JP2003308729A - 導電性組成物、導電性被膜およびその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基材の制限が小さいとともに、導電性や被膜
の強度を高くできる導電性組成物、導電性被膜およびそ
の形成方法を提供する。 【解決手段】 導電性組成物は、分解温度が２００℃以
下であり、分解温度より低い温度領域に融点を有する銀
化合物を含有する。ここで、銀化合物を、炭素数が１０
以上の三級脂肪酸銀化合物とすることができる。また、
導電性被膜の形成方法は、上記の導電性組成物を基材上
に塗布して塗膜を形成させ、この塗膜を１００〜２００
℃で熱処理して熱分解する。また、導電性被膜は、上記
の導電性組成物が、１００〜２００℃で熱処理されて形
成されたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性ペーストな
どとして使用される導電性組成物に関する。さらには、
その導電性組成物を使用して形成された導電性被膜およ
びその形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性組成物は電子材料の製造の際に工
業的に広く使用されている。導電性組成物としては、例
えば、導電性ペースト等が挙げられ、さらに、導電性ペ
ーストとしては、例えば、金属フィラーであるフレーク
状銀粒子に、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂などの熱可
塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬
化性樹脂などからなるバインダ、有機溶剤、硬化剤、触
媒などを添加し、混合して得られる銀ペーストが挙げら
れる。この銀ペーストは、導電性接着剤、導電性塗料と
して、各種電子機器、電子部品、電子回路などに使用さ
れている。また、銀ペーストがポリエチレンテレフタレ
ートフィルムなどのプラスチックフィルム上にスクリー
ン印刷などにより印刷されて電気回路が形成されたフレ
キシブル回路板が、キーボード、各種スイッチなどのプ
リント回路板に使用されている。この銀ペーストは、基
材上に各塗布手段により塗布され、常温で乾燥あるいは
常温〜２００℃の温度で熱処理されて導電性被膜とされ
る。この導電性被膜の体積抵抗率は、成膜条件にもよる
が、通常、１０^-4〜１０^-5Ω・ｃｍの範囲である。この
値は、金属銀の体積抵抗率１．６×１０^-6Ω・ｃｍの１
０〜１００倍高い値であり、金属銀より大幅に導電性が
低かった。このように、従来の銀ペーストから形成され
た導電性被膜の導電性が低いのは、導電性被膜において
銀粒子同士が部分的にしか物理的に接触しておらず、接
触点が少ないこと、あるいは、一部の銀粒子同士間にバ
インダが残存しており、この残存バインダが銀粒子の直
接的な接触を阻害していることが主な理由である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、導電性向上を
目的として、基材に塗布した銀ペーストを、５００℃以
上に加熱し、バインダを焼却して除去するとともに、銀
粒子を融着させて、均一でかつ連続的な金属銀の被膜を
形成する方法が提案されている。このようにして得られ
た導電性被膜の体積抵抗率は１０^-6Ω・ｃｍになり、導
電性はほぼ金属銀と同等である。しかしながら、基材
は、高温加熱に耐えられるガラス、セラミックス、ホウ
ロウなどの耐熱性材料に限られるという問題があった。

【０００４】また、金属フィラーに加えて、金属成分で
ある脂肪酸金属塩化合物（金属有機レジネート）を含有
する導電性組成物が、例えば、特開平２−２２７９０９
号公報、特開平７−１７６４４８号公報などに記載され
ている。これらの発明では、脂肪酸金属塩化合物が、焼
成時に分解して金属原子を析出して金属フィラー間の焼
結を助けるとされている。また、例えば、特開平２−２
０８３７３号公報、特開平６−１３９８１６号公報など
には、金属フィラーなどの導電フィラーを含有せずに脂
肪酸金属塩を主成分とした導電性組成物から導電性被膜
を形成することが記載されている。この場合、導電フィ
ラーを融着させる必要がないので、比較的低温で金属被
膜を形成できる。さらに、バインダを含まない導電性組
成物が特開平５−８９７１６号公報に記載されている。
しかしながら、上記発明で提案されている脂肪酸銀化合
物を熱分解するには、２００℃以上で加熱する必要があ
り、導電性の銀被膜を形成させるには、３００〜５００
℃に加熱することが多かった。したがって、使用できる
基材に制限があることは解決されていなかった。

