JP7767765B2 - conductive composition - Google Patents
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Description
本発明は、導電性組成物に関する。 The present invention relates to a conductive composition.
近年、持続可能な開発目標(SDGs)の観点から、電子部品における配線形成方法において、多量の薬液を使用する従来のウェットエッチング法から、スクリーン印刷機などを用いた印刷法への置き換えが進められている。 In recent years, in light of the Sustainable Development Goals (SDGs), there has been a shift in wiring formation methods for electronic components from the conventional wet etching method, which uses large amounts of chemicals, to printing methods using screen printers and the like.
その中で、汎用的な印刷法である、スクリーン印刷機を用いた配線形成技術の開発が盛んに行なわれており、その材料としてスクリーン印刷に適した導電性ペーストの組成開発が進められている。 Among these, active development is being conducted on wiring formation technology using screen printing machines, a general-purpose printing method, and progress is being made in developing conductive paste compositions suitable for screen printing as materials.
スクリーン印刷を用いた配線形成のメリットとして、ロールtoロール法によるフィルム基板への連続印刷が可能であることが挙げられる。そのため、生産性向上を目的として、スクリーン印刷による配線形成の検討が幅広く行なわれている。しかし、導電性ペーストを用いた連続印刷を安定的に行なうためには、スクリーン印刷条件に合わせて、導電性ペーストの粘度特性や乾燥性などの各種特性を最適化する必要がある。 One of the advantages of forming wiring using screen printing is that it allows for continuous printing on film substrates using the roll-to-roll method. For this reason, the use of screen printing to form wiring is being widely investigated with the aim of improving productivity. However, to ensure stable continuous printing using conductive paste, it is necessary to optimize various properties of the conductive paste, such as its viscosity and drying properties, to suit the screen printing conditions.
導電性ペーストに要求されるロールtoロール法特有の特性として、ロールの巻取り工程で導電性ペーストを加熱硬化することで得られる硬化膜にクラックや断線などが生じないことが挙げられる。例えば特許文献1には、高粘度で製造されても印刷パターンの均一性を向上させることができ、基板との接着性を向上させた硬化膜を得ることができる、銀ペースト組成物が開示されている。 A characteristic required of conductive pastes produced using the roll-to-roll method is that the cured film obtained by heating and curing the conductive paste during the roll winding process must be free of cracks and breaks. For example, Patent Document 1 discloses a silver paste composition that can improve the uniformity of printed patterns even when produced at a high viscosity, and can produce a cured film with improved adhesion to the substrate.
しかし、上記特許文献1に開示された銀ペースト組成物は、初期の基板との密着性には優れるものの、硬化膜を形成した基板を低温下や高温下で保管した場合に生じる基板の変形への追従性が低く、フィルムと導電性ペースト硬化膜の積層体を、低温下と高温下での保管を繰り返す冷熱衝撃試験に供した場合に、硬化膜の剥離やクラックが生じる恐れがある。 However, while the silver paste composition disclosed in Patent Document 1 above has excellent initial adhesion to the substrate, it has poor adaptability to deformation of the substrate that occurs when the substrate on which the cured film is formed is stored at low or high temperatures. Therefore, when a laminate of the film and the cured conductive paste film is subjected to a thermal shock test in which the film is repeatedly stored at low and high temperatures, peeling or cracking of the cured film may occur.
本発明が解決すべき課題は、スクリーン印刷での連続印刷性と、基板に形成した硬化膜の耐冷熱衝撃性とのいずれもが良好であり、導電性に優れた配線形成材料として使用することができる導電性組成物を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a conductive composition that exhibits good continuous printability in screen printing and good resistance to cold and thermal shocks in the cured film formed on the substrate, and that can be used as a wiring-forming material with excellent conductivity.
本発明者らは、上記課題を解決するために検討を重ねた結果、導電性粒子とバインダ樹脂に加えて特定の成分を配合することにより、上記課題の解決が可能な導電性組成物を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。 After extensive research into how to solve the above problems, the inventors discovered that by blending specific components in addition to conductive particles and a binder resin, they could provide a conductive composition that could solve the above problems, leading to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は、(a)重量平均分子量が200~2000のポリエチレングリコール、(b)重量平均分子量200~1000のポリエーテルエステル、及び重量平均分子量200~3000のアジピン酸エステルから選択される少なくとも1種類の化合物、(c)導電性粒子、並びに(d)バインダ樹脂を含有し、固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、成分(a)の含有率が0.1~5質量%、成分(b)の含有率が0.01~5質量%、成分(c)の含有率が60~99質量%、成分(d)の含有率が0.5~30質量%である導電性組成物に関する。 Specifically, the present invention relates to a conductive composition containing (a) polyethylene glycol having a weight-average molecular weight of 200 to 2,000, (b) at least one compound selected from polyether esters having a weight-average molecular weight of 200 to 1,000 and adipic acid esters having a weight-average molecular weight of 200 to 3,000, (c) conductive particles, and (d) a binder resin, wherein, based on the solid content, the total content of components (a) to (d) is 100% by mass, and the content of component (a) is 0.1 to 5% by mass, the content of component (b) is 0.01 to 5% by mass, the content of component (c) is 60 to 99% by mass, and the content of component (d) is 0.5 to 30% by mass.
本発明の導電性組成物は、スクリーン印刷での連続印刷性が良好な配線形成材料として使用することができ、当該導電性組成物を用いてフィルム基板に形成した硬化膜は低温下や高温下での基板の変形への追従性が高く、低温下と高温下での保管を繰り返す冷熱衝撃試験に供した場合に、硬化膜の剥離やクラックによる抵抗値の増加が生じにくい(即ち、硬化膜の耐冷熱衝撃性が良好である)、優れた導電性を示す配線パターンを形成することができる。 The conductive composition of the present invention can be used as a wiring-forming material with excellent continuous printability in screen printing. A cured film formed on a film substrate using this conductive composition has excellent adaptability to deformation of the substrate at low and high temperatures. When subjected to a thermal shock test in which the film is repeatedly stored at low and high temperatures, the cured film is less likely to peel or crack, resulting in an increase in resistance (i.e., the cured film has good thermal shock resistance), and a wiring pattern can be formed that exhibits excellent conductivity.
以下、本発明の実施形態を説明する。 The following describes an embodiment of the present invention.
なお、本明細書において記号「~」を用いて規定された数値範囲は「~」の両端(上限および下限)の数値を含むものとする。例えば「2~5」は2以上かつ5以下を表す。 In this specification, numerical ranges defined using the symbol "to" are intended to include the numerical values at both ends of the symbol (upper and lower limits). For example, "2 to 5" means a range of 2 or more and 5 or less.
更に、濃度または量を特定した場合、任意のより高い方の濃度または量と、任意のより低い方の濃度または量とを関連づけることができる。例えば「2~10質量%」および「好ましくは4~8質量%」の記載がある場合、「2~4質量%」、「2~8質量%」、「4~10質量%」および「8~10質量%」の記載も包含される。 Furthermore, when a concentration or amount is specified, any higher concentration or amount can be associated with any lower concentration or amount. For example, the descriptions "2 to 10% by mass" and "preferably 4 to 8% by mass" also encompass the descriptions "2 to 4% by mass," "2 to 8% by mass," "4 to 10% by mass," and "8 to 10% by mass."
