JPH04294005A - 顔料を含むペーストおよび非平面厚膜印刷法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性ペーストなどの顔
料を含むペーストおよびこれを用いた厚膜印刷法に関す
る。本発明の厚膜印刷法は、セラミックなどでできた電
子部品表面、あるいは皿、茶碗、スープ碗等の食器など
、曲面あるいは非平面上に回路、電極などの導電性パタ
ーン又は装飾を厚膜印刷するのに用いられる。

【０００２】

【従来の技術および課題】従来、電子部品の表面に回路
、電極などの導電性パターンを形成するため、スクリー
ン法を用いて導電性ペーストのパターンを印刷する方法
がある。このような印刷法では印刷対象品が平面のもの
に限られている。

【０００３】これに対して、曲面に対する印刷法として
パッド印刷法がある。図１（ａ）〜（ｃ）は従来のパッ
ド印刷法により電子部品の素地上に印刷を行うところを
示す説明図である。この印刷法では、図１（ａ）に示す
ごとく、まずエッチング等でパターン１を掘り込んだ平
板２（例えば銅製、樹脂製）に、顔料を含む非常に粘度
の低い（１０００〜５０００ｃｐｓ）導電性ペースト３
をドクターブレード４を用いてかき込む。つぎに、図１
（ｂ）に示すごとく、平板２上のパターン１に擦り込ん
だ導電性ペーストの上にシリコーン樹脂製の柔軟な凸面
を有するパッド５を押しあてて平板２上の導電性パター
ン６をパッド５の表面に移しとる。ついで、図１（ｃ）
に示すごとく、パッド５の表面の導電性パターン６を電
子部品など曲面のある素地７の上に転写して電極、電子
回路などの導電性パターン８を形成する。

【０００４】このようなパッドを用いた曲面印刷法にお
いて、高粘度の導電性ペーストを用いるとシリコーンパ
ッドに転写を行う際に、導電性パターンのにじみが激し
くなる。このため、高粘度の導電性ペーストは使用がで
きず、平板からパッドへの転写、パッドから電子部品へ
の転写の各々の工程における導電性ペーストの転写率が
おおよそ１／３程度と低くなり、一度の転写で電子部品
上に充分な厚みの導電性パターンを形成することができ
ない。

【０００５】また、顔料ペーストが低粘度であり溶剤の
含有量が多いため、転写対象の素子自体がポーラスな吸
湿体であるのが望ましく、溶剤の吸収性のない素地に印
刷を行うとにじみ、はじきを生じ正確なパターンの転写
ができない。

【０００６】このため、従来パッド印刷による曲面印刷
では膜厚１μｍ以上の導電性パターンを一度に形成する
ことは非常に困難である。

【０００７】本発明の目的は、曲面などの非平面に導電
性パターンなどの顔料ペーストのパターンを厚膜印刷す
るのに適したペーストを提供することにある。また、本
発明の他の目的は、かかる顔料ペーストを用いた厚膜印
刷法に関する。本発明の厚膜印刷法は、セラミックなど
でできた電子部品表面、特に曲面などの非平面上に容易
に回路、電極などの導電性パターンを厚膜印刷すること
ができる。又、食器、つぼなどの曲面装飾の絵付も行う
ことができる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
について種々の研究を行った。この結果、厚膜印刷用の
顔料ペースト中に樹脂に対する貧溶媒を配合すると共に
、新規なパターン形成方法を用いることにより電子部品
の曲面など非平面に対しても容易に厚膜印刷が行い得る
の知見を得て本発明を完成した。

【０００９】本発明は顔料、樹脂および溶剤を含有する
厚膜印刷用のペーストにおいて、前記溶剤が樹脂の良溶
媒と貧溶媒とを含む混合溶媒であることを特徴とする顔
料ペーストを提供するものである。また、本発明はこの
顔料ペーストを用いて平板上にスクリーン印刷によりパ
ターン形成し、ついで凸面を有する柔軟なパッドで前記
平板上のパターンを移し取り、このパッド上のパターン
を非平面を有する印刷対象物に押し当てて印刷を行う非
平面厚膜印刷法およびこのような導電性ペーストの印刷
された電子部品素子を提供するものである。

【００１０】本発明の顔料ペーストは顔料、樹脂および
溶剤を含有する。かかる顔料としては、導電性ペースト
、陶磁器絵付け用に用いられる従来公知のものがいずれ
も用いられてよい。例えば、銀粉、白金粉、金粉、パラ
ジウム粉、ルテニウム粉等の貴金属粉；チタン酸バリウ
ム、チタン酸ジルコニウム酸鉛などの金属酸化物が用い
られる。これらは単独でまたは２種以上を適宜混合して
使用してもよい。これら顔料の配合量は、ペースト全量
に対して４０〜８５重量％である。

