JPH0340885B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は導電性組成物に関する。導電性のペー
ストは銀粉などの金属粉またはカーボン粉などの
導電フイラーと合成樹脂、フリツトなどのバイン
ダー及び溶剤、添加剤から構成される複合体であ
る。従つて、導電フイラー特有の導電性とバイン
ダー特有の接着性を合わせ持つているのでその応
用分野はきわめて広い、最近の電子部品における
材料は多種多様になつてきており、導電性ペース
トはその導電性と接着性を生かして使われる。 また、マイコン、タツチパネル、電卓、電子時
計、電子カメラなどはICやLSIの利用により微小
電流で機能性を発揮できるようになり、更に小型
化が進むつれ、エレクトロニクスの分野などで導
電性ペーストは広く利用されている。 従来例の構成とその問題点 銀系導電性皮膜は一般に比抵抗が10^-3Ωcm以下
で、面積抵抗としては１Ω／口以下の低い値を与
えるものの銀が高価で、工業材料としては価格が
高いため安価な導電性材料が求められていた。価
格の低下をはかるために導電材料としてカーボン
ブラツクやグラフアイトを使用するものもある
が、カーボン粉、グラフアイト、カーボン繊維な
どは導電性が悪く、耐湿性が劣り、グラフアイト
は銀の場合と同様にカーボンとの相溶性が悪く、
多くを混入することができない。カーボングラフ
アイト系の皮膜の一般的な特徴としては、粒子が
バインダー中に凝集分散している場合が多く、皮
膜としての接着性に乏しく、導電性接着剤として
の用塗はほとんど不可能と言つてよい。比抵抗も
10^-2Ωcm以上と大きく、面積抵抗としても10Ω／
口以下ものを得ることが困難で、低価格品や特性
をあまり必要としない所や抵抗体としても使用で
きるが、導体としては不適当である。又、導電材
料として銅粉末やニツケル粉末を使用するものは
比抵抗が10^-2Ωcm以上あり、導電材料として銀粉
末を使用したものよりも劣つていた。またCu、
Al、Ni粉は酸化され易く、導電性が不安定であ
り、PVAなどで酸化防止処理をすることもある
が、導電性は悪い。この対策として導電材料の銀
粉末の一部を他の導電材料と併用する方法が考え
られているが、ペースト保管中に銀と他の導電材
料の分散が不均一になり、比抵抗ばらつきが多く
なり、銀粉末の一部を他の導電材料と併用するこ
とができず、価格低下におよぼす効果が少ない。
このため広く採用されるには至つていない。又、
カーボン、ガラス粉、銅、ニツケル粉等の粉体表
面に銀メツキしたものは抵抗が大である。又、バ
インダーと混合する場合にメツキが取れて特性が
悪くなるおそれがある。 発明の目的 本発明はニツケルを混入された新規な導電性粉
体を結合剤に分散して得られる導電性組成物に関
するもので、従来の銀系導電皮膜の銀を部分的に
新規な導電材料に置換することにより低コストで
かつ高性能の導電性皮膜を提供するものである。 発明の構成 本発明による電導体粉末は縮合系高分子にニツ
ル粉を添加し、窒素中、又は真空中で熱分解して
得られる有機電導体を用いた導電性組成物に関す
る。 実施例の説明 本発明に使用される縮合系高分子は、窒素を含
む耐熱性高分子が好適で、たとえばポリエステル
イミド、ポリイミド、ポリアミド−イミドなどの
中間体溶液が使用される。この含窒素耐熱性高分
子の中間体溶液にニツケル粉末を添加し空気中あ
るいは窒素等のガス雰囲気中で120℃〜320℃の温
度で硬化させた後、真空中または不活性ガス中で
700〜1100℃の温度で数時間熱処理すると、電導
性の熱分解高分子が得られる。この熱分解高分子
を単独で又は銀粉と混合し高分子バインダーで混
合することによりペースト状の導電性組成物が得
