(57)【要約】【課題】加熱による焼結によって電極等を作製するための焼結性導電ペーストに関し、基板表面に形成した所定形状のペースト層と基板との密着性が極めて優れたものとなり、焼成処理を経て形成した導電層の基板に対する密着性にも優れ、摩擦等の衝撃によって形成した導電層が基板から剥離することがない焼結性導電ペーストを提供する。【解決手段】バインダー樹脂、アルコキシシラン化合物、及び、銀粒子を含有する焼結性導電ペースト。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー樹脂、アルコキシシラン化合物、及び、銀粒子を含有することを特徴とする焼結性導電ペースト。
【請求項２】
銀粒子の平均粒子径が０．１〜１μｍであることを特徴とする請求項１記載の焼結性導電ペースト。
【請求項３】
アルコキシシラン化合物は、アルコキシシラン基含有量が銀粒子に対し１×１０−６〜９×１０−５ｍｏｌ／ｇであることを特徴とする請求項１又は２記載の焼結性導電ペースト。
【請求項４】
アルコキシシラン化合物は、数平均分子量が２００〜１０万であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の焼結性導電ペースト。
【請求項５】
アルコキシシラン化合物は、アルコキシシラン基を有するシリコーン樹脂又はアルコキシシラン基を有するポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の焼結性導電ペースト。
【請求項６】
アルコキシシラン基を有するシリコーン樹脂は、アルコキシシラン基を有するジアルキル型シリコーン樹脂であり、かつ、非環状アルキル側鎖のみを有することを特徴とする請求項５記載の焼結性導電ペースト。
【請求項７】
銀粒子１００重量部に対して、バインダー樹脂を１〜１０重量部含有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の焼結性導電ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱による焼結によって電極等を作製するための焼結性導電ペーストに関し、基板表面に形成した所定形状のペースト層と基板との密着性が極めて優れたものとなり、焼成処理を経て形成した導電層の基板に対する密着性にも優れ、摩擦等の衝撃によって形成した導電層が基板から剥離することがない焼結性導電ペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結性の導電性ペーストは、プリント配線基板等に導電性のパターンを作製する場合等に用いられている。このような導電性ペーストは、焼結、形成した電極等が低抵抗で導電性に優れることとともに、基板に印刷等で形成した所定形状のペースト層が基板に対して密着性に優れることが必要であり、これらを改善する試みがなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、金属粉末と、ラダー型骨格を有するオルガノシルセスキオキサンと、溶媒とを含有する焼結型導電性ペーストが開示されている。この特許文献１には、上述の成分を含有することにより、焼結型導電性ペーストが基板に対する優れた密着性と、焼成温度での金属粒子の接触性とが実現される旨、また、いわゆるバインダー樹脂が不要である旨が記載されている。
【０００４】
しかしながら、例えば、導電性ペーストを電極等に利用する場合、多少の摩擦によって焼結導電層が剥離しないことが必須となるところ、特許文献１の組成をもってしても基板に対する充分な密着性を実現することが困難であった。特に、４００℃以下の焼成条件において、形成したペースト層の基板に対する密着性が不充分であった。
【特許文献１】特開２００４−０５５３４５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、上記現状に鑑み、加熱による焼結によって電極等を作製するための焼結性導電ペーストに関し、基板表面に形成した所定形状のペースト層と基板との密着性が極めて優れたものとなり、また、焼成処理を経て形成された導電層の基板に対する密着性も優れ、摩擦等の衝撃によって形成した導電層が基板から剥離することがない焼結性導電ペースト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】
本発明は、バインダー樹脂、アルコキシシラン化合物、及び、銀粒子を含有する焼結性導電ペーストである。
以下、本発明を詳述する。