本発明の実施形態に係る導電性組成物は、(a)重量平均分子量が200~2000のポリエチレングリコール、(b)重量平均分子量200~1000のポリエーテルエステル、及び重量平均分子量200~3000のアジピン酸エステルから選択される少なくとも1種類の化合物、(c)導電性粒子、並びに、(d)バインダ樹脂を含有する。そして、固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、成分(a)の含有率が0.1~5質量%、成分(b)の含有率が0.01~5質量%、成分(c)の含有率が60~99質量%、成分(d)の含有率が0.5~30質量%である。以下、各成分について説明する。 The conductive composition according to an embodiment of the present invention contains (a) polyethylene glycol having a weight-average molecular weight of 200 to 2000, (b) at least one compound selected from polyether esters having a weight-average molecular weight of 200 to 1000 and adipic acid esters having a weight-average molecular weight of 200 to 3000, (c) conductive particles, and (d) a binder resin. Furthermore, based on the solid content, the content of component (a) is 0.1 to 5 mass%, the content of component (b) is 0.01 to 5 mass%, the content of component (c) is 60 to 99 mass%, and the content of component (d) is 0.5 to 30 mass%, relative to a total of 100 mass% of components (a) to (d). Each component is described below.
〔成分(a):ポリエチレングリコール〕
成分(a)はポリエチレングリコールであり、その重量平均分子量は200~2000であり、湿潤性維持の観点から、好ましく400~1500、より好ましくは500~800である。これらは一種を単独で使用し、または二種以上を併用することもできる。
[Component (a): Polyethylene glycol]
Component (a) is polyethylene glycol, and its weight-average molecular weight is 200 to 2000, and from the viewpoint of maintaining wettability, it is preferably 400 to 1500, more preferably 500 to 800. These may be used alone or in combination of two or more.
なお、ポリエチレングリコールの重量平均分子量は、JIS K1557に準拠して測定した水酸基価に基づいて重量平均分子量を算出する方法により測定することができる。 The weight-average molecular weight of polyethylene glycol can be measured by a method that calculates the weight-average molecular weight based on the hydroxyl value measured in accordance with JIS K1557.
成分(a)の含有量は、固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、0.1~5質量%であり、好ましくは0.2~3質量%である。成分(a)の含有量が少なすぎると、スクリーン印刷による連続印刷回数を重ねるにつれて膜厚が変化しやすくなることがある。また成分(a)の含有量が多すぎると、導電性組成物の導電性が低下することがある。 The content of component (a) is 0.1 to 5 mass%, and preferably 0.2 to 3 mass%, based on the solids content, relative to 100 mass% of the total of components (a) to (d). If the content of component (a) is too low, the film thickness may be more likely to change as the number of successive screen printings increases. Furthermore, if the content of component (a) is too high, the conductivity of the conductive composition may decrease.
〔成分(b)〕
成分(b)の含有量は、固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、0.01~5質量%であり、好ましくは0.1~3質量%である。成分(b)の含有量が少なすぎると、導電性組成物の硬化膜を冷熱衝撃試験に供した際に、硬化膜の剥離やクラックによる抵抗値の増加が生じやすくなることがある。また成分(b)の含有量が多すぎると、導電性組成物の導電性が低下することがある。
[Component (b)]
The content of component (b) is 0.01 to 5 mass% and preferably 0.1 to 3 mass% based on the solid content, relative to 100 mass% of the total of components (a) to (d). If the content of component (b) is too low, when a cured film of the conductive composition is subjected to a thermal shock test, peeling or cracking of the cured film may occur, resulting in an increase in resistance. If the content of component (b) is too high, the conductivity of the conductive composition may decrease.
成分(b)は、所定のポリエーテルエステル、及び所定のアジピン酸エステルから選択される少なくとも1種類の化合物である。所定のポリエーテルエステルとしては、重量平均分子量200~1000の化合物であればよいが、重量平均分子量400~900の化合物が好ましい。 Component (b) is at least one compound selected from a specified polyether ester and a specified adipic acid ester. The specified polyether ester may be a compound with a weight-average molecular weight of 200 to 1,000, but a compound with a weight-average molecular weight of 400 to 900 is preferred.
上記ポリエーテルエステルは公知の方法に従い製造することができるが、市販品の例としては、アデカサイザーRS-700(重量平均分子量550)、アデカサイザーRS-735(重量平均分子量850)、アデカサイザーRS-966(重量平均分子量470)、およびアデカサイザーRS-1000(重量平均分子量550)(以上、株式会社ADEKA製)などを挙げることができる。 The above polyetheresters can be produced according to known methods, but examples of commercially available products include Adekacizer RS-700 (weight average molecular weight 550), Adekacizer RS-735 (weight average molecular weight 850), Adekacizer RS-966 (weight average molecular weight 470), and Adekacizer RS-1000 (weight average molecular weight 550) (all manufactured by ADEKA Corporation).
所定のアジピン酸エステルとしては、重量平均分子量200~3000の化合物であればよく、重量平均分子量が1000~3000の化合物が好ましく、1500~2500の化合物がより好ましい。 The specified adipic acid ester may be a compound with a weight-average molecular weight of 200 to 3000, preferably a compound with a weight-average molecular weight of 1000 to 3000, and more preferably a compound with a weight-average molecular weight of 1500 to 2500.
上記アジピン酸エステルは、公知の方法に従い製造することができるが、市販品としても入手可能である。市販品の例としては、アデカサイザーPN-150(重量平均分子量1000)、アデカサイザーPN-170(重量平均分子量1100)、アデカサイザーP-200(重量平均分子量2000)、アデカサイザーPN-350(重量平均分子量3000)(以上、株式会社ADEKA製)、D620(重量平均分子量800)、D623(重量平均分子量1800)、D643(重量平均分子量1800)、D645(重量平均分子量2200)、D633(重量平均分子量1800)、D620N(重量平均分子量800)、D623N(重量平均分子量1800)、D643D(重量平均分子量1800)、D640A(重量平均分子量1200)、D671A(重量平均分子量650)(以上、株式会社ジェイ・プラス製)などを挙げることができる。 The above adipic acid esters can be produced according to known methods, but are also available as commercially available products. Examples of commercially available products include Adekasizer PN-150 (weight average molecular weight 1000), Adekasizer PN-170 (weight average molecular weight 1100), Adekasizer P-200 (weight average molecular weight 2000), and Adekasizer PN-350 (weight average molecular weight 3000) (all manufactured by ADEKA Corporation), D620 (weight average molecular weight 800), D623 (weight average molecular weight 1800), D643 (weight average molecular weight 1800), D645 (weight average molecular weight 2200), D633 (weight average molecular weight 1800), D620N (weight average molecular weight 800), D623N (weight average molecular weight 1800), D643D (weight average molecular weight 1800), D640A (weight average molecular weight 1200), and D671A (weight average molecular weight 650) (all manufactured by J-Plus Corporation).
〔成分(c):導電性粒子〕
成分(c)は導電性粒子であり、例えば、銅粒子などの無機導電性粒子を用いることができる。銅粒子は、銅のみからなっていてもよいが、銀や白金などの銅以外の金属、金属酸化物、金属硫化物を更に含有していてもよい。銅粒子が銅以外の金属、金属酸化物、金属硫化物を更に含有する場合、銅粒子中の銅の質量比率は50質量%以上とすることが好ましい。また、銅粒子は表面層や突起物が形成された形状であってもよい。
[Component (c): conductive particles]
Component (c) is a conductive particle, and inorganic conductive particles such as copper particles can be used. The copper particles may consist of copper alone, or may further contain a metal other than copper, such as silver or platinum, a metal oxide, or a metal sulfide. When the copper particles further contain a metal other than copper, a metal oxide, or a metal sulfide, the mass ratio of copper in the copper particles is preferably 50 mass% or more. Furthermore, the copper particles may have a surface layer or protrusions formed thereon.
導電性粒子は市販のものをそのまま用いても良いが、耐酸化性の向上などを目的に、表面を被覆した表面被覆導電性粒子を用いることが好ましい。中でも、アミン化合物により表面を被覆した表面被覆導電性粒子を用いることが好ましく、下記式(1)で表されるアミン化合物により表面が被覆された表面被覆導電性粒子を用いることがより好ましい。 Commercially available conductive particles may be used as they are, but it is preferable to use surface-coated conductive particles with a coating to improve oxidation resistance, etc. In particular, it is preferable to use surface-coated conductive particles with a coating of an amine compound, and it is even more preferable to use surface-coated conductive particles with a coating of an amine compound represented by the following formula (1):
(式(1)中、mは0~3の整数、nは0~2の整数であり、n=0のとき、mは0~3の何れかであり、n=1又はn=2のとき、mは1~3の何れかである。) (In formula (1), m is an integer between 0 and 3, and n is an integer between 0 and 2. When n = 0, m is any number between 0 and 3. When n = 1 or n = 2, m is any number between 1 and 3.)
