(57)【要約】【課題】特に高価な材料または技術を必要とせず、通常の混合技術を用いることにより、低温で硬化することができ、低い抵抗率を持つことができる、導電性ペースト組成物を提供すること。【解決手段】平均粒径１μｍ以下の導電性粉末と、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデンを含むコポリマーバインダーとを溶媒に分散させたことを特徴とする導電性ペースト組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径１μｍ以下の導電性粉末と、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデンを含むコポリマーバインダーとを溶媒に分散させたことを特徴とする導電性ペースト組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の導電性ペースト組成物を、２００℃以下の温度で乾燥することによって形成されることを特徴とする導電性塗膜。
【請求項３】
請求項２に記載の導電性塗膜のパターン層を塗布したことを特徴とする基板。
【請求項４】
請求項２に記載の導電性塗膜を含むことを特徴とするコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性ペースト組成物に関する。より詳細には、本発明は、２００℃以下の低温で硬化することができ、抵抗率が１０-5Ω・ｃｍ未満の導電性塗膜を形成することができる導電性ペースト組成物に関する。この組成物は、プラスチックなどの耐熱性の低い基板に使用することができ、得られる塗膜の抵抗率が低いので薄い導電性配線の形成に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、２００℃以下で乾燥および硬化することができる導電性組成物は、例えば、導電性粉末を、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂などの熱可塑性樹脂、またはエポキシ樹脂およびウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂と混ぜ、次いでこの生成物を適切な溶媒と混ぜることによって得ることが多い。
【０００３】
しかしながら、導電性粉末を一般の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂と混ぜることによって得られるペースト組成物では、この組成物を乾燥および硬化して得られる膜の抵抗率は十分に低くなく、通常１０-5Ω・ｃｍ以上である。膜の抵抗率の上昇には問題があり、特にこれらのペースト組成物から薄い導電性配線を形成するときに問題を生じる。さらに、こうしたペーストを乾燥および硬化することによって得られる膜ははんだ付性が良くないことが知られている。はんだ付性を改良するために、銀被覆粉末、銀−銅合金粉末、および傾斜材料粉末（ｇｒａｄｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｐｏｗｄｅｒｓ）などの特定の導電性粉末を使用することが提案されている（特許文献１から３を参照）。
【０００４】
抵抗率がさらに低い膜を得るためには、焼付け型の導電性ペースト組成物が一般に使用される。焼付け型導電性ペースト組成物は、一般に導電性粉末、ガラスフリット、および分散剤を含有する組成物である。焼付け型導電性ペースト組成物は抵抗率が約１０-6Ω・ｃｍの膜を生成するが、このレベルの抵抗率を得るには、少なくとも５００℃以上の温度で焼付けを行う必要がある。
【０００５】
最近、より微細な導電性粉末（ナノサイズに至るまでの）を使用することにより約２００℃の温度で焼付けを行うことが可能になり、抵抗率が約１０-6Ω・ｃｍの塗膜を形成することができる焼付け型導電性ペースト組成物が提案されている（特許文献４参照）。  より微細な酸化銀粉末と第三級脂肪酸銀塩（ナノサイズに至るまでの）とを混ぜることによって得られ、且つ抵抗が低い膜を低温で形成することが可能な導電性ペースト組成物の使用も提案されている（特許文献５参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−０１４４２９号公報
【特許文献２】特開平０６−２１５６１７号公報
【特許文献３】特開平０６−０５２７２１号公報
【特許文献４】特開２００２−２９９８３３号公報
【特許文献５】特開２００３−２０３６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