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、所定のバインダー樹脂、アルコキシシラン化合物及び銀粒子を含有する導電性ペーストは、驚くべきことに、基板表面に形成した所定形状のパターンが、基板に対して極めて優れた密着性を有するものとなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明の焼結性導電性ペーストは、バインダー樹脂、アルコキシシラン化合物及び銀粒子を含有するものである。このような組成からなる本発明の焼結性導電性ペーストは、基板表面に形成した所定形状のペースト層と基板との密着性が極めて優れたものとなる。これは、以下の現象が生じているからであると考えられる。
すなわち、まず、本発明の焼結性導電性ペーストを基板表面に印刷等により所定形状のペースト層を形成し、該ペースト層の焼成処理を行うと、含有するアルコキシシラン化合物のアルコキシ基の分解反応と、アルコキシシラン化合物の基板への近接とが起こり、ペースト層の表面近くにはバインダー樹脂に囲まれた銀粒子がより多く存在することとなる一方、基板表面付近には、基板に対して優れた接着性を発揮するアルコキシシラン化合物が多く存在することとなる。
その後、焼成処理を完了させることで、ペースト層中のバインダー樹脂及びアルコキシシラン化合物の熱分解と銀粒子の溶融融着とが起こり導電性と密着性とに優れた導電層が形成されると考えられる。
【０００９】
本発明の焼結性導電性ペーストは、バインダー樹脂を含有する。
上記バインダー樹脂は、上述した通り、本発明の焼結性導電性ペーストを用いて形成したペースト層を乾燥させると該パターン表面近くで銀粒子を囲むように存在するものである。このように銀粒子を囲むように存在するバインダー樹脂は、アルコキシシラン化合物が銀粒子に直接接することを防止し、焼成時の加熱によってアルコキシシラン化合物が銀粒子表面を変性させ、得られる導電層の抵抗値が高くなることを防止する役割を果たしていると考えられる。
このようなバインダー樹脂としては、アルコキシシラン化合物の熱分解温度よりも高い熱分解温度を有し、また、本発明の焼結性導電性ペーストをスクリーン印刷等で所定形状のペースト層を形成したときに、該ペースト層の形状を保持できるものであることが好ましい。
【００１０】
上記バインダー樹脂の熱分解温度としては、具体的には、好ましい下限は３００℃、好ましい上限は５００℃である。３００℃未満であると、本発明の焼結性導電性ペーストを焼成したときに後述するアルコキシシラン化合物よりも先にバインダー樹脂が熱分解してしまい、銀粒子表面が変性して得られる電極の導電性が劣ることがある。５００℃を超えると、バインダー樹脂の熱分解に高温を要することとなり、製造エネルギーや時間がかかることとなる。また、高温焼成により基板にダメージを与えることもある。
【００１１】
このようなバインダー樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、変性セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂等が挙げられる。
上記ブチラール樹脂としては、例えば、積水化学工業社製「ＢＬ−１０」等を用いることができる。
上記エチルセルロース樹脂としては、例えば、ダウ・ケミカル社製「ＳＴＤ４」、「ＳＴＤ７」、「ＳＴＤ１０」、「ＳＴＤ２０」、「ＳＴＤ４５」、「ＳＴＤ１００」、「ＳＴＤ２００」等を用いることができる。
上記変性セルロースとしては、例えば、セルロースに酸化プロピレンを反応させて得られるヒドロキシエーテル等を用いることができる。そのような樹脂としては例えば、日本曹達社製「ＮＩＳＳＯ  ＨＰＣ」が挙げられる。
なかでも、エチルセルロース樹脂、変性セルロース樹脂、ブチラール樹脂を好適に用いることができる。
【００１２】
本発明の焼結性導電性ペーストにおいて、上記バインダー樹脂の数平均分子量としては特に限定されないが、好ましい下限は５００、好ましい上限は３０万である。５００  未満であると、ペーストの塗布形状を保てない場合があり、３０万を超えると、熱分解性が充分でなく、熱分解に高熱を必要とする場合がある。
なお、本明細書において、数平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定したポリスチレン換算数平均分子量であり、また、ＧＰＣによりポリスチレン換算数平均分子量を測定する際のカラムとしてはＳＨＯＫＯ社製カラムＬＦ−８０４等が挙げられる。
【００１３】
