(57)【要約】【課題】低コストで導通性の高い導体パターンを形成することができる導電性ペーストを提供すること、及び、低コストで導通性の高い導体パターンを提供することを目的とする。【解決手段】導電性ペーストに、銅粉表面の少なくとも一部を銀で覆った銀コート銅粉末と、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂とを含有させる。銅粉の平均粒径は好ましくは０．００１〜５０μｍである。バインダー樹脂は好ましくはセルロース誘導体である。銅粉表面をコートする銀の量は好ましくは銅粉１００重量部に対して０．１〜３００重量部である。前記の導電性ペーストを所定形状で基材に印刷した後、好ましくはプレス又は加熱加湿処理して導体パターンを形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅粉表面の少なくとも一部を銀で覆った銀コート銅粉末と、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂とを含有することを特徴とする導電性ペースト。
【請求項２】
銅粉の平均粒径が０．００１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
バインダー樹脂がセルロース誘導体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ペースト。
【請求項４】
銅粉表面をコートする銀の量が、銅粉１００重量部に対して０．１〜３００重量部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ペースト。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ペーストを用いて形成されたことを特徴とする導体パターン。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ペーストを所定形状で基材に印刷した後、プレスして形成されたことを特徴とする導体パターン。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性ペーストを所定形状で基材に印刷した後、加熱加湿処理して形成されたことを特徴とする導体パターン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路などに利用される導電性ペースト及び導体パターンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子回路や、プラズマディスプレイなどの電磁波シールド材を作成する際、導電性ペーストを印刷して所定のパターンの導体回路を形成する方法が知られている。導電性ペーストは、銅、ニッケル、銀などの導電性の金属粉末とバインダー樹脂とが溶剤に分散してなるものである。金属粉末としては、低コストで導電性のよい銅が一般的に用いられており、高導通性が要求される場合には導電性ペースト中の銅粉末の含有量を高める方法がとられている。
【０００３】
しかしながら、銅粉末を使用した場合、コストメリットはあるものの銅は酸化しやすく、銅の酸化により導通が得られないといった問題があった。また、銀粉末を使用した場合、銀は酸化しにくく導通が得られるものの、銀は高価なためコストが高くなってしまうという問題があった。
【０００４】
これらの問題を克服するために銀で被覆された銅粉を導電性ペーストに用いることが提案されている（特許文献１）。しかし、銀で被覆された銅粉に、従来からバインダー樹脂として汎用されているアクリル樹脂やポリビニルアルコールを加えて導電性ペーストを作成し、この導電性ペーストを用いて導体パターンを形成したとしても導通性を十分に高くすることができなかった。
【特許文献１】特開２００６−１６１０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、低コストで導通性の高い導体パターンを形成することができる導電性ペーストを提供することを目的とする。また、低コストで導通性の高い導体パターンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る導電性ペーストは、銅粉表面の少なくとも一部を銀で覆った銀コート銅粉末と、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂とを含有することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２に係る導電性ペーストは、上記構成に加え、銅粉の平均粒径が０．００１〜５０μｍであることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項３に係る導電性ペーストは、上記構成に加え、バインダー樹脂がセルロース誘導体であることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項４に係る導電性ペーストは、上記構成に加え、銅粉表面をコートする銀の量が、銅粉１００重量部に対して０．