焼付け型導電性ペースト組成物の高い焼付け温度は、耐熱性が低い基板に適用することができない点で限界がある。一方、ナノサイズの導電性粉末を使用するすべての方法（特許文献４および５）は、通常の導電性粉末と有機樹脂バインダーとを混ぜて導電性ペースト組成物を得る方法と比べて費用がかかり、今のところまだ実用的な価値が高いとみなすことはできない。
【０００８】
したがって、特に費用のかかる材料または技術を必要とせず、通常の混合技術を用いることによって、低温で硬化し、且つより低い抵抗率を得ることができる導電性ペースト組成物が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題に対処することを目的として、本発明の導電性ペースト組成物は、平均粒径１μｍ以下の導電性粉末と、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデンからなるコポリマーバインダーとを溶媒に分散させることを特徴とする。本発明はまた、この組成物を２００℃以下の温度で乾燥することによって形成した導電性塗膜を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の導電性ペースト組成物は、２００℃以下の温度で硬化することができ、１０-5Ω・ｃｍの抵抗率と高度の微細度を有する導電性塗膜を形成することができる。こうして得られた導電性塗膜ははんだ付性に優れている。さらに、本発明の導電性ペースト組成物は、費用のかかる材料または特別な技術を使用しないで調製することができ、したがって実用的な価値が高い。
【００１１】
本発明の導電性ペースト組成物は、スクリーン印刷することができ、可撓性基板を含むプリント基板上に配線などを形成するのに特に好適である。
【００１２】
本発明の導電性ペースト組成物は、平均粒径１μｍ以下の導電性粉末と、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、およびフッ化ビニリデンからなるコポリマーバインダーとを溶媒に分散させる方法によって形成される。
【００１３】
導電性粉末は、銀粉末、銀で被覆された粉末状の導電性／絶縁性材料、粉末状の銀合金などとすることができる。本発明による導電性ペースト組成物の平均粒径は、１μｍ以下であり、好ましくは０．０１μｍから１μｍ、理想的には０．１から１μｍである。導電性粉末の少なくとも８０質量％は、粒径が１μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０１μｍから１μｍ、理想的には０．１から１μｍである。導電性粉末は、球形状、回転楕円形状、または多面形状とすることができる。
【００１４】
本発明において使用することができるバインダーは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、およびフッ化ビニリデン（ＶｄＦ）の共重合によって形成されるコポリマーである。本発明で使用するコポリマーの融点は、好ましくは２００℃未満であることが望ましく、好ましくは１００から１９５℃、より好ましくは１１０から１５０℃である（ＡＳＴＭ  Ｄ４５９１）。このコポリマーのメルトフローインデックスは、好ましくは１０ｇ／１０分以上であることが望ましく、好ましくは１５ｇ／１０分以上、より好ましくは２０ｇ／１０分以上である（ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８、２６５℃、重量：５ｋｇ）。融点およびメルトフローインデックスがこのような範囲であると、バインダーを有機溶剤に溶解するのに有利である。さらに、下記の有機溶媒へのバインダーの溶解度は、好ましくは１０質量％以上（固形分）であることが望ましく、より好ましくは２０質量％以上（固形分）である。
【００１５】
本発明で使用する有機溶媒の具体例としては、シクロヘキサノン、その誘導体、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトンなどのケトン系溶剤；酢酸エチル、酢酸イソプロピルなどのエステル系溶剤；およびテトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶剤などが挙げられる。本発明で使用する溶媒は、バインダーの溶解度、得られるペースト組成物の粘度、沸点（保管時は蒸発が抑えられ、乾燥時は蒸発が促進される溶媒が好ましい）などを考慮して選択することができる。本発明の好ましい溶媒はトリメチルシクロヘキサノン（沸点：１８９℃）である。
【００１６】
