JP5538016B2 - Conductive resin composition and electronic circuit board - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、基板に導電性パターンを形成するために用いられる導電性樹脂組成物、及び電子回路基板に関する。 The present invention relates to a conductive resin composition used for forming a conductive pattern on a substrate, for example, and an electronic circuit board.
一般に、電極などの導電性パターンを有するプリント配線板やPDP用基板などの電子回路基板は、有機バインダーなどに導電性粉末を混合した導電性樹脂組成物を用い、基板上にスクリーン印刷法やフォトリソグラフィー法などによりパターン形成した後、通常、大気中、500℃以上で焼成することにより形成される。 In general, a printed wiring board having a conductive pattern such as an electrode or an electronic circuit board such as a PDP substrate uses a conductive resin composition in which a conductive powder is mixed with an organic binder or the like. After pattern formation by a lithography method or the like, it is usually formed by firing at 500 ° C. or higher in the atmosphere.
このとき用いられる導電性樹脂組成物において、導電性粉末として、微細な導電性パターンにおいても抵抗値が低く、空気中焼成が可能なAg粉が好適に用いられる。しかしながら、Ag粉は比較的高価で、価格変動リスクが大きいという問題がある。そのため、導電性樹脂組成物の低コスト化を図るために、より安価な他の導電性粉末への代替が種々検討されている。 In the conductive resin composition used at this time, as the conductive powder, Ag powder that has a low resistance value even in a fine conductive pattern and can be fired in the air is preferably used. However, there is a problem that Ag powder is relatively expensive and has a high price fluctuation risk. Therefore, in order to reduce the cost of the conductive resin composition, various alternatives to other cheaper conductive powders have been studied.
例えば、Cu粉を用いることが検討されている。Cu粉はAg粉より安価ではあるが、Cu粉は表面が酸化されやすく、形成された導電性パターンにおいて、良好な導電性を得ることができない。そこで、Cu粉をコア材としてAg層で被覆することにより、表面酸化を抑えることができる。しかしながら、低温時には良好な導電性を有するものの、大気中、500℃以上で焼成すると、Cuが表面に拡散し、酸化するため、形成された導電性パターンにおいて、良好な導電性を得ることができないという問題がある。 For example, use of Cu powder has been studied. Although Cu powder is cheaper than Ag powder, the surface of Cu powder is easily oxidized, and good conductivity cannot be obtained in the formed conductive pattern. Then, surface oxidation can be suppressed by coat | covering Cu powder with Ag layer as a core material. However, although it has good conductivity at low temperatures, when it is baked at 500 ° C. or higher in the atmosphere, Cu diffuses to the surface and oxidizes, so that good conductivity cannot be obtained in the formed conductive pattern. There is a problem.
そこで、焼成時のCuの表面拡散を抑えるために、Cu粉をコア材として、Ni層などを介してAg被覆層を設けた複層コートCu粉を用いることが提案されている(例えば特許文献1など参照)。 Therefore, in order to suppress the surface diffusion of Cu during firing, it has been proposed to use a multilayer coated Cu powder in which an Ag coating layer is provided via a Ni layer or the like using Cu powder as a core material (for example, Patent Documents). 1 etc.).
このような複層コートCu粉を用いることにより、焼成時のCuの表面拡散が抑制され、良好な高温耐酸化性を得ることができる。しかしながら、複層コートCu粉を製造する際、Cu粉をNi層などで被覆した後、さらにAg被覆層を形成するために、製造工程が複雑になる。従って、導電性樹脂組成物の低コスト化を実現する上で、プロセスコストを抑えることができないことが問題となる。 By using such a multilayer coated Cu powder, surface diffusion of Cu during firing is suppressed, and good high-temperature oxidation resistance can be obtained. However, when the multilayer coated Cu powder is produced, after the Cu powder is coated with a Ni layer or the like, an Ag coating layer is further formed, which complicates the production process. Therefore, there is a problem that process costs cannot be suppressed in realizing the cost reduction of the conductive resin composition.
そこで、本発明は、形成される微細な導電性パターンにおいて、良好な導電性を有し、低コスト化を図ることが可能な導電性樹脂組成物、及び導電性パターンの導電性が良好であるとともに、低コスト化を図ることが可能な電子回路基板を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a conductive resin composition that has good conductivity and can reduce costs in a fine conductive pattern to be formed, and the conductivity of the conductive pattern is good. At the same time, an electronic circuit board capable of reducing the cost is provided.
