TW202330796A - 熱硬化型導電性樹脂組成物、電子零件之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係含有:含卑金屬的導電性粉末、具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、以及胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種。根據本發明可提供即使含有具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、與含Cu等卑金屬之導電性粉末的情況,黏度安定性仍高、導電性降低受抑制(導電性良好)、可形成優異耐濕性之導電性樹脂層的電子零件之電極形成用熱硬化型導電性樹脂組成物。
Description
本發明係關於供在積層型電子零件用積層體、固態電解電容器用陰極被形成體等電子零件用電極被形成體中形成電極,而製造電子零件用的電子零件之電極形成用熱硬化型導電性樹脂組成物。又,本發明係關於供在積層型電子零件用積層體、固態電解電容器用陰極被形成體等電子零件用電極被形成體中形成電極,而製造電子零件用的電子零件之製造方法。
近年因為電子機器被使用於較習知更嚴苛的環境中,就連電子機器所搭載的電子零件亦要求即使在較習知更嚴苛環境中使用仍不會故障。
具體而言,例如要求當智慧手機等行動機器的情況因掉落,以及當搭載於汽車的電子機器情況因行駛中的振動而受衝擊時,基板與電子零件的連接部分仍不會發生龜裂或界面剝離,導致電子零件從基板上脫落,或電子零件本身仍不會發生龜裂等高耐衝擊性。
再者,因為行動機器與汽車亦會有曝曬於高濕度環境的情況,因而針對行動機器與汽車所搭載的電子零件,要求水分不會滲入內部的高耐濕性。
此處,專利文獻1有揭示:不含環氧樹脂,而由凝膠狀聚矽氧橡膠(聚二甲基矽氧烷)、與導電性粉末構成的組成物,有記載藉由使用該組成物,在積層陶瓷電容器的外部電極外表面上形成導電性樹脂層,便具有能有效阻隔鍍覆液滲透含意的耐濕性,且相較於使用含環氧樹脂的組成物情況下,能獲得更優異的外部電極彎曲強度。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2014-135463號公報
(發明所欲解決之問題)
如上述,雖專利文獻1有記載在使用聚矽氧橡膠情況下,能獲得一定耐濕性,但因為聚矽氧橡膠與聚矽氧樹脂的絕緣性非常高,因而大多使用於絕緣用途,若使用於導電用途時,多數情況不易獲得導電性。
所以,發明者等經深入鑽研,發現藉由使用含有具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂的熱硬化型導電性樹脂組成物,形成導電性樹脂層,便可兼顧耐濕性與導電性。然而,本發明者等發現若該組成物的導電性粉末係使用含有Cu等卑金屬的導電性粉末時,隨時間經過會有該導電性樹脂組成物的黏度增加之新問題,或者導電性降低(無法獲得良好導電性)的新問題。
緣是,本發明目的在於提供:即使含有:具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、與含Cu等卑金屬的導電性粉末之情況,但黏度安定性仍高、導電性降低受抑制(導電性良好)、可形成優異耐濕性導電性樹脂層的電子零件之電極形成用導電性樹脂組成物。
(解決問題之技術手段)
為解決上述課題經深入鑽研,結果本發明者等發現:藉由除含有Cu等卑金屬的導電性粉末、與具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂外,尚含有胺系添加劑與酸系添加劑中之至少1種添加劑,便可獲得黏度安定性高、導電性降低受抑制(導電性良好)、可形成優異耐濕性導電性樹脂層的熱硬化型導電性樹脂組成物,遂完成本發明。
即,本發明(1)所提供的熱硬化型導電性樹脂組成物,係含有:
含卑金屬之導電性粉末;
具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂;以及
胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種。
再者,本發明(2)係如(1)之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述胺系添加劑或上述酸系添加劑的分子量係30以上且2000以下範圍內。
再者,本發明(3)係如(1)或(2)之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述胺系添加劑或上述酸系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90,係80℃以上且400℃以下。
再者,本發明(4)係如(1)~(3)中任一項之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述胺系添加劑係含有二級胺及三級胺中之至少任1種。
再者,本發明(5)係如(1)~(4)中任一項之熱硬化性導電性樹脂組成物,其中,上述酸系添加劑係含有二羧酸。
再者,本發明(6)係如(1)之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述胺系添加劑的含量係相對於上述具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂100質量份,為0.6質量份以上且10.0質量份以下,及/或上述酸系添加劑的含量係相對於上述含卑金屬的導電性粉末100質量份,為0.1質量份以上且1.6質量份以下。
再者,本發明(7)所提供的電子零件之製造方法,係包括有:
準備步驟,其係準備電子零件用電極被形成體;以及
電極形成步驟,其係在該電子零件用電極被形成體的外表面上,形成電極;
其中,該電極形成步驟係在電子零件用電極被形成體上,塗佈(1)~(6)中任一項之熱硬化型導電性樹脂組成物,接著藉由使該熱硬化型導電性樹脂組成物硬化,而在該電子零件用電極被形成體上形成導電性樹脂層。
(對照先前技術之功效)