【０００５】また、通常、脂肪酸銀化合物は溶媒に溶解
されているが、加熱すると分解前に溶媒が枯渇すること
があった。上記発明で提案されている脂肪酸銀化合物は
分解するまでの間に液状にならないため、そのような場
合、脂肪酸銀化合物の分散状態が低いまま不均一な粒子
状の固まりとなる。さらに加熱すると、この固まりのま
ま、脂肪酸銀化合物が加熱分解されるので、分解して生
成した銀も粒子状の固まりとなり、形成される被膜の緻
密性、均一性が低かった。緻密性、均一性が低い被膜
は、銀粒子同士が融着した箇所が少ないので、導電性や
塗膜の強度が低いという問題があった。本発明は、基材
の制限が小さいとともに、導電性や被膜の強度を高くで
きる導電性組成物、導電性被膜およびその形成方法を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の導電性組成物
は、分解温度が２００℃以下であり、分解温度より低い
温度領域に融点を有する銀化合物を含有することを特徴
としている。分解温度より低い温度領域に融点を有して
いると、加熱した場合、熱分解する前に融解して液状と
なるので、粒子状の固まりの形成が防止される。したが
って、液状の膜のまま銀化合物が分解されるので、緻密
かつ均一で連続した銀被膜を形成させることができ、導
電性および塗膜の強度の高い銀被膜が得られる。また、
分解温度が２００℃以下であり、熱処理温度を低くでき
るので、耐熱性の低い基材を使用でき、基材の制限が緩
和される。ここで、分解温度とは、熱重量示差熱分析計
を用い、昇温速度１０℃／分で昇温した際に、銀化合物
の重量が減少し始めたときの温度のことである。また、
本発明の導電性組成物において、銀化合物は炭素数１０
以上の三級脂肪酸銀化合物であることが好ましい。多く
の脂肪酸銀化合物は融点が分解温度より高い中で、炭素
数１０以上の三級脂肪酸銀化合物は、融点が分解温度よ
り低く、分解する前に溶融して液状化する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の導電性組成物は、分解温度が２００℃以下であ
り、分解温度より低い温度領域に融点を有する銀化合物
を含有するものである。このような銀化合物として、炭
素数が１０以上の三級脂肪酸銀化合物を使用できる。炭
素数が１０以上の三級脂肪酸銀化合物としては、例え
ば、ネオデカン酸銀、エクアシッド１３（出光石油化学
製）の銀塩などが挙げられる。ここで、三級脂肪酸銀化
合物とは、三級脂肪酸を銀塩化したものである。さら
に、三級脂肪酸とは、カルボキシル基と結合した炭素原
子が水素原子と結合していない脂肪族カルボン酸のこと
であり、例えば、ピバリン酸、ネオノナン酸、ネオデカ
ン酸、エクアシッド９（出光石油化学製）、エクアシッ
ド１３（出光石油化学製）などが挙げられる。三級脂肪
酸銀化合物の多くは分解温度が２００℃以下であり、さ
らに炭素数が１０以上のものは熱分解温度より融点が低
い。三級脂肪酸銀化合物は、一般的な金属石けんの製法
である複分解法によって製造できる。例えば、三級脂肪
酸を水酸化ナトリウムにより中和してナトリウム塩と
し、このナトリウム塩に硝酸銀水溶液を混合し、複分解
反応させて水不溶性塩にして三級脂肪酸銀化合物を析
出、回収する。

