JPS63196672A - カ−ボン系ペ−スト組成物 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリント配線基板やハイブリッド基板に用い
られる導体回路および抵抗体形成用のカーボン系ペース
ト組成物に関する。

（従来の技術） 従来、プリント配線基板や・１イブリツド基板忙は、カ
ーボン系ペースト組成物が導体回路あるいは接点の形成
用と抵抗素子形成用に用いられてきている。ここで当然
、前者は導電性の高いペーストが後者は、所望の抵抗率
をもつペーストが要求される。このカーボン系ペースト
としては、いわゆるカーボンブラックと称される、天然
ガス・石油などの不完全燃焼または熱分解によってえら
れる微粉炭素を、ポリエステル、ポリビニルブチラール
のような熱可塑性樹脂あるいはエポキシ樹脂、フェノ−
、ル樹脂のような熱硬化性樹脂をバインダーとして混合
して構成されている。

カーボン系ペーストの導電性は、主として用いるカーボ
ンブラックの種類の選定、カーボンブラックとバインダ
ーの混合比を適当に選ぶことにより調整される。一般に
、導電性を高めるためには導電性の高いカーボンブラッ
クを多く配合する方法がとられるが、導電性がカーボン
ブラックより高い銀粉を混入する方法（Ｂ、Ｌ、　Ｒｏ
ｏｓ−ＫｏｚｅｌＰｒｏｃ、　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ、　ＳｙｍｐｚＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
、。

ｐ２３９　（１９８５））も公知である。またカーボン
系ペーストを抵抗素子形成用として用いる場合には、導
電性カーボンブラックの配合量をへらしたり、非導電性
フィラーとしてカオリナイト、デツカイト（特開昭６ｌ
−９３５０６）や水酸化マグネシウム、バーミキュライ
゛ト（特開昭６１−９３５０５）などの無機フィラーや
架橋ポリスチレンビーズやベンゾグアナミン樹脂状微粉
体（ｒｆ開昭６ｌ−１６３６０１）などの有機フィラー
を配合することにより導電性を制御する方法が採用され
ている。

（従来技術の問題点） このようなカーボン系ペーストにおいて、これを導体回
路形成用として用いるとき、導電性粒子としてのカーボ
ンブラックの添加量を増加させれば導電性は向上するも
のの基体への密着性が低下してしまい、現状では密着性
を確保してえもれる導電性は数１０Ω／口程度である。

またカーボンブラックと銀粉を併用する場合には数Ω／
口程度の低い抵抗値をもつカーボン系ペーストかえられ
るが、価格の高い銀を比較的多量に配合する必要があり
、コスト的に問題がある。また同時に銀のマイグレーシ
ョンが発生するという問題もある。

（発明の目的） 本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、基体に
対して優れた密着性を有し、銀をふくまなくても高い導
電性を有するカーボン系ペーストを提供することにある
。また本発明の別の目的は、基板に対して優れた密着性
を有し、安定した抵抗値をもつカーボン系ペーストを提
供することにある。

（発明の構成） 本発明の目的を達成するために、導電性カーボンとバイ
ンダーを主成分としてなるカーボン系ペースト組成物に
おいて、導電性粒子としてグラファイトウィスカーを添
加することを特徴として構成される密着性、電気特性お
よびその安定性にすぐれたカーボン系ペースト組成物を
提供する。

「ここでグラフ・イトウィスカーとは、原料のベンゼン
と触媒の有機金属化合物を同時に蒸発させ。

キャリアガスとの三成分混合ガスとして、そのまま連続
的に反応管内に送り込むことによって、微細な繊維が煙
状になって生成される（流動気相法）もので、°反応条
件により異なるが一般に直径０．０５〜数μｍ、長さ数
μｍ〜数ｍｍの範囲の大きさをもつ。