このような課題を解決するために、本発明の一態様の導電性樹脂組成物は、Fe及びCrを主成分とするコア材と、このコア材の表面に形成されたAg被覆層とを有する導電性粉末と、有機バインダーと、を含むことを特徴とする。 In order to solve such a problem, the conductive resin composition of one embodiment of the present invention includes a core material mainly composed of Fe and Cr , and an Ag coating layer formed on the surface of the core material. It contains conductive powder and an organic binder.
このような構成により、導電性粉末を簡易な製造工程により形成することができ、この導電性樹脂組成物を用いて形成される微細な導電性パターンにおいて、良好な導電性を得ることができるとともに、低コスト化を実現することが可能となる。 With such a configuration, the conductive powder can be formed by a simple manufacturing process, and good conductivity can be obtained in a fine conductive pattern formed using this conductive resin composition. It is possible to realize cost reduction.
また、本発明の一態様の導電性樹脂組成物において、有機バインダーは、乾燥性有機バインダー、熱硬化性有機バインダー、光硬化性有機バインダーのいずれか1種を含むことが好ましい。このような構成により、パターニング前、或いはパターニング後に、乾燥、加熱、或いは光照射を行うことにより、導電性パターンとなる乾燥塗膜、或いは硬化塗膜のパターンを形成することが可能となる。 In the conductive resin composition of one embodiment of the present invention, the organic binder preferably includes any one of a dry organic binder, a thermosetting organic binder, and a photocurable organic binder. With such a configuration, it is possible to form a dry coating film or a cured coating film pattern that becomes a conductive pattern by performing drying, heating, or light irradiation before or after patterning.
さらに、本発明の一態様の電子回路基板は、Fe及びCrを主成分とするコア材と、このコア材の表面に形成されたAg被覆層とを有する導電性粉末を含む導電性パターンを備えることを特徴とする。このような構成により、導電性パターンの導電性が良好であるとともに、低コスト化を図ることが可能となる。 Furthermore, an electronic circuit board according to an aspect of the present invention includes a conductive pattern including a conductive powder having a core material mainly composed of Fe and Cr and an Ag coating layer formed on a surface of the core material. It is characterized by that. With such a configuration, the conductivity of the conductive pattern is good and the cost can be reduced.
本発明の導電性樹脂組成物によれば、これを用いて形成される微細な導電性パターンにおいて、良好な導電性を有するとともに、低コスト化を図ることが可能となる。また、本発明の電子回路基板によれば、導電性パターンの導電性が良好であるとともに、低コスト化を図ることが可能となる。 According to the conductive resin composition of the present invention, a fine conductive pattern formed using the conductive resin composition has good conductivity and can be reduced in cost. Further, according to the electronic circuit board of the present invention, the conductivity of the conductive pattern is good and the cost can be reduced.
以下、本発明の実施態様について説明する。
本実施態様の導電性樹脂組成物は、Fe及びCrを主成分とするコア材と、このコア材の表面に形成されたAg被覆層とを有する導電性粉末と、有機バインダーと、を含むものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The conductive resin composition of the present embodiment includes a core material mainly composed of Fe and Cr , a conductive powder having an Ag coating layer formed on the surface of the core material, and an organic binder. .
ここで、本実施態様における導電性粉末を構成するFe及びCrを主成分とするコア材は、これら金属の合金であり、耐食性に優れ、安価なステンレスが好適に用いられる。コア材は、さらにNi、Moなどの金属を含んでもよい。具体的には、SUS316(Fe:69、Cr:17、Ni:12、Mo:2(wt%))、SUS410(Fe:87、Cr:13(wt%))などを用いることができる。
Here, the core material mainly composed of Fe and Cr constituting the conductive powder in this embodiment is an alloy of these metals , and is excellent in corrosion resistance and inexpensive stainless steel is preferably used. The core material may further contain a metal such as Ni or Mo. Specifically, SUS316 (Fe: 69, Cr: 17, Ni: 12, Mo: 2 (wt%)), SUS410 (Fe: 87, Cr: 13 (wt%)), or the like can be used.
コア材の平均粒径は、0.1〜20μmであることが好ましい。0.1μm未満であると、均一なAg被覆が困難となる。一方、20μmを超えると、導電性パターンの形状に影響し、微細パターンの形成が困難となる。より好ましくは、0.5〜10μmである。 The average particle diameter of the core material is preferably 0.1 to 20 μm. When it is less than 0.1 μm, uniform Ag coating becomes difficult. On the other hand, if it exceeds 20 μm, the shape of the conductive pattern is affected, and it becomes difficult to form a fine pattern. More preferably, it is 0.5-10 micrometers.