１〜３００重量部であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項５に係る導体パターンは、上記構成の導電性ペーストを用いて形成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項６に係る導体パターンは、上記構成の導電性ペーストを所定形状で基材に印刷した後、プレスして形成されたことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項７に係る導体パターンは、上記構成の導電性ペーストを所定形状で基材に印刷した後、加熱加湿処理して形成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、低コストの銅に導通性の高い銀をコートした銅粉末と、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂とを含有することにより、このバインダー樹脂が銀コート銅粉末の導通性を高めるので、導通性の高い導体パターンを形成することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、銅粉の平均粒径が０．００１〜５０μｍであることにより、銅粉が導電性ペースト内に分散して導通性をさらに高めることができるので、導通性がより高い導体パターンを形成することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、バインダー樹脂としてセルロース誘導体を用いることにより、セルロース誘導体が銀コート銅粉末の導通性をさらに高めることができるので、導通性がより高い導体パターンを形成することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、銅粉表面をコートする銀の量が銅粉１００重量部に対して０．１〜３００重量部であることにより銀コート銅粉末同士が接触しやすくなり導通性が高まるので、導通性がより高い導体パターンを形成することができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、上記の導電性ペーストによりパターンが形成されるので、導通性の高い導体パターンを得ることが可能となる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、上記の導電性ペーストがプレスされてパターンが形成されるので、銀コート銅粉末同士の接触面積が増加してさらに導通性の高い導体パターンを得ることが可能となる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、上記の導電性ペーストが加熱加湿処理によりパターンが形成されるので、銀コート銅粉末同士の接触面積が増加してさらに導通性の高い導体パターンを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２１】
本発明の導電性ペーストは、銅粉表面の少なくとも一部を銀で覆った銀コート銅粉末と、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂とを含有するものである。
【００２２】
銀コート銅粉末は公知の方法により得ることができる。例えば、［１］硝酸銀、炭酸アンモニウム塩及びＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）三ナトリウムの銀錯塩溶液を用いて金属銅粉の表面に金属銀を析出させる方法（特公昭５７−５９２８３号公報）や、［２］硝酸銀、アンモニア水及びＥＤＴＡの銀錯塩溶液を用いて金属銅粉の表面に金属銀を析出させる方法（特開昭６１−３８０２号公報）や、［３］キレート化剤溶液に銅粉を分散させた後、分散液に銀イオン溶液を加えて還元反応を促し、さらに還元剤を添加して完全に還元析出させて、銅粉の表面に銀被膜を析出させる方法（特開平１−１１９６０２号公報）や、［４］銀イオンが存在する有機溶媒含有溶液中で、銀イオンと金属銅との置換反応により、銀を銅粒子の表面に被覆する方法（特開２００６−１６１０８１）などにより得ることができる。このうち、［４］の方法が均一なコートを得られることから好ましい。
【００２３】
銀コート銅粉末は、銅粉の表面の少なくとも一部に銀がコートされているものである。銀のコートは、銅粉の表面の全体をコートしているものでもよいし、銅粉の表面の一部をコートしているものであってもよい。一部をコートする場合、銀が表面の一部に偏在しているものよりも、銅粉表面を所々露出させながら銀が銅粉表面の全体に亘って偏在せずにコートしているものであるのが好ましい。偏在せずにコートすることにより、導通性が均一な銀コート粉末粒子を得ることができる。この場合、コートしている銀は銅粉の表面に点状、網目状などの形状で付着している状態となっている。
【００２４】
