, antifoaming agents, foam breakers, antioxidants, leveling agents, thixotropic agents, and the like.
  • This embodiment is a conductive paste containing the above-mentioned components.
  • the conductive paste of the present embodiment may be a conductive paste consisting only of the above-mentioned components including (A) conductive particles, (B) thermoplastic resin, and (C) solvent.
  • the conductive paste of the present embodiment contains other components other than the above-mentioned components (A) to (C). be able to. That is, the conductive paste of the present embodiment further contains an inorganic pigment, an organic pigment, a silane coupling agent, a leveling agent, a thixotropic agent, an insulating particle, a surface treatment agent such as a coupling agent, a pigment, a dye, and a plasticizer. , an antifoaming agent, a foam-breaking agent, an antioxidant, a leveling agent, a thixotropic agent, and the like.
  • the conductive paste of this embodiment is prepared by mixing the above-mentioned components ((A) conductive particles, (B) thermoplastic resin, and (C) solvent) with other components added as the case requires, using a meteor-type stirrer, It can be produced by putting it into a mixer such as a dissolver, a bead mill, a raikai machine, a three-roll mill, a rotary mixer, or a twin-screw mixer, and mixing it. In this way, conductive pastes suitable for screen printing, dipping, and other methods of forming desired coatings or electrical wiring can be prepared.
  • the viscosity of the conductive paste of this embodiment can be adjusted to a viscosity that can be appropriately used in a method of forming a predetermined coating film or electrical wiring such as screen printing.
  • the viscosity can be adjusted by appropriately controlling the amount of solvent.
  • the viscosity of the conductive paste of this embodiment is preferably 1 to 1000 Pa ⁇ sec, more preferably 2 to 700 Pa ⁇ sec, even more preferably 5 to 600 Pa ⁇ sec, and even more preferably 7 to 300 Pa ⁇ sec. Particularly preferred is sec.
  • known coating methods dip coating, spray coating, bar coater coating, gravure coating, reverse gravure coating, spin coater coating, etc.
  • known printing methods can be used.
  • jet dispensers, air dispensers, etc. can cause wire breakage on the surface of flexible substrates. It is possible to form electrical circuit wiring with low performance.
  • a flexible substrate flat sheet or film on which an electrical circuit pattern is printed using a conductive paste is used for three-dimensional molding.
  • the material for the base material is not particularly limited as long as it is a base material that can be three-dimensionally molded.
  • the flexible base material includes a base material made of polycarbonate resin, polyethylene terephthalate (PET), and acrylic resin.
  • PET polyethylene terephthalate
  • acrylic resin acrylic resin
  • This embodiment is an electric circuit including a cured product of a predetermined conductive paste.
  • the conductive paste of this embodiment is printed in a predetermined pattern and cured by heating and drying under predetermined heat drying conditions (for example, 120° C., 30 minutes). is called a "cured product".
  • the cured product can be used as electrical wiring for electrical circuits and the like. Therefore, with the conductive paste of this embodiment, it is possible to form an electric circuit with a low possibility of disconnection. Note that the heating of the conductive paste when producing the cured product does not have to be the final heating.
  • the conductive paste of the present embodiment has a storage modulus of 0.001 to 0.5 GPa when a cured product of the conductive paste is cured under predetermined conditions and measured at a predetermined temperature Tm for measuring the storage modulus. It is.
  • the predetermined conditions for curing the cured product of the conductive paste are conditions of 120° C. and 30 minutes.
  • the conductive paste can be cured in an air atmosphere.
  • the storage modulus of the cured product (electric circuit pattern) at 178°C which is close to the temperature during three-dimensional molding using a flexible base material, is 0.001 to 0.5 GPa.
  • examples of three-dimensional molding methods include methods such as heat molding, pressure molding, and vacuum molding.
  • the molding temperature may vary depending on the three-dimensional molding method.
  • the molding temperature may vary depending on the type of flexible base material. Therefore, strictly speaking, it is necessary to select an appropriate temperature Tm (° C.) for measuring the storage modulus depending on the molding method and the type of flexible base material. However, it is complicated to select an appropriate temperature depending on the molding method and the type of flexible substrate.
  • the present inventors measured the storage modulus at a temperature Tm (°C) of 178°C, and found that if the storage modulus of the cured product of the conductive paste was 0.001 to 0.5 GPa, the conductive paste It has been found that the occurrence of cracks in the cured product of the adhesive paste can be suppressed, and the possibility of disconnection of electrical wiring can be reduced.
  • Tm temperature
  • the molding temperature varies depending on the molding method and the type of flexible base material, by selecting an appropriate representative temperature Tm (°C), cracks can be prevented from occurring in the cured conductive paste. It is thought that this can be suppressed.
  • the temperature Tm (°C) is the glass transition point of the flexible base material Tg (°C), and the temperature in the range from Tg to Tg + 60°C is the temperature Tm for measuring the storage modulus of the cured product. (°C).
  • Tm the temperature in the range from Tg to Tg + 60°C.
  • the present inventors have discovered that by using 178°C as an appropriate representative temperature Tm (°C), it is possible to suppress the occurrence of cracks in the cured product of the conductive paste during three-dimensional molding. .
  • Tm melting point
  • the molded product will be It is possible to suppress the occurrence of cracks in the cured product (electrical circuit pattern) of the conductive paste placed on the conductive paste, and it is possible to reduce the possibility of disconnection of the electrical wiring.
  • Tm (°C) is 178°C.
  • the cured product of the conductive paste of this embodiment is cured under predetermined conditions, and the storage modulus of the cured product measured at a predetermined temperature Tm for measuring the storage modulus is 0.001 to 0.001.
  • Tm predetermined temperature
  • the storage modulus of a typical flexible substrate used for three-dimensional molding changes as the temperature increases from room temperature to the molding temperature (for example, 140 to 220°C). It rapidly decreases from near the molding temperature (for example, about 140°C).
  • the storage modulus of the flexible base material at the molding temperature and the storage modulus of the cured conductive paste (electrical circuit pattern) are close to each other, deformation of the flexible base material and the cured conductive paste will occur. It is thought that the occurrence of cracks in the cured product can be suppressed because the values are the same. However, the present invention is not limited to this inference.
  • the conductive paste of this embodiment can be preferably used as a conductive paste for forming a flexible electric circuit.
  • a molded body containing a desired electric circuit can be manufactured.
  • the flexible substrate on which the conductive paste of the present embodiment is printed preferably includes at least one selected from the group consisting of polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), and acrylic resin.
  • PET polyethylene terephthalate
  • acrylic resin acrylic resin
  • the temperature and time for curing the conductive paste can be from 60°C to 160°C for 3 minutes to 60 minutes, preferably from 80°C to 150°C for 3 minutes to 60 minutes, more preferably from 100°C to
  • the heating time can be 3 to 30 minutes at 130°C.
  • a cured product of the electric circuit pattern can be obtained.
  • a specific example of the curing conditions is 120° C. and 30 minutes.
  • the conductive paste of this embodiment has a difference between the storage elastic modulus at the temperature Tm of the flexible base material and the storage elastic modulus at the temperature Tm of the cured product obtained by curing the conductive paste at 120° C. for 30 minutes. It is preferable that the absolute value of is 0 to 0.50 GPa. Since the absolute value of the difference between the cured conductive paste of this embodiment and the storage modulus at temperature Tm of the flexible base material is within a predetermined range, it is possible to Alternatively, even if the electrical wiring of the electronic circuit is stretched and/or bent, the flexible base material and the cured product of the conductive paste will be deformed in the same way. Therefore, electrical wiring with a low possibility of disconnection can be formed.
  • the resistance value of the electric wiring obtained using the conductive paste of this embodiment is It is necessary to have low conductivity and excellent conductivity.
  • the conductive paste of this embodiment with a predetermined composition even when the electric circuit and/or the electric wiring of the electronic circuit is stretched and/or bent using three-dimensional molding, an appropriate specific resistance can be maintained. It is possible to form electrical wiring having the following characteristics.
  • the molded body of this embodiment can be manufactured by molding a flexible base material (flexible electric circuit body) on which an electric circuit is formed.
  • the flexible electric circuit body of this embodiment can be formed by three-dimensional molding or injection molding together with other resins (for example, flexible base material, molding resin, etc.). Molded objects can be produced. That is, the molded article of this embodiment includes an electric circuit.
  • the technology for manufacturing molded bodies containing electric circuits is called in-mold electronics. Therefore, the conductive paste of this embodiment can be preferably used as a conductive paste for in-mold electronics.
  • the molding method for manufacturing the molded article of this embodiment is not particularly limited.
  • the following molding method can be exemplified.
  • the molded body of this embodiment can be manufactured by three-dimensionally molding a flexible base material (flexible electric circuit body) on which an electric circuit is formed.
  • the molded body of this embodiment can be manufactured by injection molding using a flexible base material (flexible electric circuit body) on which an electric circuit is formed and a molding resin.
  • the molded body of this embodiment can be manufactured by three-dimensionally molding a flexible base material (flexible electric circuit body) on which an electric circuit is formed, and further injection molding using a molding resin. .
  • the molded article of this embodiment is preferably manufactured by three-dimensional molding by heat molding.
  • the flexible electric circuit body of this embodiment has flexibility including the electric circuit. Therefore, the molded article of this embodiment can be manufactured by forming it into a desired three-dimensional shape by heat molding. Further, if necessary, by integrally molding the three-dimensional molded product by a method such as injection molding, a molded product having a desired shape and design can be obtained.
  • a molded body using in-mold electronics of this embodiment first, an electric circuit is formed on the surface of a flexible base material using the conductive paste of this embodiment described above.
  • a molded body can be formed by three-dimensional molding or injection molding the flexible base material (flexible electric circuit body) on which the electric circuit is formed.
  • an example of a manufacturing process of a molded body using in-mold electronics is as follows.
  • the conductive paste of this embodiment described above is manufactured.
  • the conductive paste of this embodiment is printed on the surface of a flexible base material (for example, a flat sheet or film made of polycarbonate resin) to form a printed pattern (electric circuit pattern).
  • a flexible base material for example, a flat sheet or film made of polycarbonate resin
  • the printed pattern (electrical circuit pattern) of the conductive paste printed on the flexible base material is heated and dried to harden, thereby producing a flexible electrical circuit body.
  • the curing conditions can be, for example, a heating temperature of 120° C. and a heating time of 30 minutes.
  • the three-dimensional flexible electric circuit body and the molding resin are integrally formed by molding.
  • injection molding can be used as the molding method at this time.
  • a molded body using in-mold electronics can be manufactured.
  • a molded body having an electric circuit with a low possibility of disconnection can be manufactured by three-dimensional molding.
  • Tables 1 and 2 show the compositions of the conductive pastes of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 4.
