JPS6337443B2

JPS6337443B2 -

Info

Publication number: JPS6337443B2
Application number: JP16823779A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kobayashi; Taro Yamazaki
Original assignee: HOTSUTAASU IND Inc
Current assignee: HOTSUTAASU IND Inc
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1979-12-26
Publication date: 1988-07-26
Also published as: JPS5692959A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は導電性組成物の改良に関する。導電性組成物には乾燥性、熱溶融性、粘着性な
ど使用目的に応じて種々のものが開発されている
が、これら導電性組成物はいずれも銀、カーボ
ン、グラフアイト、銅、ニツケルなどの導電性粉
末を被膜用樹脂に混和したものである。そのうち
でも、銀粉を混和したものは低抵抗で安定性が良
いので特に賞用されている。そして、銀粉と樹脂と被膜成分重量比で銀粉70
〜80％含有したものは抵抗値10^-4Ωcm程度のもの
ができる。そして、樹脂の種類、溶剤の種類など
の選択により、インクにも塗料にもプラスタにも
なる。しかしながら、銀は高価であるため、他の導電
性粉末で間に合わせているが、それらのうち、カ
ーボンやグラフアイトを用いたものはその抵抗値
が10^-2Ωcmで、銀より２桁大きく、またニツケル
や銅を用いたものは10^-3Ωcmのものもあるが経時
変化が大きい。商品名シルバービーズと称されるものは粒径の
小さいガラスビーズの表面に銀を薄くコーテング
したもので、銀が重量比で４〜12％被着されてお
り、安価で安定な導電性粉末として知られてい
る。現在市販されているものには下記第１表に示
すものがある。

【表】つぎに、上記３種類のシルバービーズを用いて
従来使用されているものと同一条件で試験した。
試験は上記ビーズおよび各種導電物質をそれぞれ
フエノール樹脂に各種割合いで配合してインクを
作り、＃165のスクリーンで印刷したものの表面
抵抗値Ω／□を測定した。この結果を次の第２表
に示す。