上記バインダー樹脂の配合量としては特に限定されないが、後述する銀粒子１００重量部に対して、好ましい下限が１重量部、好ましい上限が１０重量部である。１重量部未満であると、本発明の焼結性導電性ペーストを用いて電極を形成したときに、該電極の基板に対する密着性が劣り、僅かな摩擦で剥がれることがある。１０重量部を超えると、やはり形成した電極の基板に対する密着性が劣り、僅かな摩擦で剥がれることがある。より好ましい上限は５重量部である。
【００１４】
本発明の焼結性導電性ペーストは、アルコキシシラン化合物を含有する。
上記アルコキシシラン化合物を含有する本発明の焼結性導電性ペーストは、上述した通り、基板表面に形成した所定形状のペースト層が基板に対して密着性が極めて優れたものとなる。
【００１５】
上記アルコキシシラン化合物としては、樹脂骨格中にアルコキシシラン基を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、イミド樹脂、アミドイミド樹脂、オキシフェニレンエーテル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。なかでも、アルコキシシラン基を有するシリコーン樹脂、アルコキシシラン基を有するポリイミド樹脂が好ましく、とりわけ、アルコキシシラン基を有するシリコーン樹脂が好ましい。
【００１６】
上記アルコキシシラン基を有するシリコーン樹脂のシリコーン樹脂骨格としては特に限定はされないが、２官能型のジアルキルシリコーン骨格であることが好ましい。２官能型のジアルキルシリコーン骨格を有することにより、本発明の焼結性導電性ペーストの耐熱性及び密着性が優れたものとなる。
【００１７】
また、上記ジアルキルシリコーン骨格中のアルキル基は、非環状のアルキル基であることが好ましい。
このような非環状のアルキル基を有する上記シリコーン樹脂としては、ジメチルシリコーン樹脂骨格を有するものであることが好ましく、また、一部をエポキシ基、アミノ基、メルカプト基、ビニル基、（メタ）アクリル基等で置換されていてもよい。なお、上記（メタ）アクリル基とは、アクリル基又はメタクリル基を意味する。
【００１８】
上記アルコキシシラン基を有するシリコーン樹脂としては、市販されているものを用いることもでき、具体的には、例えば、ＫＣ−８９Ｓ、ＫＲ−５００、Ｘ−４０−９２２５（以上、いずれも信越化学社製）等が挙げられる。
【００１９】
また、上記アルコキシシラン基を有するポリイミド樹脂の市販品としては、例えば、Ｈ８００Ｄ、Ｈ８０１Ｄ、Ｈ８５０Ｄ、Ｈ７００（以上、いずれも荒川化学社製）等が挙げられる。
【００２０】
上記アルコキシシラン化合物のアルコキシ基は、本発明の焼結性導電性ペーストを焼成するときの昇温時に分解してシラノール基となり得る。このシラノール基が多量に存在すると、後述する銀粒子の表面と反応することにより、銀粒子の表面が変性され溶融時の融着が阻害される場合があると考えられる。そのため、上記アルコキシシラン化合物は、銀粒子に対するアルコキシシラン基含有量の好ましい下限が１×１０−６ｍｏｌ／ｇ、好ましい上限が９×１０−５ｍｏｌ／ｇである。１×１０−６ｍｏｌ／ｇ未満であると、本発明の焼結性導電性ペーストを用いてなる導電層と基板との密着性が不充分となることがあり、９×１０−５ｍｏｌ／ｇを超えると、本発明の焼結性導電性ペーストを焼成したときに銀粒子の融着が充分に行われないことがある。なお、上記アルコキシシラン含有量は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を利用して測定することができる。
【００２１】
上記アルコキシシラン化合物の数平均分子量としては特に限定されないが、好ましい下限は２００、好ましい上限は１０万である。２００未満であると、本発明の焼結性導電性ペーストが加熱されたときに上記アルコキシシラン化合物が蒸発又は分解してしまい、基板との充分な密着性が得られない場合がある。１０万を超えると、基板表面に形成した所定形状のペースト層において、アルコキシシラン化合物の基板側への流動性が低下し充分な密着性が得られない場合がある。より好ましい上限は１万である。
【００２２】
上記アルコキシシラン化合物の含有量としては特に限定されないが、後述する銀粒子１００重量部に対して、好ましい下限が０．５重量部、好ましい上限が２０重量部である。
【００２３】
本発明の焼結性導電ペーストは、銀粒子を含有する。
上記銀粒子は、基板表面に形成した本発明の焼結性導電ペーストの主成分であり、焼成により形成した電極等の導電性パターンとなるものである。上記銀粒子の平均粒子径の好ましい下限は０．１μｍ、好ましい上限は１μｍである。０．１μｍ未満であると、銀粒子の表面に分散安定剤が多量に付着している場合があり、銀粒子の溶融の際に銀粒子同士の融着を妨げることがある。１μｍを超えると、分散安定性や焼成に必要な温度が高くなる場合がある。