このグラファイトウィスカー＆ま、７０Ｘ１０　　Ωの
（電子受容体（たとゼばＡｓＦ５）をドーピングするこ
とによりＩ　Ｘ　１０＝Ω・備のオーダ忙さげることも
可能）の電気比抵抗を有し、これは通常のカーｙｊ＋’
７ブラツクの３０００〜５０ｏｏｘｌｏ−６Ω・（７）
やグラファイト粉末の１００〜１０００　ｘ　１０＝Ω
鶏より低い。またこのグラファイトウィスカーは２００
０　Ｗ−ｃｍ−’・ｘ−１という高い熱伝導度を有し、
これも通常カーボンブラックの１．５　Ｗ−ｃｍ−’・
ｘ−１１′ やグラファイト粉末の８０〜２３ｏＷ−ｃＩｎ−１・Ｋ
″″１より著しく高（、金属の銅（４０３Ｗ−ｒｍ−”
　、に−１）　ヨりも数倍高いという特長がある。

本発明は、このような導電性と熱伝導性のグラファイト
ウィスカーをカーボン系ペーストに混入することを特長
とするものであり、銀粉末のよう忙高価でマイグレーシ
Ｎ／が起りやすい金属を用いなくとも高い導電性ペース
トをうろことが可能であり、抵抗ペーストとしてのカー
ボン系ペーストに用いた場合には、高い熱伝導性のため
、抵抗体く発生するジュール熱の放散性がよく、バイン
ダーの局部的な加熱による劣化を防ぐこ、とが可能で、
安定性の高い抵抗素子を提供することができる。

本発明に用いられるカーボン系ペーストは、特に限定さ
れるものでなく主成分として導電性カーボンとバインダ
ーをふくみ必要に応じ非電導性無機フィラー、たとえば
カオリン・タルク・シリカ・アルミナなどをふくみ、こ
れらを適当な溶媒中に分散したものが用いられる。

本発明に用いられるバインダーは、従来からカーボン系
ペーストのバインダーとして使用されるもので、例えば
ポリエステル、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂な
どの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂など
の熱硬化性樹脂が挙げられる。

導電性カーボン粉末としては、従来からカーボン系ペー
ストに常用されているもの、例えばファーネスブラック
、アセチレンブラックなどが用いられ、その配合量はえ
られるカーボン系ペーストの使用目的によって異なるが
一般忙、上記バインダー１００重量部に対して約１０〜
１００１景部である。

また非導電性無機フィラーとしてはカオリン。

メルク、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナなどの粉末
が用いられ、その配合１は上記バインダー１００１竜部
に対し０〜８０重量部である。

本発明によるカーボン系ペーストは、前記バインダー、
導電性カーボン粉末、非導電性フィラーに所定量のグラ
ファイトウィスカーを添加し、適宜の溶剤を用いて混練
することによって調製される。

なお、グラファイトウィスカーの添加量は、えもれるカ
ーボン系ペーストの使用目的によって異なるが上記バイ
ンダー１００重量部に対し約５〜１００重量部が一般に
は用いられる。

また混練に用いられ、ペーストに残留する溶剤としては
、バインダの溶解性があり、適度の蒸発性をもって作業
性のよい溶剤が選択して用いられるがキシレン、酢酸エ
チル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、エチル七ロン
、シブ。ブチルセロソルブ、ブチルカルピトールなどが
一般的であり、通常のカーボン系ペーストでは約１０〜
５０９６の揮発成分としての溶剤を含む。

以上のようにして調製されるカーボン系ペーストは所定
の被着基体、たとえばポリエステルフィルム、ガラス−
エポキシ積層板１紙−フェノール積層板、セラミックス
基板、アルミナプレートなどに塗布もしくは印刷した後
、熱処理を行なって固化される。熱処理の条件はカーボ
ンペーストの性状（とくにバインダーの種類とその固化
性）。

使用目的、被着基体の種類などに応じ適宜選択する。

（発明の実施例） 以下本発明を実施例により説明する。なお当然のことで
はあるが、以下の実施例は本発明を例証するものである
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ バインダーとしてレゾールタイプのフェノール樹脂１０
０ｔをとり、これにグラファイトウィスカー（日機装■
製、″グラスカー“直径０．２μｍ。