【表】この表から、導電物質の適当な混入率は銀、シ
ルバービーズでは80〜75重量％、銅、ニツケルで
は80〜90重量％、カーボン、グラフアイトでは40
〜50重量％である。そして、これらの配合比の範
囲では、上記インクの表面抵抗値は次のようにな
る。銀 0.7〜７×10^-2Ω／□ シルバービーズ 0.6〜４×10^-1Ω／□ 銅 0.9〜８×10^-1Ω／□ ニツケル 0.7〜６Ω／□ カーボンおよびグラフアイト 10以上Ω／□ S3000S₃は一部銀粉の代用とすることが可能で
あるが、S3000Sは銀粉より抵抗値が１桁大きい
のでそのままでは代用にならない。そこで、シル
バービーズを使用する場合には特性値と価格を勘
案しながら適当なものを選択使用する必要があ
る。また、複数種の導電物質を混合使用すること
も考えられるが、銀粉を単独で使用した場合に比
較して、使用目的によつてやや難点があり、特性
のばらつきが大きい場合がある。本発明はこのような経緯に基づいてなされたも
ので、銀コートされたガラスビーズすなわちシル
バービーズと銀粉とを被膜用樹脂に混和したこと
によつて安価で低抵抗でしかも安定な導電性組成
物を提供するもので、特に好ましくは銀粉の配合
比を適切にして抵抗値を下げることであり、また
樹脂の配合比を適切にして抵抗値が低くしかも強
固な被膜を得ることである。本発明者らの研究によれば、シルバービーズの
表面にコートされている銀被膜は薄いので、この
ビーズを樹脂に分散した場合、銀と同じ湿潤性が
得られない。そこで、種々研究と実験を行なつた
結果、シルバービーズに銀粉を適量混入すると濡
れを良くしかつシルバービーズの間隙を埋める様
に配置され、この結果抵抗値が低下し、そのばら
つきも小さくなる。第１図にこの組成物の成膜状
態における状態を模型的に示す。１は基体、２は
この基体１表面に形成された樹脂膜、３，３……
（大丸で示す。）はこの樹脂膜２中に埋設されたシ
ルバービーズ、４，４……（四角形で示す。）は
上記樹脂膜２中に埋設されて上記シルバービーズ
３，３間を橋絡する銀粉である。そして、樹脂２
とシルバービーズ３および銀粉４を総称して被膜
成分とする。つぎに、球形をなすシルバービーズの空間を埋
めるに適した銀粉の形状と粒径を決めるために、
まず、３種のシルバービーズをフエノール樹脂に
混和したものについて成膜状態における成分比と
表面抵抗値との関係を調査し、これを第２図に示
した。図は横軸にシルバービーズとフエノール樹
脂との合計重量に対するシルバービーズの割合い
を重量％の単位でとり、縦軸に表面抵抗値をΩ／
□の単位でとつたもので、曲線ＡはS3000Sを用
いたもの、曲線ＢはS3000S₂を用いたもの、曲線
ＣはS3000S₃を用いたものの相関をそれぞれ示
す。さらに、２種の銀粉をフエノール樹脂に混和
したものについて成膜状態における成分比と表面
抵抗値との関係を調査し、これを第３図に示し
た。図は横軸に銀粉とフエノール樹脂との合計重
量に対する銀粉の割合いを重量％単位でとり、縦
軸に表面抵抗値をΩ／□の単位でとつたもので、
曲線Ｄは粒状銀粉（Ｅ−20）を用いた場合、曲線
Ｅは箔状銀粉（TCG−１）を用いたものの相関
をそれぞれ示す。しかして、実験によれば成膜状態の成分比が近
似しているインクであれば前述の第２図および第
３図に示すように異るインクでも混合して充分な
分散ができ、抵抗値のばらつきも小さい。そこ
で、第２図および第３図を合成して混合成分の抵
抗値を推定した。これを第４図および第５図に示
す。両図はいずれも横軸に導電物質とフエノール
樹脂との合計重量に対する導電物質の割合いを重
量％の単位でとり、縦軸に表面抵抗値をΩ／□の
単位でとつたもので、第４図における曲線Ｂは第
２図の曲線Ｂに対応するものであり、曲線Ｄは第
３図の曲線Ｄに対応するもので、両曲線Ｂ，Ｄで
囲まれた斜線部分は両導電物質が混在している場
合の抵抗値を示唆する。また、第５図における曲
線Ｂは前述のとおり第２図の曲線Ｂに対応するも
のであり、曲線Ｅは同様に第３図の曲線Ｅに対応
するもので、両曲線Ｂ，Ｅに囲まれた斜線部分は
両導電物質が混在している場合の抵抗値を示唆す
る。しかし、被膜成分含有量の異るインクを混合
した場合は、混合系のインクが適正含有量に対し
て樹脂が過剰に存在すると抵抗値が高くなり、反
対に樹脂が不足すると抵抗値が低いが密着性が悪
くなる。そして、導電性インクとして銀粉もシルバービ
ーズも吸油量が同じかできれば銀粉の方がやや大
であることが望ましい。しかし、一般に市販され
ている銀粉は第３図に示されるように、被膜成分
中の適正含有量が75〜80重量％で、75重量％未満
では抵抗値が急に増大する。これに対し、シルバ
ービーズの場合は、第２図示のように70〜82重量
％と広範囲で抵抗値の変化はさほど急激ではな
い。そして、銀粉とシルバービーズの混合系で
は、被膜成分中72.5〜80重量％の範囲で抵抗値が
低くしかも被膜が強固である。シルバービーズに
銀粉を混入する目的は、シルバービーズ相互の接
触が点接触であるので、その空間を銀粉で埋めて
ある程度の面および線としての接触を考慮するた
めのもので、その場合、導電性組成物の被膜中の
樹脂がシルバービーズを包囲しても尚銀粉を包囲
できない程度に表面積が大きい、すなわち吸油量
の大きい銀粉が必要である。つぎに、樹脂量を一定にした場合、銀粉とシル
バービーズとの割合いが抵抗値にどのように影響
するか調査した。まず、フエノール樹脂の割合いを一定にして、