上記式(1)で表されるアミン化合物などのアミン化合物で表面を被覆した表面被覆導電性粒子は、より良好な耐酸化性を得る観点から、脂肪族モノカルボン酸でさらに被覆された表面被覆導電性粒子とすることが好ましい。 From the viewpoint of obtaining better oxidation resistance, it is preferable that surface-coated conductive particles whose surfaces are coated with an amine compound such as the amine compound represented by formula (1) above be further coated with an aliphatic monocarboxylic acid.
これにより導電性粒子表面は、アミン化合物により形成された第1被覆層と、脂肪族モノカルボン酸により形成された第2被覆層とで被覆される。好ましくは、第1被覆層は導電性粒子表面に形成され、第2被覆層は第1被覆層上に形成される。 As a result, the surface of the conductive particle is coated with a first coating layer formed from an amine compound and a second coating layer formed from an aliphatic monocarboxylic acid. Preferably, the first coating layer is formed on the surface of the conductive particle, and the second coating layer is formed on the first coating layer.
第2被覆層を形成する脂肪族モノカルボン酸としては、炭素数8~24の脂肪族モノカルボン酸が好ましい。該脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、直鎖飽和脂肪族モノカルボン酸、直鎖不飽和脂肪族モノカルボン酸、分岐飽和脂肪族モノカルボン酸、分岐不飽和脂肪族モノカルボン酸が挙げられる。 The aliphatic monocarboxylic acid that forms the second coating layer is preferably an aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 24 carbon atoms. Examples of such aliphatic monocarboxylic acids include linear saturated aliphatic monocarboxylic acids, linear unsaturated aliphatic monocarboxylic acids, branched saturated aliphatic monocarboxylic acids, and branched unsaturated aliphatic monocarboxylic acids.
炭素数8~24の直鎖飽和脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ノナデシル酸、アラキジン酸などが挙げられる。炭素数8~24の直鎖不飽和脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸などが挙げられる。炭素数8~24の分岐飽和脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、2-エチルヘキサン酸などが挙げられる。 Examples of linear saturated aliphatic monocarboxylic acids having 8 to 24 carbon atoms include caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid, tridecylic acid, myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, nonadecylic acid, and arachidic acid. Examples of linear unsaturated aliphatic monocarboxylic acids having 8 to 24 carbon atoms include myristoleic acid, palmitoleic acid, petroselinic acid, and oleic acid. Examples of branched saturated aliphatic monocarboxylic acids having 8 to 24 carbon atoms include 2-ethylhexanoic acid.
上記脂肪族モノカルボン酸として、上記化合物から選ばれる一種を単独で使用し、または二種以上を併用することもできる。 As the aliphatic monocarboxylic acid, one selected from the above compounds can be used alone, or two or more can be used in combination.
表面被覆導電性粒子を製造する方法は特に限定されない。アミン化合物で表面を被覆した表面被覆導電性粒子を得る方法としては、例えば、導電性粒子を例えば塩化アンモニウム水溶液などにより洗浄した後、該洗浄後の導電性粒子をアミン化合物の溶液中に添加し、必要に応じて加熱する方法、導電性粒子を例えば塩化アンモニウムとアミン化合物を含む溶液に添加し、必要に応じて加熱する方法などが挙げられる。 The method for producing surface-coated conductive particles is not particularly limited. Examples of methods for obtaining surface-coated conductive particles coated with an amine compound include washing conductive particles with, for example, an aqueous ammonium chloride solution, and then adding the washed conductive particles to a solution of an amine compound and heating as needed, and adding conductive particles to a solution containing, for example, ammonium chloride and an amine compound and heating as needed.
アミン化合物により形成された第1被覆層と、脂肪族モノカルボン酸により形成された第2被覆層とで被覆された表面被覆導電性粒子の製造方法としては、例えば、アミン化合物で表面を被覆した表面被覆導電性粒子を、脂肪族モノカルボン酸の溶液に添加する方法が挙げられる。なお、脂肪族モノカルボン酸の溶液に添加した後に、必要に応じて、加熱してもよい。 One example of a method for producing surface-coated conductive particles coated with a first coating layer formed from an amine compound and a second coating layer formed from an aliphatic monocarboxylic acid is to add surface-coated conductive particles coated with an amine compound to a solution of an aliphatic monocarboxylic acid. After adding the particles to the solution of aliphatic monocarboxylic acid, heating may be performed, if necessary.
導電性粒子の平均粒径(D50)については、特に限定されないが、成分(c)としての導電性粒子を含有する導電性組成物をインクジェット印刷やスクリーン印刷などの各種印刷方法において良好に印刷可能とするためには、導電性粒子の平均粒径(D50)を制御することが好ましい。具体的には、導電性粒子の平均粒径(D50)は、5nm~20μmであることが好ましく、10nm~10μmであることがより好ましい。 There are no particular limitations on the average particle size (D50) of the conductive particles, but it is preferable to control the average particle size (D50) of the conductive particles so that the conductive composition containing conductive particles as component (c) can be printed well using various printing methods such as inkjet printing and screen printing. Specifically, the average particle size (D50) of the conductive particles is preferably 5 nm to 20 μm, and more preferably 10 nm to 10 μm.
なお、導電性粒子の平均粒径(D50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製、マイクロトラックMT3000II)により測定することができる。 The average particle size (D50) of the conductive particles can be measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (Microtrac MT3000II, manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.).
また、導電性粒子のBET比表面積は0.05~400m2/gであることが好ましく、0.1~200m2/gであることがより好ましい。 The BET specific surface area of the conductive particles is preferably 0.05 to 400 m 2 /g, and more preferably 0.1 to 200 m 2 /g.
なお、導電性粒子のBET比表面積は、比表面積測定装置(ユアサアイオニクス株式会社製、モノソーブ)を用いてBET1点法により測定することができる。 The BET specific surface area of the conductive particles can be measured by the BET single-point method using a specific surface area measuring device (Monosorb, manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.).
導電性粒子の形状やアスペクト比(粒子の長径と短径との比)に特に制限はなく、球状、多面体状、扁平状、板状、フレーク状、薄片状、棒状、樹枝状、ファイバー状等の各種形状のものを用いることができる。導電性粒子は、構成成分、平均粒径、形状、アスペクト比等の異なるもの中から選ばれる一種を単独で使用し、または二種以上を併用することもできる。 There are no particular restrictions on the shape or aspect ratio (ratio of the long axis to the short axis) of the conductive particles, and various shapes can be used, including spherical, polyhedral, flat, plate-like, flake-like, thin plate-like, rod-like, dendritic, and fibrous shapes. Conductive particles can be used singly or in combination, selected from those with different constituents, average particle size, shape, aspect ratio, etc.
成分(c)の含有量は、固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、60~99質量%である。成分(c)の含有量の下限は、好ましくは70質量%であり、より好ましくは80質量%である。 The content of component (c) is 60 to 99% by mass, based on the solid content, relative to 100% by mass of the total of components (a) to (d). The lower limit of the content of component (c) is preferably 70% by mass, and more preferably 80% by mass.
〔成分(d):バインダ樹脂〕
成分(d)はバインダ樹脂であり、導電性組成物においてバインダとして作用する成分である。
[Component (d): Binder Resin]
Component (d) is a binder resin, which acts as a binder in the conductive composition.
