(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体の１種または２種以上である粒子状銀化合物と、分散媒と、分散剤を含み、前記分散剤がヒドロキシプロピルセルロースであることを特徴とする導電性組成物。
【請求項２】
前記粒子状銀化合物の平均粒径が、０．０１〜１μｍであることを特徴とする請求項１記載の導電性組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の導電性組成物を塗布し、加熱することを特徴とする導電性被膜の形成方法。
【請求項４】
請求項３記載の導電性被膜の形成方法で得られ、銀粒子が互いに融着していることを特徴とする導電性被膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、導電性ペースト、導電性塗料、導電性接着剤などとして用いられる導電性組成物、並びに、この導電性組成物で形成された導電性被膜およびその形成方法に関し、得られる導電性被膜の導電性を十分に高めるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の導電ペーストとしては、フレーク状の銀粒子にアクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂などからなるバインダ、有機溶剤、硬化剤、触媒などを添加し混合して得られる銀ペーストが代表的なものである。
【０００３】
この銀ペーストは、各種電子機器、電子部品、電子回路などに対して導電性接着剤、導電性塗料などとして広く使用されている。また、この銀ペーストをポリエチレンテレフタレートフィルムなどのプラスチックフィルム上にスクリーン印刷などにより印刷して電気回路を形成したフレキシブル回路板もキーボード、各種スイッチなどのプリント回路板として用いられている。
【０００４】
この銀ペーストの使用方法は、対象物に各種塗布手段により塗布し、常温で乾燥するかあるいは１５０℃程度に加熱して、導電性被膜とすることで行われている。
そして、このようにして得られた導電性被膜の体積抵抗率は、製膜条件にもよるが、１０-4〜１０-5Ω・ｃｍの範囲であり、金属銀の体積抵抗率１．６×１０-6Ω・ｃｍに比べて、１０〜１００倍の値となっており、金属銀の導電性にはとうてい及ばない値となっている。
【０００５】
このような従来の銀ペーストからなる導電性被膜の導電性が低い理由は、銀ペーストから得られた導電性被膜内では、銀粒子の一部のみが物理的に接触しており、接触点が少ないこと、また接触点での接触抵抗があること、一部銀粒子の間にバインダが残存しており、このバインダが銀粒子の直接的な接触を阻害していることなどによるものである。
【０００６】
このような銀ペーストの導電性の低さを改善するものとして、銀ペーストを対象物に塗布し、８００℃程度に加熱し、バインダを焼却して除去するとともに銀粒子を溶融して、銀粒子が融着して一様に連続した金属銀の被膜とする方法がある。このようにして得られた導電性被膜の体積抵抗率は、１０-6Ω・ｃｍ程度になり、金属銀のそれに近い導電性を持つものとなる。
【０００７】
しかし、このものでは、対象物が高温加熱に耐えるガラス、セラミックス、ホウロウなどの耐熱性材料に限られる欠点がある。
【０００８】
また、上述のフレキシブル回路板にあっては、そこに形成される電気回路の線幅を可能な限り細くすることが要求されているが、従来の銀ペーストでは、銀粒子が粒径１〜１００μｍのフレーク状であるため、原理的にフレーク状銀粒子の粒径以下の線幅の回路を印刷することは不可能である。
【０００９】
しかも、電気回路の線幅を細くするにもかかわらず、十分な導電性を持たせることが同時に要求されており、この要求に応えるには電気回路の厚みをかなり厚くする必要がある。しかし、電気回路の厚みを厚くすると製膜が困難になり、回路自体の可撓性も大きく低下する不都合が生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、高温の製膜条件に依らずとも、金属銀に匹敵する低体積抵抗率、高導電性の導電性被膜が得られ、かつフレキシブル回路板などの電気回路を形成した場合にその電気回路の線幅を十分細くでき、その厚みを厚くする必要のない導電性組成物、並びに、この導電性組成物で形成された導電性被膜およびその形成方法を得ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、酸化銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体の１種または２種以上である粒子状銀化合物と、分散媒と、分散剤を含み、前記分散剤がヒドロキシプロピルセルロースの導電性組成物である。
【００１２】
請求項２にかかる発明は、前記粒子状銀化合物の平均粒径が、０．０１〜１μｍである請求項１記載の導電性組成物である。
請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の導電性組成物を塗布し、加熱する導電性被膜の形成方法である。
請求項４にかかる発明は、請求項３記載の導電性被膜の形成方法で得られ、銀粒子が互いに融着している導電性被膜である。
【００１３】
【作用】
粒子状銀化合物は、単なる加熱により、容易に金属銀粒子に還元され、この還元反応時の反応熱で析出した金属銀粒子が溶融し、互いに融着して高導電性の金属銀の被膜を形成する。このため、得られる導電性被膜は金属銀に匹敵する導電性を発揮する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
本発明の導電性組成物に用いられる粒子状銀化合物とは、単なる加熱によって還元されて金属銀となる性質を有する固体粒子状の化合物である。
【００１５】
この粒子状銀化合物の具体的なものとしては、酸化第１銀、酸化第２銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体などが挙げられる。これらは２種以上を混合して使用することもできる。この粒子状銀化合物は、工業生産されたものを用いることができるほか、後述する水溶液からの反応によって得られたものを用いてもよい。