  • the composition of each component listed in Tables 1 and 2 is the composition (parts by weight) when the weight of the conductive particles is 100 parts by weight.
  • the conductive pastes of Examples and Comparative Examples are conductive pastes containing silver particles (conductive particles), a thermoplastic resin, and a solvent.
  • ⁇ (A) Conductive particles> silver particles were used as conductive particles.
  • Table 3 shows the manufacturer and model number, particle shape, average particle diameter (D50), tap density, and BET specific surface area of silver particles A to D (conductive particles A to E) used in Examples and Comparative Examples. shows.
  • Tapped density is the "bulk density" obtained after mechanically tapping a container containing a powder sample.
  • a conductive paste was prepared by mixing the above-mentioned materials in a predetermined preparation ratio using a planetary mixer, and further dispersing them using a three-roll mill to form a paste.
  • the "Paste viscosity ratio" column in Tables 1 and 2 shows the ratio of the viscosity at a rotation speed of 10 rpm to the viscosity at a rotation speed of 1 rpm (viscosity at a rotation speed of 1 rpm/viscosity at a rotation speed of 10 rpm).
  • a substrate with Teflon (registered trademark) tape pasted on a glass slide was prepared.
  • the conductive pastes of the above-mentioned Examples and Comparative Examples were printed on the surface of a Teflon tape on a glass slide in a size that included a test pattern with a length of 40 mm and a width of 5 mm.
  • the thickness of the conductive paste was adjusted so that the thickness after curing was 200 ⁇ 50 ⁇ m.
  • the cured product of the test pattern (cured product of the coating film) was peeled off from the Teflon (registered trademark) tape and taken out. This cured product was cut into a size of 40 mm in length and 5 mm in width to prepare a test piece.
  • the thickness of the cured product was 200 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m.
  • the storage elastic modulus of a cured product having a length of 40 mm, a width of 5 mm, and a thickness of 200 ⁇ m ⁇ 50 ⁇ m was measured.
  • the storage modulus was measured using HITACHI DMS7100 as a measuring device under the following conditions. Note that the measurement temperature (Tm) was 178°C. Measurement conditions: Amplitude: 5 ⁇ m, Tension: 1.2, Force: 0.05N, Force Amplitude Default Value: 0.05N
  • Tables 1 and 2 show the measurement results of the storage modulus at a temperature (Tm) of 178° C. of the cured conductive pastes of Examples and Comparative Examples.
  • the specific resistance of the cured products of the conductive pastes of Examples and Comparative Examples before three-dimensional molding was measured as follows.
  • As the flexible base material a flexible flat sheet of polycarbonate resin (film, Makrofol DE 1-1 000000 manufactured by Covestro) was used.
  • the size of the base material is A4 size (210 mm x 297 mm), and the thickness is 250 ⁇ m.
  • This base material can be deformed (stretched) at a temperature of about 160°C.
  • wiring patterns (length: 120 mm, width: 2 mm) of conductive pastes of Examples and Comparative Examples were printed.
  • a screen printer was used for printing.
  • wiring pattern After printing, it was cured by heating and drying at 120° C. for 30 minutes in a constant temperature dryer.
  • the thickness of the resulting cured wiring pattern (hereinafter simply referred to as "wiring pattern") was 10 to 20 ⁇ m.
  • the film thickness was measured using a surface roughness profile measuring device manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. (model number: Surfcom 1500SD-2).
  • the electrical resistance values (electrical resistance values before three-dimensional molding) of the wiring patterns of Examples and Comparative Examples were measured by arranging electrodes at both ends of a section with a distance of 80 mm near the center in the length direction and applying electricity.
  • the electrical resistance value of the wiring pattern was measured by a four-terminal method using a 7461A digital multimeter manufactured by ADC Corporation. Specific resistance was calculated from the electrical resistance value and the dimensions of the wiring pattern.
  • the specific resistance of the cured products (wiring patterns) of the conductive pastes of Examples and Comparative Examples after three-dimensional molding was measured as follows. First, in the same manner as described above, a flexible flat sheet of polycarbonate resin (film, Makrofol DE 1-1 000000 manufactured by Covestro) was used as a flexible base material. The size of the base material is A4 size (210 mm x 297 mm), and the thickness is 250 ⁇ m. This base material can be deformed (stretched) at a temperature of about 160°C. The wiring pattern shown in FIG. 3 was printed on the surface of this base material using the conductive pastes of Examples and Comparative Examples. The wiring pattern shown in FIG.
  • wiring pattern 3 has a shape in which two patterns each having a width of 2 mm and a length of 120 mm are spaced apart by 56 mm.
  • a screen printer was used for printing. After printing, it was heated and dried at 120° C. for 30 minutes in a constant temperature dryer to obtain a cured product.
  • the thickness of the resulting cured wiring pattern (simply referred to as "wiring pattern") was 10 to 20 ⁇ m.
  • the film thickness was measured using a surface roughness profile measuring device manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. (model number: Surfcom 1500SD-2).
  • FIG. 4 shows a photograph of an example of the shape after three-dimensional molding.
  • the wiring pattern of the cured conductive paste was deformed by three-dimensional molding, and took on the shape shown in the photograph of FIG. 4.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of the shape after three-dimensional molding.
  • the figure shown on the upper side of FIG. 5 is a schematic plan view (schematic top view), and the figure shown on the lower side of FIG. 5 is a schematic side view.
  • wiring after three-dimensional molding is omitted.
  • the electrical resistance values of the wiring patterns of the example and comparative example after three-dimensional molding were determined by arranging electrodes at both ends of a section with a distance of 80 mm near the center in the length direction. Measured by applying electricity.
  • the electrical resistance value of the wiring pattern was measured by a four-terminal method using a 7461A digital multimeter manufactured by ADC Corporation. Specific resistance was calculated from the electrical resistance value and the dimensions of the wiring pattern.
  • the specific resistance values after three-dimensional molding calculated from the resistance values after three-dimensional molding of Examples and Comparative Examples are shown in index format.
  • Tables 1 and 2 show the rate of change in specific resistance before and after three-dimensional molding ((resistivity after three-dimensional molding/resistivity before three-dimensional molding) x 100-100).
  • FIGS. 4 and 5 show photographs and shapes after three-dimensional molding.
  • the wiring pattern was deformed by three-dimensional molding.
  • the central portion and the end portions of the wiring are deformed differently.
  • the deformation caused by three-dimensional molding at the center of the wiring was such that the width of the wiring was expanded by about 60% in the width direction (deformation from 2 mm before molding to about 3.2 mm after molding). Compared to the central part of the wiring, the ends were elongated in an arc shape, and the deformation was complex and large.
  • FIG. 1 shows an example of an optical micrograph (magnification: 20x) of a case where no cracks occur in the cured product (wiring pattern) of the conductive paste after three-dimensional molding.
  • FIG. 2 shows an example of an optical micrograph (magnification: 20x) in which cracks occur in the cured product (wiring pattern) of the conductive paste after the cured product (wiring pattern) is three-dimensionally molded.
  • a striped pattern is generated.
  • This striped pattern is a pattern caused by cracks.
  • no striped pattern was observed in the optical micrograph of the wiring pattern shown in FIG. Therefore, it can be determined that no cracks have occurred in the wiring pattern of FIG. In this manner, the presence or absence of crack generation was determined by observing the surfaces of the wiring patterns of Examples and Comparative Examples using an optical microscope (magnification: 20x).
  • Tables 1 and 2 show the results of determining the presence or absence of cracks in the center and end portions of the wiring patterns of Examples and Comparative Examples as described above.
  • Tables 1 and 2 show the results of determining the formability of the wiring patterns of Examples and Comparative Examples during three-dimensional molding based on the presence or absence of cracks at the center and ends of the wiring patterns observed by optical microscopy. shows.
  • the wiring pattern in which it was determined that there were no cracks in both the center and the edges was labeled A, and the wiring pattern in which it was determined that there were no cracks in the center but cracks in the edges was labeled B and the center.
  • the wiring pattern in which it was determined that a crack had occurred in a part of the area and the end portion was designated as C, and the wiring pattern in which it was determined that a crack had occurred in both the center and the end portion was designated as D.
  • the moldability is A, it can be preferably used as wiring after three-dimensional molding.
  • the moldability is B, it can be used as wiring after three-dimensional molding in specific applications. If the moldability is C or D, it is difficult to use it as wiring after three-dimensional molding, even if it is for a specific purpose.
  • the specific use is when the width of the wiring is expanded by about 40 to 70%, preferably 55 to 65%, and more preferably 50 to 60% during three-dimensional molding, and
  • the purpose is to perform three-dimensional molding with deformation such that the elongation is 20% or less, preferably 10% or less, and more preferably 5% or less.
  • the formability is B, which means that no cracks will occur even if the deformation due to three-dimensional molding at the center of the wiring extends the width by about 60% in the width direction of the wiring. It can be used for such purposes.
  • the specific resistance of the cured products (wiring patterns) of the conductive pastes of Examples 1 to 13 before three-dimensional molding ranged from 7.0 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ cm (Example 12) to 1.1 ⁇ 10 +1 ⁇ . ⁇ cm (Example 13).
