JPH0528829A - 導電塗料及びその導電膜形成方法 - Google Patents

導電塗料及びその導電膜形成方法

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JPH0528829A
JPH0528829A JP3172129A JP17212991A JPH0528829A JP H0528829 A JPH0528829 A JP H0528829A JP 3172129 A JP3172129 A JP 3172129A JP 17212991 A JP17212991 A JP 17212991A JP H0528829 A JPH0528829 A JP H0528829A
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metal
organic resin
conductive paint
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Hirohide Miwa
博秀 三輪
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用状態で良好な導電性を示すようにするこ
とができる。 【構成】 銅の金属粒子本体13に低融点半田14をメ
ッキした金属粒子11をフェノール樹脂12に分散させ
てある。金属粒子11のフェノール樹脂12に対する混
合率は80〜99.8重量%である。被塗布体にこの導
電塗料を塗布後、熱処理して半田14を相互に融着させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、金属粒子が有機系樹
脂に分散され、電気的導電性を必要とする塗料や接着剤
として用いられる導電塗料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の導電塗料は、金属粒子として銀ま
たは銅のフレーク状粒子が用いられ、有機系樹脂とし
て、熱硬化性樹脂のフェノール樹脂がよく用いられ、ま
た熱可塑性樹脂やシリコン樹脂も用いられ、接着剤の場
合はエポキシ系、ゴム系、シリコン系が用いられる。通
常は樹脂を溶媒でうすめ、金属粒子を分散させてペース
ト状とされてある。
【0003】この導電塗料を塗布、印刷などにより成膜
し、溶媒を蒸発させて仮硬化し、熱処理して本格的に硬
化させて用いられる。接着剤として用いるものでは化学
反応、空中水分との反応などで硬化するものもある。塗
料、接着剤のいずれでも紫外線で硬化させるものもあ
る。いずれにしても硬化後は金属粒子が相互に接触して
複雑な三次元的な導電路が形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の導電塗料はいず
れも使用して硬化させた状態において金属粒子が単純に
接触しているだけであるため、接触抵抗が比較的大き
く、高導電率が得られない。経時変化で金属粒子の接触
点の酸化や汚染で導電率が低下する問題もあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明も金属粒子が有
機系樹脂に分散されたものであるが、請求項1の発明に
おいては、金属粒子は金属粒子本体に、低融点金属がメ
ッキされたものであり、その低融点金属メッキの融点は
金属粒子本体の融点及び有機系樹脂の融点または変質点
より低いものとされている。金属粒子本体としては絶縁
材の粒子の表面に良導電性金属層を形成したものでもよ
い。
【0006】請求項2の発明においては、請求項1の導
電塗料に、更に低融点金属粒子が分散されている。請求
項3の発明においては、従来の導電塗料に低融点金属粒
子が分散されている。請求項4の発明においては、従来
の導電塗料の金属粒子として低融点金属粒子が用いられ
ている。
【0007】請求項5の発明では、上記各発明に更に金
属表面酸化防止剤、酸化膜除去剤、溶融金属の表面張力
減少材の少なくとも一つが含有され、請求項6の発明で
は金属粒子の表面に半田フラックスが付着されている。
請求項7の発明によれば、導電塗料を塗布した後におい
て、その金属粒子が流動可能な状態で導電性を与えたい
方向に電界を印加して金属粒子を配向・集合させ、その
後、低融点金属を溶融させた後、有機系樹脂を硬化させ
る。
【0008】
【実施例】図1Aに請求項1の発明の実施例を示す。金
属粒子11が有機系樹脂12内に分散されている。この
発明では金属粒子11は金属粒子本体13上に低融点金
属14がメッキされて構成される。金属粒子本体13は
比較的導電性の高い金属、例えばCu,Ni,Fe,ま
たはこれらを主体とする合金が好ましい。また、低融点
金属14に対し濡れ性が良いものがよく、かつ低融点金