成分(d)としては、導電性組成物等に用いられる公知のバインダ樹脂を用いることができ、加熱や光照射により硬化する熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂、および熱可塑性樹脂などを例示することができる。 Component (d) can be a known binder resin used in conductive compositions, etc. Examples include thermosetting resins, photocurable resins that harden when heated or exposed to light, and thermoplastic resins.
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、キシレン樹脂、アクリル樹脂、オキセタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂などが挙げられる。光硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、イミド樹脂、ウレタン樹脂、オキセタン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂;アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂などが挙げられる。 Examples of thermosetting resins include epoxy resin, melamine resin, phenolic resin, silicone resin, polyurethane resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, polyvinylphenol resin, xylene resin, acrylic resin, oxetane resin, and diallyl phthalate resin. Examples of photocurable resins include acrylic resin, imide resin, urethane resin, and oxetane resin. Examples of thermoplastic resins include polyolefin resins such as polyamide, polyethylene terephthalate, and polyethylene; and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin.
成分(d)のバインダ樹脂として、これらの樹脂から選ばれる一種を単独で使用し、または二種以上を併用することもできる。 As the binder resin of component (d), one selected from these resins can be used alone, or two or more can be used in combination.
また、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびポリビニルフェノール樹脂から選ばれる一種または二種以上を用いることが硬化性の観点から好ましく、エポキシ樹脂およびフェノール樹脂から選ばれる一種または二種を用いることがより好ましい。 In addition, from the viewpoint of curability, it is preferable to use one or more thermosetting resins selected from epoxy resins, phenolic resins, and polyvinylphenol resins, and it is more preferable to use one or two selected from epoxy resins and phenolic resins.
成分(d)の含有量は、固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、0.5~30質量%であり、好ましくは1~20質量%である。成分(d)の含有量が少なすぎると、導電性組成物を用いて印刷するときに十分な流動性を持たせることが難しくなることがある。成分(d)の含有量が多すぎると、導電性組成物中における成分(c)の導電性粒子同士が接触し難くなり、優れた導電性を示す硬化膜が得られ難くなることがある。 The content of component (d) is 0.5 to 30% by mass, and preferably 1 to 20% by mass, based on the solids content, relative to 100% by mass of the total of components (a) to (d). If the content of component (d) is too low, it may be difficult to achieve sufficient fluidity when printing using the conductive composition. If the content of component (d) is too high, it may be difficult for the conductive particles of component (c) in the conductive composition to come into contact with each other, making it difficult to obtain a cured film that exhibits excellent conductivity.
また、成分(d)の配合比率は、導電性組成物から得られる硬化膜と基板の密着性向上を目的に、導電性組成物中に含まれる成分(b)の種類に応じて調整することが好ましい。 In addition, the blending ratio of component (d) is preferably adjusted according to the type of component (b) contained in the conductive composition in order to improve adhesion between the cured film obtained from the conductive composition and the substrate.
成分(b)として所定のポリエーテルエステルを用いる場合の成分(d)バインダ樹脂の配合比率は、固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、好ましくは5~30質量%であり、より好ましくは5~20質量%である。 When a specific polyether ester is used as component (b), the blending ratio of component (d) binder resin is preferably 5 to 30% by mass, and more preferably 5 to 20% by mass, based on the solids content, relative to 100% by mass of the total of components (a) to (d).
成分(b)として所定のアジピン酸エステルを用いる場合の成分(d)バインダ樹脂の配合比率は、固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、好ましくは0.5~5質量%であり、より好ましくは1~5質量%である。 When a specific adipic acid ester is used as component (b), the blending ratio of component (d) binder resin is preferably 0.5 to 5% by mass, and more preferably 1 to 5% by mass, based on the solids content, relative to 100% by mass of the total of components (a) to (d).
〔その他の成分〕
導電性組成物は、上記の成分(a)~(d)以外に、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、溶剤、酸化防止剤、滑剤、レベリング剤、分散剤、硬化剤、硬化促進剤、粘度調整剤、発泡剤、酸化防止剤等の各種添加剤を含有していてもよい。また、導電性組成物は、原料成分および製造過程の装置等から不可避的に混入し得る不純物を含んでいてもよい。尚、これらの成分の何れかを含む場合は、合計で、(a)~(d)の合計含有量100質量部に対して、0質量部より多く60質量部以下とすることができ、30質量部以下が好ましい。
[Other ingredients]
In addition to the above components (a) to (d), the conductive composition may contain various additives such as solvents, antioxidants, lubricants, leveling agents, dispersants, curing agents, curing accelerators, viscosity modifiers, foaming agents, and antioxidants, as needed, as long as the effects of the present invention are not impaired. The conductive composition may also contain impurities that may be unavoidably mixed in from raw material components and manufacturing equipment. When any of these components is contained, the total amount may be greater than 0 parts by mass and up to 60 parts by mass, preferably up to 30 parts by mass, per 100 parts by mass of the total content of (a) to (d).
(溶剤)
導電性組成物は、塗工性の改善や粘度の調節を目的に、溶剤を含有していてもよい。
(solvent)
The conductive composition may contain a solvent for the purposes of improving the coating properties and adjusting the viscosity.
溶剤の種類としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのエーテル系アルコール類;プロピレングリコール、1,4-ブタンジオールなどの非エーテル系アルコール類;シクロヘキサノールアセテート、メチルメトキシプロピオネート、エチルエトキシプロピオネート、1,6-ヘキサンジオールアセテートなどのエステル類;イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン類;テルピネオール、ジヒドロテルピネオール、ジヒドロテルピニルアセテート、イソボルニルシクロヘキサノールなどのテルペン類;オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、炭酸プロピレンなどのその他の炭化水素類等が挙げられる。 Examples of solvents include ether alcohols such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol diacetate, dipropylene glycol monomethyl ether, and ethylene glycol monobutyl ether acetate; non-ether alcohols such as propylene glycol and 1,4-butanediol; esters such as cyclohexanol acetate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, and 1,6-hexanediol acetate; ketones such as isophorone and cyclohexanone; terpenes such as terpineol, dihydroterpineol, dihydroterpinyl acetate, and isobornylcyclohexanol; and other hydrocarbons such as octane, decane, dodecane, tetradecane, hexadecane, and propylene carbonate.
これらの溶剤の中で、上記エーテル系アルコール類、上記エステル類および上記テルペン類から選ばれる一種または二種以上を用いることが好ましく、更にエーテル系アルコール類、テルペン類から選ばれる一種または二種以上を用いることがより好ましい。 Among these solvents, it is preferable to use one or more selected from the above-mentioned ether-based alcohols, esters, and terpenes, and it is even more preferable to use one or more selected from the above-mentioned ether-based alcohols and terpenes.
溶剤の種類は上記に制限されず、用途に応じて、様々な溶剤から選ばれる一種を単独で使用し、または二種以上を混合して使用することもできる。二種以上を混合する場合の混合比率は特に制限されない。 The type of solvent is not limited to the above, and depending on the application, one solvent selected from a variety of solvents can be used alone, or two or more solvents can be mixed. When two or more solvents are mixed, there are no particular restrictions on the mixing ratio.
導電性組成物が溶剤を含有する場合、溶剤の含有量は、成分(a)~(d)の合計含有量100質量部に対して、好ましくは1~30質量部であり、より好ましくは2~20質量部である。 When the conductive composition contains a solvent, the content of the solvent is preferably 1 to 30 parts by mass, and more preferably 2 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the total content of components (a) to (d).