  • the specific resistance of the cured products (wiring patterns) of the conductive pastes of Examples 1 to 13 after three-dimensional molding ranged from 8.8 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ cm (Example 12) to 1.0 ⁇ 10 +1 ⁇ . ⁇ cm (Example 13). Therefore, the cured products (wiring patterns) of the conductive pastes of Examples 1 to 13 had specific resistance values that could be appropriately used as wiring before and after three-dimensional molding.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

電気回路及び/又は電子回路の電気配線が伸長及び/又は屈曲した場合であっても、断線の可能性が低い、電気配線を形成することが可能な導電性ペーストを提供する。 可撓性基材の表面に電気回路を形成するための可撓性電気回路形成用の導電性ペーストであって、(A)導電性粒子と、(B)熱可塑性樹脂と、(C)溶剤と、を含み、前記導電性ペーストの貯蔵弾性率を測定するための温度Tm(℃)が、Tm=178℃であり、前記導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物の前記温度Tmにおける前記貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaである、導電性ペーストである。

Description

導電性ペースト、電気回路、可撓性電気回路体及び成形体の製造方法
 本発明は、電気回路及び電子回路等の電極及び配線等を形成するための導電性ペーストに関する。本発明は、導電性ペーストの硬化物を含む電気回路、及び可撓性電気回路体に関する。
 近年、伸長及び屈曲が可能な基材に電極及び配線を形成するための導電性ペーストが開発されている。また、導電性ペーストを用いて、加熱成形可能な電気回路及び電子回路等の電極及び配線等の形成が試みられている。
 特許文献1には、プリント回路のための基材としての使用に適合した多層フィルムが開示されている。特許文献1には、多層フィルムは、基材の表面上にプリントされた導電性インクを更に含むこと、及び適切なインクとしては、Ag、カーボン、Cu、CNT、グラフェン、PEDOT、AgNWなどが挙げられることが記載されている。
特表2020-523232号公報
 近年、伸長及び/又は屈曲が可能な基材の表面に、電気回路及び/又は電子回路の電極及び配線等(これらを総称して「電気回路」という場合がある。)を形成することが試みられている。また、導電性ペーストを用いて、電気回路等の電気配線を成形により形成することが試みられている。導電性ペーストを用いて、成形により電気配線を形成する技術は「インモールドエレクトロニクス(In-Mold Electronics:IME)」と呼ばれている。加熱成形、加圧成形及び真空成形などの立体成形の際には、基材(例えば平面シート又はフィルム)の伸長及び/又は屈曲により電気配線が変形するため、インモールドエレクトロニクスに用いる電気回路等の電気配線が断線する恐れがある。
 また、加熱成形、加圧成形及び真空成形などの成形をする際には、様々な立体的な形状に立体成形する場合がある。ある形状においては、立体成形時に導電性ペーストに導電フィラーが含有されているため、導電性ペーストの伸長性に乏しい。そのため、基材に印刷した導電性ペーストの電気回路パターン(配線パターン)が、立体成形時の基材の伸長に対して追従して伸長することが困難である。したがって、応力を緩和することができず、成形時に電気回路パターン(配線パターン)にクラックが生じてしまうという問題がある。このクラックの発生により、電気配線が断線してしまうという問題がある。なお、クラックの発生の有無は、電気回路パターン(配線パターン)を立体成形した後に、光学顕微鏡で観察することにより判断することができる。
 そこで、本発明は、立体成形を利用して、電気回路及び/又は電子回路の電気配線を形成した場合であっても、断線の可能性が低い電気配線を形成することが可能な導電性ペーストを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明の実施形態は以下の構成を有する。
(構成1)
 構成1は、可撓性基材の表面に電気回路を形成するための可撓性電気回路形成用の導電性ペーストであって、(A)導電性粒子と、(B)熱可塑性樹脂と、(C)溶剤と、を含み、
 前記導電性ペーストの貯蔵弾性率を測定するための温度Tm(℃)が、Tm=178℃であり、
 前記導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物の前記温度Tmにおける前記貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaである、導電性ペーストである。
(構成2)
 構成2は、前記可撓性基材の前記温度Tmにおける貯蔵弾性率と、前記導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で加熱乾燥して硬化させた硬化物の前記温度Tmにおける貯蔵弾性率との差の絶対値が0~0.50GPaである、構成1の導電性ペーストである。
(構成3)
 構成3は、前記(B)熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、水添スチレン系熱可塑性エラストマー、及びスチレンブタジエンスチレンブロック共重合体からなる群から選択される少なくとも1つを含む、構成1又は2の導電性ペーストである。
(構成4)
 構成4は、前記ポリカーボネート樹脂が、ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニル)カーボネート及びコポリ[2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン]カーボネートから選択される少なくとも1つを含む、構成3の導電性ペーストである。
(構成5)
 構成5は、前記(A)導電性粒子が、銀粒子である、構成1~4のいずれかの導電性ペーストである。
(構成6)
 構成6は、前記(A)導電性粒子の形状が、不定形又は鱗片状である、構成1~5のいずれかの導電性ペーストである。
(構成7)
 構成7は、前記可撓性基材が、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びアクリル系樹脂からなる群から選択される少なくとも1つを含む、構成1~6のいずれかの導電性ペーストである。
(構成8)
 構成8は、構成1~7のいずれかの導電性ペーストの硬化物を含む電気回路である。
(構成9)
 構成9は、前記可撓性基材と、前記可撓性基材の表面に配置された構成8の電気回路と、を含む、可撓性電気回路体である。
(構成10)
 構成10は、構成1~7のいずれかの導電性ペーストを用いて、前記可撓性基材の表面に電気回路を形成する工程と、
 前記電気回路を形成した前記可撓性基材を成形することにより、成形体を形成する工程と、を含む成形体の製造方法である。
 本発明により、立体成形を利用して、電気回路及び/又は電子回路の電気配線を形成した場合であっても、断線の可能性が低い電気配線を形成することが可能な導電性ペーストを提供することができる。
導電性ペーストの硬化物(配線パターン)を立体成形した後に、硬化物にクラックが発生していない場合の一例を示す光学顕微鏡写真(倍率:20倍)である。 導電性ペーストの硬化物(配線パターン)を立体成形した後に、硬化物にクラックが発生した場合の一例を示す光学顕微鏡写真(倍率:20倍)である。 導電性ペーストの硬化物の、比抵抗の測定に用いた導電性ペーストの配線パターン(導電性ペーストの印刷パターン)を示す模式図である。 実施例及び比較例の配線パターン付の可撓性基材を立体成形した後の形状の一例の写真である。 実施例及び比較例の配線パターン付の可撓性基材を立体成形した後の形状を示す模式図である。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。
 本実施形態は、可撓性基材の表面に電気回路を形成するための可撓性電気回路形成用の導電性ペーストである。本実施形態の導電性ペーストは、(A)導電性粒子と、(B)熱可塑性樹脂と、(C)溶剤と、を含む。本実施形態の導電性ペーストを所定の条件で硬化させて硬化物を製造したときに、その硬化物の所定の温度Tm(℃)における貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaである。温度Tm(℃)は、導電性ペーストの硬化物の貯蔵弾性率を測定するための温度である。温度Tm(℃)は、178℃であることができる。また、導電性ペーストを硬化するための所定の条件は、120℃及び30分間の条件であることができる。
 温度Tmで所定の貯蔵弾性率を有する本実施形態の導電性ペーストを用いることにより、立体成形を利用して、電気回路及び/又は電子回路(これらを総称して、単に「電気回路」という場合がある。)の電気配線が伸長及び/又は屈曲した場合であっても、断線の可能性が低い電気配線を形成することができる。具体的には、本実施形態の導電性ペーストの硬化物である電気回路を立体成形したときに、電気回路に含まれる電気配線にクラックが発生することを抑制することができる。
 本明細書において、「可撓性基材」とは、導電性ペーストを用いて電気回路に含まれる電気回路パターンを印刷する際の、印刷対象となるものを意味する。なお、「電気回路パターン」のことを「配線パターン」という場合がある。本明細書では、可撓性基材のことを、単に「基材」ともいう。また、「可撓性基材」は、一般的に平面シート状又はフィルム状の形状であることが多いので、可撓性基材のことを、「平面シート」又は「フィルム」という場合もある。可撓性基材の好ましい具体例は、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、及び/又はアクリル系樹脂を材料とする平面シート(フィルム)である。可撓性基材は、少なくとも所定の温度に加熱したときに伸長及び/又は屈曲などの変形が可能であるという可撓性を有する基材である。したがって、可撓性基材は、常温(例えば30℃以下)において可撓性を有しなくてもよい。加熱したときの所定の温度とは、例えば、140℃~220℃である。
 本明細書において、「可撓性電気回路体」は、可撓性基材(平面シート又はフィルム)と、可撓性基材の表面に、導電性ペーストを用いて電気回路パターン(配線パターン)を印刷し、印刷した導電性ペーストを加熱乾燥して硬化させた硬化物とを含む。可撓性電気回路体を、立体成形に用いることができる。可撓性基材を含む可撓性電気回路体は、少なくとも所定の温度に加熱したときに可撓性を有する。したがって、可撓性電気回路体は、常温(例えば30℃以下)において可撓性を有しなくてもよい。可撓性基材と同様に、加熱したときの所定の温度とは、例えば、140℃~220℃である。
 本明細書において、「成形体」とは、可撓性電気回路体(電気回路パターン(配線パターン)を有する平面シート又はフィルム)を、他の樹脂(例えば、可撓性基材及び成形用樹脂など)と共に立体成形又は射出成形などにより成形したものをいう。本明細書において、「成形」とは、加熱成形、加圧成形及び真空成形、射出成形など、型を用いて材料を所定の形状に加工するための加工方法のことを意味する。本明細書において、「立体成形」とは、電気回路パターン(配線パターン)を有する2次元的な形状の平面シート又はフィルムを、加熱成形、加圧成形及び真空成形などの型を用いた成形によって、立体的(3次元的)な形状に加工するための加工方法のことを意味する。なお、可撓性電気回路体を立体成形したものを、「立体成形体」ということができる。