本発明の導電性ペースト組成物は、導電性粉末とバインダーを溶媒に分散させることによって調製される。初めにバインダーを溶媒に溶解してバインダー溶液を調製し、次いで導電性粉末をこのバインダー溶液に分散させることができる。分散は、ロールミル（例えば、３本ロールミルなど）、ボールミルなどの通常の分散装置を用いて行うことができる。得られた導電性ペースト組成物において、導電性粉末／バインダーの重量比は、好ましくは９０：１０以上、より好ましくは９２：８以上、理想的には９４：６以上である。この比をこの範囲に保つことによって、導電性ペースト組成物を乾燥して得られる塗膜の抵抗率を、所望のレベルに保持することができる。導電性ペースト組成物の粘度は、２５℃で、５０から５００Ｐａ・ｓ以下、好ましくは１００から３００Ｐａ・ｓであることがさらに好ましい（ＪＩＳ  Ｋ５４００）。粘度をこの範囲に保持することによって、より容易に導電性ペースト組成物をスクリーン印刷し、微細なパターンを形成することが可能である。
【００１７】
こうして得られた導電性ペースト組成物を基板に付着させ、この組成物を２００℃以下、好ましくは１５０から２００℃で乾燥することによって導電性塗膜を得ることができる。導電性ペーストは、通常の技術、好ましくはスクリーン印刷で塗布することができる。導電性ペーストを付着させる基板は、ガラス、半導体（シリコン）などの耐熱性の高い高抵抗基板、または耐熱性の低いプラスチック基板（普通のプリント板、可撓性プリント板など）とすることができる。堆積したペースト組成物は、溶媒が確実に完全に蒸発する時間、通常２時間以内乾燥することができる。
【００１８】
得られた導電性塗膜の抵抗率は、１０-5Ω・ｃｍ未満、好ましくは２．５〜９．０×１０-6Ω・ｃｍ、より好ましくは５．０〜８．５×１０-6Ω・ｃｍの範囲である。
【００１９】
導電性塗膜は通常のはんだを用いて容易にはんだ付けすることができ、膜の表面ははんだをはじくことがない。
【００２０】
本発明の導電性塗膜は微細なパターンを形成することもできる。例えば、２００μｍ以下の線幅および２００μｍ以下の線間隔を有する配線パターンの形成が可能である。１００μｍ以下の線幅および１００μｍ以下の線間隔を有する、非常に微細な配線パターンの形成も可能である。
【００２１】
用途
本発明は、多層セラミックコンデンサ、タンタルコンデンサ、タッチパネルディスプレー、およびインダクタなどの多くの電子用途で有用である。
【００２２】
本発明の組成物は、コンデンサの導電層（一般には官能性高分子銀層）として特に有用である。一般に、コンデンサはタンタルコンデンサである。しかし、本発明の組成物は、ニオブおよび酸化ニオブコンデンサをも含めた他の種類のコンデンサにも利用することができる。
【００２３】
様々な方法を利用して導電層を導電性炭素／黒鉛層に塗布し、コンデンサを形成することができる。例えば、スパッタリング、スクリーン印刷、浸漬、電着塗装、電子ビーム蒸着、噴霧、インクジェット印刷および真空蒸着などの通常の技術を用いて導電層を形成することができる。
【実施例１】
【００２４】
初めに、熱可塑性フッ素樹脂Ｄｙｎｅｏｎ  ＴＨＶ２２０（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  ３Ｍ製のＴＦＥ／ＨＦＰ／ＶｄＦコポリマーの登録商標）を、トリメチルシクロヘキサノン（Ｄｅｇｕｓｓａ  Ｃｏ．製）に溶解して、溶液の総重量に対して２０質量％の樹脂を含有する樹脂溶液を調製した。
【００２５】
次いで、この樹脂溶液９．３質量部、平均粒径が０．７μｍの球状銀粉末９０．７質量部、およびトリメチルシクロヘキサノン３質量部の混合物を３本ロールミルで混練し、粘度が２５℃で１９１Ｐａ・ｓの導電性ペースト組成物を調製した。この導電性ペースト組成物の粉末／樹脂比は９８：２であった（重量比）。
【００２６】
得られた導電性ペースト組成物を用いて、微細度の異なる配線パターンをガラス基板上にスクリーン印刷し、２００℃で１時間乾燥した。得られた導電性塗膜の抵抗率は５．４×１０-6Ω・ｃｍであった。乾燥条件を１６０℃、１時間に変えると、得られた導電性塗膜の抵抗率は６．８×１０-6Ω・ｃｍであった。
【００２７】
どの乾燥条件を用いた場合も、破線または隣接する線の短絡の発生なしに、線幅１００μｍおよび線間隔１００μｍを有する配線パターンを形成することが可能であった。さらに、３５０℃に加熱した電気はんだごてを用いて、得られた導電性塗膜上にはんだを付着させると、はんだは導電性塗膜の全表面を濡らし、この膜ではじかれることはなかった。
【実施例２】
【００２８】
混合比を樹脂溶液２０．８質量部および球状銀粉末７９．２質量部に変えた以外は、実施例１に記載の方法を繰返した。この導電性ペースト組成物の銀粉末／樹脂比は９５：５であった（重量比）。得られた導電性ペースト組成物の粘度は２５℃で１３０Ｐａ・ｓであった。
【００２９】