(酸化防止剤)
導電性組成物は、保管中に生じる各成分の性能維持を目的に、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤の種類としては、例えば、2,2-ビピリジル、1,10-フェナントロリン等の含窒素複素環化合物類、N,N’-ビス(サリチリデン)エチレンジアミン、N,N’-ビス(サリチリデン)-1,2-プロパンジアミン、N,N’-ビス(サリチリデン)-1,3-プロパンジアミン、N,N’-ビス(サリチリデン)-1,2-フェニレンジアミン等のシッフ塩基類、1,2-フェニレンジアミン、1,3-フェニレンジアミン、1,4-フェニレンジアミン、2,5-ジメチル-1,4-フェニレンジアミン、2,3,5,6-テトラメチル1,4-フェニレンジアミン、N,N-ジメチル-1,4-フェニレンジアミン、N,N,N’N’-テトラメチル-1,4-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-1,4-フェニレンジアミン等の芳香族ジアミン類等が挙げられる。
(antioxidant)
The conductive composition may contain an antioxidant for the purpose of maintaining the performance of each component during storage. Examples of the antioxidant include nitrogen-containing heterocyclic compounds such as 2,2-bipyridyl and 1,10-phenanthroline, Schiff bases such as N,N'-bis(salicylidene)ethylenediamine, N,N'-bis(salicylidene)-1,2-propanediamine, N,N'-bis(salicylidene)-1,3-propanediamine and N,N'-bis(salicylidene)-1,2-phenylenediamine, 1,2-phenylenediamine, and the like. aromatic diamines such as diamine, 1,3-phenylenediamine, 1,4-phenylenediamine, 2,5-dimethyl-1,4-phenylenediamine, 2,3,5,6-tetramethyl-1,4-phenylenediamine, N,N-dimethyl-1,4-phenylenediamine, N,N,N'N'-tetramethyl-1,4-phenylenediamine, and N,N'-diphenyl-1,4-phenylenediamine.
これらの酸化防止剤の中で、上記含窒素複素環化合物類の2,2-ビピリジル、上記シッフ塩基類のN,N’-ビス(サリチリデン)エチレンジアミン、N,N’-ビス(サリチリデン)-1,2-プロパンジアミン及び上記芳香族ジアミン類の1,2-フェニレンジアミン、1,3-フェニレンジアミン、1,4-フェニレンジアミンから選ばれる一種または二種以上を用いることが好ましい。 Among these antioxidants, it is preferable to use one or more selected from the nitrogen-containing heterocyclic compounds 2,2-bipyridyl, the Schiff bases N,N'-bis(salicylidene)ethylenediamine and N,N'-bis(salicylidene)-1,2-propanediamine, and the aromatic diamines 1,2-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, and 1,4-phenylenediamine.
酸化防止剤の種類は上記に制限されず、用途に応じて、様々な溶剤から選ばれる一種を単独で使用し、または二種以上を混合して使用することもできる。二種以上を混合する場合の混合比率は特に制限されない。 The type of antioxidant is not limited to the above, and depending on the application, one type selected from various solvents can be used alone, or two or more types can be mixed. When two or more types are mixed, there are no particular restrictions on the mixing ratio.
導電性組成物が酸化防止剤を含有する場合、酸化防止剤の含有量は、成分(a)~(d)の合計含有量100質量部に対して、好ましくは0.01~10質量部であり、より好ましくは0.1~5質量部である。 When the conductive composition contains an antioxidant, the content of the antioxidant is preferably 0.01 to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total content of components (a) to (d).
(滑剤)
導電性組成物は、該導電性組成物中での成分(c)の導電性粒子の分散性調節を目的に、滑剤を適宜添加することができる。滑剤の種類およびその混合比率は特に制限されず、用途に応じて一種を単独で、または二種以上を混合して用いることができる。
(lubricant)
The conductive composition may contain an appropriate lubricant to adjust the dispersibility of the conductive particles of component (c) in the conductive composition. The type and mixing ratio of the lubricant are not particularly limited, and one type may be used alone or two or more types may be mixed depending on the application.
滑剤の種類としては、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの脂肪酸類;ナトリウム、カリウム、バリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、スズなどの金属と前記脂肪酸類とから塩を形成した脂肪酸金属塩類;ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ベヘン酸アミド、パルミチン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;ステアリン酸ブチルなどの脂肪酸エステル類;パラフィンワックス、流動パラフィン等のワックス類;エチレングリコール、ステアリルアルコール等のアルコール類;シリコーンオイル等のポリシロキサン類;フッ素系オイルなどのフッ素化合物が挙げられる。 Examples of types of lubricants include fatty acids such as lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, and behenic acid; fatty acid metal salts formed from the above fatty acids and metals such as sodium, potassium, barium, magnesium, calcium, aluminum, iron, cobalt, manganese, zinc, and tin; fatty acid amides such as stearic acid amide, oleic acid amide, behenic acid amide, palmitic acid amide, and lauric acid amide; fatty acid esters such as butyl stearate; waxes such as paraffin wax and liquid paraffin; alcohols such as ethylene glycol and stearyl alcohol; polysiloxanes such as silicone oil; and fluorine compounds such as fluorine-based oils.
これらの滑剤の中で、脂肪酸類および脂肪酸金属塩類から選ばれる一種または二種以上を用いることが好ましく、更に、ラウリン酸及びステアリン酸マグネシウムから選択される少なくとも一種を用いることがより好ましい。 Among these lubricants, it is preferable to use one or more selected from fatty acids and fatty acid metal salts, and it is even more preferable to use at least one selected from lauric acid and magnesium stearate.
導電性組成物が滑剤を含有する場合、滑剤の含有量は、成分(a)~(d)の合計含有量100質量部に対して、好ましくは0.01~10質量部であり、より好ましくは0.1~5質量部である。 When the conductive composition contains a lubricant, the content of the lubricant is preferably 0.01 to 10 parts by mass, and more preferably 0.1 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total content of components (a) to (d).
(分散剤)
導電性組成物は、該導電性組成物中での成分(c)の導電性粒子の分散性調節を目的に、分散剤を適宜添加することができる。分散剤の種類およびその混合比率は特に制限されず、用途に応じて一種を単独で、または二種以上を混合して用いることができる。
(Dispersant)
A dispersant may be added to the conductive composition as appropriate to adjust the dispersibility of the conductive particles of component (c) in the conductive composition. The type of dispersant and its mixing ratio are not particularly limited, and one type may be used alone or two or more types may be mixed depending on the application.
分散剤の種類としては、例えば、ラウロイルザルコシン、ミリストイルザルコシン、パルミトイルザルコシン、ステアロイルザルコシン、オレオイルザルコシンなどのザルコシン化合物類;フィラノールPA-075F、フィラノールPA-085C、フィラノールPA-107P、エスリームAD-3172M、エスリームAD-374M、エスリームAD-508E、(以上、日油(株)製、「エスリーム」は登録商標)などの高分子アミン系化合物類;マリアリムAKM-0531、マリアリムAFB-1521、マリアリムAAB-0851、マリアリムAWS-0851、マリアリムSC-0505K、マリアリムSC-1015F、マリアリムSC-0708A(以上、日油(株)製)などの高分子ポリカルボン酸系化合物類が挙げられる。 Examples of dispersants include sarcosine compounds such as lauroyl sarcosine, myristoyl sarcosine, palmitoyl sarcosine, stearoyl sarcosine, and oleoyl sarcosine; polymeric amine compounds such as Filanol PA-075F, Filanol PA-085C, Filanol PA-107P, Esreem AD-3172M, Esreem AD-374M, and Esreem AD-508E (all manufactured by NOF Corporation; "Esreem" is a registered trademark); and polymeric polycarboxylic acid compounds such as Marialim AKM-0531, Marialim AFB-1521, Marialim AAB-0851, Marialim AWS-0851, Marialim SC-0505K, Marialim SC-1015F, and Marialim SC-0708A (all manufactured by NOF Corporation).
これらの分散剤の中で、ザルコシン類から選ばれる一種または二類以上を用いることが好ましく、更に、ラウロイルザルコシン及びオレオイルザルコシンから選択される少なくとも一種を用いることがより好ましい。 Among these dispersants, it is preferable to use one or more sarcosines, and it is even more preferable to use at least one selected from lauroyl sarcosine and oleoyl sarcosine.