 本明細書において、「クラック」の発生の有無は、立体成形後の導電性ペーストの硬化物(配線パターン)の表面を、光学顕微鏡(倍率:20倍)を用いて観察することにより、判断することができる。図1に、導電性ペーストの硬化物(配線パターン)を立体成形した後に、硬化物にクラックが発生していない場合の光学顕微鏡写真(倍率:20倍)の一例を示す。図2に、導電性ペーストの硬化物(配線パターン)を立体成形した後に、硬化物にクラックが発生した場合の光学顕微鏡写真(倍率:20倍)の一例を示す。図2の配線パターンの光学顕微鏡写真では、縞模様が発生していることが見て取れる。この縞模様は、クラックが発生したために生じた模様である。したがって、図2の配線パターンでは、クラックが発生したと判断できる。これに対して、図1の配線パターンの光学顕微鏡写真では、縞模様は観察されなかった。したがって、図1の配線パターンでは、クラックが発生していないと判断できる。
 本実施形態の導電性ペーストは、インモールドエレクトロニクス用の導電性ペーストであることが好ましい。一般的に、成形と同時に平面シート状又はフィルム状の基材を貼り合わせる技術は、インモールドと呼ばれている。また、インモールドを利用したインモールドエレクトロニクスという技術がある。インモールドエレクトロニクスは、一般的に、成形体の表面に電気回路パターン付の基材を一体化する技術である。具体的には、タッチセンサーやフィルムアンテナのようなフィルムタイプの電子部品のような電気回路パターン(可撓性電気回路体)を平面シート状又はフィルム状の基材に形成し、電気回路パターン付の基材を必要に応じて立体成形し、金型に挟み込み、成形することにより、成形体の表面に電気回路パターン付の基材を一体化することができる。本実施形態の導電性ペーストを用いることにより、基材が伸長及び/又は屈曲した場合であっても、断線の可能性が低い電気配線を形成することができる。したがって、実施形態の導電性ペーストは、インモールドエレクトロニクス用の導電性ペーストとして好ましく用いることができる。
 次に、本実施形態の導電性ペーストについて説明する。
 本実施形態の導電性ペーストが所定の成分を含むことにより、電気回路及び/又は電子回路(単に「電気回路」という場合がある。)の電極及び配線等(「電気配線」又は単に「配線」ともいう。)が伸長及び/又は屈曲した場合であっても、断線の可能性が低い、電気配線を形成することができる。また、本実施形態の導電性ペーストは、立体成形を利用して、電気配線を形成する場合であっても、断線の可能性が低い電気配線を形成することができる。
<(A)導電性粒子>
 本実施形態の導電性ペーストは、(A)成分として導電性粒子を含む。
 本発明において、導電性粒子とは、平均粒子径が0.01~100μmであり、電気伝導率が10S/m以上の粒子のことである。導電性粒子は、導電性物質を粒子状に成形したものでもよく、核(コア粒子)を導電性物質で被覆したものでもよい。前記核(コア粒子)は、その一部でも導電性物質で被覆されていれば、非導電性物質からなっていてもよい。導電性粒子の例には、金属粉及びコート粉などが含まれる。
 導電性粒子は、本実施形態の導電性ペーストの硬化物に熱伝導性及び/又は導電性を付与するために用いられる。上記導電性物質に特に制限はない。そのような導電性物質の例としては、金、銀、ニッケル、銅、パラジウム、白金、ビスマス、錫、これらの合金(特に、ビスマス-錫合金、はんだ等)、アルミニウム、インジウム錫酸化物、銀被覆銅、銀被覆アルミニウム、金属被覆ガラス球、銀被覆繊維、銀被覆樹脂、アンチモンドープ錫、酸化錫、炭素繊維、グラファイト、カーボンブラック及びこれらの混合物が挙げられる。
 熱伝導性及び導電性を考慮すると、導電性物質成分は、好ましくは、銀、ニッケル、銅、錫、アルミニウム、銀合金、ニッケル合金、銅合金、錫合金及びアルミニウム合金からなる群から選択される少なくとも1種の金属、より好ましくは、銀、銅及びニッケルからなる群から選択される少なくとも1種の金属、更に好ましくは、銀又は銅、最も好ましくは、銀を含む。
 導電性粒子が所定の金属を含むことにより、電気抵抗の低い電気配線を形成することができる。なお、導電性粒子は、絶縁性粒子の表面に、上述の金属のような導電性材料によって被覆されている粒子(コート粉)であることができる。
 本実施形態の導電性ペーストに含まれる導電性粒子は、銀粒子であることが好ましい。銀(Ag)の電気伝導率は比較的高い。そのため、導電性粒子としては、銀(Ag)粒子(すなわち、銀からなる導電性粒子)を用いることが好ましい。導電性粒子として銀粒子を用いることにより、低い電気抵抗の電気配線を形成することができる。
 本実施形態の導電性ペーストに含まれる導電性粒子は、銀からなる導電性粒子であることがより好ましい。なお、本明細書で、例えば「銀からなる導電性粒子」とは、銀以外の成分を意図的に添加しないことを意味し、不可避的に含有される不純物が導電性粒子に含まれることを許容する。銀以外の金属からなる導電性粒子、及び導電性粒子以外の成分についても同様である。
 導電性粒子の形状は、特に限定するものではないが、球状、不定形状、鱗片状、フィラメント状(針状)及び樹枝状などのいずれであってもよい。ここで、鱗片状とは、「長径/短径」の比(アスペクト比)が2以上の形状をいい、板状、鱗片状等の平板状の形状を含む。導電性粒子を構成する粒子の長径及び短径は、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)から得られる画像に基づいて求めることができる(n=20)。「長径」とは、SEMにより得られた粒子画像内において、粒子の略重心を通過する線分のうち最も距離の長い径をいい、「短径」とは、SEMにより得られた粒子画像において、粒子の略重心を通過する線分のうち最も距離の短いものをいう。
 銀粒子などの導電性粒子の形状は、不定形状、又は鱗片状であることが好ましい。本実施形態の導電性ペーストに含まれる導電性粒子の形状が不定形状、又は鱗片状であることによって、より安定的に、低い電気抵抗の電気配線を形成することができる。導電性粒子が銀粒子の場合には、銀粒子の形状は、不定形状、又は鱗片状であることがより好ましい
 なお、粒子の形状は、異なる形状を有する粒子の組み合わせであっても良い。
 導電性粒子の粒子寸法は、全粒子の積算値50%の粒子寸法(D50)により規定することができる。本明細書では、D50のことを平均粒子径ともいう。なお、平均粒子径(D50)は、マイクロトラック法(レーザー回折散乱法)にて粒度分布測定を行い、粒度分布測定の結果から求めることができる。
 導電性粒子の平均粒子径(D50)は、伸長及び/又は屈曲に対する耐性及び作業性の点等から、0.1~30μmであることが好ましく、0.2~20μmであることがより好ましく、0.5~15μmであることが更に好ましく、0.8~10μmであることが特に好ましい。平均粒子径(D50)が上記範囲より大きい場合には、スクリーン印刷の際に目詰まり等の問題が生じることがある。また、平均粒子径が上記範囲より小さい場合には、導電性ペーストの硬化の際に粒子の焼結が過剰になり、伸長及び/又は屈曲に対する耐性を有する電気配線の形成を行うことが困難になる場合がある。
 また、導電性粒子の比表面積を、BET値(BET比表面積)として表すことができる。導電性粒子のBET値は、好ましくは0.1~10m/g、より好ましくは0.2~5m/g、更に好ましくは0.5~3m/gである。BET値は、例えば、JIS Z8830:2013(ISO9277:2010)に従い、ガス吸着法(BET法)により測定することができる。
 導電性粒子の比表面積が大き過ぎると、ペースト化する際に、粘度が高くなり、取り扱い性が低下しやすくなる。一方、導電性粒子の比表面積が小さ過ぎると、導電性粒子同士の接触面積が小さくなり、導電性が低下する。
<(B)熱可塑性樹脂>
 本実施形態の導電性ペーストは、(B)成分として熱可塑性樹脂を含む。
 本実施形態の導電性ペーストに含まれる熱可塑性樹脂は、熱可塑性樹脂を含む導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で加熱乾燥して硬化させた硬化物の温度Tmにおける貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaになるような熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。温度Tmは、178℃であることができる。本実施形態の導電性ペーストが、このような熱可塑性樹脂を含むことにより、導電性ペーストの硬化物を電気配線として立体成形したときに、断線の可能性が低い電気配線を形成することが可能になる。
 本実施形態の導電性ペーストに含まれる熱可塑性樹脂のガラス転移点は100~200℃、好ましくは120~200℃であり、より好ましくは120~190℃である。なお、熱可塑性樹脂のガラス転移点は示差走査熱量測定法(DSC)で測定することができる。インモールドエレクトロニクスの一般的な加熱成形の際の温度は140℃~220℃であり、加圧成形の際の温度は140℃~160℃、真空成形の際の温度は160~220℃である。導電性ペーストの樹脂成分として、上記範囲内のガラス転移点を有する樹脂成分を用いることにより、加熱成形などを用いた立体成形の際に、平面シート(フィルム)と導電性ペーストの硬化物とがうまく追従することができるようになる。そのため、立体成形の際に電気回路パターンが変形しても、電気配線の断線の可能性を低下させることができる。ガラス転移点が上記範囲であれば、得られる硬化物にクラックが発生することを抑制できるので、抵抗値がより低く、配線として使用可能である。
 本実施形態の導電性ペーストは、(B)熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、水添スチレン系熱可塑性エラストマー、及びスチレンブタジエンスチレンブロック共重合体からなる群から選択される少なくとも1つを含むことが好ましい。(B)熱可塑性樹脂としてこれらの材料を用いることにより、電気配線の断線の可能性をより低下させることができる。
 本実施形態の導電性ペーストは、ポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート樹脂からなることがより好ましい。
 立体成形の際に、ポリカーボネート樹脂の平面シート(フィルム)に所定の電気配線を印刷し、平面シートを立体成形に用いることで電気配線を有する成形体を製造することができる。熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹脂を含むことにより、立体成形の際に、平面シートの変形に対する電気配線の追従性を良好なものとすることができる。そのため、電気配線の断線の可能性を低くすることができる。
 本実施形態の導電性ペーストは、ポリカーボネート樹脂が、ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニル)カーボネート及びコポリ[2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン]カーボネートから選択される少なくとも1つを含むことが好ましい。ポリカーボネート樹脂が、これらの材料であることにより、電気配線の断線の可能性を更に低下させることができる。
 なお、熱可塑性樹脂としては、2種類以上の異なった熱可塑性樹脂を用いることができる。例えば、熱可塑性樹脂として、2種類以上の異なったポリカーボネート樹脂を用いることができる。また、熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂以外の、2種類以上の異なった樹脂を用いることができる。また、2種類以上の異なった樹脂として、ポリカーボネート樹脂と、ポリカーボネート樹脂以外の樹脂を併用することができる。
 更にまた、熱可塑性樹脂は、一般的に石油資源から誘導される原料を用いて製造される。しかしながら、近年、石油資源の枯渇が危惧されており、植物などのバイオマス資源から得られる原料を用いた熱可塑性樹脂の開発が進んでいる。また、二酸化炭素排出量の増加、蓄積による地球温暖化が、気候変動などをもたらすことが危惧されていることからも、使用後の廃棄処分をしてもカーボンニュートラルな、植物由来の熱可塑性樹脂を用いることも可能である。