乾燥条件を２００℃、１時間とすると、得られた導電性塗膜の抵抗率は５．４×１０-6Ω・ｃｍであった。乾燥条件を１６０℃、１時間とすると、抵抗率は７．４×１０-6Ω・ｃｍであった。
【００３０】
どちらの乾燥条件でも、破線または隣接する線の短絡の発生なしに、線幅１００μｍおよび線間隔１００μｍを有する配線パターンを形成することが可能であった。さらに、３５０℃に加熱した電気はんだごてを用いて、得られた導電性塗膜上にはんだを付着させると、はんだは導電性塗膜の全表面を濡らし、この膜ではじかれることはなかった。
【実施例３】
【００３１】
混合比を樹脂溶液２４．２質量部、球状銀粉末７５．８質量部、およびトリメチルシクロヘキサン１質量部に変えた以外は、実施例１に記載の方法を繰返した。この導電性ペースト組成物の銀粉末／樹脂比は９４．０：６．０であった（重量比）。
【００３２】
乾燥条件を２００℃、１時間とすると、得られた導電性塗膜の抵抗率は６．３×１０-6Ω・ｃｍであった。乾燥条件を１６０℃、１時間とすると、抵抗率は８．２×１０-6Ω・ｃｍであった。
【００３３】
どちらの乾燥条件でも、破線または隣接する線の短絡の発生なしに、線幅１００μｍおよび線間隔１００μｍを有する配線パターンを形成することが可能であった。さらに、３５０℃に加熱した電気はんだごてを用いて、得られた導電性塗膜上にはんだを付着させると、はんだは導電性塗膜の全表面を濡らし、この膜ではじかれることはなかった。
【００３４】
（比較例１）
アクリル樹脂Ｅｌｖａｃｉｔｅ  ２０４１（Ｌｕｃｉｔｅ  Ｃｏ．製の製品の登録商標）を、ＤＢＥ（Ｉｎｖｉｓｔａ  Ｃｏ．製の製品の登録商標）に溶解することにより、樹脂が溶液総重量の１７質量％であるアクリル樹脂溶液を調製した。
【００３５】
次に、このアクリル樹脂溶液１０．７質量部と実施例１で用いた平均粒径０．７μｍの球状銀粉末８９．３質量部の混合物を、３本ロールミルで混練し、粘度が２５℃で２４０Ｐａ・ｓの導電性ペースト組成物を調製した。実施例１と同じく、この導電性ペースト組成物の銀粉末／樹脂比は９８：２であった（重量比）。
【００３６】
得られた導電性ペースト組成物を用いて、微細度の異なる配線パターンをガラス基板上にスクリーン印刷し、１６０℃で１時間乾燥した。得られた導電性塗膜の抵抗率は２．１×１０-6Ω・ｃｍであった。
【００３７】
この比較例の導電性ペースト組成物を用いて、破線または隣接する線の短絡の発生なしに、線幅１００μｍおよび線間隔１００μｍを有する配線パターンを形成することができた。しかし、３５０℃に加熱した電気はんだごてを用いて、得られた導電性塗膜にはんだを付着させると、はんだは膜ではじかれた。
【００３８】
（比較例２）
ポリエステル樹脂Ｅｌｉｔｅｌ  ＵＥＳ２２０（Ｕｎｉｔｉｋａ  Ｃｏ．製の製品の登録商標）を、Ｄｏｗａｎｏｌ  ＰＰＨ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製の製品の登録商標）に溶解することにより、樹脂が溶液総重量の３０質量％であるポリエステル樹脂溶液を調製した。
【００３９】
次に、このポリエステル樹脂溶液６．４質量部、実施例１で用いた平均粒径０．７μｍの球状銀粉末９３．６質量部、およびＤｏｗａｎｏｌ  ＰＰＨ（登録商標）６質量部の混合物を、３本ロールミルで混練し、粘度が２５℃で２００Ｐａ・ｓの導電性ペースト組成物を調製した。実施例１と同じく、この導電性ペースト組成物の銀粉末／樹脂比は９８：２であった（重量比）。
【００４０】
得られた導電性ペースト組成物を用いて、微細度の異なる配線パターンをガラス基板上にスクリーン印刷し、１６０℃で１時間乾燥した。得られた導電性塗膜の抵抗率は７．７×１０-6Ω・ｃｍであった。
【００４１】
この比較例の導電性ペースト組成物を用いて、破線または隣接する線の短絡の発生なしに、線幅１００μｍおよび線間隔１００μｍを有する配線パターンを形成することができた。しかし、３５０℃に加熱した電気はんだごてを用いて、得られた導電性塗膜にはんだを付着させると、はんだは膜ではじかれた。
【００４２】
以下の頁の表で示した結果から分かるように、本発明の導電性ペースト組成物は、２００℃以下の低温で硬化した場合でも、１０-5Ω・ｃｍ未満という低抵抗率の導電性塗膜を形成することができる。本発明の導電性ペースト組成物を用いて、プリント板上の部品の集積度を上げるのに効果的なきめの細かい導電性塗膜を形成することができる。得られた塗膜の低い抵抗率と合わせて、このペーストは、抵抗率が低く粉末消費量が少ない回路要素の形成に効果的である。得られた導電性塗膜は、容易にはんだ付けすることができ、したがって回路要素の外部接続を単純化することができる。
【外国語明細書】
2006152253000001.pdf