導電性組成物が分散剤を含有する場合、分散剤の含有量は、成分(a)~(d)の合計含有量100質量部に対して、好ましくは0.1~10質量部であり、より好ましくは0.2~5質量部である。 When the conductive composition contains a dispersant, the content of the dispersant is preferably 0.1 to 10 parts by mass, and more preferably 0.2 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the total content of components (a) to (d).
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明の実施形態をさらに具体的に説明する。 The following examples and comparative examples further illustrate embodiments of the present invention.
実施例および比較例で用いた各成分を下記に示す。なお、各成分の物性は、本明細書に記載の方法により測定された値である。 The components used in the examples and comparative examples are listed below. The physical properties of each component were measured using the methods described herein.
〔成分(a):ポリエチレングリコール〕
・PEG200(重量平均分子量が200のポリエチレングリコール)
・PEG600(重量平均分子量が600のポリエチレングリコール)
・PEG2000(重量平均分子量が2000のポリエチレングリコール)
[Component (a): Polyethylene glycol]
PEG200 (polyethylene glycol with a weight average molecular weight of 200)
PEG600 (polyethylene glycol with a weight average molecular weight of 600)
PEG2000 (polyethylene glycol with a weight average molecular weight of 2000)
〔成分(a’):重量平均分子量が2000を超えるポリエチレングリコール〕
・PEG4000(重量平均分子量が4000のポリエチレングリコール)
[Component (a'): Polyethylene glycol having a weight-average molecular weight of more than 2000]
PEG4000 (polyethylene glycol with a weight average molecular weight of 4000)
〔成分(a’):ポリテトラメチレングリコール〕
・PTMG2000(平均分子量が2000のポリテトラメチレングリコール)
[Component (a'): Polytetramethylene glycol]
PTMG2000 (polytetramethylene glycol with an average molecular weight of 2000)
〔成分(b)〕
(b1):アデカサイザーRS-1000(ポリエーテルエステル、重量平均分子量550、株式会社ADEKA製)
(b2):アデカサイザーP-200(アジピン酸ポリエステル、重量平均分子量2000、株式会社ADEKA製)
[Component (b)]
(b1): Adeka Cizer RS-1000 (polyether ester, weight average molecular weight 550, manufactured by ADEKA Corporation)
(b2): Adeka Cizer P-200 (adipic acid polyester, weight average molecular weight 2000, manufactured by ADEKA Corporation)
〔成分(b’)〕
(b3):フタル酸ビス(2-エチルヘキシル)
[Component (b')]
(b3): bis(2-ethylhexyl) phthalate
〔成分(c):導電性粒子〕
・銅粒子(1):球状銅粒子[表面被覆銅粒子(1)、下記に製造方法を示す。]
・銅粒子(2):板状銅粒子[表面被覆銅粒子(2)、下記に製造方法を示す。]
[Component (c): conductive particles]
Copper particles (1): spherical copper particles [surface-coated copper particles (1), the production method is shown below.]
Copper particles (2): Plate-like copper particles [surface-coated copper particles (2), the production method is shown below.]
〔成分(d):バインダ樹脂〕
・フェノール樹脂
レゾール型フェノール樹脂[PL-5208、群栄化学工業株式会社製、固形分60.0質量%、溶剤:ジエチレングリコールモノエチルエーテル]
・エポキシ樹脂
ビスフェノールF型エポキシ樹脂[jER(登録商標)-806、三菱ケミカル株式会社製、固形分100質量%]
[Component (d): Binder Resin]
Phenolic resin: Resole type phenolic resin [PL-5208, manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd., solid content 60.0% by mass, solvent: diethylene glycol monoethyl ether]
Epoxy resin: bisphenol F epoxy resin [jER (registered trademark)-806, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, solid content 100% by mass]
その他の成分として、以下の材料を使用した。 The following materials were used as other ingredients:
(酸化防止剤)
・N,N’-ビス(サリチリデン)エチレンジアミン
(滑剤)
・ラウリン酸
(分散剤)
・オレオイルザルコシン
(溶剤)
・ターピネオール
・エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート
・イソボロニルシクロヘキサノール
(antioxidant)
N,N'-bis(salicylidene)ethylenediamine (lubricant)
・Lauric acid (dispersant)
・Oleoyl sarcosine (solvent)
・Terpineol ・Ethylene glycol monobutyl ether acetate ・Isobornylcyclohexanol
〔合成例1〕
(銅粒子(1):表面被覆銅粒子(1)の製造)
水100gに対し塩化アンモニウム5gを溶解した塩化アンモニウム水溶液を調製した。銅粒子a[三井金属鉱業(株)製「1200Y」;粒径(D50)2μm、BET比表面積0.40m2/g、形状:球状]50gを、塩化アンモニウム水溶液に添加し、窒素バブリング下、30℃で60分間攪拌した。撹拌は、メカニカルスターラーを使用し、回転数150rpmで実施した。以下、撹拌は同様の撹拌装置を使用して同じ回転数で行った。撹拌終了後、5C濾紙の桐山ロートを用いて減圧濾過にて銅粒子を濾別し、つづいて、桐山ロート上で150gの水により銅粒子の洗浄を2回行った。
Synthesis Example 1
(Production of Copper Particles (1): Surface-Coated Copper Particles (1))
An aqueous ammonium chloride solution was prepared by dissolving 5 g of ammonium chloride in 100 g of water. 50 g of copper particles a ["1200Y" manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.; particle size (D50) 2 μm, BET specific surface area 0.40 m 2 /g, shape: spherical] was added to the aqueous ammonium chloride solution and stirred at 30°C for 60 minutes under nitrogen bubbling. Stirring was carried out using a mechanical stirrer at a rotation speed of 150 rpm. Hereafter, stirring was carried out using the same stirring device at the same rotation speed. After stirring was completed, the copper particles were filtered out by vacuum filtration using a Kiriyama funnel with 5C filter paper, and then the copper particles were washed twice with 150 g of water on the Kiriyama funnel.
洗浄した銅粒子を、40質量%のジエチレントリアミン水溶液250gに添加し、窒素バブリンクをしながら60℃下で1時間加熱撹拌を行った。 The washed copper particles were added to 250 g of a 40% by weight aqueous solution of diethylenetriamine, and the mixture was heated and stirred at 60°C for 1 hour while bubbling with nitrogen.
撹拌を止めて5分間静置した後、上澄み液約200gを抜き取って除去した。つづいて、沈殿物に洗浄用溶剤としてイソプロパノール200gを添加し、30℃で3分間撹拌を行った。撹拌を止めて5分間静置した後、上澄み液約200gを抜き取って除去し、その後、2質量%のラウリン酸イソプロパノール溶液250gを添加した後、30℃で30分間攪拌した。 After stopping the stirring and allowing the mixture to stand for 5 minutes, approximately 200 g of the supernatant liquid was removed. Next, 200 g of isopropanol was added to the precipitate as a cleaning solvent, and the mixture was stirred at 30°C for 3 minutes. After stopping the stirring and allowing the mixture to stand for 5 minutes, approximately 200 g of the supernatant liquid was removed. Then, 250 g of a 2% by weight solution of lauric acid in isopropanol was added, and the mixture was stirred at 30°C for 30 minutes.
撹拌終了後、5C濾紙の桐山ロートを用いて減圧濾過にて銅粒子を濾別した。得られた銅粒子を25℃で3時間減圧乾燥することにより、表面被覆銅粒子(1)(銅粒子(1))を得た。 After stirring was completed, the copper particles were filtered under reduced pressure using a Kiriyama funnel equipped with 5C filter paper. The resulting copper particles were dried under reduced pressure at 25°C for 3 hours to obtain surface-coated copper particles (1) (copper particles (1)).