 また、本実施形態の導電性ペーストに含まれる熱可塑性樹脂は、水添スチレン系熱可塑性エラストマー、又はスチレン・エチレン・ブチレン・スチレン(SEBS)ブロック共重合体であることができる。本実施形態の導電性ペーストに用いることのできる水添スチレン系熱可塑性エラストマーのSEBSロック共重合体の市販品として、旭化成株式会社製のタフテックH1041、H1043、H1051及びM1913、並びに株式会社クラレ製のセプトン4077及びセプトン4099などを挙げることができる。また、導電性ペーストの硬化物の貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaになるような低弾性率の樹脂であれば、スチレン-ブタジエン-スチレン(SBS)ブロック共重合体、又はスチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレン(SEEPS)ブロック共重合体のような構造であることができる。SBSブロック共重合体の市販品としては、旭化成株式会社製のタフプレン(登録商標)Aを挙げることができる。SEEPSブロック共重合体の市販品としては、株式会社クラレ製のセプトン4033を挙げることができる。
 本発明者らは、導電性ペーストの硬化物を所定の条件で硬化させ、貯蔵弾性率を測定するための所定の温度Tmで測定した貯蔵弾性率が、0.001~0.5GPaであるときに、立体成形した成形体に配置される導電性ペーストの硬化物(電気回路パターン)にクラックが生じることを抑制することができ、電気配線の断線の可能性を低くすることができることを見出し、本発明に至った。導電性ペーストに含まれる熱可塑性樹脂の種類及び配合量を適切に制御することにより、導電性ペーストの所定の硬化物の貯蔵弾性率を、適切な範囲に制御することができる。例えば、分子量大きくすること、あるいは、熱可塑性樹脂中の剛直性がある構造であるハードセグメントの比率調整、及び/又は熱可塑性樹脂中の柔軟性がある構造であるソフトセグメントの比率調整等により、貯蔵弾性率を測定するための温度Tm(℃)での貯蔵弾性率を制御することができる。上記熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、並びにこれらの水素化物、及びこれらの水素化物を変性した変性共重合体水素化物から選択される少なくとも1種を用いることができ、2種以上を併用してもよい。また、熱可塑性樹脂を増やすことにより、貯蔵弾性率が低くなる傾向があるため、熱可塑性樹脂の含有量を調節することにより、貯蔵弾性率を調節することができる。なお、後述のように、導電性ペーストの硬化物を硬化させるための所定の条件とは、120℃及び30分間の条件である。また、導電性ペーストの硬化物の貯蔵弾性率を測定するための温度Tm(℃)は、Tm=178℃であることができる。
 本実施形態の導電性ペーストに含まれる熱可塑性樹脂(例えば、ポリカーボネート樹脂)の粘度平均分子量は、1万~10万であることが好ましく、1万~8万であることがより好ましく、1万~6万であることが更に好ましい。熱可塑性樹脂の分子量が高い場合には、所定の粘度とするための溶剤の配合量を多くすることが必要となる場合がある。溶剤の配合量が多い場合には、塗膜の膜厚が薄くなるという問題が生じる。熱可塑性樹脂(例えば、ポリカーボネート樹脂)の分子量が上記の範囲であることにより、粘度、加熱時の伸長特性及び硬化物の電気抵抗値を、バランス良く適切なものにすることができる。
 熱可塑性樹脂としてポリカーボネートを使用する場合、一部の種類のポリカーボネート樹脂には、結晶性が高いものがある。結晶性が高いポリカーボネート樹脂を溶剤に加熱溶解した後に常温に戻すと結晶化してしまうという問題があった。このようなポリカーボネート樹脂を、導電性ペーストの樹脂成分として用いることは容易ではない。一方、上述の所定のポリカーボネート樹脂であれば、所定の溶剤、例えば高沸点を有するイソホロンなどの溶剤に対して溶解可能であり、常温に戻したのちの結晶化の問題も回避することができる。そのため、上述のポリカーボネート樹脂を熱可塑性樹脂として用いることにより、電気配線の断線の可能性を、より低くすることができる。
 本実施形態の導電性ペーストでは、ポリカーボネート樹脂を材料とした可撓性基材の表面に、容易に電気回路パターンを印刷することができる。また、ポリカーボネート樹脂以外の材料の基材の表面への電気回路パターンの印刷も容易である。
 本実施形態の導電性ペーストでは、(B)熱可塑性樹脂の配合量は、(A)導電性粒子を100重量部として、1~50重量部であることが好ましく、5~45重量部であることがより好ましく、8~43重量部であることが更に好ましく、10~40重量部であることが特に好ましい。導電性粒子と、(B)熱可塑性樹脂との重量割合を適切な範囲とすることにより、電気配線の印刷パターンの形状を適切に保ち、電気配線の電気抵抗を低くすることができる。
 本実施形態の導電性ペーストは、効果を妨げない範囲で、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂及び/又は光硬化性樹脂など、他の樹脂を含むことができる。
<(C)溶剤>
 本実施形態の導電性ペーストは、(C)成分として溶剤を含む。
 本実施形態の導電性ペーストは、溶剤の沸点が150℃以上300℃以下であることが好ましい。高沸点の溶剤、例えばイソホロンなどの溶剤を用いることにより、ポリカーボネート樹脂を溶解することができる。また、例えばジエチレングリコールジブチルエーテルなどの溶剤を用いることにより、水添スチレン系熱可塑性エラストマー樹脂を溶解することができる。また、溶剤の沸点が所定の温度以上であることにより、導電性ペーストを用いて電気回路パターンをスクリーン印刷した後、乾燥時間を極端に短くさせずに、乾燥時間を適切な長さにして作業性を良好にすることができる。そのため、立体成形の際に平面シート又はフィルムの変形に対して、電気回路パターンを追従して変形させることを、より容易にできる。なお、溶剤の沸点が300℃を超える場合には、乾燥及び成形のための加熱の際に、溶剤を十分に除去することができない可能性がある。
 溶剤は、具体的には、イソホロン、3メトキシN,Nジメチルプロパンアミド、ベンジルアルコール、ブチルカルビトール(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)、ジエチレングリコールジブチルエーテル、エチルカルビトールアセテート(ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート)、及びテトラグライムから選択される少なくとも1つを含むことが好ましい。これらの所定の溶剤により、ポリカーボネート樹脂及び水添スチレン系熱可塑性エラストマー樹脂を確実に溶解できる。また、導電性ペーストが所定の溶剤を含むことにより、得られる電気配線の断線の可能性を、更に低くすることができる。特に熱可塑性樹脂として、ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニル)カーボネート及び/又はコポリ[2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン]カーボネートを溶剤に溶解させる場合、上述の溶剤を好ましく用いることができる。そのため、導電性ペーストのペースト化が容易になり、得られる電気配線の断線の可能性を、より低くすることができる。
 溶剤は、イソホロンを含むことが好ましい。溶剤としてイソホロンを用いることにより、ポリカーボネート樹脂をより容易に溶剤に対して溶解することができる。また、イソホロンの沸点は215℃なので、導電性ペーストの印刷に適した溶剤の沸点であるといえる。また、イソホロンの溶剤を含む導電性ペーストは、導電性ペーストを放置した場合でもゲル化又は固化しにくく、印刷時に固液分離しないなどの利点がある。そのため、溶剤は、イソホロンを含むことが好ましい。特に熱可塑性樹脂として、ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニル)カーボネート及び/又はコポリ[2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン]カーボネートを溶剤に溶解させる場合、イソホロンを含む溶剤を好ましく用いることができる。
 溶剤は、ジエチレングリコールジブチルエーテルを含むことが好ましい。溶剤としてジエチレングリコールジブチルエーテルを用いることにより、水添スチレン系熱可塑性エラストマー樹脂(例えば、マレイン酸変性スチレン-ブタジエン系エラストマー)をより容易に溶剤に対して溶解することができる。また、ジエチレングリコールジブチルエーテルの沸点は255℃なので、導電性ペーストの印刷に適した溶剤の沸点であるといえる。また、ジエチレングリコールジブチルエーテルの溶剤を含む導電性ペーストは、導電性ペーストを放置した場合でもゲル化又は固化しにくく、印刷時に固液分離しないなどの利点がある。そのため、溶剤は、ジエチレングリコールジブチルエーテルを含むことが好ましく、ジエチレングリコールジブチルエーテルのみからなることがより好ましい。特に熱可塑性樹脂として、マレイン酸変性スチレン-ブタジエン系エラストマー樹脂を溶剤に溶解させる場合、ジエチレングリコールジブチルエーテルを含む溶剤を好ましく用いることができる。
 溶剤の添加量は、熱可塑性樹脂100重量部に対し、好ましくは50~1000重量部であり、より好ましくは80~900重量部であり、更に好ましくは100~800重量部、特に好ましくは100~500重量部である。通常、熱可塑性樹脂の重量の4倍程度の重量の溶剤を用いることにより、熱可塑性樹脂を適切に溶解することができる。
 なお、溶剤は、導電性ペーストの粘度の調整のために、導電性ペーストに対して、適宜、追加して添加することができる。
<その他の成分>
 本発明の導電性ペーストには、本発明の効果を妨げない範囲で、又は本発明の効果を向上するために、無機顔料、有機顔料、シランカップリング剤、レベリング剤、チキソトロピック剤、絶縁性粒子、カップリング剤等の界面処理剤、顔料、染料、可塑剤、消泡剤、破泡剤、酸化防止剤、レベリング剤及びチキソトロピック剤等から選択される少なくとも1つを含むことができる。
<導電性ペースト>
 本実施形態は、上述の成分を含む導電性ペーストである。
 本実施形態の導電性ペーストは、上述の(A)導電性粒子、(B)熱可塑性樹脂及び(C)溶剤を含む成分のみからなる導電性ペーストであることができる。しかしながら、本発明の効果を妨げない範囲で、又は本発明の効果を向上するために、本実施形態の導電性ペーストは、上述の成分(A)~(C)以外の、その他の成分を含むことができる。すなわち、本実施形態の導電性ペーストは、更に、無機顔料、有機顔料、シランカップリング剤、レベリング剤、チキソトロピック剤、絶縁性粒子、カップリング剤等の界面処理剤、顔料、染料、可塑剤、消泡剤、破泡剤、酸化防止剤、レベリング剤及びチキソトロピック剤等から選択される少なくとも1種を含むことができる。
 本実施形態の導電性ペーストは、上述の成分((A)導電性粒子、(B)熱可塑性樹脂及び(C)溶剤)と、場合により添加されるその他の成分とを、流星型撹拌機、ディソルバー、ビーズミル、ライカイ機、三本ロールミル、回転式混合機、又は二軸ミキサー等の混合機に投入し、混合して製造することができる。このようにしてスクリーン印刷、浸漬、他の所望の塗膜又は電気配線の形成方法に適する導電性ペーストに調製することができる。
 本実施形態の導電性ペーストの粘度は、スクリーン印刷等の所定の塗膜又は電気配線の形成方法に適切に用いることのできる粘度に調整することができる。粘度の調整は、溶剤の量を適切に制御することにより行うことができる。
 本実施形態の導電性ペーストの粘度は、1~1000Pa・secであることが好ましく、2~700Pa・secであることがより好ましく、5~600Pa・secであることが更に好ましく、7~300Pa・secであることが特に好ましい。なお、粘度は、ブルックフィールド社製(B型)粘度計により、SC4-14スピンドル(ユーティリティカップアンドスピンドル(UC/S)=#14)を用いて、回転数10rpm及び測定温度25℃の条件で測定することができる。
 本実施形態の導電性ペーストを用いることにより、公知のコーティング法(ディップ塗工、スプレー塗工、バーコーター塗工、グラビア塗工、リバースグラビア塗工及びスピンコーター塗工等)及び公知の印刷方法(平版印刷、カルトン印刷、金属印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷及びインクジェット印刷等)、ジェットディスペンサー、並びにエアーディスペンサー等の手段で、可撓性基材の表面に、断線の可能性が低い電気回路の配線を形成することができる。
<可撓性基材>