根據本發明,可提供即使含有:具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、與含Cu等卑金屬之導電性粉末的情況,但黏度安定性仍高、導電性降低受抑制(導電性良好)、可形成優異耐濕性導電性樹脂層的電子零件之電極形成用熱硬化型導電性樹脂組成物。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係含有:含卑金屬之導電性粉末、具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、以及胺系添加劑及酸系添加劑中之至少1種的熱硬化型導電性樹脂組成物。藉此,可形成耐濕性與導電性均優異的導電性樹脂層,且黏度安定性亦優異。能獲得上述效果的理由尚未確定,但本發明者等推測如下。即,當組成物中存在有:具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、與含Cu等卑金屬之導電性粉末的情況,藉由Cu等卑金屬與羥基產生反應,隨時間經過組成物的黏度會增加,且加熱硬化受抑制。藉由組成物中存在有胺系添加劑,胺系添加劑會配位於該樹脂的羥基,保護羥基受Cu等卑金屬影響,便可抑制隨時間經過的組成物黏度增加,且抑制硬化受阻礙,故可抑制所獲得導電性樹脂層的導電性降低(能獲得良好導電性)。又,藉由組成物中存在有酸系添加劑,酸系添加劑會結合於上述導電性粉末的表面,便可防止Cu等卑金屬、與熱硬化性聚矽氧樹脂的羥基相接觸,藉此可抑制隨時間經過組成物的黏度增加,且能抑制硬化受阻礙,故可抑制所獲得導電性樹脂層的導電性降低(能獲得良好導電性)。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係係用加熱會硬化形成硬化膜(導電性樹脂層)的熱硬化型導電性樹脂組成物。加熱溫度並無特別的限制,例如:150℃~300℃範圍內、180℃~250℃範圍內。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物係含有導電性粉末。而,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中的導電性粉末,係至少含有卑金屬的導電性粉末。含卑金屬的導電性粉末係可舉例如:卑金屬粉末、由2種以上卑金屬合金構成的卑金屬合金粉末、由貴金屬被覆著卑金屬粉末表面的貴金屬被覆卑金屬粉末、以及卑金屬與貴金屬的合金粉末。含卑金屬的導電性粉末係可舉例如:銅粉末、銀被覆銅粉末、銅合金粉末、銀-鉛合金粉末、錫粉末、鎳粉末、銀被覆鎳粉末、銅-鎳合金粉末、鐵粉末、鋅粉末、鋁粉末。因為銀粉末容易引發離子遷移,因而就從不易發生離子遷移的觀點,較佳係不含銀的粉末,即卑金屬粉末、特別更佳係銅粉末。又,從成本低的觀點,含卑金屬的導電性粉末較佳係銀被覆銅粉末、銅粉末、不含貴金屬與稀有金屬等高價位金屬成分的銅合金粉末,更佳係銅粉末。從導電性優異的觀點,含卑金屬的導電性粉末較佳係銀被覆銅粉末。銀被覆銅粉末係只要銀被覆著銅粉末表面至少其中一部分便可。本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物從如上述各種觀點,最好導電性粉末含有Cu。另一方面,含有具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂的組成物中,若使用含卑金屬的導電性粉末時,雖容易發生黏度增加與導電性降低的問題,若使用含Cu的導電性粉末時,特別容易發生該等問題。本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物中,藉由使用胺系添加劑或酸系添加劑,便可解決具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、與含卑金屬的導電性粉末組合時所發生的上述問題,特別係藉由卑金屬係使用Cu,便可在最大極限活用前述含Cu之導電性粉末優點情況下,亦能解決具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、與含Cu之導電性粉末組合時的問題。即本發明中,藉由含Cu之導電性粉末、具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、以及胺系添加劑及酸系添加劑中之至少1種的組合,便特別明顯發揮本發明效果。另外,本說明書中,所謂「卑金屬」係指:銅、鐵、鎳、鋁、鉛、鋅、錫等,銅或離子化傾向大於銅的金屬;所謂「貴金屬」係指金、銀、鉑等,離子化傾向小於銅的金屬。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物中,導電性粉末的形狀並無特別的限制,可例如:球狀、薄片狀,惟就從導電性、黏接性優異的觀點,較佳係薄片狀。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物係除前述含卑金屬的導電性粉末之外,尚可更進一步含有其他導電性粉末。即,本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物中,導電性粉末係可僅含有含卑金屬的導電性粉末,或者亦可含有含卑金屬之導電性粉末、與含貴金屬之導電性粉末。上述其他導電性粉末的形狀並無特別的限制,可例如球狀、薄片狀,從導電性與黏接性優異的觀點,較佳係薄片狀。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,薄片狀導電性粉末相對於導電性粉末全體的含有比例,較佳係20.0質量%以上、更佳係40.0質量%以上、特佳係60.0質量%以上。藉由薄片狀導電性粉末相對於導電性粉末全體的含有比例設在上述範圍內,便可提高所獲得導電性樹脂層的導電性與黏接性。
薄片狀導電性粉末的長寬比較佳係1.5~50.0、更佳係2.0~30.0、特佳係5.0~20.0。藉由薄片狀導電性粉末的長寬比設在上述範圍內,便可提高所獲得導電性樹脂層的導電性與黏接性。另外,本發明係測定從掃描式電子顯微鏡(SEM)影像觀察中任意選擇50個導電性粉末的長徑與厚度,將長徑相對於厚度的比(長徑/厚度)平均值設為薄片狀導電性粉末的長寬比。
使用掃描式電子顯微鏡(SEM)進行測定時,薄片狀導電性粉末的數量平均粒徑較佳係0.1~20.0μm、更佳係0.3~15.0μm、特佳係0.5~10.0μm、進而更佳係1.0~5.0μm。藉由薄片狀導電性粉末的數量平均粒徑設在上述範圍內,便可提高所獲得導電性樹脂層的導電性與黏接性。另外,本發明係測定從SEM(掃描式電子顯微鏡)影像觀察中任意選擇50個導電性粉末的長徑,將平均值設為薄片狀導電性粉末的數量平均粒徑。
薄片狀導電性粉末的比表面積較佳係0.5~5.0m
2/g、更佳係0.6~4.0m
2/g。藉由薄片狀導電性粉末的比表面積設在上述範圍內,便可提高所獲得導電性樹脂層的導電性與黏接性。
球狀導電性粉末的體積基準累積50%粒徑(D
50),較佳係0.01~7.0μm、更佳係0.03~5.0μm。藉由球狀導電性粉末的D
50設在上述範圍內,便可提高所獲得導電性樹脂層的導電性與黏接性。另外,本發明中,相關D
50係使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置,求取體積基準積分分率的50%值(D
50)。
球狀導電性粉末的比表面積較佳係0.2~3.0m
2/g、更佳係0.3~2.5m