銅粉の粒径としては、平均粒径が０．００１〜５０μｍであることが好ましい。粒径がこのような範囲になることにより、銅粉が導電性ペースト内に分散して導通性をさらに高めることができるので、導通性がより高い導体パターンを形成することができる。平均粒径が０．００１μｍ未満では、粒子の大きさが小さくなりすぎて取り扱い性が悪くなるおそれがある。一方、平均粒径が５０μｍより大きくなると、粒子の大きさが大きくなって均一な分散が得られないおそれがある。
【００２５】
銅粉表面をコートする銀の量は、銅粉１００重量部に対して０．１〜３００重量部であるのが好ましく、１〜２００重量部であるのがより好ましい。銀の量がこの範囲になることにより、銀コート銅粉末の導通性をさらに高めることができるので、導通性がより高い導体パターンを形成することができる。銅粉表面をコートする銀の量がこの範囲より少ないと、銅の酸化による導通性の劣化を抑制できないおそれがある。一方、銅粉表面をコートする銀の量がこの範囲より多いと、高価である銀の割合が増えるため低コストにできないおそれがある。
【００２６】
導電性ペーストにおける銀コート銅粉末の含有量は１０〜９９重量％であることが好ましい。銀コート銅粉末の量がこの範囲になることにより、形成された導体パターンに十分な導通性を付与することがより可能となるものである。銀コート銅粉末の含有量が１０重量％未満では十分な導通性が得られないおそれがある。一方、銀コート銅粉末の含有量が９９重量％より多いとペーストの性状を保てずにパターン印刷ができなくなるおそれがある。
【００２７】
ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂としては、特に限定されるものではなく、適宜のものを使用することができる。ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂を用いれば、加熱して乾燥する際に樹脂が軟化又は溶融するなどして銀コート銅粉末が導通状態となるのを促進するので、導体パターンの導通性を向上させることができる。特に、導電性ペーストを印刷や塗布した後、プレスや加熱加湿処理などにより導体パターンを形成した場合、ガラス転移温度がこの範囲にある樹脂が軟化又は溶融しやすくなり、導体パターンの導通性をさらに向上させることができる。
【００２８】
ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差走査熱分析（ＤＳＣ）により測定することができる。
【００２９】
ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂としては、例えば、セルロース誘導体、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などや、−ＣＯＣ−骨格、−ＣＯＯ−骨格などを含むこれらの樹脂の誘導体などを用いることができる。そのなかでも、バインダー樹脂としてセルロース誘導体を用いるのが好ましい。セルロース誘導体をバインダー樹脂として用いることにより、セルロース誘導体が銀コート銅粉末の導通性をさらに高めることができるので、導通性がより高い導体パターンを形成することができる。
【００３０】
セルロース誘導体は、セルロース系樹脂であり、そのガラス転移温度（Ｔｇ）は３５〜１７０℃である。セルロース誘導体としては、セルロース系の樹脂であれば、特に限定されるものではないが、エチルセルロース（Ｔｇ：１４０〜１６０℃）、セルロースアセテートブチレート：ブチル基／水酸基＝５２．０／１．８（Ｔｇ：１０１℃）、セルロースアセテートブチレート：ブチル基／水酸基＝４６．０／４．８（Ｔｇ：１３６℃）、セルロースアセテートブチレート：ブチル基／水酸基＝１７．０／１．１（Ｔｇ：１６１℃）などの有機基が導入されたセルロースが好ましい。このようなセルロース誘導体を用いることにより、導体パターンの導通性をさらに向上させることができる。
【００３１】
導電性ペーストにおけるガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂の含有量は０．１〜５０重量％であるのが好ましい。バインダー樹脂の量がこの範囲になることにより、印刷しやすいペースト性状を得ることができると共に、形成された導体パターンに十分な導通性を付与することがより可能となるものである。バインダー樹脂の量が０．１重量％未満ではペーストの性状を得られないおそれがある。一方、バインダー樹脂の量が５０重量％より多いと銅粉末の割合が相対的に低くなり十分な導通性を得られないおそれがある。
【００３２】
また、導電性ペーストにおける銀コート銅粉末と、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜１７０℃のバインダー樹脂との混合比は重量比で５０：５０〜９９：１であるのが好ましい。銀コート銅粉末とバインダー樹脂との混合比がこの範囲になることにより、さらに印刷しやすいペースト性状を得ることができると共に、形成された導体パターンに十分な導通性を付与することがさらに可能となるものである。銀コート銅粉末の量がこの範囲よりも少ないと、十分な導通性が得られないおそれがある。一方、銀コート銅粉末の量がこの範囲よりも多いと、バインダー樹脂の量が少なくなり、ペーストを形成できないおそれがある。