属14と相溶性がないものである。金、白金でもよいが
高価な点で問題である。金属粒子本体13の形状は球、
フレーク、針状、不定形、塊状など、どのようなもので
もよい。粒径は0.5〜100μm程度が好ましい。
【0009】また、金属粒子本体13としてはカーボン
やセラミックあるいはガラスなどの粒子に銅、Niなど
の金属をメッキしたものでもよい。この金属メッキ層は
十分な電気導電性が得られる程度の厚さとされ、本体粒
子の抵抗値の1/10程度より小さい粒子抵抗を示す厚
さでよく、つまり粒径の10-5程度の厚さ以上、例えば
粒径が10μの場合、10-4μの膜厚とすればよい、薄
膜抵抗ではなく、通常金属としての体積抵抗値を示すこ
とが望ましく、1μ程度以上の厚さが望ましい。
【0010】低融点金属14は金属粒子本体13の融点
及び有機系樹脂12の融点または変質点よりも低い融点
のもの、つまり有機系樹脂12を変質させない温度で融
解する金属である。低融点金属14としては、例えばS
n,Pb,Bi,Cd,In,Zn,Sh,Hgなどの
多相合金を用いることができ、ウッドメタル(Bi50
−Pb24−Sn14−Cd12重量%)は融点が70
℃であり、その他市販されている各種の低融点(100
°−200℃)半田を使用できる。
【0011】低融点金属14の厚さは金属粒子本体13
の粒径の5〜10%程度以上にあればよく、例えば粒径
10μに対し、厚さを0.5〜1μ程度とする。この低
融点金属14の形成は金属粒子本体13に対し、無電解
メッキ法により行うことができる。低融点半田として銀
を含み、銀相溶性を低下したものがあり、これを低融点
金属14として用いれば金属粒子本体13として銀粒子
を用いることができる。
【0012】有機系樹脂12としては従来の導電塗料に
用いられているものと同様のものでよく、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂でもよく、例えばフェノール系、エポ
キシ系、シリコン系などを用いることができ、いずれも
120°〜200℃程度の耐熱性がある。従来と同様に
樹脂12を溶媒に溶かし、金属粒子11を分散させペー
スト状とする。金属粒子11の混入量は可能な限り多い
方がよいが、多過ぎると、粘度がなくなり、印刷しにく
くなる、この点から金属粒子11を80〜99.8重量
%程度樹脂12に混入する。
【0013】この発明の導電塗料を塗布し、溶媒を蒸発
させ、その後、熱硬化させる。この熱処理時に、互いに
接触している金属粒子11の低融点金属14が融解し、
同一金属の融解であるため表面張力により相互に接続さ
れ、図1Bに示すようになり、導電塗料の成膜は全体に
わたって順次低融点金属14で一体に連結され、電気的
に良好な接続状態となり、高い導電率が得られる。
【0014】有機系樹脂12が紫外線硬化樹脂の場合、
塗布後、未硬化時に昇温させて、低融点金属14を相互
に融着させる。あるいは導電塗料は硬化させた状態で金
属粒子11が相互に接触して導電路を形成した状態とな
っているから、硬化中又は後に熱処理して低融点金属1
4を互いに融着させてもよい。請求項2の発明の実施例
を図1Cに示す。これは図1Aに示した実施例に対し、
低融点金属粒子15が有機系樹脂12に分散されてい
る。低融点金属粒子15は低融点金属14と同一材が好
ましい、同一材でなくても、ほゞ同一融点でかつ相溶性
があればよい。低融点金属粒子15の粒径は0.1〜1
00μm程度がよい。また混入比は有機系樹脂12に対
し10〜80重量%程度がよい。この場合、加熱処理に
より図1Dに示すように低融点金属粒子15が介在され
て金属粒子11間の融差が一層確実となる。低融点金属
14の厚さを図1Aの場合より薄くしてもよい。
【0015】図1Eに請求項3の発明の実施例を示す。
この場合は、従来のものと同様に金属粒子16が有機系
樹脂12に分散されているが、この発明では更に低融点
金属粒子15も分散されている。金属粒子16に対する
条件は図1A中の金属粒子本体13に対するものと同様
であり、低融点金属粒子15に対する条件は図1C中の
低融点金属粒子15に対するものと同様である。ただ
し、低融点金属粒子15の混入率は図1Cよりも多い方
がよく15〜95重量%程度が好ましい。図1C,図1
Eのいずれの場合も金属粒子と低融点金属粒子との和が
有機系樹脂12に対し80〜99.8重量%になるよう
にする。
【0016】図2Aに請求項4の発明の実施例を示す。
この例では有機系樹脂12に金属粒子として低融点金属
粒子15が分散されている。低融点金属粒子15はその
融点で有機系樹脂12を変質しなければよく、その粒径
及び形状、混合比は図1Aの金属粒子11に対する条件
と同様である。この場合も、熱処理により図2Bに示す
ように低融点金属粒子15が順次相互に融着し、良好な