2/g。藉由球狀導電性粉末的比表面積設在上述範圍內,便可提高所獲得導電性樹脂層的導電性與黏接性。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物係含有樹脂黏結劑。而,本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物中,樹脂黏結劑係含有至少具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂。具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂較佳係具有羥基、且利用加熱會進行縮合反應並硬化的縮合型熱硬化性聚矽氧樹脂,更佳係具有羥基、且利用加熱會進行脫水縮合反應並硬化的脫水縮合型聚矽氧樹脂,特佳係具有鍵結於矽原子上的羥基(矽醇基)、且利用加熱進行脫水縮合反應的脫水縮合型熱硬化性聚矽氧樹脂。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物中,具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂相對於所含總樹脂黏結劑的含有比例,較佳係25.0質量%以上、更佳係30.0質量%以上、特佳係40.0質量%以上、進而更佳係50.0質量%以上、進而特佳係60.0質量%以上、最佳係70.0質量%以上、進而最佳係80.0質量%以上、進而特最佳係90.0質量%以上、尤佳係95.0質量%以上。藉由熱硬化型導電性樹脂組成物係依上述範圍含有具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂,便可提高導電性樹脂層的耐濕性,且可增加因使用胺系添加劑或酸系添加劑而造成的比電阻降低、及抑制增黏效果。
具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂係未使用硬化劑、觸媒,利用加熱便會硬化。加熱硬化形式較佳係利用加熱會進行縮合反應並硬化的縮合硬化型。更佳係利用加熱會進行脫水縮合反應並硬化的脫水縮合型。
具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂中的羥基位置與數量並無特別的限制,例如可位於聚合物的單側末端、聚合物的二末端、聚合物的側鏈。從導電性優異的觀點,更佳係至少側鏈具有複數羥基。羥基亦可鍵結於矽原子上,亦可鍵結於矽原子以外的其他原子(例如碳原子)上。另外,本說明書中,矽醇基中鍵結於Si上的OH基亦稱為「羥基」。
具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂的主骨架(主鏈)係只要具有矽氧烷單元便可,例如:僅由矽氧烷單元構成的聚合體(聚矽氧烷)、含有矽氧烷單元的共聚合體。含有矽氧烷單元的共聚合體係可舉例如:含矽氧烷單元之單體、寡聚物及聚合物中之至少任一者、與不含矽氧烷單元之單體、寡聚物及聚合物中之至少任一者的共聚合體。該等聚合體與共聚合體係可為直鏈狀、亦可為分支鏈狀。
具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂亦可在聚合物的側鏈或末端具有羥基以外的其他官能基,例如:烯基、氫矽烷基、(甲基)丙烯醯基、環氧基、胺基、甲醇基、巰基、羧基、酚基、芳基、甲基等烷基;苯基等芳族基等等。熱硬化性聚矽氧樹脂的官能基,從耐濕性的觀點較佳係甲基等烷基;苯基等芳香族基,從導電性的觀點較佳係羥基,從黏接性的觀點較佳係環氧基。
具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂係可為在聚合物的側鏈或末端導入(接枝)各種寡聚物或聚合物等的改質樹脂,亦可為由樹脂間交聯的交聯樹脂。
具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂的分子量(重量平均分子量Mw)並無特別的限制,較佳係1000~300000、更佳係2000~200000。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物亦可更進一步含有硬化劑或觸媒,例如:鉑系、鈦系、鋁系、鋅系、鐵系、磷酸系的硬化劑或觸媒。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物係在不致損及本發明效果之範圍內,尚亦可含有具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂以外的樹脂黏結劑。具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂以外的樹脂黏結劑,係可為熱硬化性樹脂、亦可為熱可塑性樹脂。具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂以外的樹脂黏結劑係可舉例如:乙基纖維素等纖維素系樹脂;聚乙烯基縮醛樹脂等縮醛系樹脂;聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚丁二烯等丁二烯系樹脂;(甲基)丙烯酸樹脂、苯乙烯樹脂、酚樹脂、醇酸樹脂、聚胺甲酸乙酯樹脂、以及不同於上述具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂的聚矽氧樹脂等。
本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中的樹脂黏結劑含量,相對於導電性粉末100.0質量份,較佳係3.0~30.0質量份、更佳係3.0~28.0質量份、特佳係3.0~25.0質量份、進而更佳係5.0~25.0質量份、進而特佳係7.0~23.0質量份、最佳係11.0~20.0質量份。藉由樹脂黏結劑的含量設在上述範圍內,便可輕易獲得導電性與黏接性優異的導電性樹脂層。又,容易使在電極被形成體上塗佈熱硬化型導電性樹脂組成物時的印刷性優異。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物係含有胺系添加劑及酸系添加劑中之至少1種添加劑。藉由本發明熱硬化型導電性樹脂組成物含有胺系添加劑及/或酸系添加劑,即使含有具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、與含卑金屬之導電性粉末的情況,仍可提高黏度安定性,且可抑制導電性降低(能獲得良好導電性)。特別係藉由添加劑使用胺系添加劑,便可輕易獲得本發明效果,故較佳。又,當添加劑係併用胺系添加劑與酸系添加劑的情況,可輕易獲得本發明效果,故較佳。
胺系添加劑並無特別的限制,可舉例如:一級胺、二級胺、三級胺。特別當胺系添加劑係二級胺及三級胺的情況,更能獲得本發明效果,故較佳,尤其更佳係二級胺。
胺系添加劑的分子量較佳係10以上且5000以下範圍內、更佳係20以上且3000以下範圍內、特佳係30以上且2000以下範圍內、進而更佳係40以上且1000以下範圍內、進而特佳係50以上且500以下範圍內、最佳係80以上且350以下範圍內、進而最佳係100以上且300以下範圍內。藉由胺系添加劑的分子量設在上述範圍內,便可更良好地獲得本發明效果。
胺系添加劑的碳數較佳係6以上且20以下、更佳係7以上且18以下。藉此可更良好地獲得本發明效果。