【００１１】これら顔料には素地への密着性を向上させ
るため、さらにガラスフリットを配合してもよい。かか
るガラスフリットとしては、ホウケイ酸鉛系、ホウケイ
酸ビスマス系、酸化鉛系、酸化ビスマス系、酸化ケイ素
系など公知のガラスフリットがいずれも用いられる。

【００１２】顔料ペーストに配合される樹脂も導電性ペ
ーストあるいは陶磁器絵付け用に従来用いられている樹
脂がいずれも用いられてよく、例えば、エチルセルロー
ス、ニトロセルロース、アクリル樹脂、アルキド樹脂、
飽和ポリエステル樹脂、ブチラール樹脂などが用いられ
る。かかる樹脂の配合量はペースト全量に対して２〜４
０重量％、好ましくは３〜２０重量％である。

【００１３】本発明の導電性ペーストにはさらにジオク
チルフタレート（ＤＯＰ）、ジエチルフタレート（ＤＥ
Ｐ）など各種の可塑剤、あるいは添加剤を加えてもよい
。

【００１４】本発明にて用いられる顔料ペーストは、こ
れら顔料、樹脂、その他の成分を樹脂の良溶媒および貧
溶媒と溶剤と混合して調製する。

【００１５】ここで良溶媒とは、樹脂をほぼ均一に溶解
する溶媒である。例えばメチルセルロース、エチルセル
ロースに対しては、良溶媒としてブチルセロソルブ、ブ
チルカルビトール、シクロヘキサノン、タピノール、ブ
チルカルビトールアセテートなどが挙げられ、また貧溶
媒としてはミネラルターペン（石油スピリット）、灯油
などが挙げられる。

【００１６】図３にエチルセルロースをブチルカルビト
ール（ＢＣ）とミネラルターペンの種々の割合の混合溶
媒に溶解した場合の粘度変化を測定した結果を示す。セ
ルロース系の樹脂を良溶媒のみに溶解すると得られた溶
液の粘度は高く、セルロース分子間と溶媒分子間の相互
エネルギーの方が、溶媒分子間のエネルギーよりわずか
にまさっているためと推定される。ここに負溶媒を加え
ることにより、溶媒分子間のエネルギーが弱められ、さ
らに溶解度が増し、樹脂溶液の粘度が低下する。さらに
貧溶媒を加えると少し粘度が上がり始め、シリコン板と
の吸着度が弱くなってくるものと思われる。このためシ
リコーン板、パットからのパターン離脱度が向上するも
のと考えられる。本発明に用いられる混合溶媒中の良溶
媒と貧溶媒との混合割合は、体積比で５０／５０〜１０
／９０、好ましくは２５／７５〜１０／９０である。

【００１７】なお乾燥条件を調整するために溶媒として
タピノールを加えたりブチルフタレート、ジエチルフタ
レート等の高沸点溶媒を加えてもよい。

【００１８】本発明の顔料ペーストを調製するには、ま
ず顔料、樹脂を樹脂可溶性の溶剤（良溶媒）により混合
分散し、ついで、この溶液に前記樹脂に対する貧溶媒を
加えて調製してもよい。また、顔料、樹脂および溶剤を
一度に混合分散させてもよい。さらに、あらかじめ混合
溶剤を調製し、これを用いて樹脂を溶解した後、顔料を
加えて混合分散してもよい。本発明印刷方法の実施には
、このように調製された導電性または非導電性の顔料ペ
ーストが非常に重要である。

【００１９】つぎに、本発明の厚膜印刷法について説明
する。図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の印刷法を説明す
る説明図である。図２（ａ）に示すごとく、スクリーン
１０を用い、樹脂製、金属製など適宜の平板１１上に顔
料ペーストをスクリーン印刷し、所望の回路、電極の導
電性パターン１２を形成する。かかる導電性ペーストと
しては、前記の貧溶媒を混合した導電性ペーストが好ま
しいが、貧溶媒を配合していない従来の導電性ペースト
も用いることができる。

【００２０】スクリーン印刷に用いられるスクリーンは
、通常１５０〜２５０メッシュのものが用いられるが、
目的の回路、電極として厚い膜が必要な場合は、メッシ
ュの粗いスクリーンを使用し、薄い膜が必要な場合は、
ポリエステル繊維などを用いた細いメッシュを使用して
よい。

【００２１】このスクリーン印刷に用いられる平板とし
ては、樹脂平板などが用いられ、ウレタン樹脂板、シリ
コーン樹脂板が特に好ましい。また、離形剤（シリコー
ン樹脂）などにより表面が離形処理された樹脂板がより
好ましい。