〔合成例2〕
(銅粒子(2):表面被覆銅粒子(2)の製造)
銅粒子aを銅粒子b[三井金属鉱業(株)製「1400YP」;粒径(D50)6μm、BET比表面積0.60m2/g、形状:板状]に変更した以外は合成例1と同様にして、表面被覆銅粒子(2)(銅粒子(2))を得た。
Synthesis Example 2
(Copper particles (2): Production of surface-coated copper particles (2))
Surface-coated copper particles (2) (copper particles (2)) were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1, except that copper particles a were replaced with copper particles b ["1400YP" manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.; particle size (D50) 6 μm, BET specific surface area 0.60 m 2 /g, shape: plate-like].
〔実施例1〕
(導電性組成物の製造)
Example 1
(Production of conductive composition)
成分(a)としてPEG200を0.5g、成分(b)として(b1)アデカサイザーRS-1000を0.5g、成分(c)として表面被覆銅粒子(銅粒子(1))を65g、表面被覆銅粒子(銅粒子(2))を28.0g、成分(d)としてレゾール型フェノール樹脂[PL-5208、群栄化学工業株式会社製、固形分60質量%、溶剤:ジエチレングリコールモノエチルエーテル]を10.0g(固形分として6.0g)、N,N’-ビス(サリチリデン)エチレンジアミン(Salen)を0.5g、ラウリン酸を2.0g混合した。次に、プラネタリーミキサー[ARV-310、株式会社シンキー製]を用いて、室温下、回転数1500rpmで60秒間撹拌し、1次混練を行った。 0.5 g of PEG200 was used as component (a), 0.5 g of (b1) Adeka Cizer RS-1000 was used as component (b), 65 g of surface-coated copper particles (copper particles (1)) and 28.0 g of surface-coated copper particles (copper particles (2)) were used as component (c), and 10.0 g (6.0 g as solids) of resol-type phenolic resin [PL-5208, manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd., solids content 60% by mass, solvent: diethylene glycol monoethyl ether] was used as component (d), 0.5 g of N,N'-bis(salicylidene)ethylenediamine (Salen), and 2.0 g of lauric acid were mixed. Next, primary mixing was performed using a planetary mixer [ARV-310, manufactured by Thinky Corporation] at room temperature for 60 seconds at 1500 rpm.
次に、3本ロールミル[EXAKT-M80S、(株)永瀬スクリーン印刷研究所製]を用いて、室温、ロール間距離5μmの条件下で5回通すことで、2次混練を行った。2次混練で得られた混練物に、テルピネオール(Ter)を4.0g加え、プラネタリーミキサーを用いて、室温、真空条件下、回転数1000rpmで90秒間撹拌し脱泡混練することにより、導電性組成物を製造した。導電性組成物の各成分の配合割合を表1に示す。 Next, a three-roll mill [EXAKT-M80S, manufactured by Nagase Screen Printing Laboratory Co., Ltd.] was used to perform secondary mixing by passing the mixture five times at room temperature with a roll distance of 5 μm. 4.0 g of terpineol (Ter) was added to the mixture obtained in the secondary mixing, and the mixture was then stirred and degassed using a planetary mixer at 1000 rpm for 90 seconds under vacuum conditions at room temperature to produce a conductive composition. The blending ratios of each component of the conductive composition are shown in Table 1.
〈導電性の評価〉
(硬化膜の形成)
得られた導電性組成物をポリイミドフィルム上に、メタルマスクを用いて、幅×長さ×厚み=1.0mm×30mm×50μmのパターンを塗布した。導電性組成物を塗布したポリイミドフィルムを対流オーブンにて170℃で30分間加熱することにより硬化膜を作製した。
<Conductivity evaluation>
(Formation of cured film)
The obtained conductive composition was applied to a polyimide film using a metal mask to form a pattern having a width x length x thickness of 1.0 mm x 30 mm x 50 μm. The polyimide film to which the conductive composition was applied was heated in a convection oven at 170° C. for 30 minutes to produce a cured film.
(抵抗値の評価方法)
上記の方法で得られた硬化膜の導電性を下記の抵抗値測定により評価した。形成したパターンの両端に測定プローブを押し当て、デジタルマルチメータ[PC7000、三和電気計器(株)製]を用いて硬化膜の抵抗値を測定し、下記の評価基準により判定した。
(Method for evaluating resistance value)
The electrical conductivity of the cured film obtained by the above method was evaluated by measuring the resistance value as follows: A measuring probe was pressed against both ends of the formed pattern, and the resistance value of the cured film was measured using a digital multimeter [PC7000, manufactured by Sanwa Electric Meter Co., Ltd.], and the electrical conductivity was evaluated according to the following criteria.
硬化膜の抵抗値が低いほど電流が流れやすく、導電性が優れていることを示す。
◎: 抵抗値が1.0Ω未満である。
○: 抵抗値が1.0Ω以上、10.0Ω未満である。
△: 抵抗値が10.0Ω以上、50.0Ω未満である。
×: 抵抗値が50.0Ω以上である。
The lower the resistance value of the cured film, the easier it is for current to flow, indicating superior conductivity.
⊚: The resistance value is less than 1.0 Ω.
○: The resistance value is 1.0Ω or more and less than 10.0Ω.
△: The resistance value is 10.0Ω or more and less than 50.0Ω.
×: The resistance value is 50.0Ω or more.
〈連続印刷性の評価〉
(連続印刷前後の膜厚変化率の評価方法)
得られた導電性組成物を、スクリーン印刷機[MT-320T、マイクロ・テック株式会社製]を用いて、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に50枚連続で印刷した。
<Evaluation of continuous printing>
(Method for evaluating the rate of change in film thickness before and after continuous printing)
The obtained conductive composition was printed continuously onto 50 polyethylene terephthalate (PET) films using a screen printing machine [MT-320T, manufactured by Micro-Tec Co., Ltd.].
得られた印刷物を対流オーブンにて120℃で30分間加熱することにより硬化膜を作製した。1枚目と50枚目の硬化膜の膜厚を触針式膜厚測定装置[DEKTAK XT、Bruker社製]を用いて測定し、膜厚変化率を下記式(I)で求め、下記の評価基準により判定した。 The resulting prints were heated in a convection oven at 120°C for 30 minutes to produce cured films. The film thickness of the cured films on the first and 50th sheets was measured using a stylus film thickness measuring device (DEKTAK XT, manufactured by Bruker). The film thickness change rate was calculated using the following formula (I) and evaluated according to the following criteria.
本試験では、膜厚変化率の値が100%に近いほど、連続印刷時に導電性組成物の湿潤性が長時間維持され、配線パターンが安定して印刷可能であることを示す。 In this test, the closer the film thickness change rate is to 100%, the longer the wettability of the conductive composition is maintained during continuous printing, indicating that wiring patterns can be printed stably.
◎: 膜厚変化率が90%以上、100%以下である。
○: 膜厚変化率が70%以上、90%未満である。
△: 膜厚変化率が50%以上、70%未満である。
×: 膜厚変化率が50%未満である。
⊚: The rate of change in film thickness is 90% or more and 100% or less.
◯: The rate of change in film thickness is 70% or more and less than 90%.
△: The rate of change in film thickness is 50% or more and less than 70%.
×: The rate of change in film thickness is less than 50%.
〈耐冷熱衝撃性の評価〉
(耐冷熱衝撃性の評価方法)
上記の導電性の評価で用いた硬化膜と同じ方法で得られた硬化膜を冷熱衝撃試験用の測定サンプルとした。測定サンプルを小型冷熱衝撃装置[TSE-11、エスペック株式会社製]に投入し、-40℃で1分間保持し、次に100℃に昇温して2分間保持する操作を1サイクルとして、合計1000サイクル繰り返すことで試験を実施した。
<Evaluation of thermal shock resistance>
(Method for evaluating thermal shock resistance)
A cured film obtained in the same manner as the cured film used in the evaluation of electrical conductivity above was used as a measurement sample for a thermal shock test. The measurement sample was placed in a small thermal shock apparatus (TSE-11, manufactured by Espec Corporation) and subjected to a total of 1,000 cycles, each cycle consisting of holding at -40°C for 1 minute, then raising the temperature to 100°C and holding for 2 minutes.