このようなコア材の表面に形成されたAg被覆層は、めっきにより形成されることが好ましい。めっき方法としては、無電解めっき法、電気めっき法、置換めっき法、気相めっき法などが挙げられるが、製造の容易性や品質の安定性に優れている点で、無電解めっき法が好適に用いられる。このようにして形成されるAg被覆層は、単層であっても、複層であってもよく、特に限定されるものではない。 The Ag coating layer formed on the surface of such a core material is preferably formed by plating. Examples of the plating method include an electroless plating method, an electroplating method, a displacement plating method, and a vapor phase plating method. The electroless plating method is preferable because it is easy to manufacture and has excellent quality stability. Used for. The Ag coating layer thus formed may be a single layer or a multilayer, and is not particularly limited.
Ag被覆層の膜厚は、0.01〜3μmであることが好ましい。膜厚が0.01μm未満では、抵抗値が上昇してしまう。一方、膜厚が3μmを超えると、Ag量が多くなるため、低コスト化を図ることが困難となる。より好ましくは、0.05〜2μmである。 The film thickness of the Ag coating layer is preferably 0.01 to 3 μm. When the film thickness is less than 0.01 μm, the resistance value increases. On the other hand, when the film thickness exceeds 3 μm, the amount of Ag increases, and it is difficult to reduce the cost. More preferably, it is 0.05-2 micrometers.
また、導電性粉末中のAg量は、10〜70質量%であることが好ましい。10質量%未満では、抵抗値が上昇してしまう。一方、70質量%を超えると、Ag量が多くなるため、低コスト化を図ることが困難となる。より好ましくは、15〜50質量%である。 Moreover, it is preferable that Ag amount in electroconductive powder is 10-70 mass%. If it is less than 10% by mass, the resistance value increases. On the other hand, if it exceeds 70% by mass, the amount of Ag increases, making it difficult to reduce the cost. More preferably, it is 15-50 mass%.
このように構成される導電性粉末は、高導電性のため、その粉末形状が略球形であることが好ましい。また、その平均粒径が、0.1〜20μmであることが好ましい。0.1μm未満であると、均一なAg被覆が困難となる。一方、20μmを超えると、導電性パターンの形状に影響し、微細パターンの形成が困難となる。より好ましくは、0.5〜10μmである。 The conductive powder configured as described above preferably has a substantially spherical shape because of its high conductivity. Moreover, it is preferable that the average particle diameter is 0.1-20 micrometers. When it is less than 0.1 μm, uniform Ag coating becomes difficult. On the other hand, if it exceeds 20 μm, the shape of the conductive pattern is affected, and it becomes difficult to form a fine pattern. More preferably, it is 0.5-10 micrometers.
このような導電性粉末は、後述する有機バインダー100質量部に対し、50〜2,000質量部となる割合で配合されることが好ましい。50質量部未満では導体回路の線幅収縮や断線が生じやすくなる。一方、2,000質量部を超えると、分散性が低下し、ペースト化が困難となる。より好ましくは、300〜1500質量部である。 Such conductive powder is preferably blended at a ratio of 50 to 2,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organic binder described later. If the amount is less than 50 parts by mass, the line width shrinkage or disconnection of the conductor circuit tends to occur. On the other hand, when the amount exceeds 2,000 parts by mass, dispersibility is lowered and pasting becomes difficult. More preferably, it is 300-1500 mass parts.
本実施態様における有機バインダーとしては、乾燥性有機バインダー、熱硬化性有機バインダー、光硬化性有機バインダーのいずれか1種を含むものを用いることができる。 As the organic binder in this embodiment, an organic binder containing any one of a dry organic binder, a thermosetting organic binder, and a photocurable organic binder can be used.
このうち、乾燥性有機バインダーは、後述する有機溶剤とともに用いられ、加熱乾燥によって有機溶剤が除去されることにより、乾燥塗膜を形成する。また、熱硬化性有機バインダーは、熱又は触媒の作用を受けて分子間架橋することにより硬化し、硬化塗膜を形成する。 Among these, a dry organic binder is used with the organic solvent mentioned later, and forms a dry coating film by removing an organic solvent by heat drying. Further, the thermosetting organic binder is cured by intermolecular crosslinking under the action of heat or a catalyst to form a cured coating film.