【００１６】
この粒子状銀化合物の平均粒径は、０．０１〜１μｍ、好ましくは０．０１〜０．５μｍの範囲とされ、還元反応条件；加熱温度などに応じて適宜選択することができる。特に、平均粒径が０．５μｍ以下の粒子状銀化合物を用いると還元反応の速度が速くなり好ましい。また、平均粒径が０．５μｍ以下のものは銀化合物と他の化合物との反応によって生成したもの、例えば硝酸銀水溶液に水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液を撹拌下に滴下して反応させて酸化銀を得る方法によって製造することができる。この場合、溶液中に分散安定剤を添加して、析出した粒子状銀化合物の凝集を防止することが望ましい。
【００１７】
また、粒子状銀化合物を分散し、液状の導電性組成物を得るために分散媒が使用される。この分散媒には、水、エタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、イソホロン、テルピネオール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルセロソルブアセテートなどの有機溶剤が使用される。
【００１８】
この分散媒の種類の選択とその使用量は、粒子状銀化合物や製膜条件、例えばスクリーン印刷では刷版のメッシュ粗さや印刷パターンの精細度等によって異なり、最適な製膜ができるように適宜調整される。
【００１９】
また、分散剤を添加して平均粒子径が１μｍ以下の粒子状銀化合物を良好に分散させて、粒子状銀化合物の二次凝集を防止することが好ましい。この分散剤には、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールなどが用いられ、その使用量は粒子状銀化合物１００重量部に対して０〜３００重量部とされる。
【００２０】
本発明の導電性組成物は、上述の粒子状銀化合物を分散媒に分散したものである。また、必要に応じて分散剤が添加されていてもよい。ここで用いられる粒子状銀化合物は、その平均粒径が１μｍ以下の粒径の小さいものが還元反応速度が速くなって好ましい。
【００２１】
また、この導電性組成物の粘度は、製膜条件によって異なるが、例えばスクリーン印刷の場合には３０〜３００ポイズ程度が好ましい。
また、この導電性組成物の使用方法は、対象物にこれを適宜の手段で塗布したのち、これを単に加熱するだけでよい。加熱温度は１８０〜２００℃、加熱時間は１０秒〜１２０分程度とされる。なお、対象物の表面を清浄にしておくことは当然である。
【００２２】
このようにして得られた本発明の導電性被膜では、粒子状銀化合物が還元され、還元された金属銀粒子が互いに融着して、連続した金属銀の薄い被膜となる。このため、本発明の導電性被膜の体積抵抗率は、３〜８×１０-6Ω・ｃｍに至る値を示し、金属銀の体積抵抗率と同オーダーになる。
【００２３】
また、粒子状銀化合物の平均粒径が０．０１〜１μｍであるので、この導電性組成物を基材の印刷して形成した電気回路の線幅を１μｍ以下とすることができ、しかも回路自体の導電性が極めて高いので、回路の厚みを厚くする必要もない。このため、回路の形成が容易であり、回路自体の可撓性も高いものとなる。
【００２４】
さらに、導電性被膜形成のための加熱温度は、１８０〜２００℃で十分であるので、耐熱性の低いプラスチックフィルムなどの対象物にも適用でき、高導電性被膜を形成することができるとともに対象物の熱劣化を招くこともない。
【００２５】
さらに、得られる導電性被膜の体積抵抗率が極めて低いので、被膜の厚みを極めて薄くしても問題のない導電性を得ることができる。被膜厚みは、従来の導電性ペーストに対して体積抵抗率の低下に見合った分だけ薄くすることができる。例えば、５×１０-5Ω・ｃｍの銀ペーストを使用した場合、５０μｍの厚さの回路を要求される仕様の場合、本発明により３×１０-6Ω・ｃｍの体積抵抗率を実現することで、３μｍの厚さにすることができる。
【００２６】
また、得られる導電性被膜の基材側の面は、金属銀の光沢にとむ鏡面を呈するので、ガラス、プラスチックフィルムなどの透明基材の裏面あるいは基材から剥離した導電性被膜の基材側表面は、反射率の高い鏡として、家庭用、工業用等の用途に使用でき、例えばレーザー装置の共振器の反射鏡などに使用することができる。
【００２７】
以下、具体例を示す。
イオン交換水５０ｍｌに硝酸銀０．１７ｇを溶解し、これにヒドロキシプロピルセルロース（分散剤）０．０５〜０．５ｇを溶解した水溶液を用意し、この水溶液に、撹拌下１Ｍ水酸化ナトリウム水溶液を０．９〜５ｍｌ滴下し、撹拌を１０〜３０分続け、酸化銀懸濁液とした。
【００２８】
ついで、メタノールにより酸化銀を２〜５回洗浄し、余分なイオン類を除去した。ついで、これにエタノール（分散媒）を加えてペースト状の本発明の導電性組成物を製造した。この導電性組成物をなす酸化銀の平均粒径は２００〜５００ｎｍであった。
【００２９】
この導電性組成物を厚さ０．１ｍｍのポリイミドフィルムにスクリーン印刷で厚さ５〜１０μｍのパターンを形成したのち、これをオーブン中で、１８０℃で３０分〜３時間加熱した。
【００３０】
得られたパターンの体積抵抗率は、３〜６×１０-6Ω・ｃｍであり、表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、酸化銀から還元析出した銀粒子同士が融着接合していた。
【００３１】
比較のため、銀ペースト（アサヒ化学研究所製）を用いて同様にしてパターンを形成したところ、その体積抵抗率は、３×１０-5Ω・ｃｍであり、表面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、銀フレーク同士が単に接触している状態であった。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の導電性組成物によれば、極めて導電性の高い導電性被膜を得ることができる。また、その導電性被膜の形成は、比較的低い温度での加熱でなされるので、基材として耐熱性の低いプラスチック等を用いることができる。さらに、この導電性組成物で、電気回路を形成した際に、電気回路の線幅を十分狭くすることができ、その厚みを厚くする必要がない。