【０００８】銀化合物は溶媒に溶解されていてもよい。
溶媒としては、銀化合物を溶解できれば特に制限され
ず、例えば、銀化合物が三級脂肪酸銀化合物である場合
には、三級脂肪酸銀化合物を溶解するものであればよ
く、その中で導電性組成物の塗布や硬化条件に合わせて
自由に選択できる。三級脂肪酸銀化合物を溶解する溶媒
としては、例えば、炭化水素系溶媒、中級アルコール
類、高級アルコール類、グリコールエーテル類などが挙
げられる。銀化合物を溶媒に溶解させる場合の、銀化合
物と溶媒との比率は、銀化合物が溶解すれば特に制限さ
れないが、溶媒の溶解力、得られる導電性組成物の粘
度、印刷性を考慮して適当な比率を決定することが好ま
しい。また、銀化合物を溶媒に溶解する際に使用される
装置あるいは方法には特に制限はない。

【０００９】導電性組成物には、塗布あるいは印刷性を
改善することを目的として、増粘剤などの各種添加剤を
含有させることができる。ただし、添加剤を導電性組成
物に含有させると、銀被膜を形成した際に、添加剤が銀
粒子間に残存して銀被膜の導電性を低下させることがあ
るため、その含有量は銀化合物の２０重量％以下が好ま
しく、５重量％以下であることが好ましい。

【００１０】次に、本発明の導電性被膜の形成方法につ
いて説明する。この形成方法では、まず、導電性組成物
を、適宜塗布手段などにより基材に印刷して塗膜を形成
させる。ここで、塗布手段としては、例えば、スクリー
ン印刷、グラビア印刷などが挙げられる。次いで、塗膜
を１００〜２００℃で熱処理する。この熱処理の際、塗
膜の温度が銀化合物の融点以上になると銀化合物が液状
となり、さらに加熱して温度が分解温度以上になると、
銀化合物は熱分解されて銀を析出して銀被膜を形成す
る。熱処理は、２００℃を上限として高温で、かつ、短
時間であることが好ましい。高温であると、有機残分が
少なくなるので、より導電性を高くできる。また、熱処
理が短時間であると、熱による基材の物性低下を防止で
きる。具体的な熱処理の温度は、銀化合物の熱分解温度
あるいはそれに近い温度とされ、例えば、ネオデカン酸
銀の場合では、加熱温度は１５０℃、加熱時間３０分で
十分であり、最高でも２００℃、３０分である。また、
銀化合物の融点以下の温度であっても、融点付近であれ
ば、銀化合物は融解および分解するため、十分に時間を
かけることで導電性の高い銀被膜を形成できる。例え
ば、エクアシッド１３の銀塩（融点１１０℃）を用いた
場合、熱処理温度１００℃、処理温度１２０分とするこ
とで、体積固有抵抗値が１０^-6Ω・ｃｍオーダーの銀被
膜を得ることができる。

【００１１】このような形成方法によると、上述した導
電性組成物からなる塗膜を加熱すると、膜のまま液状化
し、さらに加熱を続けると、銀化合物が液状の膜のまま
加熱分解されるので、銀粒子の膜が形成される。このよ
うにして形成された導電性被膜である銀被膜は、析出し
た銀原子が融着し合っており、緻密かつ均一で連続的で
あるため、導電性および塗膜の強度が高い。特に、２０
０℃で加熱した場合の導電性はほぼ金属銀と同じであ
る。また、この形成方法は、熱処理の温度が２００℃以
下であるため、耐熱性の低い基材を使用することもでき
る。すなわち、基材として、プラスチックを使用でき
る。また、ガラス、セラミックス、ホウロウも使用でき
る。

【００１２】銀化合物は、紫外光（ＵＶ）または赤外光
（ＩＲ）の照射によっても分解するので、塗膜にＵＶま
たはＩＲを照射して銀被膜を形成させてもよい。また、
熱処理と、ＵＶまたはＩＲの照射とを同時に行って、銀
被膜を形成させてもよい。