【００３３】
導電性ペーストは、好ましくは適宜の溶剤に上記の銀コート銅粉末とバインダー樹脂とが分散されて調製される。溶剤としては、金属粉末の分散性がよく揮発性のあるものを用いるのが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、酢酸エチル、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、１−（２−メトキシ−２−メチルエトキシ）−２−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及び水等を用いることができ、これらをそれぞれ単独で用いたり、任意の割合で混合した混合溶液として用いたりすることができる。
【００３４】
導電性ペーストにおける溶剤の量は０．１〜５０重量％であるのが好ましい。溶剤の量がこの範囲より少ないと銀コート銅粉末やバインダー樹脂が十分に分散できず、均一な導電性ペーストを得ることができなくなるおそれがある。一方、溶剤の量がこの範囲より多いと、導電性ペーストを印刷した後乾燥させる際に、溶剤を揮発させて除去するのに時間がかかるおそれがある。
【００３５】
本発明の導体パターンは、上記の導電性ペーストを用いて形成されるものである。
【００３６】
導体パターンを形成するにあたっては、まず基材の表面に導電ペーストを所定形状に印刷する。ここで、基材に印刷する形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、プラズマディスプレイ等に使用する透視性電磁波シールド材を製造する場合には、透明基材の表面に格子状又は網目状（メッシュ状）等の形状パターンで印刷することができる。また、印刷方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷等を使用することができる。
【００３７】
次に基材の表面に印刷された導電性ペーストを、例えば５０〜１５０℃、０．１〜１８０分の条件などで加熱して乾燥させる。それにより導体パターンを形成することができる。
【００３８】
上記以外にも導体パターンの形成としては適宜の方法を使用することができるが、好ましくは、導電性ペーストを基材に所定形状で印刷した後、プレス又は加熱加湿処理して形成するものである。導電性ペーストがプレス又は加熱加湿処理されて導体パターンが形成されることにより、さらに導通性の高い導体パターンを得ることが可能となる。
【００３９】
プレスは上記のように印刷後、乾燥された導体パターンをさらに加熱加圧装置を用いてプレスすることにより行う。このようにして形成された導体パターンは、プレスで圧縮されることによって金属粉等の導電性粒子間の接触面積が増加するので、プレスされない従来の導体パターンに比べて、比抵抗が低くなり、導通性が高くなるものである。
【００４０】
プレスは５０〜１５０℃、０．９８ｋＰａ〜１９．６ＭＰａ（０．０１〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２）、０．１〜１８０分の条件で行うのが好ましい。また、プレスとしては平板プレス及びロールプレスなどを用いることが好ましい。また、加熱加圧終了後に、圧力を保ったまま水冷等で急速冷却、例えば１１０℃から４０℃まで３０分で冷却することも導電性ペーストの圧縮状態を保つ上で有効である。
【００４１】
なお、プレスする場合には、導電性ペーストが印刷された基材と加熱加圧装置との間に離型シートを介在させるようにしてもよい。離型シートとしては、ポリエステルフィルム、ポリエステルフィルムにシリコーン樹脂等の剥離剤を塗布して剥離剤層を設けたもの、公知の偏光板等を用いることができる。
【００４２】
また、加熱加湿処理は、印刷後、乾燥された導体パターンに高温の水蒸気を噴出することによって行うことができる。このようにして形成された導体パターンは、バインダー樹脂成分が金属粉等の導電性粒子間から流れ出して排出され、導電性粒子間の接触面積が増加するので、加熱加湿処理されない従来の導体パターンに比べて、比抵抗が低くなり、導通性が高くなるものである。ここで、加熱加湿処理は４０〜２００℃、湿度５０〜１００％、０．０００１〜１００時間の条件で行うのが好ましい。
【００４３】
またさらに、加熱加湿処理を加圧条件下で行い、水蒸気の圧力でプレスすることも好ましい。導電性ペーストが水蒸気の圧力によりプレスされてパターンが形成されることにより、さらに導通性の高い導体パターンを簡単に得ることが可能となる。水蒸気の圧力でプレスするには加熱加湿加圧装置を用いることができる。
【００４４】