試験終了後の硬化膜の両端に、デジタルマルチメータ[PC7000、三和電気計器(株)製]の測定プローブを押し当てることで抵抗値を測定し、抵抗値変化率を下記式(II)で求め、下記の評価基準により判定した。 After the test, the resistance was measured by pressing the measuring probes of a digital multimeter [PC7000, manufactured by Sanwa Electric Instruments Co., Ltd.] against both ends of the cured film, and the rate of change in resistance was calculated using the following formula (II) and evaluated according to the following criteria.
本試験では、抵抗値変化率の値が100%に近いほど、硬化膜の耐冷熱衝撃性が良好であることを示す。 In this test, the closer the resistance change rate is to 100%, the better the thermal shock resistance of the cured film.
抵抗値変化率(%)=(試験後の抵抗値)/(試験前の抵抗値)×100 (II) Resistance change rate (%) = (resistance after test) / (resistance before test) x 100 (II)
◎: 抵抗値変化率が110%未満である。
○: 抵抗値変化率が110%以上、150%未満である。
△: 抵抗値変化率が150%以上、200%未満である。
×: 抵抗値変化率が200%以上である。
⊚: The rate of change in resistance value is less than 110%.
◯: The rate of change in resistance value is 110% or more and less than 150%.
Δ: The rate of change in resistance value is 150% or more and less than 200%.
×: The rate of change in resistance value is 200% or more.
以上の評価結果を表1に示す。 The above evaluation results are shown in Table 1.
〔実施例2~8、比較例1~5〕
各成分の配合割合を表1に示すとおりとした以外は、実施例1と同様にして導電性組成物の製造、および硬化膜の形成を行った。なお、硬化膜の形成については、実施例2~4と比較例1、5は大気雰囲気下で加熱を行ない、実施例5~8と比較例2~4は窒素雰囲気下で加熱を行った。
[Examples 2 to 8, Comparative Examples 1 to 5]
Conductive compositions were produced and cured films were formed in the same manner as in Example 1, except that the blending ratios of the components were as shown in Table 1. Regarding the formation of the cured films, heating was performed in the air atmosphere in Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 and 5, while heating was performed in a nitrogen atmosphere in Examples 5 to 8 and Comparative Examples 2 to 4.
さらに、各硬化膜について、実施例1と同様にして、導電性、連続印刷性および耐冷熱衝撃性を評価した。結果を表1、2に示す。なお、表1、2におけるフェノール樹脂の含有量は固形分換算量である。 Furthermore, the electrical conductivity, continuous printability, and thermal shock resistance of each cured film were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2. Note that the phenolic resin content in Tables 1 and 2 is calculated as the solid content.
表1、2より以下のことが分かる。
実施例1~8では、硬化膜の抵抗値がいずれも10.0Ω未満であり、冷熱衝撃試験前後の抵抗値変化率が150%未満であり、連続印刷前後の膜厚変化率が70%以上である。これに対して、成分(a)を配合せずに導電性組成物を調製した比較例1では、冷熱衝撃試験前後の抵抗値変化率が150%未満であったが、硬化膜の抵抗値が10.0Ω以上と高く、連続印刷前後の膜厚変化率が50%未満と低かった。また、成分(b)を配合せずに導電性組成物を調製した比較例2では、硬化膜の抵抗値は1.0Ω未満であり、連続印刷前後の膜厚変化率が90%未満であったが、冷熱衝撃試験前後の抵抗値変化率が200%以上と高かった。成分(a)に代えてPEG4000を用いて導電性組成物を調製した比較例3では、冷熱衝撃試験前後の抵抗値変化率が150%未満であったが、硬化膜の抵抗値が10.0Ω以上と高く、連続印刷前後の膜厚変化率が70%未満と低かった。また、成分(a)に代えてPTMG2000を用いて導電性組成物を調製した比較例4では、冷熱衝撃試験前後の抵抗値変化率が150%未満であったが、硬化膜の抵抗値が50.0Ω以上と高く、連続印刷前後の膜厚変化率が50%未満と低かった。成分(b)に代えて(b3)フタル酸ビス(2-エチルヘキシル)を用いて導電性組成物を調製した比較例5では、硬化膜の抵抗値は10.0Ω未満であり、連続印刷前後の膜厚変化率が90%未満であったが、冷熱衝撃試験前後の抵抗値変化率が150%以上と高かった。
The following can be seen from Tables 1 and 2.
In Examples 1 to 8, the resistance of the cured film was less than 10.0 Ω, the rate of change in resistance before and after thermal shock testing was less than 150%, and the rate of change in film thickness before and after continuous printing was 70% or more. In contrast, in Comparative Example 1, in which a conductive composition was prepared without blending component (a), the rate of change in resistance before and after thermal shock testing was less than 150%, but the resistance of the cured film was high at 10.0 Ω or more, and the rate of change in film thickness before and after continuous printing was low at less than 50%. Furthermore, in Comparative Example 2, in which a conductive composition was prepared without blending component (b), the resistance of the cured film was less than 1.0 Ω, the rate of change in film thickness before and after continuous printing was less than 90%, but the rate of change in resistance before and after thermal shock testing was high at 200% or more. In Comparative Example 3, in which a conductive composition was prepared using PEG 4000 instead of component (a), the rate of change in resistance before and after the thermal shock test was less than 150%, but the resistance of the cured film was high at 10.0 Ω or more, and the rate of change in film thickness before and after continuous printing was low at less than 70%. Furthermore, in Comparative Example 4, in which a conductive composition was prepared using PTMG 2000 instead of component (a), the rate of change in resistance before and after the thermal shock test was less than 150%, but the resistance of the cured film was high at 50.0 Ω or more, and the rate of change in film thickness before and after continuous printing was low at less than 50%. In Comparative Example 5, in which a conductive composition was prepared using (b3) bis(2-ethylhexyl) phthalate instead of component (b), the resistance of the cured film was less than 10.0 Ω, and the rate of change in film thickness before and after continuous printing was less than 90%, but the rate of change in resistance before and after the thermal shock test was high at 150% or more.
以上のように、所定の成分(a)~(d)を所定の比率で含有する導電性組成物は連続印刷性が良好であり、且つ、硬化膜としたときの耐冷熱衝撃性も良好であり、導電性に優れた配線形成材料として好適であることが分かる。
As described above, a conductive composition containing the predetermined components (a) to (d) in the predetermined ratio has good continuous printability, and when formed into a cured film, it also has good resistance to cold and heat shock, and is therefore suitable as a wiring-forming material with excellent conductivity.
Claims (1)
(b)重量平均分子量200~1000のポリエーテルエステル、及び重量平均分子量200~3000のアジピン酸エステルから選択される少なくとも1種類の化合物、
(c)導電性粒子、並びに
(d)バインダ樹脂を含有し、
固形分基準で、成分(a)~(d)の合計100質量%に対して、成分(a)の含有率が0.1~5質量%、成分(b)の含有率が0.01~5質量%、成分(c)の含有率が60~99質量%、成分(d)の含有率が0.5~30質量%である導電性組成物。
(a) polyethylene glycol having a weight average molecular weight of 200 to 2000;
(b) at least one compound selected from polyether esters having a weight-average molecular weight of 200 to 1,000 and adipic acid esters having a weight-average molecular weight of 200 to 3,000;
(c) conductive particles; and (d) a binder resin;
A conductive composition, in which, based on the solid content, the content of component (a) is 0.1 to 5 mass%, the content of component (b) is 0.01 to 5 mass%, the content of component (c) is 60 to 99 mass%, and the content of component (d) is 0.5 to 30 mass%, relative to 100 mass% of the total of components (a) to (d).
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