胺系添加劑在25℃水中所測定的pKa,較佳係7.5以上且12.0以下。藉此可更良好地獲得本發明效果。
胺系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90,當將導電性樹脂組成物的硬化溫度設為基準溫度時,較佳係基準溫度-100℃以上且基準溫度+30℃以下、更佳係基準溫度-75℃以上且基準溫度+20℃以下、特佳係基準溫度-50℃以上且基準溫度+10℃以下。又,胺系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90,較佳係80℃以上且400℃以下、更佳係80℃以上且350℃以下、特佳係80℃以上且300℃以下、進而更佳係100℃以上且250℃以下、進而特佳係120℃以上且230℃以下。藉由胺系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90設在上述範圍內,直到剛要硬化直前均會在導電性樹脂組成物中產生作用,故較容易獲得本發明效果。又,藉由胺系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90設在上述範圍內,容易在完成硬化前便氣化或分解,故不易妨礙硬化,可輕易獲得本發明效果。又,因為不易殘留於硬化後的膜中,所以所獲得導電性樹脂層容易成為導電性與耐濕性優異。另外,本說明書所謂「90質量%減量溫度Td90」係指在1氣壓、大氣環境條件下,依10℃/分的升溫速度進行升溫時,減量90質量%時的溫度。
胺系添加劑係可例如單胺、二胺、三胺,但藉由使用二胺與三胺便可明顯獲得本發明效果故較佳,又,藉由使用二胺可更明顯獲得本發明效果故更佳。胺系添加劑更具體係可舉例如:單甲胺、二甲胺、三甲胺、單乙胺、二乙胺、三乙胺、單丙胺、二丙胺、二異丙胺、三丙胺、單丁胺、二丁胺、三丁胺、單戊胺、二戊胺、三戊胺、單己胺、二己胺、三己胺、單庚胺、二庚胺、三庚胺、單辛胺、二辛胺、二甲基辛胺、三辛胺、二甲基乙胺、二乙醇胺、聚氧乙烯月桂胺、N-月桂基二乙醇胺、3-(2-乙基己氧基)丙胺、N-2-(胺乙基)-3-胺丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺乙基)-3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三甲氧基矽烷、3-胺丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺、N-苯基-3-胺丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯苄基)-2-胺乙基-3-胺丙基三甲氧基矽烷、聚(四亞甲基/3-甲基四亞甲基醚)二醇雙(4-胺基苯甲酸酯)、聚二對胺基苯甲酸氧化四亞甲酯、三乙醇胺。當胺系添加劑係含有從二丁胺、三乙醇胺、二異丙胺、二己胺、二甲基辛胺及聚氧乙烯月桂胺中選擇至少1種以上的情況,可更良好地獲得本發明效果,故較佳,特別當胺系添加劑係含有從二丁胺、三乙醇胺、及聚氧乙烯月桂胺中選擇至少1種以上的情況,可更良好地獲得本發明效果,故較佳。
酸系添加劑係在屬於有機酸之前提下,其餘並無特別的限制,可例如:單羧酸、二羧酸、三羧酸等羧酸類。特別當酸系添加劑係二羧酸的情況,可更良好地獲得本發明效果,故較佳。二羧酸係可舉例如:草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、酞酸、異酞酸、對酞酸、辛烯基琥珀酸、十八烷基丁二酸。特別當酸系添加劑係十八烷基丁二酸的情況,可更良好地獲得本發明效果,故較佳。
酸系添加劑的分子量較佳係10以上且5000以下範圍內、更佳係20以上且3000以下範圍內、特佳係30以上且2000以下範圍內、進而更佳係100以上且1000以下範圍內、進而特佳係250以上且750以下範圍內。藉由酸系添加劑的分子量設在上述範圍內,便可更良好地獲得本發明效果。
酸系添加劑的碳數較佳係10以上且35以下、更佳係15以上且25以下。藉此可更良好地獲得本發明效果。
酸系添加劑在25℃水中所測定的pKa,較佳係2.0以上且6.5以下。藉此可更良好地獲得本發明效果。
酸系添加劑在1氣壓下的沸點、或90質量%減量溫度Td90,將導電性樹脂組成物的硬化溫度設為基準溫度時,較佳係基準溫度-100℃以上且基準溫度+30℃以下、更佳係基準溫度-75℃以上且基準溫度+20℃以下、特佳係基準溫度-50℃以上且基準溫度+10℃以下。又,酸系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90,較佳係80℃以上且350℃以下、更佳係80℃以上且300℃以下、特佳係100℃以上且250℃以下、進而更佳係120℃以上且230℃以下。藉由酸系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90設在上述範圍內,直到剛要硬化直前均會在導電性樹脂組成物中產生作用,故較容易獲得本發明效果。又,藉由酸系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90設在上述範圍內,容易在完成硬化前便氣化或分解,故不易妨礙硬化,可輕易獲得本發明效果。又,因為不易殘留於硬化後的膜中,所以所獲得導電性樹脂層容易成為導電性與耐濕性優異。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係當胺系添加劑及酸系添加劑中僅含有胺系添加劑的情況,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中所含胺系添加劑的含量,相對於具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂100質量份,較佳係0.3質量份以上且20.0質量份以下、更佳係0.6質量份以上且10.0質量份以下、特佳係1.8質量份以上且6.0質量份以下。藉由將胺系添加劑的含量設在上述範圍內,便可更良好地獲得本發明效果。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係當胺系添加劑及酸系添加劑中僅含胺系添加劑的情況,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中所含胺系添加劑的含量,相對於含卑金屬的導電性粉末100質量份,較佳係0.05質量份以上且3.2質量份以下、更佳係0.1質量份以上且1.6質量份以下、特佳係0.3質量份以上且1.4質量份以下。藉由胺系添加劑的含量設在上述範圍內,便可更良好地獲得本發明效果。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係當胺系添加劑及酸系添加劑中僅含有酸系添加劑的情況,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中所含酸系添加劑的含量,相對於具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂100質量份,較佳係0.3質量份以上且20.0質量份以下、更佳係0.6質量份以上且10.0質量份以下、特佳係1.8質量份以上且6.0質量份以下。