【００２２】図２（ｂ）に示すごとく、平板上に導電性
ペーストの導電性パターン１２が形成されると、直ちに
柔軟で弾性のある凸面を備えたパッド１３を前記平板の
導電性パターンの上に押し付ける。このようなパッドと
しては、従来の曲面印刷に用いられている公知のシリコ
ーンゴム製パッドなどが用いられてよい。

【００２３】ここで、導電性ペーストは、樹脂平板より
も弾性パッドのほうに強く吸着され転写される。この時
、従来の平板上のエッチング導電性パターン上に残留し
た導電性ペーストを移しとるパッド印刷では、導電性ペ
ーストの大部分が平板上のエッチングパターン内に残る
が、本発明の印刷法ではスクーンにより形成された導電
性ペーストのパターンは完全にパッド上に移行する。

【００２４】つぎに、図２（ｃ）に示すごとく、パッド
１３を電子部品などの最終印刷対象の素地１４の上に押
し付け、パッド１３の表面に乗っていた導電性ペースト
のパターン１２を素地１４の上に転写する。この工程に
おいてもパッドから素子などの印刷対象への転写はほぼ
完全である。なお、転写対象としては、電子部品、陶磁
器、ガラスなどのセラミック製の素子、あるいはホウロ
ウなどが挙げられる。特に、曲面セラミック、又は障害
物のために通常直接スクリーン印刷ができない非平面の
箇所に容易に直接導電性パターンを形成することができ
る。

【００２５】ついで、６００〜１２００℃の適当な温度
で焼成して有機物を除去すると、所望の導電性膜、ある
いは所望の色調のパターンが得られる本発明の転写方法
によれば、顔料導電性ペースト（インキ）が印刷対象に
ほぼ完全に転写され、１〜２０μｍの非常に厚みのある
精度の高い導電性パターンがほぼ１回の印刷で転写でき
る。

【００２６】なお、陶磁器絵付け用の顔料ペーストの場
合も同様の操作を行うことにより凹凸などの非平面上に
容易に絵付けができ、従来のように転写紙を用いる必要
がない。

【００２７】本発明の顔料ペースト（インキ）では、ペ
ースト中の樹脂成分の平板、あるいはパットに対する親
和性が少ないため、印刷時に押圧力をかけても導電性パ
ターンがくずれることがないものと思われる。また、固
形分量が多く、ウレタンなどの平板からシリコーンパッ
ドへの転写、およびシリコーンパッドからセラミック製
電子部品などの素地への吸着が極めて効率的に行い得る
。

【００２８】このようにして、顔料ペーストのパターン
を印刷した後、乾燥、焼成を行う。これらの条件は特に
限定されないが、例えば約１００〜１８０℃で乾燥を行
い、約６００〜１０００℃、好ましくは白金の場合７０
０〜１０００℃にて６０〜１８０分間焼成するのがよい
。

【００２９】

【実施例】つぎに本発明を実施例にもとづきさらに具体
的に説明する。

【００３０】［実施例１］ 　　　　　　白金粉　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５０　
　　ｇ　　　　　　ガラスフリット（ホウケイ酸ガラス
系）　　　　　　　　　　０．４ｇ　　　　　　エチル
セルロース　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　２．５ｇ　　　　　　ミネラルタ
ーペン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１５　　　ｇ　　　　　　ブチルセルソル
ブ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　５　　　ｇ上記成分を３本ロールを用いて
混合、分散して導電性ペーストを調製した。この導電性
ペーストを用いステンレススチール製のスクリーン（１
６５ｍｅｓｈ）を使用して、シリコーン樹脂上に導電性
ペーストのパターンを印刷した。得られたシリコーン樹
脂平板上のパターンにシリーコンゴムのパッドで押し付
けて、パッド表面にパターンを転写した。ついで、この
パッドをジルコニアセラミックス製の円筒（１０ｍｍφ
）上にあて導電性パターン（５ｍｍ×６ｍｍ）を転写し
、１０００℃にて８０分間焼付を行った。導電性パター
ンの厚みは、乾燥厚み８μｍ、焼付厚み４μｍ、表面抵
抗１Ω以下であった。