導電性を示す。
【0017】上述のいずれの実施例においても、使用状
態で金属粒子や、これと低融点金属粒子または後者のみ
が三次元的な網状一体構造ができ、その隙間に樹脂12
が入り、樹脂12がその状態を定着させる作用をなすと
共に、その網状構体を被塗布材に接着する役目をしてい
る。上述の各実施例に、金属酸化防止剤を混入させるこ
とが望ましい。金属酸化防止剤としては、例えばCuに
対してはオレイン酸やカテコールを用いることができ、
半田に対しては市販の各種ソルダー用フラックスが用い
られる。また、前記各実施例にロジン系樹脂その他を含
み酸化被膜の除去、溶融半田の酸化防止、被半田金属と
の濡れ性の増強をする通常の半田フラックスを混入する
ことができる。表面張力減少材は酸化防止剤と同一であ
り、表面酸化除去剤と同一であり、汚染除去剤でもあ
る。
【0018】図2Cに請求項7の発明の実施例を示す。
前記図1A,1C,1E,図2Aに示した導電塗料ある
いは低融点金属を含まない金属粒子を有機系樹脂に分散
させた従来の導電塗料を被塗布物に対し、印刷により導
電塗料パターン17として形成し、そのパターン17の
両端に必要に応じて電流制限抵抗器18を通じて直流、
または交流の電圧Eを印加する。高周波電界を用いると
結線や電流制限抵抗を省略することもできる。印刷の直
後の有機系樹脂12が流動性がある状態、または樹脂1
2が軟化する温度に加熱して、上記電圧Eを印加する
と、導電塗料パターン17内の金属粒子または/及び低
融点金属粒子18が静電誘導により、図2Dに示すよう
に両端に電荷が生じ、図2Eに示すように相互に吸引
し、図2Fに示すように相互に接触し、導電塗料パター
ン17の両端間が金属粒子または/及び低融点金属粒子
18が順次連結する。この状態で低融点金属を溶融すれ
ば良好な導電性が得られる。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、従来においては使用
状態では金属粒子が単に接触した状態であったが、この
発明によれば、低融点金属で融着されているため、良好
な導電性が得られる。静電界を印加して金属粒子を通電
方向に配向・集中させ、この状態で金属粒子を融着させ
て導電率を著しく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aは請求項1の発明の実施例を示す図、Bはそ
の使用状態を示す図、Cは請求項2の発明の実施例を示
す図、Dはその使用状態を示す図、Eは請求項3の発明
の実施例を示す図、Fはその使用状態を示す図である。
【図2】Aは請求項4の発明の実施例を示す図、Bはそ
の使用状態を示す図、Cは請求項7の発明の実施例を示
す図、D〜Fはその作用を示す図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属粒子が有機系樹脂に分散された導電
    塗料において、 上記金属粒子は金属粒子本体に、その金属粒子本体の融
    点及び上記有機系樹脂の融点または変質点よりも低い融
    点の低融点金属がメッキされていることを特徴とする導
    電塗料。
  2. 【請求項2】 上記金属粒子本体の融点及び上記有機系
    樹脂の融点または変質点よりも低い融点の低融点金属粒
    子が上記有機系樹脂に分散されていることを特徴とする
    請求項1記載の導電塗料。
  3. 【請求項3】 金属粒子が有機系樹脂に分散された導電
    塗料において、 上記金属粒子の融点及び上記有機系樹脂の融点または変
    質点よりも低い融点の低融点金属粒子が上記有機系樹脂
    に分散されていることを特徴とする導電塗料。
  4. 【請求項4】 金属粒子が有機系樹脂に分散された導電
    塗料において、 上記金属粒子は上記有機系樹脂の融点または変質点より
    も低い低融点金属からなることを特徴とする導電塗料。
  5. 【請求項5】 金属表面酸化防止剤、酸化膜除去剤、溶
    融金属の表面張力減少材の少なくとも一つが含有されて
    いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
    の導電塗料。
  6. 【請求項6】 上記低融点金属の表面に半田フラックス
    が付着されていることを特徴とする請求項1乃至6のい
    ずれかに記載の導電塗料。
  7. 【請求項7】 金属粒子が有機系樹脂に分散された導電
    塗料を塗布後において、かつその金属粒子が流動可能な
    状態で、導電性を与えたい方向に電界を印加して金属粒
    子を配向・集合させ、その後、有機系樹脂を硬化させる
    導電膜形成方法。
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