徳力化学研究所製の環元銀粉（Ｅ−20）と
S3000S₂との配合比を変化させて表面抵抗を調査
した。この結果を第６図に示す。図は横軸に銀粉
とシルバービーズとの合計重量に対する銀粉の割
合いを重量％の単位でとり、縦軸に表面抵抗を
Ω／□単位でとつたもので、曲線Ｆはフエノール
樹脂が被膜成分の27.5重量％を占めたとき、曲線
Ｇは同じく25重量％を占めたとき、曲線Ｈは同じ
く20重量％を占めたときのそれぞれの相関を示
す。この図から銀粉が３重量％を越えたところか
ら対数的に抵抗値が低下し、印刷のばらつきも、
シルバービーズ単独の場合±20％であつたのに対
し、本例においては±８％に管理することが容易
になつた。しかし、銀が30重量％を越すと、たし
かに抵抗値は低下するが、価格が非常に高くなつ
て、安価にするという目的に沿わなくなる。つぎに、フエノール樹脂の割合いを一定にし
て、徳力化学研究所製箔状銀粉（TCG−１）と
S3000S₂との配合比を変化させて表面抵抗を調査
した。この結果を第７図に示した。図は横軸に銀
粉とシルバービーズとの合計重量に対する銀粉の
割合いを重量％の単位でとり、縦軸に表面抵抗を
Ω／□の単位でとつたもので、曲線Ｉはフエノー
ル樹脂が被膜成分の27.5重量％を占めたとき、曲
線Ｊは同じく25重量％を占めたとき、曲線Ｋは同
じく20重量％を占めたときのそれぞれの相関を示
す。この図からも銀粉が10重量％を越えたところ
から対数的に抵抗値が低下して、印刷にも好都合
であることが理解できる。そして、本例において
も銀が30重量％を越すと経済的に引き合わなくな
る。ただし、樹脂の割合いが27.5重量％を越える
と抵抗値が大きく、かつそのばらつきも大きくな
るので樹脂は20〜27.5重量％の範囲にした方が良
い。つぎに、市販されている銀粉は吸収量が大きく
ないので、アルミニウムからの置換反応で銀粉を
試作して試用した。すなわち、昭和電工株式会社
製アルミニウム粉末500gで純水10％の分散液を
作り、これを超音波分散させながら20％の硝酸銀
溶液を滴下すると、アルミニウム粉末の表面にア
ルミニウム粉末と同じ形状で銀被膜が沈澱する。
この反応液を過したのちアルミニウム粉末を塩
酸で溶解し、銀粉だけを取り出し、銀粉の凝集を
避けるためにステアリン酸アマイドフラツシング
剤を添加して過し、乾燥する。この還元銀粉と
S3000S₂とを種々の割合いで含みフエノール樹脂
量が一定のものを試作して抵抗値を測定した。こ
の結果を第８図に示す。図は横軸に銀粉とシルバ
ービーズとの合計重量に対する銀粉の割合いを重
量％の単位でとり、縦軸に表面抵抗をΩ／□の単
位でとつたもので、曲線Ｌはフエノール樹脂が被
膜成分の27.5重量％を占めたとき、曲線Ｍは同じ
く25重量％を占めたとき、曲線Ｎは同じく20重量
％を占めたときのそれぞれの相関を示す。この図
から銀粉が３％以上のとき抵抗値を低下させる。
特に好ましい範囲は10重量％以上である。そし
て、本例においても銀粉が30重量％を越すと経済
的に引き合わなくなる。そして、上記３例に共通していえることは、シ
ルバービーズ単独使用の場合、粒子の接触が点接
触であるための硫化試験、耐湿試験による経時変
化が大きいが、本発明によればその空間を銀粉で
埋めるので、接触面積が増大して導電性を向上す
る。このように、本発明の導電性組成物は銀コート
したガラスビーズすなわちシルバービーズと銀粉
とを被膜用樹脂に混和したので、安価で導電性が
高く、しかも安定である利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の導電性組成物の一実施例の成
膜状態を示す模形的断面図、第２図はシルバービ
ーズと樹脂との配合割合いと抵抗値との相関を示
すグラフ、第３図は銀粉と樹脂との配合割合いと
抵抗値との相関を示すグラフ、第４図および第５
図は上記第２図に示す相関と第３図に示す相関と
をそれぞれ同じグラフにまとめてシルバービー
ズ、銀粉および樹脂の三成分混合可能な範囲をそ
れぞれ示すグラフ、第６図は樹脂を一定にして銀
粉の一例とシルバービーズとの混合比と抵抗値と
の相関を示すグラフ、第７図は第６図の銀粉を他
の例に置き換えた場合の相関を示すグラフ、第８
図は第６図の銀粉をさらに他の例に置き換えた場
合の相関を示すグラフである。２……樹脂、３……シルバービーズ、４……銀
粉。

Claims

【特許請求の範囲】１銀コートされたガラスビーズと銀粉とを被膜
用樹脂に混和した導電性組成物であつて、上記組
成物中の銀の総量が10〜30重量％であり、かつ上
記銀粉の重量が、上記ガラスビーズおよび上記銀
粉の合計重量の少なくとも３％を占め、かつ前記
樹脂が被膜を形成する全成分の約20〜27.5重量％
を占めている導電性組成物。２銀粉は箔状でありかつその配合比はガラスビ
ーズと銀粉との合計重量の10％以上であることを
特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の導電
性組成物。３銀粉はアルミニウムによる置換反応で得られ
たもので、その配合比はガラスビーズと銀粉との
合計重量の３％以上であることを特徴とする前記
特許請求の範囲第１項記載の導電性組成物。４樹脂の配合比は成膜状態において被膜成分の
20重量％ないし27.5重量％の範囲にあることを特
徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の導電性
組成物。