【００１３】なお、本発明の導電性被膜は導電性が高い
こと以外の特徴を有している。すなわち、銀が緻密であ
るため、導電性被膜の基材側の面は、金属光沢に富んだ
鏡面を呈する。そのため、ガラス、プラスチックフィル
ムなどの透明基材の裏面あるいは基材から剥離した導電
性被膜の基材側の面を、反射率の高い鏡として家庭用、
工業用に使用できる。例えば、レーザ装置の共振器の反
射鏡などに使用できる。

【００１４】

【実施例】以下に、実施例１〜３および比較例１〜３を
示して本発明をより詳細に説明する。なお、実施例１〜
３および比較例１〜３で使用した脂肪酸銀化合物の分解
温度および融点を下記の方法により測定した。 （分解温度）ＴＧ−ＤＴＡ（島津製作所製）を使用し、
昇温速度１０℃／分で脂肪酸銀化合物を加熱し、重量が
減少し始めたときの温度を分解温度とした。 （融点）所定の温度に設定した熱風循環乾燥炉に脂肪酸
銀化合物を１０分間放置し、溶融したときの温度を融点
とした。なお、温度は１００℃から１０℃間隔で上昇さ
せた。

【００１５】（実施例１）三級脂肪酸銀化合物であるネ
オデカン酸銀１０．０ｇをトルエン１０．０ｇに溶解し
て導電性組成物を得た。この導電性組成物の粘度は０．
０５ｄＰａ・ｓ／２３℃であった。この導電性組成物を
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに塗布
して塗膜を形成させ、この塗膜を１５０℃で３０分間熱
処理し、ネオデカン酸銀を加熱分解して銀被膜を形成さ
せた。得られた銀被膜の導電性は、シート抵抗値で０．
０８Ω／ｃｍ² 、体積固有抵抗値で８．０×１０^-6 Ω
・ｃｍであった。また、２００℃で３０分間熱処理して
得た銀被膜は、３．５×１０ ^-6 Ω・ｃｍであり、金属
銀の体積固有抵抗値１．６×１０^-6 Ω・ｃｍに近い値
となった。

【００１６】

【表１】

【００１７】（実施例２）実施例１のネオデカン酸銀を
エクアシッド１３（出光石油化学製）銀に変更した以外
は実施例１と同様にして銀被膜を得た。この時の導電性
組成物の粘度は０．０５ｄＰａ・ｓ／２３℃であった。
１５０℃、３０分間熱処理して得た銀被膜のシート抵抗
値は０．０８５Ω／ｃｍ² であり、体積固有抵抗値は
８．５×１０ ^-6 Ω・ｃｍであった。また、２００℃で
３０分間熱処理して得た銀被膜は、３．７×１０^-6 Ω
・ｃｍであった。

【００１８】（実施例３）まず、溶剤である２−メチル
−２−ブタノールに、増粘剤であるヒドロキシプロピル
セルロース（ＨＰＣ）を１重量％の濃度となるように溶
解した。そして、この溶液にネオデカン酸銀３．０ｇを
溶解して導電性組成物を得た。添加したＨＰＣが増粘作
用を発揮したため、導電性組成物の粘度は５ｄＰａ・ｓ
／２３℃であった。この導電性組成物をポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）フィルムに塗布し、これを１５
０℃で３０分間熱処理し、ネオデカン酸銀を加熱分解し
て銀被膜を形成させた。得られた銀被膜のシート抵抗値
は０．１Ω／ｃｍ² 、体積固有抵抗値は１０．０×１０
^-6 Ω・ｃｍであった。また、２００℃で３０分間加熱
して得た銀被膜は、３．８×１０^-6 Ω・ｃｍであっ
た。