このような乾燥性有機バインダー、熱硬化性有機バインダーとしては、アクリル系ポリオール、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、スチレン−アリルアルコール樹脂、フェノール樹脂等のオレフィン系水酸基含有ポリマー、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロールなどのセルロール誘導体や、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、アルキドフェノール樹脂、ブチラール樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂などの樹脂を用いることができる。特に、熱硬化性有機バインダーとして、熱硬化により硬化塗膜を形成する場合には、過酸化物や酸触媒などの硬化触媒や熱ラジカル重合開始剤を併用することが好ましい。 Examples of such dry organic binder and thermosetting organic binder include acrylic polyol, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, styrene-allyl alcohol resin, olefinic hydroxyl group-containing polymer such as phenol resin, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose Cellulose derivatives such as ethylene-vinyl acetate copolymer, alkyd resin, alkyd phenol resin, butyral resin, epoxy resin, modified epoxy resin, acrylic resin, polyurethane resin, and polyester resin can be used. In particular, when a cured coating film is formed by thermosetting as the thermosetting organic binder, it is preferable to use a curing catalyst such as a peroxide or an acid catalyst or a thermal radical polymerization initiator in combination.
また、光硬化性有機バインダーは、紫外線、電子線などの活性エネルギー線の作用を受けて、分子間架橋により硬化し、硬化塗膜を形成する。 In addition, the photocurable organic binder is cured by intermolecular crosslinking under the action of active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams to form a cured coating film.
このような光硬化性有機バインダーとしては、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基等のエチレン性不飽和結合やプロパルギル基などの感光性基を有する樹脂、例えば側鎖にエチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体、不飽和カルボン酸変性エポキシ樹脂あるいはそれにさらに多塩基酸無水物を付加した樹脂など、従来公知の各種感光性樹脂(感光性プレポリマー)を用いることができる。 Examples of such a photocurable organic binder include a resin having a photosensitive group such as an ethylenically unsaturated bond such as a vinyl group, an allyl group, an acryloyl group, or a methacryloyl group, or a propargyl group, for example, an ethylenically unsaturated group in a side chain. Conventionally known various photosensitive resins (photosensitive prepolymers) such as an acrylic copolymer having an unsaturated carboxylic acid, an unsaturated carboxylic acid-modified epoxy resin, or a resin further added with a polybasic acid anhydride can be used.
これらの光硬化性有機バインダーは、分子中に1個以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物、即ち光重合性モノマーもしくはオリゴマーと併用して用いることができる。また、光硬化性有機バインダーは、光重合をより効率的に進行させるために、光重合開始剤や光重合促進剤を併用することが好ましい。 These photocurable organic binders can be used in combination with a compound having one or more ethylenically unsaturated bonds in the molecule, that is, a photopolymerizable monomer or oligomer. The photocurable organic binder is preferably used in combination with a photopolymerization initiator or a photopolymerization accelerator in order to allow the photopolymerization to proceed more efficiently.
また、これら乾燥性有機バインダー、熱硬化性有機バインダー、光硬化性有機バインダーは、必ずしも単体で用いる必要はなく、2種以上併用することも可能である。 Moreover, these dry organic binders, thermosetting organic binders, and photocurable organic binders are not necessarily used alone, and two or more kinds can be used in combination.
本実施態様の導電性樹脂組成物において、必要に応じて有機溶剤を用いることができる。有機バインダーが固体状の場合には、溶剤に有機バインダーを溶解、或いは分散させることにより、所定の粘度で、基体への塗布が可能となる。また、有機バインダーが液状の場合には、その粘度を調整することができる。 In the conductive resin composition of this embodiment, an organic solvent can be used as necessary. When the organic binder is solid, it can be applied to the substrate with a predetermined viscosity by dissolving or dispersing the organic binder in a solvent. Moreover, when the organic binder is liquid, its viscosity can be adjusted.
このような有機溶剤は、導電性樹脂組成物に含まれる有機成分に対して、80質量%未満となるように配合されることが好ましい。有機溶剤の配合量が有機成分に対して80質量%以上では、粘度が低くなり、塗布性が悪化する。また、沈降等が発生し、保存安定性が低下するという問題を生じる。 Such an organic solvent is preferably blended so as to be less than 80% by mass with respect to the organic component contained in the conductive resin composition. When the blending amount of the organic solvent is 80% by mass or more with respect to the organic component, the viscosity is lowered and the coating property is deteriorated. Moreover, sedimentation etc. generate | occur | produce and the problem that storage stability falls arises.
本実施態様の導電性樹脂組成物において、焼成して導電性パターンを形成する場合、導電性パターンの強度や基板との密着性向上のために、低融点ガラス粉末を導電性粉末100質量部あたり1〜30質量部の割合で配合することが好ましい。 In the conductive resin composition of the present embodiment, when the conductive pattern is formed by baking, the low melting point glass powder is added per 100 parts by mass of the conductive powder in order to improve the strength of the conductive pattern and the adhesion to the substrate. It is preferable to mix | blend in the ratio of 1-30 mass parts.