 インモールドエレクトロニクスでは、導電性ペーストを用いて電気回路パターンを印刷した可撓性基材(平面シート又はフィルム)を立体成形のために用いる。基材の材料としては、立体成形が可能な基材であれば特に限定されない。可撓性基材としては、好ましくは、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、及びアクリル系樹脂を材料とする基材が挙げられる。特に、可撓性基材(平面シート又はフィルム)の材料と、導電性ペーストの樹脂成分のガラス転移点、及び軟化点を同程度にすることにより、加熱成形、加圧成形及び真空成形などを用いた立体成形の際の平面シート又はフィルムの伸びが、導電性ペーストの樹脂成分の伸びと適切に追従することができる。そのため、電気配線の断線の可能性を、より低くすることができる。
<導電性ペーストの硬化物を含む電気回路>
 本実施形態は、所定の導電性ペーストの硬化物を含む電気回路である。本明細書では、本実施形態の導電性ペーストを所定のパターンとなるように印刷し、所定の加熱乾燥条件(例えば、120℃、30分)で加熱乾燥することにより硬化させて得られたものを、「硬化物」という。硬化物は、電気回路等の電気配線として用いることができる。したがって、本実施形態の導電性ペーストにより、断線の可能性が低い電気回路を形成することができる。なお、硬化物を製造する際の導電性ペーストの加熱は、最終的な加熱でなくてもよい。
 本実施形態の導電性ペーストは、導電性ペーストの硬化物を所定の条件で硬化させ、貯蔵弾性率を測定するための所定の温度Tmで測定した貯蔵弾性率が、0.001~0.5GPaである。本実施形態の導電性ペーストにおいて、導電性ペーストの硬化物を硬化させるための所定の条件とは、120℃及び30分間の条件である。導電性ペーストは空気雰囲気で硬化させることができる。導電性ペーストの貯蔵弾性率を測定するための温度Tm(℃)は、Tm=178℃であることができる。
 本発明者らは、可撓性基材を用いた立体成形の際の温度に近い178℃での硬化物(電気回路パターン)の貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaであることにより、成形体に配置される導電性ペーストの硬化物(電気回路パターン)にクラックが生じることを抑制することができ、電気配線の断線の可能性を低くすることができることを見出し、本発明に至った。
 なお、立体成形の方法としては、例えば、加熱成形、加圧成形及び真空成形などの方法を挙げることができる。立体成形の方法によっては、成形温度が異なることが考えられる。また、可撓性基材の種類によって、成形温度が異なる場合がある。したがって、厳密には、貯蔵弾性率を測定するための温度Tm(℃)は、成形方法及び可撓性基材の種類によって、適切な温度を選択する必要がある。しかしながら、成形方法及び可撓性基材の種類によって、適切な温度を選択することは煩雑である。一方、本発明者らは、温度Tm(℃)を、178℃として貯蔵弾性率を測定し、導電性ペーストの硬化物の貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaである場合には、導電性ペーストの硬化物にクラックが生じることを抑制することができ、電気配線の断線の可能性を低くすることができることを見出した。このことは、成形方法及び可撓性基材の種類により、成形温度は異なるが、適切な代表的な温度Tm(℃)を選択することにより、導電性ペーストの硬化物にクラックが生じることを抑制することができるものと考えられる。
 なお、温度Tm(℃)として、178℃以外の温度を選択することも可能である。例えば、温度Tm(℃)として、可撓性基材の材料のガラス転移点をTg(℃)として、TgからTg+60℃の範囲の温度を、硬化物の貯蔵弾性率を測定するための温度Tm(℃)とすることができる。一方、TgからTg+60℃の範囲の温度のうち、どの温度をTm(℃)として選択するかを決定することは、煩雑である。そのため、温度Tm(℃)として、178℃を用いることが好ましい。本発明者らは、適切な代表的な温度Tm(℃)として178℃を用いることにより、立体成形の際に、導電性ペーストの硬化物にクラックが生じることを抑制することができることを見出した。成形方法の種類、及び可撓性基材の種類を考慮すると、温度Tm(℃)として178℃を選択した場合には、貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaであることにより、成形体に配置される導電性ペーストの硬化物(電気回路パターン)にクラックが生じることを抑制することができ、電気配線の断線の可能性を低くすることができる。特に、ポリカーボネート樹脂を材料とする平面シート又はフィルムを可撓性基材として用いる場合には、温度Tm(℃)としてTm=178℃であることが好ましい。
 上述のように、本実施形態の導電性ペーストの硬化物を所定の条件で硬化させ、貯蔵弾性率を測定するための所定の温度Tmで測定した硬化物の貯蔵弾性率が、0.001~0.5GPaであることにより、立体成形の際に、導電性ペーストの硬化物(電気回路パターン)にクラックが生じることを抑制することができる。この理由としては、次のことが考えられる。立体成形に用いる一般的な可撓性基材(例えばポリカーボネート樹脂を材料とする平面シート又はフィルム)の貯蔵弾性率は、常温から成形温度(例えば、140~220℃)まで温度を上昇させると、成形温度近く(例えば140℃程度)から、急激に低下する。成形温度での可撓性基材の貯蔵弾性率と、導電性ペーストの硬化物(電気回路パターン)の貯蔵弾性率が近い場合には、可撓性基材及び導電性ペーストの硬化物の変形が同様になるため、硬化物のクラックの発生を抑制することができると考えられる。ただし、本発明は、この推論に拘束されるものではない。
 本明細書において、可撓性基材(例えばポリカーボネート樹脂を材料とする平面シート又はフィルム)の表面に、電気回路パターンを印刷し、印刷した導電性ペーストを硬化させた硬化物(電気回路)を形成したものを、可撓性電気回路体という場合がある。本実施形態の可撓性電気回路体は、可撓性基材、及び可撓性基材上に配置された電気回路を含むことが好ましい。
 本実施形態の導電性ペーストは、可撓性電気回路体形成用の導電性ペーストとして好ましく用いることができる。本実施形態の可撓性電気回路体を立体成形に用いることにより、所望の電気回路を含む成形体を製造することができる。
 本実施形態の導電性ペーストが印刷される可撓性基材は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びアクリル系樹脂からなる群から選択される少なくとも1つを含むことが好ましい。所定の可撓性基材を用いることにより、電気回路及び/又は電子回路の電気配線が伸長及び/又は屈曲した場合であっても、断線の可能性が低い、電気回路の電気配線を、成形体に形成することができる。
 可撓性電気回路体を形成するために、まず、本実施形態の導電性ペーストを用いて電気回路パターンを可撓性基材の表面に印刷した後、導電性ペーストの電気回路パターンを加熱して乾燥することにより、硬化する。導電性ペーストの電気回路パターンを硬化するための温度及び時間は、導電性ペーストに含まれる熱可塑性樹脂の種類により、適切に選択することができる。導電性ペーストを硬化するための温度及び時間は、基材の耐熱性を考慮して、適宜、調整して決定することができる。例えば、導電性ペーストを硬化するための温度及び時間は、60℃~160℃で3分から60分とすることができ、好ましくは80℃~150℃で3分から60分、より好ましくは100℃~130℃で3分から30分とすることができる。電気回路パターンを所定の温度及び時間で硬化することにより、電気回路パターンの硬化物を得ることができる。硬化条件の具体例は、120℃及び30分間の条件である。
 本実施形態の導電性ペーストは、可撓性基材の温度Tmにおける貯蔵弾性率と、導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物の温度Tmにおける貯蔵弾性率との差の絶対値が0~0.50GPaであることが好ましい。本実施形態の導電性ペースト硬化物及び可撓性基材の温度Tmでの貯蔵弾性率との差の絶対値が所定の範囲であることにより、成形体を形成する際に、電気回路及び/又は電子回路の電気配線が伸長及び/又は屈曲した場合であっても、可撓性基材及び導電性ペーストの硬化物の変形が同様になる。そのため、断線の可能性が低い電気配線を形成することができる。
 また、本実施形態の導電性ペーストは、電気回路及び電子回路等の電極及び配線等の電気回路形成に使用されるため、本実施形態の導電性ペーストを用いて得られる電気配線の抵抗値が低く、導電性に優れていることが必要である。所定の組成の本実施形態の導電性ペーストを用いることにより、立体成形を利用して、電気回路及び/又は電子回路の電気配線が伸長及び/又は屈曲した場合であっても、適切な比抵抗を有する電気配線を形成することができる。
<成形体>
 電気回路を形成した可撓性基材(可撓性電気回路体)を成形することにより、本実施形態の成形体を製造することができる。具体的には、例えば、可撓性電気回路体を、他の樹脂(例えば、可撓性基材及び成形用樹脂など)と共に立体成形又は射出成形などの成形をすることにより、本実施形態の成形体を製造することができる。すなわち、本実施形態の成形体は、電気回路を含む。なお、電気回路を含む成形体を製造する技術は、インモールドエレクトロニクスと呼ばれている。したがって、本実施形態の導電性ペーストは、インモールドエレクトロニクス用の導電性ペーストとして、好ましく用いることができる。
 本実施形態の成形体を製造するための成形方法は、特に限定されない。本実施形態の成形体を製造するための成形方法としては、次のように成形方法を例示することができる。例えば、電気回路を形成した可撓性基材(可撓性電気回路体)を、立体成形することにより、本実施形態の成形体を製造することができる。また、電気回路を形成した可撓性基材(可撓性電気回路体)と、成形用樹脂とを用いて射出成形することにより、本実施形態の成形体を製造することができる。また、電気回路を形成した可撓性基材(可撓性電気回路体)を立体成形し、更に成形用樹脂を用いて射出成形することにより、本実施形態の成形体を製造することができる。
 本実施形態の成形体は、加熱成形により立体成形して製造することが好ましい。本実施形態の導電性ペーストを用いて可撓性電気回路体に形成した配線パターンを加熱することにより、伸長及び又は屈曲させることが可能となる。本実施形態の可撓性電気回路体は、電気回路を含め可撓性を有する。そのため、加熱成形により所望の立体形状にすることで、本実施形態の成形体を製造することができる。更に必要に応じて、立体形状の成形体に射出成形などの方法で一体成形することで、所望の形状及びデザインの成形体を得ることができる。
 本実施形態のインモールドエレクトロニクスによる成形体の製造方法では、まず、上述の本実施形態の導電性ペーストを用いて、可撓性基材の表面に電気回路を形成する。次に、電気回路を形成した可撓性基材(可撓性電気回路体)を立体成形又は射出成形することにより、成形体を形成することができる。
 具体的には、インモールドエレクトロニクスによる成形体の製造工程の一例は、下記の通りである。
 まず、初めに、上述の本実施形態の導電性ペーストを製造する。
 次に、本実施形態の導電性ペーストを可撓性基材(例えば、ポリカーボネート樹脂を材料とする平面シート又はフィルム)の表面に印刷して、印刷パターン(電気回路パターン)を形成する。
 次に、可撓性基材に印刷した導電性ペーストの印刷パターン(電気回路パターン)を加熱して、乾燥することにより硬化して、可撓性電気回路体を製造する。硬化条件は、例えば加熱温度120℃及び加熱時間30分とすることができる。
 次に、前期電気回路を形成した可撓性電気回路体を、加熱成形、加圧成形又は真空成形などの成形方法により、立体的な形状に成形する。加熱成形などの成形方法において、可撓性電気回路体の加熱温度は、140℃~220℃であることが好ましい。
 必要に応じて、立体的な形状にした可撓性電気回路体と、成形用樹脂とを成形により、一体成形する。このときの成形方法には、例えば射出成形を用いることができる。
 以上の工程により、インモールドエレクトロニクスによる成形体を製造することができる。本実施形態の成形体の製造方法によれば、断線の可能性が低い電気回路を有する成形体を、立体成形により製造することができる。
 以下、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<導電性ペーストの材料及び調製割合>
 表1及び表2に、実施例1~13及び比較例1~4の導電性ペーストの組成を示す。表1及び表2に記載の各成分の組成は、導電性粒子の重量を100重量部としたときの組成(重量部)である。実施例及び比較例の導電性ペーストは、銀粒子(導電性粒子)、熱可塑性樹脂及び溶剤からなる導電性ペーストである。