【００１９】（比較例１）実施例１のネオデカン酸銀
を、二級脂肪酸化合物である２−エチルヘキサン酸銀に
変更した以外は実施例１と同様にして銀被膜を形成させ
ようとしたが、熱処理温度１５０℃では殆ど分解せず、
十分に銀化しなかったので、導電性が発現しなかった。
また、２００℃で熱処理した場合には、銀が粒子状に析
出してしまい、連続した被膜が形成しなかったので、導
電性が発現しなかった。

【００２０】

【表２】

【００２１】（比較例２）実施例１のネオデカン酸銀
を、一級脂肪酸銀化合物であるオレイン酸銀に変更した
以外は実施例１と同様にして銀被膜を形成させようとし
たが、熱処理温度１５０℃では殆ど分解せず、十分に銀
化しなかったので、導電性が発現しなかった。また、２
００℃で熱処理した場合には、銀が粒子状に析出してし
まい、連続した被膜が形成しなかったので、導電性が発
現しなかった。

【００２２】（比較例３）実施例１のネオデカン酸銀を
三級脂肪酸銀化合物である炭素数９のネオノナン酸銀に
変更した以外は実施例１と同様にして銀被膜を形成させ
たところ、１５０℃、２００℃のいずれの熱処理温度で
も粒子状に銀が析出してしまい、連続した被膜が形成さ
れなかったので、十分な導電性を得ることができなかっ
た。

【００２３】実施例１〜３では、分解温度が２００℃以
下であり、分解温度より低い温度領域に融点を有する銀
化合物を含有するので、２００℃以下の熱処理で導電性
の高い銀被膜が形成された。特に、２００℃で熱処理し
た場合には、金属銀に近い導電性の銀被膜が得られた。
なお、実施例３では、増粘剤を含有しているので、この
増粘剤が銀粒子間に存在しているため、実施例１よりわ
ずかに導電性が低くなったが、基材への塗布性は優れて
いた。一方、比較例１〜３では、銀化合物が融点を有し
ていなかったので、２００℃以下の熱処理で導電性の高
い銀被膜は得られなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、加熱した場合、熱分解
する前に融解して液状となるので、粒子状の固まりが形
成されることがなく、緻密かつ均一で連続した銀被膜を
形成させることができる。よって、導電性および塗膜の
強度の高い銀被膜が得られる。また、分解温度が２００
℃以下であり、熱処理温度を低くできるので、基材とし
て耐熱性の低いプラスチック等を用いることができるた
め、幅広い用途に応用可能である。耐熱性の低い基材を
使用でき、基材の制限が緩和される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３ Ｈ０１Ｂ 13/00 ５０３Ｃ // Ｈ０５Ｋ 3/12 ６１０ Ｈ０５Ｋ 3/12 ６１０Ｂ (72)発明者 伊藤 雅史 埼玉県北葛飾郡鷲宮町桜田五丁目13番１号 藤倉化成株式会社開発研究所内 Ｆターム(参考） 4J038 AA011 BA092 HA061 JA47 KA07 MA10 NA11 NA20 PA19 5E343 AA12 AA22 AA26 BB25 BB72 BB76 DD02 DD64 GG06 GG08 GG20 5G301 AA01 AB11 AD10 AE10 5G307 GA06 GC02

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分解温度が２００℃以下であり、分解温
   度より低い温度領域に融点を有する銀化合物を含有する
   ことを特徴とする導電性組成物。
2. 【請求項２】 前記銀化合物は、炭素数が１０以上の三
   級脂肪酸銀化合物であることを特徴とする請求項１に記
   載の導電性組成物。
3. 【請求項３】 増粘剤を含有することを特徴とする請求
   項１または２に記載の導電性組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の導電性
   組成物を基材上に塗布して塗膜を形成させ、この塗膜を
   １００〜２００℃で熱処理して熱分解することを特徴と
   する導電性被膜の形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の導電性
   組成物が、１００〜２００℃で熱処理されて形成された
   ことを特徴とする導電性被膜。