られる。 以下具体的実施例について説明する。 実施例 １ ニツケル粉をボリアミド−イミド樹脂の中間体
（ポリアミド酸）のアセトアミド−キシレン溶液
に混合し、清浄なガラス基板上にキヤストした。
これを180〜250℃の温度で硬化させ、水にガラス
基板を浸した後に皮膜を機械的に分離した。熱分
解窒素気流中で900〜1000℃でそれぞれ２時間行
ない、石英ガラスにはさんで熱分解処理したもの
の抵抗を四探針法で測定した。 比較例 １ ニツケルと同様に他の金属を用いて実験を行な
つた。金属はコバルト、ニツケル、タングステ
ン、モリブデンを用いた。それぞれの金属を用い
た時の耐湿試験（45℃、95％）の結果を第１表に
示す。

【表】

【表】 第１表から、ニツケルを混合して熱処理をした
ものが、より低い抵抗値を示し、安定であること
が示される。第１表の金属添加物におけるカツコ
内はポリアミドイミド樹脂に対する金属添加物の
量（熱分解前）を示すが、高分子に対して１：１
の割合でニツケルを混合し、1100℃で熱処理した
ものが最も低い抵抗値を示し、二重カツコ内は抵
抗の変化を表わすがニツケルを混合したものが安
定であることが分かる。 この様に、2000時間以上経過したニツケル、ニ
ツケル微粉末を混合した熱分解高分子はほとんど
抵抗値が変化せず安定であるのに対し、コバル
ト、タングステン、モリブデンは変化が激しい。 実施例 ２ 日立化成(株)から市販されているポリアミドイミ
ドワニスとニツケル粉を固体量２：１の割合で混
合し、ガラス上にキヤストして得られたフイルム
を出発発材料とした例を示す。上記ニツケル粉混
合ポリアミドイミドフイルムを石英管に入れ、窒
素気流中にて900℃、1100℃の各温度で熱分解す
る。熱分解は試料が900℃、1000℃に達する以前
からNO_x、CO_xなどの気体が放出されるが、抵抗
値が安定になる時間として１時間を処理時間とし
て設定した。次に得られた熱分解高分子をポール
ミルで約３日間粉砕した。600メツシユのふるい
にて分けた粉体の粒径は5.5μ以下になつた。銀粉
としてデユポン社から市販の銀ペースト用粉末
（Ｖ−９）を用い、ポリビニルピロリドンをバイ
ンダー、イソホロンを溶剤としてペーストを試作
し、300メツシユのスクリーンにて皮膜を形成し
た。銀粉の比重が10.5、得られた熱分解高分子の
比重が4.05であつたので、銀粉：熱分解高分子比
率を変化させ、印刷後200℃の焼成温度を設定し、
時間のセツテングを行ない抵抗の経時変化と粉の
銀粉に対する割合を変化させ、抵抗値を調べた。
この時のバインダーは45体積％と一定にした。実
験結果を第１図に示した。 実施例 ３ 数種の熱分解高分子粉と銀粉との混合体積％を
変化させて抵抗値を測定した。その結果を第２図
に示す。ここで使用された熱分解高分子粉は次の
３種である。 PO−123……ニツケルを混ぜた縮合系高分子を
900℃で１時間熱処理しボー
ルミルで３日間粉砕したも
の。 PO−78………ニツケルを混合しないで縮合系
高分子を900℃で１時間熱処
理しボールミルで３日間粉砕
したもの。 PO−119……PO−78粉とニツケル粉を直接
１：２の割合で混合したも
の。 上記の３種を各々130℃、200℃で焼成しアトラ
イターで５時間粉砕したものを用意した。銀粉は
デユポン社製のＶ−９、バインダーとしてはポリ
ビニルブチラールを用い、バインダー量を45体積
％としてペースト状としたものの抵抗値を測定し
た。図からわかるように、130℃、200℃のいずれ
の焼成温度においてもニツケル粉の混合された熱
分解高分子粉（PO−123）の方がニツケル粉の混
合されていない熱分解高分子粉（PO−78）より
も抵抗値が低く、導電材料として良好である。ま
た、ニツケル粉を混合する場合でも、縮合系高分
子にニツケル粉を混合した熱処理したもの（PO