このような低融点ガラス粉末としては、ガラス点移転(Tg)が300〜500℃で、ガラス軟化点(Ts)が400〜600℃であるガラス粉末、例えば酸化鉛、酸化ビスマス、酸化亜鉛または酸化リチウムを主成分とするガラス粉末が好適に用いられる。また、その平均粒径は、解像度の点からは、0.1〜10μmであることが好ましい。より好ましくは0.5〜3μmである。 As such a low melting glass powder, a glass powder having a glass point transfer (Tg) of 300 to 500 ° C. and a glass softening point (Ts) of 400 to 600 ° C., for example, lead oxide, bismuth oxide, zinc oxide or oxidation A glass powder mainly composed of lithium is preferably used. The average particle diameter is preferably 0.1 to 10 μm from the viewpoint of resolution. More preferably, it is 0.5-3 micrometers.
また、本実施態様の導電性樹脂組成物において、印刷性の向上のために、導電性パターンに悪影響を及ぼさない範囲で、シリカ粉末、特に合成アモルファスシリカ微粉末を配合することが好ましい。 In the conductive resin composition of this embodiment, it is preferable to blend silica powder, particularly synthetic amorphous silica fine powder, in a range that does not adversely affect the conductive pattern in order to improve printability.
本実施態様の導電性樹脂組成物において、有機バインダーとして光硬化性有機バインダーを用いる場合、ゲル化や増粘を防ぐために、保存安定剤を用いることが好ましい。保存安定剤としては、具体的には、有機酸や無機酸、リン含有化合物などを挙げることができる。 In the conductive resin composition of the present embodiment, when a photocurable organic binder is used as the organic binder, it is preferable to use a storage stabilizer in order to prevent gelation and thickening. Specific examples of the storage stabilizer include organic acids, inorganic acids, and phosphorus-containing compounds.
さらに、本実施態様の導電性樹脂組成物において、必要に応じて、シリコーン系、アクリル系などの消泡・レベリング剤、分散剤、皮膜の密着性向上のためのシランカップリング剤、酸化防止剤などの各種添加剤を配合することができる。 Furthermore, in the conductive resin composition of the present embodiment, if necessary, a defoaming / leveling agent such as silicone or acrylic, a dispersant, a silane coupling agent for improving the adhesion of the film, an antioxidant Various additives such as can be blended.
このように構成される本実施態様の導電性樹脂組成物は、各成分を所定の組成となるように調合した後、3本ロールミルや混錬機で混合分散するか、或いは自転公転撹拌機で高速撹拌して分散することにより調製される。 The conductive resin composition of the present embodiment configured as described above is prepared by mixing and dispersing each component with a three-roll mill or a kneader, or by using a rotation and revolution stirrer after preparing each component to have a predetermined composition. It is prepared by dispersing with high-speed stirring.
このようにして調製された導電性樹脂組成物は、乾燥性有機バインダーを用いた場合、基材上にスクリーン印刷などにより印刷された後、例えば、熱風式乾燥炉を用いて100℃〜150℃で5〜60分間の加熱乾燥を行い、溶剤を除去することにより、乾燥塗膜からなる導電性パターンが形成される。 The conductive resin composition thus prepared is printed on a substrate by screen printing or the like when a dry organic binder is used, and then, for example, 100 ° C. to 150 ° C. using a hot air drying oven. The conductive pattern which consists of a dry coating film is formed by performing heat drying for 5 to 60 minutes and removing a solvent.
また、熱硬化性有機バインダーを用いた場合、基材上に、スクリーン印刷などでパターン印刷した後、例えば120℃〜180℃の温度に加熱して熱硬化させることにより、硬化塗膜からなる導電性パターンが形成される。 Moreover, when a thermosetting organic binder is used, after conducting pattern printing on the substrate by screen printing or the like, the conductive film made of a cured coating film is heated and cured at a temperature of 120 ° C. to 180 ° C., for example. A sex pattern is formed.
また、光硬化性有機バインダーを用いた場合、基材上に、スクリーン印刷などでパターン印刷した後、活性エネルギー線にて硬化させることにより、硬化塗膜からなる導電性パターンが形成される。 Moreover, when using a photocurable organic binder, the conductive pattern which consists of a cured coating film is formed by pattern-printing on a base material by screen printing etc., and then making it harden | cure with an active energy ray.