<(A)導電性粒子>
 実施例及び比較例では、導電性粒子として銀粒子を用いた。表3に、実施例及び比較例に用いた銀粒子A~D(導電性粒子A~E)の製造会社及び型番、粒子形状、平均粒子径(D50)、タップ(TAP)密度並びにBET比表面積を示す。タップ密度とは、粉体試料を入れた容器を機械的にタップした後に得られる「かさ密度」である。
<(B)熱可塑性樹脂>
 表4に、熱可塑性樹脂として実施例及び比較例に用いた樹脂A~Fの製造会社及び型番、樹脂の種類、分子量並びにガラス転移点を示す。
<(C)溶剤>
 表5に、実施例及び比較例に用いた溶剤A~Cの溶剤の種類及び沸点を示す。なお、上述の熱可塑性樹脂は、溶剤に溶解した状態で、導電性粒子と混合した。
<導電性ペーストの調製>
 次に、上述の所定の調製割合の材料を、プラネタリーミキサーで混合し、更に三本ロールミルで分散し、ペースト化することによって導電性ペーストを調製した。
<粘度の測定方法>
 実施例及び比較例の導電性ペーストの粘度は、ブルックフィールド社製(B型)粘度計により、SC4-14スピンドル(ユーティリティカップアンドスピンドル(UC/S)=#14)を用いて、10rpm及び1rpmの2つの回転数、及び測定温度25℃の条件で測定した。表1及び2に、回転数10rpm及び1rpmでの導電性ペーストの粘度の測定結果を示す。また、表1及び2の「ペースト粘度比」欄に、回転数10rpmの粘度と、回転数1rpmの粘度との比(回転数1rpmの粘度/回転数10rpmの粘度)を示す。
<貯蔵弾性率の測定方法>
 実施例及び比較例の導電性ペーストの硬化物の178℃の温度(Tm)での貯蔵弾性率を、以下のようにして測定した。
 まず、スライドガラスの上にテフロン(登録商標)テープを張り付けた基板を用意した。上述の実施例及び比較例の導電性ペーストを、スライドガラス上のテフロン(登録商標)テープの表面に、長さ40mm、幅5mmの大きさの試験パターンを含むような大きさで印刷した。なお、硬化後の厚さが200±50μmになるように、導電性ペーストを印刷する厚さを調節した。
 次に、スライドガラス上のテフロン(登録商標)テープに試験パターンを配置した状態で、導電性ペーストの試験パターンを硬化した。硬化の条件は、120℃及び30分間である。すなわち、試験パターンを有する基板を、空気雰囲気のオーブンの中で、120℃及び30分間放置することにより、導電性ペーストを乾燥させて、試験パターンの硬化物を得た。
 次に、試験パターンの硬化物(塗膜の硬化物)のみをテフロン(登録商標)テープから剥がして取り出した。この硬化物を長さ40mm、幅5mmのサイズに切り出して、試験片とした。硬化物の厚さは200μm±50μmだった。
 次に、長さ40mm、幅5mm、厚さ200μm±50μmの硬化物の貯蔵弾性率を測定した。測定装置は、HITACHI DMS7100を用い、下記の条件で、貯蔵弾性率を測定した。なお測定温度(Tm)は、178℃の温度(Tm)とした。
 測定条件:Amplitude:5μm、Tension:1.2、Force:0.05N、Force Amplitude Default Value:0.05N
 表1及び表2に、実施例及び比較例の導電性ペーストの硬化物の178℃の温度(Tm)での貯蔵弾性率の測定結果を示す。
<立体成形前の比抵抗の測定方法>
 実施例及び比較例の導電性ペーストの硬化物の立体成形前の比抵抗を、以下のように測定した。可撓性基材として、材質はポリカーボネート樹脂のシート状の可撓性を有する平面シート(フィルム、コベストロ社製 Makrofol(登録商標)DE 1-1 000000)を用いた。基材の大きさはA4サイズ(210mm×297mm)であり、厚さは250μmである。この基材は、160℃程度の温度で変形(伸長)可能である。この基材の表面に、実施例及び比較例の導電性ペーストの配線パターン(長さ:120mm、幅:2mm)を印刷した。印刷には、スクリーン印刷機を用いた。印刷後、定温乾燥機で、120℃で30分間、加熱乾燥させることにより硬化させた。得られた配線パターンの硬化物(以下では、単に「配線パターン」という。)の膜厚は、10~20μmだった。なお、膜厚は、(株)東京精密製表面粗さ形状測定機(型番:サーフコム1500SD-2)を用いて測定した。
 実施例及び比較例の配線パターンの電気抵抗値(立体成形前の電気抵抗値)を、長さ方向の中央部付近の距離80mmの区間の両端に電極を配置して通電することにより測定した。配線パターンの電気抵抗値は、エーディーシー社製、7461Aデジタルマルチメーターを用いて、4端子法で測定した。電気抵抗値及び配線パターンの寸法から、比抵抗を算出した。
 表1及び表2の「比抵抗」の「成形前」欄に、実施例及び比較例の初期抵抗値から算出した立体成形前の比抵抗値を指数形式で示す。例えば、表1の実施例1の立体成形前の比抵抗「1.3E-4」とは、比抵抗が1.3×10-4Ω・cmであったことを示す。なお、比較例4については、測定値が測定限界(比抵抗:5.0×10+3Ω・cm)よりも高く、測定ができなかったため、表1には「>5E+3」と記載した。表1及び表2の「比抵抗」の「成形後」欄に記載の成形後の比抵抗についても同様である。
<立体成形後の比抵抗の測定方法>
 実施例及び比較例の導電性ペーストの硬化物(配線パターン)の立体成形後の比抵抗を、以下のように測定した。まず、上述と同様に、可撓性基材として、ポリカーボネート樹脂のシート状の可撓性を有する平面シート(フィルム、コベストロ社製 Makrofol(登録商標)DE 1-1 000000)を用いた。基材の大きさはA4サイズ(210mm×297mm)であり、厚さは250μmである。この基材は、160℃程度の温度で変形(伸長)可能である。この基材の表面に、図3に示す配線パターンを、実施例及び比較例の導電性ペーストを用いて印刷した。図3に示す配線パターンは、幅2mm、長さ120mmの2つのパターンが、56mm離間する形状である。印刷には、スクリーン印刷機を用いた。印刷後、定温乾燥機で、120℃で30分間、加熱乾燥させて、硬化物を得た。得られた配線パターンの硬化物(単に「配線パターン」という。)の膜厚は、10~20μmだった。なお、膜厚は、(株)東京精密製表面粗さ形状測定機(型番:サーフコム1500SD-2)を用いて測定した。
 次に、実施例及び比較例の配線パターンの硬化物を形成した平面シート(可撓性基材)を加熱成形することより立体成形した。加熱成形は、真空成型機(型番:Formech 450T)を用いて行った。加熱成形の条件は、ヒーター出力100%、加熱時間11秒で行った。平面シート(可撓性基材)をヒーター加熱した後、パターンを押し当て、真空引きをすることにより、立体成形した。図4に、立体成形後の形状の一例の写真を示す。導電性ペーストの硬化物の配線パターンは、立体成形により変形し、図4の写真に示すような形状になった。図5に立体成形後の形状の模式図を示す。図5の上側に示す図は平面模式図(上面模式図)であり、図5の下側に示す図は側面模式図である。図5では、立体成形後の配線は省略している。
 次に、立体成形後の実施例及び比較例の配線パターンの電気抵抗値(立体成形後の電気抵抗値)を、長さ方向の中央部付近の距離80mmの区間の両端に電極を配置して通電することにより測定した。配線パターンの電気抵抗値は、エーディーシー社製、7461Aデジタルマルチメーターを用いて、4端子法で測定した。電気抵抗値及び配線パターンの寸法から、比抵抗を算出した。表1及び表2の「比抵抗」の「成形後」欄に、実施例及び比較例の立体成形後の抵抗値から算出した立体成形後の比抵抗値を、指数形式で示す。
 また、表1及び表2に、立体成形の前後での比抵抗変化率((立体成形後の抵抗率/立体成形前の抵抗率)×100-100)を示す。
<クラックの測定方法>
 立体成形後の比抵抗の測定のために製造した立体成形後の実施例及び比較例の配線パターンについて、クラックの発生を測定した。図4及び図5に、立体成形後の写真及び形状を示す。図4の立体成形後の写真に示すように、配線パターンは、立体成形により変形した。配線の中央部と端部とでは、異なる変形になっている。配線の中央部での立体成形による変形は、配線の幅方向に幅が約60%伸長する変形(成形前2mmの幅が成形後に約3.2mmになる変形)だった。配線の中央部に比べて、端部は円弧状に引き延ばされており、変形が複雑で大きかった。そのため、配線パターンの中央部よりも端部のクラックの発生多いことがわかった。そこで、立体成形後の実施例及び比較例の配線パターンの中央部と、端部とのそれぞれについて、光学顕微鏡を用いて20倍の倍率で観察して、クラックの発生の有無を判断した。
 図1に、導電性ペーストの硬化物(配線パターン)を立体成形した後に、硬化物にクラックが発生していない場合の光学顕微鏡写真(倍率:20倍)の一例を示す。図2に、導電性ペーストの硬化物(配線パターン)を立体成形した後に、硬化物にクラックが発生した場合の光学顕微鏡写真(倍率:20倍)の一例を示す。図2の配線パターンの光学顕微鏡写真では、縞模様が発生していることが見て取れる。この縞模様は、クラックが発生したために生じた模様である。これに対して、図1の配線パターンの光学顕微鏡写真では、縞模様は観察されなかった。したがって、図1の配線パターンでは、クラックが発生していないと判断できる。このように、実施例及び比較例の配線パターンの表面を、光学顕微鏡(倍率:20倍)を用いて観察することにより、クラック発生の有無を判断した。
 表1及び表2に、実施例及び比較例の配線パターンの中央部及び端部について、上述のようにしてクラック発生の有無を判断した結果を示す。また、表1及び2に、光学顕微鏡観察による配線パターンの中央部及び端部でのクラックの発生の有無に基づき、実施例及び比較例の配線パターンの立体成形の際の成形性を判定した結果を示す。中央部及び端部の両方にクラックの発生が無いと判断された配線パターンをA、中央部のクラックの発生は無いが、端部にクラックが発生したと判断された配線パターンをB、中央部の一部にクラックの発生があり、端部にクラックが発生したと判断された配線パターンをC、中央部及び端部の両方にクラックが発生したと判断された配線パターンをDとした。成形性がAである場合には、立体成形後の配線として、好ましく使用することが可能である。成形性がBである場合には、特定の用途において、立体成形後の配線として使用することが可能である。成形性がC又はDである場合には、特定の用途であったとしても、立体成形後の配線としての使用することが困難である。ここで、特定の用途とは、立体成形の際に、配線の幅の伸長が約40~70%、好ましくは55~65%、更に好ましくは50~60%であり、配線の長さ方向の伸長が20%以下、好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下であるような変形を伴う立体成形をする用途である。上述のように、成形性がBであるということは、配線の中央部での立体成形による変形が、配線の幅方向に幅が約60%伸長する変形であってもクラックが発生しないので、このような用途であれば使用可能である。
<実施例及び比較例の測定結果>
 表1及び2に示すように、実施例1~13の導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物の前記温度Tm(Tm=178℃)における硬化物の貯蔵弾性率は、0.001~0.5GPaの範囲だった。一方、比較例1~4の導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物の前記温度Tm(Tm=178℃)における硬化物の貯蔵弾性率は、0.51GPa以上であるか(比較例1~3)、0.00025GPaだった(比較例4)。したがって、比較例1~4の導電性ペーストを所定の条件で硬化させた硬化物の貯蔵弾性率は、0.001~0.5GPaの範囲ではなかった。
 表1及び2に示すように、可撓性基材の温度Tm(Tm=178℃)における貯蔵弾性率(0.002GPa)と、実施例1~13の導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物の前記温度Tm(Tm=178℃)における硬化物の貯蔵弾性率との差の絶対値は、0.001GPa(実施例5)から0.488GPa(実施例11)の範囲であり、0.001~0.5GPaの範囲だった。