加圧条件下での加熱加湿処理としては、上述の導体パターンが印刷され乾燥された基材を加熱加湿加圧装置の中に入れて、水蒸気の圧力によりさらにプレスすることにより行うことができる。このようにして形成された導体パターンは、加圧された水蒸気によってバインダー樹脂成分が金属粉等の導電性粒子間から流れ出して排出されるのが促進されると共に、圧力によるプレスで圧縮されることによって金属粉等の導電性粒子が凝集されるので、導電性粒子間の接触面積がさらに増加し、プレスや加熱加湿処理されない従来の導体パターンに比べて、一層、比抵抗が低くなり、導通性が高くなるものである。また加熱加湿処理を加圧条件下で行うことにより短時間で効率よく簡単に導体パターンを形成することができる。
【００４５】
上述の加熱加圧装置を用いた平板プレスでは、基材の表面に対して垂直な方向に導体パターンが圧縮されるのでその線幅が広がるおそれがある。しかし、水蒸気の圧力によりプレスする方法によれば、一定方向のみに導体パターンが圧縮されるわけではないのでその線幅が広がるのを防止することができるものである。また、上述の加圧しない加熱加湿処理では、バインダー樹脂が残留してしまう可能性がある。しかし、水蒸気の圧力によりプレスする方法によれば、バインダー樹脂を圧力により押し出して排出させることができ、バインダー樹脂の除去をさらに促進するものである。
【００４６】
加熱加湿加圧装置としては、圧力計や温度計等を備えた通常の耐圧容器等、例えば圧力釜やオートクレーブなどを用いることができる。加熱加湿加圧処理は、３０〜２００℃、湿度５０〜１００％、圧力０．９８ｋＰａ〜１９．６ＭＰａ（０．０１〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２）、０．０００１〜１００時間の条件で行うのが好ましい。また、加熱加圧加湿終了後に、圧力を保ったまま水冷等で急速冷却、例えば１１０℃から４０℃まで３０分で冷却することも導電性ペーストの圧縮状態を保つ上で有効である。
【００４７】
また、バインダー樹脂としてセルロース誘導体を使うと、加熱加湿処理により他のバインダー樹脂よりも一層排出されやすくなり比抵抗の低減が顕著となるので好ましい。
【００４８】
以上のようにして形成された導体パターンは低コストを実現し、導通性が高いものである。
【実施例】
【００４９】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００５０】
（実施例１）
有機溶媒に硝酸銀を溶解し、この溶解液と銅粉とを混合・撹拌して金属銅と銀イオンとの置換反応で銀を銅粒子の表面に析出させ、これをろ過することにより、銀コート銅粉末を得た。この銀コート銅粉末の平均粒径は１．３μｍであり、コートされた銀の量は銅１００重量部に対して１００重量部であった。
【００５１】
銀コート銅粉末８ｇと、セルロース誘導体（セルロースアセテートブチレート：ブチル基／水酸基＝５２．０／１．８、EASTMAN製CAB-551-0.2、ガラス転移温度１０１℃）０．５ｇとを、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）１．８ｍＬに分散し、導電性ペーストを調製した。
【００５２】
導電性ペーストを基材（ＰＥＴフィルム）の表面に平面視矩形状（５ｍｍ×３０ｍｍ×０．１ｍｍ）にスクリーン印刷した後、１２０℃、３０分の条件で加熱して乾燥させ、導体パターンを形成した。
【００５３】
（実施例２）
実施例１により得た導体パターンを加熱加圧装置にて１１５℃、２４９ｋＰａ（２．５４ｋｇｆ／ｃｍ２）、５０分の条件でプレスすることによって、導体パターンを形成した。
【００５４】
（実施例３）
実施例１により得た導体パターンをさらに１１５℃、湿度１００％、０．１０ＭＰａ（１．０５ｋｇｆ／ｃｍ２）、１時間の条件でオートクレーブにて加圧条件下、加熱加湿処理することによって、導体パターンを形成した。
【００５５】
（実施例４）
バインダー樹脂として非結晶性ポリエステル樹脂（東洋紡製バイロン２００、ガラス転移温度６７℃）を用いた。それ以外は、実施例１と同様の材料及び方法にて導電性ペーストを調製し、スクリーン印刷及び乾燥後、プレス処理することにより実施例１と同じ形状の導体パターンを形成した。
【００５６】
（比較例１）
金属粉として銅粉（三井金属工業製１１００Y、平均粒径１．１μｍ）を用いた。それ以外は、実施例１と同様の材料及び方法にて導電性ペーストを調製し、スクリーン印刷及び乾燥することにより実施例１と同じ形状の導体パターンを形成した。
【００５７】
（比較例２）
バインダー樹脂として、アクリル樹脂（ガラス転移温度１８０℃、イソホロンジイソシアネートと２−ヒドロキシプロピルアクリレートとを反応させて得たイソホロン構造を有する２官能ウレタンアクリレート、特開２００６−１９３５９６の実施例４参照）を用いた。それ以外は、実施例１と同様の材料及び方法にて導電性ペーストを調製し、スクリーン印刷及び乾燥することにより実施例１と同じ形状の導体パターンを形成した。
【００５８】
（評価）
実施例及び比較例で形成した導体パターンの比抵抗をパターン両端部の抵抗値を測定し、パターン体積から換算した結果を表１に示す。実施例により形成された導体パターンは、比較例のものに比べて比抵抗が低く導通性がよいことが確認された。
【００５９】
【表１】
2010123457.tif 000002