長さ１０ｐｍ）２０ｔ・とアセチレンブラック５０９と
をブチルカルピトール３０ｔを加えて混練し。

三本ロールを通してカーボン系導体ペーストをえた。

このカーボン系ペーストをセラミックス基板に印刷し、
２５０℃で５分間熱硬化させ、抵抗値を測定したところ
面積抵抗値で１２０／口であった。

なお、比較のため実施例１のグラファイトウィスカーの
代りにその全量をファーネスブラックのケッチェンブラ
ックＥＣに代えたところ面積抵抗値は８５Ω／口であっ
た。また、比較のため実施例１のグラファイトウィスカ
ーの全量をアセチレンブラックに代えたところ面積抵抗
値は２４００／口であった。

カーボン系導体ペーストとして、グラファイトウィスカ
ーの添加効果はきわめて大きかった。

実施例２ フェノール樹脂バインダー系カーボンペーストで面積抵
抗値力−１０００７口として市販されているアサヒ化学
研究所製ＴＵ−１００−５に、グラファイトウィスカー
（日機装■製）Ｉグラスカー“直径０．５μｍ長さ２０
μｍ）を添加した。

添加量は、ＴＵ−１００−５ペ一スト１００重量部に対
し、１０，２０，４０．重量部とした。粘度調整にはブ
チルセロソルブを用い、スクリーン印刷性のよい状態に
調整した。

このようにしてえた３種のカーボンペーストを用いてガ
ラスエポキシ樹脂の配線基板上に印刷し、遠赤外線炉（
１００℃、１５０℃、１８０℃の３ゾーンを１０分間で
通過）で硬化させ、抵抗値を測定した。その結果、ＴＵ
−１００−５では９０Ω／口であったのに対し、グラフ
ァイトウィスカーの添加量が１０．２０．４０重量部の
もので、それぞれ４５．２８．１２Ω／口であった。ま
た、これらの組成物は基板上によく接着していた。なお
、比較のためにＴＵ−１００−５１００重景１に対しタ
ッチエンブラックＥＣｌ０重量部を加えたところカーボ
ンペーストはパサパサの状態となった。

これにブチルセロソルブ２０重食部を加え、スクリーン
印刷のできる粘度とし、これを印刷し、実施例２と同様
に硬化させ、抵抗値を測定した。その結果は７５Ω／口
でありグラファイトウィスカーの同量添加に比べ抵抗値
の低下の度合は低かった。また、ケッチェンブラック添
加ペーストの基板への密着性は悪く、セロファンテープ
による密着テストでは５０／１００と不良であった。

実施例３ バインダーとしてレゾールタイプの７エノール樹脂１０
０Ｐをとり、これにアセチレンブラック２０Ｆ、実施例
１に用いたと同じグラファイトウィスカー１０２．メル
ク７０２．とをブチルカルピトーに５０？と共に混練し
、カーボン系抵抗ペーストを作成した。

このペーストをセラミック基板に印刷し、２５０℃で５
分間熱硬化させて抵抗値を測定したところ面積抵抗値で
１０５００／口であり、基板との密着性も良好であった
。このペーストは抵抗値の安定実施例４ ポリエステル溶液（固形分５０憾、メチルエチルケト／
とイソホロンの混合溶剤）１００９に、ケッチェンブラ
ックＥＣ５ｔとカーボンウィスカー５０９を加えさらに
ブチルカルピトールを１００？加えて混練し、本発明に
よるカーボン系ペーストを調製した。

えられたカーボン系ペーストを厚さ５０μｍのポリエス
テルフィルムに印刷しく印刷面積：２ＭＸ　１００　ｍ
　、乾燥膜厚的２５μｍ）１５０℃で３０分乾燥して導
体パターンを形成させた。この導体パターンのセロハン
テープ密着テスト（クロスカット）は１００／１００で
あり電気抵抗は面積抵抗で１００／口であった。

（発明の効果） 本発明によるカーボン系ペーストは、従来のカーボン系
ペーストに比べ高い導電性を有すると共に、種々の被着
基体に対する密着性がよいため、プリント配線基板（フ
レキシブル配線板）、ハイブリッド基板（セラミックス
基板）などの導体、抵抗体および接点などの材料として
利用できる。

特許出願人　株式会社アサヒ化学研究所代表者　　　岩
　佐　山　大

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　導電性カーボンとバインダーとを主成分としてして 混合なる導電回路および抵抗形成用のカーボン系ペース
   トにおいて、グラファイトウィスカーを添加したことを
   特徴とするカーボン系ペースト組成物。