藉由酸系添加劑的含量設在上述範圍內,便可更良好地獲得本發明效果。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係當胺系添加劑及酸系添加劑中僅含有酸系添加劑的情況,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中所含酸系添加劑的含量,相對於含卑金屬的導電性粉末100質量份,較佳係0.05質量份以上且3.2質量份以下、更佳係0.1質量份以上且1.6質量份以下、特佳係0.3質量份以上且1.4質量份以下。藉由酸系添加劑含量設在上述範圍內,便可更良好地獲得本發明效果。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係當胺系添加劑與酸系添加劑二者均含有的情況,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中所含胺系添加劑及酸系添加劑的合計含量,相對於具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂100質量份,較佳係0.3質量份以上且20.0質量份以下、更佳係0.6質量份以上且10.0質量份以下、特佳係1.8質量份以上且6.0質量份以下。藉由胺系添加劑及酸系添加劑的合計含量設在上述範圍內,便可更良好地獲得本發明效果。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係當胺系添加劑與酸系添加劑二者均含有的情況,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中所含胺系添加劑及酸系添加劑的合計含量,相對於含卑金屬的導電性粉末100質量份,較佳係0.05質量份以上且3.2質量份以下、更佳係0.1質量份以上且1.6質量份以下、特佳係0.3質量份以上且1.4質量份以下。藉由胺系添加劑及酸系添加劑的合計含量設在上述範圍內,便可更良好地獲得本發明效果。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係當胺系添加劑與酸系添加劑二者均含有的情況,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中所含胺系添加劑的含量,相對於具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂100質量份,較佳係0.3質量份以上且20.0質量份以下、更佳係0.6質量份以上且10.0質量份以下、特佳係1.8質量份以上且6.0質量份以下,且本發明熱硬化型導電性樹脂組成物中所含酸系添加劑的含量,相對於含卑金屬的導電性粉末100質量份,較佳係0.05質量份以上且3.2質量份以下、更佳係0.1質量份以上且1.6質量份以下、特佳係0.3質量份以上且1.4質量份以下。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物亦可更進一步含有有機溶劑。所含有的有機溶劑並無特別的限制,可舉例如:松油醇、二氫萜品醇、二氫萜品醇醋酸酯、第二丁醇、丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、苄醇等。從黏著強度的觀點,較佳係醋酸酯系溶劑、更佳係丁基卡必醇醋酸酯。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物係除上述成分之外,視需要尚亦可含有:消泡劑、可塑劑、分散劑、流變調節劑等添加劑。可塑劑係可舉例如:酞酸二甲酯、酞酸二乙酯、酞酸二丁酯、酞酸二(2-乙基己酯)、酞酸二正辛酯、酞酸丁基苄酯、己二酸二辛酯、己二酸二異壬酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二乙酯、癸二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、氯化石蠟烴、環己烷-1,2二羧酸二異壬酯(DINCH)等。流變調節劑係可舉例如:二氧化矽粉末。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物係頗適用為積層型電子零件的外部電極形成用及固態電解電容器的陰極形成用。
本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的透濕量,較佳係80.0mg以下、更佳係40.0mg以下、特佳係20.0mg以下、進而更佳係10.0mg以下。藉由透濕量設在上述範圍內,當使用本發明導電性樹脂組成物形成導電性樹脂層時,可獲得耐濕性優異的電子零件。另外,本發明導電性樹脂組成物的透濕量測定方法並無特別的限定,例如利用下述透濕量測定試驗便可測定。
<透濕量測定試驗>
將導電性樹脂組成物在PET薄膜上澆注厚度250μm,於200℃、60分鐘條件進行硬化,再將所獲得硬化膜切取成直徑7.5mm圓形,依封蓋已裝入二氧化矽凝膠2g之5ml玻璃瓶的方式,利用黏接劑固定,在已裝入100ml純水的750ml容器內,依上述硬化膜不會接觸到純水方式放入該玻璃瓶並形成密閉狀態,放入設定65℃的乾燥機中靜置15小時,接著依下述式(1),計算出透濕量。
透濕量(重量增加量)=放入乾燥機後的玻璃瓶重量-放入乾燥機前的玻璃瓶重量 (1)
使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物所獲得導電性樹脂層的比電阻,較佳係1.0×10
5μΩ・cm以下、更佳係5.0×10
4μΩ・cm以下、特佳係1.0×10
4μΩ・cm以下、進而更佳係5.0×10
3μΩ・cm以下、進而特佳係1.0×10
3μΩ・cm以下。另外,本發明導電性樹脂組成物的比電阻之測定方法並無特別的限定,例如可利用下述比電阻測定試驗進行測定。
<比電阻測定試驗>
將導電性樹脂組成物在載玻片基板上澆注成寬1cm、長度5cm、厚度50μm,依200℃、60分鐘的條件使硬化而獲得硬化膜後,使用數位電錶(例如Keithley Instruments公司製、KEITHLEY2002),利用四端子法測定硬化膜表面的電阻,從所獲得數值與試料厚度計算出比電阻。
本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的比電阻降低率,較佳係15%以上、更佳係30%以上、特佳係50%以上、進而更佳係70%以上、進而特佳係80%以上、最佳係90%以上、進而最佳係95%以上。藉由比電阻降低率設在上述範圍內,當使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物形成導電性樹脂層時,可獲得導電性優異的電子零件。另外,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的比電阻降低率計算方法,並無特別的限定,例如利用下述比電阻降低率計算方法便可計算出。