−123）の方が熱処理をした熱分解高分子はニツ
ケル粉を混合したもの（PO−119）よりも低い抵
抗値を示し、導電材料として良好である。なお
PO−78粉で行なつた実験では銀0.8ｇに対し熱分
解高分子粉0.2ｇを混入させた。これに対し、PO
−123粉では銀0.4ｇに対し熱分解高分子粉0.2ｇ
を入れたが、それでも抵抗値はPO−78粉を使つ
たものに較べて更に低く良好であり、増量効果と
いう点でも大きな成果をみた。例えば、１Ω／口
以下の面積抵抗を得るためには銀の約78％を熱分
解高分子粉に置き換えることが可能であることか
らみても、本発明による熱分解高分子粉による著
しい増量効果が発揮されたことになる。 比較例 ２ ここでカーボンとの比較を行なうと、同様の手
法で熱分解高分子粉の代りにカーボン粉末を銀ペ
ーストに添加した場合、混合比はカーボン10％が
最高でそれ以上の場合はペーストの凝集が起き印
刷などによる皮膜化が不可能になつた。カーボン
混入10％の銀ペーストの面積抵抗は約0.2Ω／口
であり、本発明による熱分解高分子混入のものに
比較してはるかに高い。以上のように本発明は、
電導度、増量効果ともに他のカーボン系皮膜など
の追随を許さないものである。 実施例 ４ 実施例２で行なつた実験で試作した印刷皮膜の
サンプルを取出して恒温恒湿槽（45℃、95％
RH）に入れ、経時変化に対する抵抗値の変化を
みた。第２表にその結果を示し、200℃の焼成温
度で処理したサンプルを経時変化特性を第３図に
示した。第３図からも分るように、ニツケル粉を
含む熱分解高分子を使つたもの（No.４、No.５）は
抵抗値の変化がほとんどみられず、ニツケル粉の
混じらないもの（No.１）よりも安定であり、又ニ
ツケル粉を別に熱分解高分子に加えたもの（No.
２、No.３）は始めから縮合系高分子にニツケル粉
を加えて熱分解したもの（No.４、No.５）よりも電
導度、安定性ともに劣つていることがいえた。

【表】 発明の効果 本発明による熱分解高分子を用いたペーストは
銀系導電皮膜とカーボン系皮膜の間の面積抵抗の
ギヤツプを埋め、縮合系高分子のみ熱分解させた
時よりも更に低抵抗とすることができるととも
に、耐湿性などの点で有利となる導電性皮膜が提
供できる。本発明により得られる導電性組成物は
エレクトロニクス分野において、導線、ヒータ、
抵抗体など従来の銀およびカーボン皮膜の間のコ
スト的、性能的ギヤツプを埋めるものとして広く
利用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による導電性組成物の焼成時間
と抵抗値の関係を示す特性図、第２図は本発明に
よる導電性組成物の体積％と抵抗値の関係を示す
特性図、第３図は本発明による導電性組成物の耐
湿特性図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 窒素を含む耐熱性高分子の中間体溶液にニツ
   ケル粉末を添加し、空気中またはガス雰囲気中で
   120℃〜320℃、更に真空中あるいは不活性気体中
   で700〜1100℃の温度で熱処理して製造される電
   導体の粉末を高分子バインダーに混合したことを
   特徴とする導電性組成物。 ２ 銀の粉末を更に添加混合した特許請求の範囲
   第１項記載の導電性組成物。 ３ 耐熱性高分子とニツケル粉末の定量組成比
   が、前者が100部に対し、後者が10から500の間に
   あるように添加されたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の導電性組成物。 ４ 耐熱性高分子がポリアミド−イミド、ポリイ
   ミド、ポリエステルイミドのいずれかから選ばれ
   ることを特徴請求の範囲第１項記載の導電性組成
   物。