光硬化性有機バインダーを用いた場合、リソグラフィ法により導電性パターンを形成することも可能である。基材上にスクリーン印刷等で全面印刷した後、熱風循環式乾燥炉や遠赤外線乾燥炉などで、例えば60〜120℃で5〜40分間乾燥して有機溶剤を蒸発させ、タックフリーの塗膜を得る。さらに、選択的露光を行い、現像後、焼成することにより、焼成物からなる導電性パターンが形成される。 When a photocurable organic binder is used, a conductive pattern can be formed by a lithography method. After the entire surface is printed on the substrate by screen printing or the like, the organic solvent is evaporated by drying at 60 to 120 ° C. for 5 to 40 minutes in a hot air circulation drying furnace or a far infrared drying furnace, and a tack-free coating film Get. Furthermore, selective exposure is performed, and after development, firing is performed to form a conductive pattern made of a fired product.
光硬化性有機バインダーは、予めフィルム上に成膜されたドライフィルムの状態で用いることもできる。その場合には基材上にドライフィルムをラミネートし、同様に、選択的露光を行い、現像後、焼成することにより、焼成物からなる導電性パターンが形成される。 A photocurable organic binder can also be used in the state of the dry film formed into a film previously on the film. In that case, a conductive film made of a fired product is formed by laminating a dry film on a substrate, similarly performing selective exposure, and developing and firing.
以下、実施例及び比較例を示して本実施形態について具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものでない。なお、「部」及び「%」とあるのは、特に断りがない限り全て質量基準である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this embodiment is demonstrated concretely, this invention is not limited to a following example. “Parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
[導電性粉末の作成]
表1に示すように、それぞれ平均粒径が6μmの2種類のステンレス粉(SUS316、SUS410)に、それぞれ無電解めっきにより、所定の膜厚、めっき量となるように、Ag被覆層を形成し、導電性粉末A、Bを作成した。
[Creation of conductive powder]
As shown in Table 1, an Ag coating layer is formed on two types of stainless steel powder (SUS316, SUS410) each having an average particle diameter of 6 μm by electroless plating so as to have a predetermined film thickness and plating amount. Conductive powders A and B were prepared.
[有機バインダーの調製]
(有機バインダーA)
温度計、攪拌機、滴下ロート、及び還流冷却器を備えたフラスコに、溶媒としてジエチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート、触媒としてアゾビスイソブチロニトリル
をいれ窒素雰囲気下、80℃に加熱し、メタクリル酸及びメチルメタアクリレートを、メタクリル酸:0.4mol、メチルメタアクリレート:0.6molのモル比で混合したモノマーを約2時間かけて滴下し、さらに1時間攪拌後、温度を115℃まで上げて失活させ、樹脂溶液を得た。
[Preparation of organic binder]
(Organic binder A)
In a flask equipped with a thermometer, stirrer, dropping funnel, and reflux condenser, diethylene glycol monoethyl ether acetate as a solvent and azobisisobutyronitrile as a catalyst are added and heated to 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. A monomer mixed with methacrylic acid: 0.4 mol and methyl methacrylate: 0.6 mol in molar ratio was added dropwise over about 2 hours, and the mixture was further stirred for 1 hour, and then the temperature was raised to 115 ° C. to deactivate. A resin solution was obtained.
この樹脂溶液を冷却後、触媒として臭化テトラブチルアンモニウムを用い95〜115℃、30時間の条件で、ブチルグリジルエーテル:0.4molを、得られた樹脂のカルボキシル基の等量と付加反応させ、冷却した。さらに、得られた樹脂のOH基に対して95〜105℃、8時間の条件で、無水テトラヒドロフタル酸0.26molを付加反応させ、冷却後取り出して固形分の55%の有機バインダーAを得た。 After cooling this resin solution, tetrabutylammonium bromide was used as a catalyst at 95 to 115 ° C. for 30 hours, and butyl glycidyl ether: 0.4 mol was added with an equivalent amount of the carboxyl group of the obtained resin and addition reaction. And cooled. Further, 0.26 mol of tetrahydrophthalic anhydride was added to the OH group of the obtained resin under the conditions of 95 to 105 ° C. for 8 hours, cooled and taken out to obtain an organic binder A having a solid content of 55%. It was.
[ガラススラリーの調製]
ガラス粉末としては、Bi2O3:50%、B2O3:16%、ZnO:14%、SiO2:2%、BaO:18%、熱膨張係数α300=86×10−7/℃、ガラス軟化点501℃のものを用いた。このガラス粉末を粗粉砕した後、300メッシュのスクリーンにてフィルタリングを行ない、得られたガラス粉末70質量部と2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノブチレートを29.16質量部、それに分散剤として、BYK−410を0.14質量部、BYK−182を0.7質量部加えた。
[Preparation of glass slurry]
As the glass powder, Bi 2 O 3 : 50%, B 2 O 3 : 16%, ZnO: 14%, SiO 2 : 2%, BaO: 18%, coefficient of thermal expansion α 300 = 86 × 10 −7 / ° C. A glass softening point of 501 ° C. was used. After roughly pulverizing the glass powder, filtering was performed with a 300 mesh screen, and 70. mass parts of the obtained glass powder and 29.16 masses of 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monobutyrate were obtained. As a dispersant, 0.14 parts by mass of BYK-410 and 0.7 parts by mass of BYK-182 were added.