<比電阻降低率計算方法>
將含有本發明添加劑(胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種)的本發明熱硬化型導電性樹脂組成物設為組成物(X),將除不含有本發明添加劑(胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種)外其餘均與組成物(X)相同組成的熱硬化型導電性樹脂組成物設為組成物(Y)時,使用上述組成物(X)與上述組成物(Y),利用前述比電阻測定試驗分別測定各自的比電阻,所獲得比電阻分別設為(A)、(B),接著由下述式(2),計算出比電阻降低率。
比電阻降低率[%]=(1-((A)/(B)))×100 (2)
本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的黏度測定方法,並無特別的限定,例如使用迴轉式黏度計(BROOKFIELD公司製、型號:HADV-II+Pro或HBDV-II+),在25℃下,依剪切速度4(1/s)的條件便可測定。
本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的黏度增加率,較佳係10.0倍以下、更佳係8.0倍以下、特佳係6.0倍以下、進而更佳係4.0倍以下、進而特佳係2.0倍以下、最佳係1.5倍以下。藉由黏度增加率設在上述範圍內,便可獲得黏度安定性優異的熱硬化型導電性樹脂組成物。當黏度安定性較低的情況,隨時間經過黏度會增加。若黏度有增加的情況,會有導致印刷形狀變差的情況,因而例如當在積層型電子零件用積層體、固態電解電容器用陰極被形成體等電子零件用電極被形成體上,印刷本發明熱硬化型導電性樹脂組成物形成外部電極或陰極時,會有導致印刷形狀變差的情況。若印刷形狀差,則例如會導致積層型電子零件的外部電極或固態電解電容器的陰極角隅部厚度變薄,因而獲有無法獲得形成電子零件時所要求耐濕性的情況。本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,因為黏度安定性優異,故當使用本發明導電性樹脂組成物形成電子零件時,可輕易安定獲得高耐濕性的電子零件。另外,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的黏度增加率計算方法,並無特別的限定,例如利用下述黏度增加率計算方法便可計算出。
<黏度增加率計算方法>
針對本發明熱硬化型導電性樹脂組成物經製作1天後的黏度、與精製作1週後的黏度,利用前述測定黏度的方法進行測定,接著由下述式(3),計算出黏度增加率。
黏度增加率[倍]=製作1週後的黏度/製作1天後的黏度 (3)
(增黏抑制率)
本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的增黏抑制率,較佳係10%以上、更佳係20%以上、特佳係30%以上、進而更佳係40%以上、進而特佳係50%以上、最佳係60%以上、進而最佳係70%以上、進而特最佳係80%以上、尤佳係90%以上。藉由增黏抑制率設在上述範圍內,便可獲得黏度安定性優異的熱硬化型導電性樹脂組成物。藉由黏度安定性優異,依照與前述理由同樣的理由,可輕易安定獲得高耐濕性電子零件。另外,本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的增黏抑制率計算方法並無特別的限定,例如利用下述增黏抑制率計算方法便可計算出。
<增黏抑制率計算方法>
將含有本發明添加劑(胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種)的本發明熱硬化型導電性樹脂組成物設為組成物(X),將除不含有本發明添加劑(胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種)外其餘均與組成物(X)相同組成的熱硬化型導電性樹脂組成物設為組成物(Y)時,使用上述組成物(X)與上述組成物(Y),利用前述黏度增加率測定試驗分別測定各自的黏度增加率,所獲得黏度增加率分別設為(C)、(D),接著由下述式(4),計算出增黏抑制率。
增黏抑制率[%]=(1-((C)/(D)))×100 (4)
使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物所獲得導電性樹脂層的黏著強度,較佳係3.0kg以上、更佳係4.0kg以上、特佳係5.0kg以上、進而更佳係6.0kg以上。另外,使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物所獲得導電性樹脂層的黏著強度,並無特別的限制,例如可設為20.0kg以下。藉由黏著強度在上述範圍內的導電性樹脂層,形成於積層型電子零件外部電極的金屬層與鍍覆層之間,則基板與電子零件連接部分處不易發生龜裂、界面剝離,且電子零件自體不易發生龜裂,因而電子零件的耐衝擊性獲提高。所以,藉由使用本發明導電性樹脂組成物,形成於積層型電子零件外部電極的金屬層與鍍覆層之間,便可提高電子零件的耐衝擊性。又,藉由黏著強度優異,導電性樹脂層便不易從電子零件用電極被形成體上剝離,因而形成電子零件時可輕易維持耐濕性。另外,黏著強度的測定方法並無特別的限定,例如可利用下述黏著強度測定試驗進行測定。
<黏著強度測定試驗>
將導電性樹脂組成物在載玻片基板上澆注厚度50μm,再載置長1.5mm、寬3.0mm、高1.0mm的氧化鋁薄片,依200℃、60分鐘的條件使硬化,再使用焊合測試儀(西進商事公司製、型號:SS-30WD),依0.3mm/s速度朝水平方向施力,藉由測定氧化鋁薄片剝離時的值而測定。
本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的硬化膜密度,較佳係2.0g/cm
3以上、更佳係2.5g/cm
3以上、特佳係3.0g/cm
3以上、進而更佳係3.5g/cm
3以上、進而特佳係4.0g/cm
3以上。藉由硬化膜密度設在上述範圍內,使用本發明導電性樹脂組成物形成導電性樹脂層時,可獲得導電性與耐濕性均優異的電子零件。另外,本發明導電性樹脂組成物硬化膜密度的測定方法並無特別的限定,例如將導電性樹脂組成物在PET薄膜上澆注厚度250μm形成塗佈膜,使該塗佈膜在大氣環境下,依200℃、60分鐘的條件硬化而形成硬化膜,所獲得硬化膜切取成圓形,測定所切取硬化膜的重量與體積,計算出重量(g)相對於體積(cm
3)的比,並設為硬化膜密度(g/cm
3)。