【００３１】［実施例２］ 　　　　　　銀粉　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５０
　　　ｇ　　　　　　ガラスフリット（ホウケイ酸鉛ガ
ラス系）　　　　　　　　０．２ｇ　　　　　　エチル
セルロース　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　２．５ｇ　　　　　　灯油　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１５　　　ｇ　　　　　　ブ
チルセルソルブ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　５　　　ｇ上記成分を用い実
施例１と同様にして導電性ペーストを調製した。この導
電性ペーストを用いステンレススチール製のスクリーン
（２５０ｍｅｓｈ）を使用してウレタン樹脂平板上に印
刷した。これにシリコーンゴムパッドを押し付けて転写
を行った。ついで、このパッド上に印刷対象の素地（チ
タン酸バリウムの直方体：２×５×２ｍｍ）の直角に交
わる２面を転がすように押し付けて転写し、８００℃に
て６０分間で焼付た。得られた導電性パターンは、乾燥
厚み５μｍ、焼付厚み２５μｍ、表面抵抗１Ω以下であ
った。

【００３２】［実施例３］ 緑色顔料（陶磁顔料）　　　　　　　　　　　　　　５
０　　　ｇエチルセルロース　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　２．５ｇ灯油　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０　　　ｇ
シクロヘキサノン　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１０　　　ｇ上記成分を用いて実施例１と同様に処理
して導電性ペーストを調製した。このペーストを用い、
ポリエステル製のスクリーン（２５０ｍｅｓｈ）を使用
してウレタン樹脂平板上に所望のパターンを印刷した。 これにシリコーンゴムパッドを押し付けてパッド上にパ
ターンを転写した。 ついで、このパッドを磁器の底に押し当てて転写を行い
、７５０℃にて６０分間で焼付た。得られたパターンは
、乾燥厚み１０μｍ、焼付厚み８μｍ、緑色の色調の装
飾であった。転写紙を用いることなく、糸尻のあると凸
部に容易に印刷することができた。

【００３３】［比較例１］ エチルセルロース　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　２．５ｇブチルカルビトールアセテート　　　　
　　１５　　　ｇ白金粉　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　５０　　　ｇガラスフリ
ット　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０
．４ｇ上記成分を用いて実施例１と同様に処理してペー
ストを調製し印刷を行った。シリコーン板からのパター
ンの離脱は完全ではなくシリコーン板上に部分的にパタ
ーンが残った。

【００３４】［比較例２］実施例１において、スクリー
ン印刷に用いるシリコーン樹脂板をテフロン板、ポリエ
チレン板およびポリプロピレン板に代えた以外は、実施
例１と同様にしてスクリーン印刷を行った。各々の平板
からシリコーンゴムパッドへの導電性パターンの移行は
充分ではなく、いずれも相当量の導電性ペーストが平板
上に残った。

【００３５】［比較例３］実施例１において、シリコー
ン樹脂平板上の導電性パターンの転写に用いるシリコー
ンゴムパッドを塩化ビニル樹脂のパッドに代えた以外は
、実施例１と同様にして印刷操作を行った。平板からパ
ッドへの導電性パターンの移行は充分ではなく、いずれ
も相当量の導電性ペーストが平板上に残った。

【００３６】

【発明の効果】本発明の非平面印刷法は、セラミックな
どでできた電子部品表面、特に曲面などの非平面上に回
路、電極などの導電性パターンあるいはその他のパター
ンを高精度で、かつ極めて少ない印刷回数により厚膜印
刷することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の印刷法を示す説明図である。

【図２】本発明の印刷法を示す説明図である。

【図３】エチルセルロースをブチルカルビトールとミネ
ラルターペンの種々の割合の混合溶媒に溶解した場合の
粘度変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０：スクリーン １１：平板 １２：導電性パターン １３：パッド １４：素地

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　顔料、樹脂および溶剤を含有する厚膜
   印刷用のペーストにおいて、前記溶剤が樹脂の良溶媒と
   貧溶媒とを含む混合溶媒であることを特徴とする顔料ペ
   ースト。
2. 【請求項２】　　顔料が銀粉、白金粉、金粉、パラジウ
   ム粉、ルテニウム粉および金属酸化物から選ばれた少な
   くとも１種の顔料である前記請求項１記載の導電性ペー
   スト。
3. 【請求項３】　　導電性を有する前記請求項１記載の顔
   料ペースト。
4. 【請求項４】　　顔料を含むペーストを用いて平板上に
   スクリーン印刷によりパターン形成し、ついで凸面を有
   する柔軟なパッドで前記平板上のパターンを写しとり、
   このパッド上のパターンを非平面を有する印刷対象物に
   押し当てて印刷を行う非平面厚膜印刷法。
5. 【請求項５】　　ペーストが顔料、樹脂、該樹脂の良溶
   媒および該樹脂の貧溶媒を含有する前記請求項４記載の
   非平面印刷法。
6. 【請求項６】　　請求項３記載の導電性ペーストが印刷
   された電子部品素子。