これをビーズミル(三井鉱山株式会社製SC50)により、メディア径:φ0.3〜0.8mmのZrO2製のビーズを用い、回転数2,000〜3,300rpmで、3〜9時間にて微粉砕して、粒度がD50:1.0μm、Dmax:3.9μmで、ガラス粉末含有量が70質量%のガラススラリーを調製した。
なお、粒度測定は、堀場レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920を用いて行った。
Using a bead mill (SC50 manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), ZrO 2 beads with a media diameter of φ0.3 to 0.8 mm were used, and the number of revolutions was 2,000 to 3,300 rpm for 3 to 9 hours. By pulverizing, a glass slurry having a particle size of D50: 1.0 μm, Dmax: 3.9 μm and a glass powder content of 70% by mass was prepared.
The particle size measurement was performed using a Horiba laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920.
[導電性樹脂組成物の調製]
各成分を以下に示すように1200mlのポリ容器にて配合し、ディゾルバーにて500rpm、10分間攪拌を行なった。その後、7インチサイズセラミック製3本ロールにて2回混練してペースト化し、導電性樹脂組成物1(実施例1、2、比較例1、2)、導電性樹脂組成物2(実施例3、4、比較例3、4)を得た。
[Preparation of conductive resin composition]
Each component was blended in a 1200 ml plastic container as shown below, and stirred with a dissolver at 500 rpm for 10 minutes. Thereafter, the mixture was kneaded twice with 7-inch ceramic three rolls to form a paste, and the conductive resin composition 1 (Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2) and the conductive resin composition 2 (Example 3). 4, Comparative Examples 3, 4) were obtained.
(導電性樹脂組成物1)
ノボラック型フェノール樹脂:100.0部
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル:120.0部
レベリング・消泡剤(モンサント社製、商品名:モダフロー):5.0部
分散剤(BYK−chemie製、商品名:BYK−182):5.0部
ヘキサメチレンテトラミン:10.0部
導電性粉末:700.0部
(Conductive resin composition 1)
Novolac-type phenol resin: 100.0 parts Tripropylene glycol monomethyl ether: 120.0 parts Leveling / antifoaming agent (manufactured by Monsanto, trade name: Modaflow): 5.0 parts Dispersant (manufactured by BYK-chemie, trade name: BYK-182): 5.0 parts Hexamethylenetetramine: 10.0 parts Conductive powder: 700.0 parts
(導電性樹脂組成物2)
有機バインダーA:180.0部
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル:85.0部
レベリング・消泡剤(モンサント社製、商品名:モダフロー) 5.0部
リン酸エステル 4.0部
ガラススラリー 98.0部
有機溶剤(エクソンモービル社製、商品名:ソルベッソ200) 10.0部
導電性粉末:730.0部
(Conductive resin composition 2)
Organic binder A: 180.0 parts Tripropylene glycol monomethyl ether: 85.0 parts Leveling / antifoaming agent (manufactured by Monsanto, trade name: Modaflow) 5.0 parts Phosphate ester 4.0 parts Glass slurry 98.0 parts Organic solvent (ExxonMobil Corporation, trade name: Solvesso 200) 10.0 parts Conductive powder: 730.0 parts
なお、導電性粉末には、それぞれ得られた導電性粉末A、Bと、比較例として、Cu粉、AgめっきCu粉を用いた。 In addition, as the conductive powder, the obtained conductive powders A and B and, as a comparative example, Cu powder and Ag-plated Cu powder were used.
[導電性樹脂組成物の評価]
得られた導電性樹脂組成物を、それぞれ以下のように評価した。
(試験基板の作製)
得られた各導電性樹脂組成物を用いて、それぞれ試験基板を作製した。
[Evaluation of conductive resin composition]
The obtained conductive resin composition was evaluated as follows.
(Production of test substrate)
A test substrate was produced using each of the obtained conductive resin compositions.