本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,係在電子零件製造中,頗適用為供在形成電極的電極被形成體(以下亦記載為「電子零件用電極被形成體」)上,形成電極用的熱硬化型導電性樹脂組成物。而,本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,特別適用為積層型電子零件用積層體之外部電極形成用、以及固態電解電容器用陰極被形成體之陰極形成用的熱硬化型導電性樹脂組成物。
其中一使用例,在包括有:準備電子零件用電極被形成體之準備步驟、以及在該電子零件用電極被形成體外表面上形成電極之電極形成步驟的電子零件之製造方法中,可使用本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,又在上述電極形成步驟中使用本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,於上述電子零件用電極被形成體上形成導電性樹脂層,而形成電極。
準備步驟係準備電子零件用電極被形成體的步驟。所謂電子零件用電極被形成體,係指在電子零件之製造步驟中,形成電極的對象。電子零件用電極被形成體係可舉例如:由複數陶瓷層與複數內部電極層構成的積層型電子零件用積層體、由陽極與在該陽極表面上所形成介電質層構成的固態電解電容器用陰極被形成體、具備端面電極的晶片電阻器用電極被形成體。
積層型電子零件用積層體係由複數陶瓷層與複數內部電極層構成。積層型電子零件用積層體,係相鄰陶瓷層間利用在該等間介設的內部電極層相連接。積層型電子零件用積層體係可舉例如:積層陶瓷電容器用積層體、積層陶瓷電感器用積層體、壓電致動器用積層體。
構成積層型電子零件用積層體的陶瓷層形成物質,係可舉例如:鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鈣、鋯酸鋇、鋯酸鍶、鋯酸鈣、鋯酸鍶鈣等。
構成積層型電子零件用積層體的內部電極層形成物質,係可舉例如:鎳、鈀、銀、銅及金等中之任一者、或含有該等中之1種以上的合金(例如銀與鈀的合金等)。
固態電解電容器用陰極被形成體係由陽極、與在該陽極表面上所形成介電質層構成。陽極與介電質層的形成物質組合,係可舉例如:鉭與五氧化鉭、鋁與氧化鋁、鈮與五氧化鈮等。
電極形成步驟係在電子零件用電極被形成體的外表面上,形成電極的步驟。另外,本發明中,所謂在電子零件用電極被形成體上形成導電性樹脂層,係包括有:在電子零件用電極被形成體的表面上,直接形成導電性樹脂層的情況,以及在電子零件用電極被形成體上,先形成其他層或膜(例如金屬層、導電體層)等,再於其表面上形成導電性樹脂層的情況等二者。所以,利用本發明電子零件之製造方法所獲得的電子零件,係包括有:在電子零件用電極被形成體的表面上,直接形成導電性樹脂層的情況,以及於電子零件用電極被形成體之間,介設有其他層或膜(例如金屬層、導電體層)等狀態下,形成導電性樹脂層的情況等二者。
電極形成步驟中,形成電極的位置、方法、電極厚度、電極數量、構成電極的金屬種類、電極形成時所使用導電性粉末的形狀等,係依照製造目的電子零件再行適當選擇。
電極形成步驟中,使用本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,於電子零件用電極被形成體上形成導電性樹脂層。
電極形成步驟中,藉由在電子零件用電極被形成體上,塗佈本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,而於電子零件用電極被形成體的既定位置處,形成本發明熱硬化型導電性樹脂組成物之層,接著藉由使本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物硬化,而形成導電性樹脂層。另外,前述硬化係利用加熱實施。
電極形成步驟中,藉由在電子零件用電極被形成體的表面上,直接塗佈本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,便可直接在電子零件用電極被形成體的表面上,形成導電性樹脂層。又,電極形成步驟中,在電子零件用電極被形成體上形成導電性樹脂層之前,配合電子零件的種類尚可設有適當步驟。例如積層型電子零件的情況,在電極形成步驟中,於電子零件用電極被形成體的既定位置處形成金屬層後,再於金屬層的表面上,藉由塗佈本發明熱硬化型導電性樹脂組成物等方式,而於電子零件用電極被形成體的既定位置處,形成本發明熱硬化型導電性樹脂組成物之層,接著藉由使本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物硬化,而於金屬層的表面上形成導電性樹脂層。又,例如固態電解電容器的情況,於電極形成步驟中,在固態電解電容器用陰極被形成體的既定位置處,形成由碳層構成的導電層之後,再於導電層的表面上,藉由塗佈本發明熱硬化型導電性樹脂組成物等方式,而於電子零件用電極被形成體的既定位置處,形成本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物層,接著藉由使本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物硬化,而於導電層的表面上形成導電性樹脂層。又,電極形成步驟中,於電子零件用電極被形成體上形成導電性樹脂層後,依照電子零件的種類,尚可設有適當步驟。例如積層型電子零件的情況,於電極形成步驟中,於電子零件用電極被形成體的既定位置處,形成導電性樹脂層後,再於導電性樹脂層的表面上形成鍍覆層。
電極形成步驟中,藉由在電子零件用電極被形成體上形成導電性樹脂層,便可形成電極。即,此形態係僅由導電性樹脂層便可構成電極。
電極形成步驟中,於電子零件用電極被形成體上,使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物形成導電性樹脂層時,利用浸漬法在電子零件用電極被形成體上,塗佈本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,便可於電子零件用電極被形成體的既定位置處,形成本發明熱硬化型導電性樹脂組成物之層。
電極形成步驟第一形態(以下亦記載為「電極形成步驟(1)」),係當電子零件用電極被形成體,為由陶瓷層與內部電極層所構成積層型電子零件用積層體時的電極形成步驟。而,電極形成步驟(1)係至少包括有:使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,在積層型電子零件用積層體的外表面上形成導電性樹脂層的導電性樹脂層形成步驟(1A)。若電極形成步驟(1)係在包括有:使用本發明導電性樹脂組成物,在積層型電子零件用積層體的外表面上形成導電性樹脂層之導電性樹脂層形成步驟(1A)前提下,其餘並無特別的限制,例如由至少包括有金屬層形成步驟、導電性樹脂層形成步驟(1A)、以及鍍覆層形成步驟構成的電極形成步驟(1)。
金屬層形成步驟係在積層型電子零件用積層體的外表面上,形成與內部電極層與電氣式耦接的金屬層之步驟。形成金屬層的金屬係可舉例如:Cu、Ag、Pd、Ni、Sn、Al、Au及Pt中之至少1種、或含有該等中之1種以上的合金。金屬層的形成方法並無特別的限制,可例如:浸漬法、鍍覆法、滾筒塗佈法、網版印刷法、濺鍍法。金屬層的厚度、形狀、位置、數量等係可適當選擇。