【００２４】
また、本発明の焼結性導電性ペーストは、塗布方式にあわせて溶剤を含有していてもよい。
上記溶剤としては、具体的には、例えば、ターピネオール、ジヒドロターピニルアセテート、ジヒドロターピネオール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、イソボルニルシクロヘキサノール等が挙げられる。
【００２５】
本発明の焼結性導電ペーストは、更に、本発明の効果を阻害しない範囲でフィラー、可塑剤、消泡剤等を含有してもよい。
【００２６】
本発明の焼結性導電ペーストの製造方法としては特に限定されず、例えば、上述の各配合物を所望の配合量で遊星式撹拌装置等を用いて混合し、３本ロール等で分散する方法等が挙げられる。
【００２７】
本発明の焼結性導電ペーストを用いて所定形状のペースト層を形成する方法としては特に限定されず、例えば、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷等により電極等の導電性パターンとなるペースト層を形成する方法が挙げられる。
【００２８】
上記バインダー樹脂、アルコキシシラン化合物及び銀粒子を含有する本発明の焼結性導電ペーストは、ガラス、金属、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー、エポキシ樹脂等の基板に対して非常に優れた密着性を有するものとなる。
【００２９】
本発明の焼結性導電ペーストにより基板表面に形成されたペースト層は、該基板に対して極めて密着性に優れたものとなり、その後焼成処理を経て形成される導電性パターンも基板に対して優れた密着性を有するものとなる。この基板表面に形成した導電性パターンの密着性としては、例えば、碁盤目−テープ法（ＪＩＳ−Ｋ−５４００／すきま間隔：１ｍｍ、ます目数：１００個）により評価することができる。本発明の焼結性導電ペーストにより形成された導電性パターンの碁盤目−テープ法による評価結果は、０／１００であることが好ましい。
【００３０】
本発明の焼結性導電ペーストは、あらゆる用途において導電層の形成に用いることができるが、なかでも、プラズマディスプレイ、太陽電池、発光体等の電極形成等等に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、加熱による焼結によって電極等を作製するための焼結性導電ペーストに関し、基板表面に形成したペースト層と基板との密着性が極めて優れたものとなり、焼成処理を経て形成した電極等の導電層の基板に対する密着性にも優れ、摩擦等の衝撃によって形成した導電層が基板から剥離することがない焼結性導電ペーストを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１〜３、比較例１）
（１）導電性ペーストの作製
表１の組成に従って、下記に示す各化合物を用いて所望の配合量を遊星式撹拌装置等で混合し、３本ロール等で分散することにより導電性ペーストを作製した。
【００３４】
（２）導電層の形成
得られた導電性ペーストを、サイズ１００ｍｍ×１５０ｍｍ、厚み０．７ｍｍのアルカリガラス基材上に自動塗工装置（ＰＩ−１２１０）を用いて塗布した。
塗布層を有する基材を、焼成炉を用いて４００℃で１時間加熱焼成し、導電層を作製した。
【００３５】
（評価）
実施例１〜３、比較例１で得られた導電層について、下記のように評価を行った。
【００３６】
（１）導電層の電気伝導率評価
ダイアインスツルメンツ社製抵抗率計・ロレスタＧＰ（ＭＣＰ−Ｔ６1０型）を用いて、ＪＩＳ−Ｋ７１９４準拠の４端子４探針法により体積抵抗の測定を行った。結果を表１に示した。
【００３７】
（２）導電層の密着性評価
得られた導電層を碁盤目−テープ法（ＪＩＳ−Ｋ−５４００／すきま間隔：１ｍｍ、ます目数：１００個）で密着性の評価を行った。結果を表１に示した。なお、表１中、剥離数０を「○」、１〜１０を「△」、それ以外を「×」とした。
【００３８】
【表１】
2008106145.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、加熱による焼結によって電極等を作製するための焼結性導電ペーストに関し、基板表面に形成した所定形状のペースト層と基板との密着性が極めて優れたものとなり、焼成処理を経て形成した導電層の基板に対する密着性にも優れ、摩擦等の衝撃によって形成した導電層が基板から剥離することがない焼結性導電ペーストを提供できる。