試験基板1の作製:
各導電性粉末を混合した導電性樹脂組成物1を、ガラス基板上に、膜厚約25〜30μmで、0.1cm×5cmのラインパターンとなるように、パターン印刷し、90℃で30分間乾燥させて、乾燥塗膜を得た。
次いで、得られた乾燥塗膜を、150℃で30分間硬化させることにより、実施例1、2、比較例1、2となる導電性パターンを有する試験基板1を得た。
Preparation of test substrate 1:
The conductive resin composition 1 in which each conductive powder is mixed is pattern-printed on a glass substrate so as to form a line pattern of 0.1 cm × 5 cm with a film thickness of about 25 to 30 μm, and at 90 ° C. for 30 minutes. It dried and obtained the dry coating film.
Next, the obtained dried coating film was cured at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a test substrate 1 having conductive patterns to be Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
試験基板2の作製:
各導電性粉末を混合した導電性樹脂組成物2を、ガラス基板上に、膜厚約25〜30μmで、0.1cm×5cmのラインパターンとなるように、パターン印刷し、90℃で30分間乾燥させて、乾燥塗膜を得た。
次いで、得られた乾燥塗膜を、大気中にて、20℃/分で昇温し、600℃で20分間焼成することにより、実施例3、4、比較例3、4となる導電性パターンを有する試験基板2を得た。
Preparation of test substrate 2:
The conductive resin composition 2 in which each conductive powder is mixed is pattern-printed on a glass substrate so as to form a 0.1 cm × 5 cm line pattern with a film thickness of about 25 to 30 μm, and at 90 ° C. for 30 minutes. It dried and obtained the dry coating film.
Next, the obtained dried coating film was heated at 20 ° C./min in the atmosphere and baked at 600 ° C. for 20 minutes, whereby conductive patterns to be Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 and 4 were obtained. A test substrate 2 having the following characteristics was obtained.
得られた導電性パターンのライン抵抗値と比抵抗値を以下のとおり評価した。
(抵抗値の測定)
このようにして作製した0.1cm×5cmの導電性パターンを有する評価基板1、2について、HIOKI社製:HIOKI3540mΩハイテスタを用い、導電性パターンのライン抵抗値を測定した。また、ライン抵抗値から以下のようにして比抵抗値を算出した。
比抵抗値(Ω・cm)
=ライン抵抗値(Ω)×膜厚(cm)×ライン幅(cm)/ライン長さ(cm)
これらの結果を表2に示す。
なお、表2において、「測定不可」とは、ハイテスタでの測定上限を超えていることを示す。
The line resistance value and specific resistance value of the obtained conductive pattern were evaluated as follows.
(Measurement of resistance value)
With respect to the evaluation substrates 1 and 2 having a conductive pattern of 0.1 cm × 5 cm produced as described above, the line resistance value of the conductive pattern was measured using a HIOKI 3540 mΩ HiTester manufactured by HIOKI Corporation. Further, the specific resistance value was calculated from the line resistance value as follows.
Specific resistance (Ω · cm)
= Line resistance (Ω) x film thickness (cm) x line width (cm) / line length (cm)
These results are shown in Table 2.
In Table 2, “not measurable” indicates that the upper limit of measurement by the high tester is exceeded.
表2に示すように、コア材にAgめっきCu粉、Cu粉を用いた比較例1〜4においては、良好な導電性が得られないことがわかる。非焼成パターンである比較例1、2においては、実施例1、2と比較して、ライン抵抗値、比抵抗値とも若干高くなっている。また、焼成パターンである比較例3、4においては、測定不可であり、焼成時のCuの拡散や、酸化により、良好な導電性が得られないことが分かる。 As shown in Table 2, in Comparative Examples 1 to 4 in which the Ag plating Cu powder and Cu powder are used for the core material, it is understood that good conductivity cannot be obtained. In Comparative Examples 1 and 2 which are non-fired patterns, both the line resistance value and the specific resistance value are slightly higher than those in Examples 1 and 2. Moreover, in the comparative examples 3 and 4 which are a baking pattern, it cannot measure and it turns out that favorable electroconductivity is not acquired by the spreading | diffusion and oxidation of Cu at the time of baking.
一方、コア材にステンレスを用いた実施例1〜4においては、非焼成パターンである実施例1、2、焼成パターンである実施例3、4ともに、良好なライン抵抗値、比抵抗値を得ることができることが分かる。 On the other hand, in Examples 1 to 4 using stainless steel as the core material, good line resistance values and specific resistance values are obtained in both Examples 1 and 2 which are non-fired patterns and Examples 3 and 4 which are fired patterns. I can see that
Claims (3)
有機バインダーと、
を含むことを特徴とする導電性樹脂組成物。 A conductive powder having a core material mainly composed of Fe and Cr , and an Ag coating layer formed on the surface of the core material;
An organic binder,
The conductive resin composition characterized by including.
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