 表1に示すように、比較例1~3の導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物(配線パターン)の立体成形後の端部にはクラックが発生した。また、比較例1及び2の硬化物(配線パターン)の中央部にはクラックが発生し、比較例3の硬化物(配線パターン)の中央部の一部にはクラックが発生した。したがって、比較例1及び2の成形性の評価はDであり、比較例3の成形性の評価はCだった。したがって、比較例1~3の導電性ペーストの硬化物(配線パターン)を、立体成形後の配線としての使用することが困難であることが明らかになった。
 表1に示すように、比較例4の導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物(配線パターン)には、立体成形後にクラックが発生しなかった。しかしながら、比較例4の硬化物(配線パターン)の比抵抗は、測定限界である比抵抗(5.0×10+3Ω・cm)よりも高いため、立体成形後の配線としての使用することが困難であることが明らかになった。
 これに対して、実施例1~13の導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物(配線パターン)の中央部には、立体成形後にクラックが発生しなかった。したがって、実施例1~13の導電性ペーストの硬化物(配線パターン)の成形性はA又はBである。したがって、実施例1~13の導電性ペーストの硬化物(配線パターン)は、立体成形を利用して、電気回路及び/又は電子回路の電気配線を形成した場合であっても、断線の可能性が低い電気配線を形成することが可能であることが明らかになった。
 また、実施例1~13の導電性ペーストの硬化物(配線パターン)の立体成形前の比抵抗は、7.0×10-5Ω・cm(実施例12)から1.1×10+1Ω・cm(実施例13)の範囲だった。また、実施例1~13の導電性ペーストの硬化物(配線パターン)の立体成形後の比抵抗は、8.8×10-5Ω・cm(実施例12)から1.0×10+1Ω・cm(実施例13)の範囲だった。したがって、実施例1~13の導電性ペーストの硬化物(配線パターン)は、立体成形前及び立体成形後において、配線として適切に使用することができる比抵抗の値だった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005

Claims (10)

  1.  可撓性基材の表面に電気回路を形成するための可撓性電気回路形成用の導電性ペーストであって、
     (A)導電性粒子と、
     (B)熱可塑性樹脂と、
     (C)溶剤と、
    を含み、
     前記導電性ペーストの貯蔵弾性率を測定するための温度Tm(℃)が、Tm=178℃であり、
     前記導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で硬化させた硬化物の前記温度Tmにおける前記貯蔵弾性率が0.001~0.5GPaである、導電性ペースト。
  2.  前記可撓性基材の前記温度Tmにおける貯蔵弾性率と、前記導電性ペーストを120℃及び30分間の条件で加熱乾燥して硬化させた硬化物の前記温度Tmにおける貯蔵弾性率との差の絶対値が0~0.50GPaである、請求項1に記載の導電性ペースト。
  3.  前記(B)熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、水添スチレン系熱可塑性エラストマー、及びスチレンブタジエンスチレンブロック共重合体からなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項1又は2に記載の導電性ペースト。
  4.  前記ポリカーボネート樹脂が、ポリ(4,4’-シクロヘキシリデンジフェニル)カーボネート及びコポリ[2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン/2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン]カーボネートから選択される少なくとも1つを含む、請求項3に記載の導電性ペースト。
  5.  前記(A)導電性粒子が、銀粒子である、請求項1~4のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
  6.  前記(A)導電性粒子の形状が、不定形又は鱗片状である、請求項1~5のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
  7.  前記可撓性基材が、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びアクリル系樹脂からなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載の導電性ペースト。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の導電性ペーストの硬化物を含む電気回路。
  9.  前記可撓性基材と、前記可撓性基材の表面に配置された請求項8に記載の電気回路と、を含む、可撓性電気回路体。
  10.  請求項1~7のいずれか1項に記載の導電性ペーストを用いて、前記可撓性基材の表面に電気回路を形成する工程と、
     前記電気回路を形成した前記可撓性基材を成形することにより、成形体を形成する工程と、を含む成形体の製造方法。
PCT/JP2023/016035 2022-07-08 2023-04-24 導電性ペースト、電気回路、可撓性電気回路体及び成形体の製造方法 WO2024009589A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022110482 2022-07-08
JP2022-110482 2022-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024009589A1 true WO2024009589A1 (ja) 2024-01-11

Family

ID=89453047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/016035 WO2024009589A1 (ja) 2022-07-08 2023-04-24 導電性ペースト、電気回路、可撓性電気回路体及び成形体の製造方法

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202402972A (ja)
WO (1) WO2024009589A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011116968A (ja) * 2009-10-30 2011-06-16 Hitachi Chem Co Ltd 感光性接着剤組成物、並びにそれを用いたフィルム状接着剤、接着シート、接着剤パターン、接着剤層付半導体ウェハ、接着剤層付透明基板、及び半導体装置。
JP2014216611A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 日東電工株式会社 フィルム状接着剤、ダイシングテープ一体型フィルム状接着剤、及び、半導体装置の製造方法
JP2015003935A (ja) * 2011-10-20 2015-01-08 日立化成株式会社 接着剤組成物並びに接続構造体及びその製造方法
WO2020090757A1 (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 ナミックス株式会社 導電性樹脂組成物、導電性接着剤、および半導体装置
JP2021121018A (ja) * 2019-06-12 2021-08-19 東洋インキScホールディングス株式会社 プリント配線板

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011116968A (ja) * 2009-10-30 2011-06-16 Hitachi Chem Co Ltd 感光性接着剤組成物、並びにそれを用いたフィルム状接着剤、接着シート、接着剤パターン、接着剤層付半導体ウェハ、接着剤層付透明基板、及び半導体装置。
JP2015003935A (ja) * 2011-10-20 2015-01-08 日立化成株式会社 接着剤組成物並びに接続構造体及びその製造方法
JP2014216611A (ja) * 2013-04-30 2014-11-17 日東電工株式会社 フィルム状接着剤、ダイシングテープ一体型フィルム状接着剤、及び、半導体装置の製造方法
WO2020090757A1 (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 ナミックス株式会社 導電性樹脂組成物、導電性接着剤、および半導体装置
JP2021121018A (ja) * 2019-06-12 2021-08-19 東洋インキScホールディングス株式会社 プリント配線板

Also Published As

Publication number Publication date
TW202402972A (zh) 2024-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6521138B1 (ja) 成形フィルム用導電性組成物、成形フィルム、成形体およびその製造方法
JP5712205B2 (ja) 透明導電性複合フィルム
US20230287232A1 (en) Graphene enhanced and engineered materials for membrane touch switch and other flexible electronic structures
JP6690528B2 (ja) 導電性膜
JP7473763B2 (ja) 導電性ホットメルト接着剤組成物、および積層体
CN109564803B (zh) 透明导电成膜及透明导电图案的制造方法
TW201840752A (zh) 可撓性基板用銀糊、電子元件及其製造方法
WO2018123742A1 (ja) 樹脂組成物、硬化物、導電性膜、導電性パターン及び衣服
JP2023021155A (ja) 導電性ペースト、立体印刷回路、タッチセンサーおよびそれらの製法
JP5569733B2 (ja) 導電性銀ペースト、導電性パターンの形成方法及び導電性パターン印刷物
CN109716448B (zh) 树脂基板用银糊、包含树脂基板用银糊的电子元件及其制造方法
WO2024009589A1 (ja) 導電性ペースト、電気回路、可撓性電気回路体及び成形体の製造方法
KR102051762B1 (ko) 신축성 페이스트 조성물
JP7473761B2 (ja) 成形フィルムおよびその製造方法、成形体およびその製造方法
JP2022088712A (ja) 成形フィルム用導電性組成物、成形フィルム、及びその製造方法、並びに、成形体及びその製造方法
JP7084038B6 (ja) 導電性ペースト、導電性膜、及び電子部品
WO2022153925A1 (ja) 導電性組成物、導電性ペースト、電気回路、可撓性電気回路体及び成型体の製造方法
KR101764220B1 (ko) 나노 임프린트용 전도성 조성물 및 이의 제조 방법, 그리고 이를 이용하는 터치 패널의 제조 방법
US11932771B2 (en) Stretchable conductive paste and film
JP7409654B2 (ja) スクリーン印刷用導電性樹脂組成物、及びプリント配線板
WO2022153958A1 (ja) 透明導電性フィルム
Campos‐Arias et al. Stretchable Conductive Inks with Carbon‐Based Fillers for Conformable Printed Electronics
Kawakami et al. R2R‐Based Continuous Production of Patterned and Multilayered Elastic Substrates with Liquid Metal Wiring for Stretchable Electronics

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23835130

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024531926

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A