導電性樹脂層形成步驟(1A)係在施行金屬層形成步驟而形成的金屬層表面上,使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,形成導電性樹脂層的步驟。
導電性樹脂層形成步驟(1A)中,在經施行金屬層形成步驟而形成的金屬層表面上,藉由塗佈本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物,而在金屬層表面上形成本發明熱硬化型導電性樹脂組成物的層,接著藉由使本發明的熱硬化型導電性樹脂組成物硬化,而形成導電性樹脂層。導電性樹脂層的形成方法並無特別的限制,例如:浸漬法、網版印刷法、滾筒塗佈法。該等之中,較佳係浸漬法。本發明熱硬化型導電性樹脂組成物層的厚度、形狀、位置、數量等係可適當選擇。
鍍覆層形成步驟係在導電性樹脂層的表面上形成鍍覆層的步驟。形成鍍覆層的金屬係可舉例如:Ni、Cu、Sn、Ag及Au中之至少1種、或含有該等中之1種以上的合金。鍍覆層的形成方法並無特別的限制,可例如:電解電鍍、無電解電鍍。鍍覆層的厚度、形狀、位置、數量等係可適當選擇。
電極形成步驟第二形態(以下亦記載為「電極形成步驟(2)」),係當電子零件用電極被形成體為固態電解電容器用陰極被形成體時的電極形成步驟。而,電極形成步驟(2)係至少包括有:使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,在固態電解電容器用陰極被形成體之外表面上形成導電性樹脂層的導電性樹脂層形成步驟(2A)。電極形成步驟(2)係在包括有:使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,在固態電解電容器用陰極被形成體之外表面上形成導電性樹脂層的導電性樹脂層形成步驟(2A)前提下,其餘並無特別的限制,可例如至少由固態電解質層形成步驟、碳層形成步驟、以及導電性樹脂層形成步驟(2A)構成的電極形成步驟(2)。
固態電解質層形成步驟係在固態電解電容器用陰極被形成體的外表面上,形成固態電解質層的步驟。形成固態電解質層的方法並無特別的限制,可由利用化學性方法製造的公知固態電解質形成,固態電解質係可例如:聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔等導電性高分子。
碳層形成步驟係在固態電解質層上形成碳層的步驟。形成碳層的方法並無特別的限制,可例如:將含有樹脂、溶劑、以及碳粉末的碳糊,利用浸漬法塗佈於固態電解質層上之後,再使之乾燥及/或硬化的方法。碳粉末並無特別的限制,較佳係石墨粉末。
導電性樹脂層形成步驟(2A)係在碳層上,使用本發明熱硬化型導電性樹脂組成物形成導電性樹脂層的步驟。形成導電性樹脂層的方法並無特別的限制,可例如:利用浸漬法、網版印刷法、滾筒塗佈法等,塗佈本發明的導電性樹脂組成物,接著再使該熱硬化型導電性樹脂組成物硬化的方法。
電極形成步驟另一形態可例如:當電子零件用電極被形成體係具備端面電極之晶片電阻器用電極被形成體時的電極形成步驟(3)。上述電極形成步驟(3)係至少包括有:在端面電極上形成導電性樹脂層的步驟。形成導電性樹脂層的方法並無特別的限制,可例如:利用浸漬法、網版印刷法、滾筒塗佈法等,塗佈本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,接著再使本發明熱硬化型導電性樹脂組成物硬化的方法。具備端面電極的晶片電阻器用電極被形成體,係可例如具備有:絕緣基板、在絕緣基板上形成之一對的上面電極、在一對的上面電極間形成的電阻體、依覆蓋一對的上面電極其中一部分與電阻體方式形成的保護層、以及在絕緣基板端面形成的端面電極。
電極形成步驟之另一形態係可例如電子零件用電極被形成體為基板時的電極形成步驟(4)。上述電極形成步驟(4)係至少包括有在基板上形成導電性樹脂層的步驟。形成導電性樹脂層的方法並無特別的限制,可例如:利用網版印刷、噴墨印刷、或點膠印刷塗佈本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,接著再使本發明導電性組成物硬化的方法。基板係可舉例如:氧化鋁基板、玻璃環氧基板、紙質酚基板、紙質環氧基板。
電極形成步驟之另一形態係可例如:電子零件用電極被形成體為薄膜時的電極形成步驟(5)。上述電極形成步驟(5)係至少包括有在薄膜上形成導電性樹脂層的步驟。形成導電性樹脂層的方法並無特別的限制,可例如:利用網版印刷、噴墨印刷、或點膠印刷塗佈本發明熱硬化型導電性樹脂組成物,接著再使本發明導電性組成物硬化的方法。薄膜係可舉例如:聚醯亞胺薄膜、PET薄膜。
以下,針對本發明根據具體實驗例進行說明,惟本發明並不限於該等。
[實施例]
<球狀銀被覆銅粉末之製造>
製造相對於球狀銅粉末(三井金屬製、型號:MA-CO3K)90質量份,依成為10質量份比率方式被覆銀的球狀銀被覆銅粉末(導電性粉末1)。針對所獲得球狀銀被覆銅粉末,使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置,求取體積基準積分分率的50%值(D
50)。又,依照BET法測定比表面積。
<薄片狀銀被覆銅粉末之製造>
依前述方法製造球狀銀被覆銅粉末,所獲得球狀銀被覆銅粉末使用滑劑之棕櫚酸,利用球磨機施行粉碎而製造薄片狀銀被覆銅粉末(導電性粉末2)。測定從SEM(掃描式電子顯微鏡)影像觀察中任意選擇的50個粉末之數量平均粒徑(D
50)及長寬比,並求取平均值。又,依照BET法測定比表面積。
<球狀銀粉末之製造>
首先,根據日本專利特公昭63-31522號所記載的噴霧熱分解法,準備球狀銀粉末(導電性粉末5)。即,針對球狀銀粉末將已溶解銀鹽的水溶液施行噴霧熱分解,再將所捕集的銀粉末施行分級處理,而調節D
50值。另外,針對所獲得銀粉末,使用雷射繞射式粒度分佈測定裝置,求取體積基準積分分率的50%值(D
50)。又,依照BET法測定比表面積。
<薄片狀銀粉末之製造>
依照前述方法製造球狀銀粉末,所獲得的球狀銀粉末使用滑劑之硬脂酸,利用球磨機施行粉碎而製造薄片狀銀粉末(導電性粉末3)。測定從SEM影像觀察中任意選擇的50個銀粉末之數量平均粒徑(D
50)及長寬比,並求取平均值。又,依照BET法測定比表面積。
<導電性樹脂組成物之調製>
依照表1與表2所示摻合比例,摻合導電性粉末與聚矽氧樹脂,而調製得導電性樹脂組成物。另外,表1與表2所示數值的單位係質量份。又,表中的「BCA」係丁基卡必醇醋酸酯之簡稱,「BZA」係苄醇之簡稱。
・導電性粉末1
球狀銀被覆銅粉末、D
50:4.0μm、比表面積:0.5m
2/g
・導電性粉末2
薄片狀銀被覆銅粉末、長寬比:20、D
50:8.0μm、比表面積:1.5m
2/g
・導電性粉末3
薄片狀銀粉末、長寬比:30、D
50:6.0μm、比表面積:1.0m
2/g
・導電性粉末4
球狀鎳粉末、D
50:0.8μm、比表面積:1.2m
2/g
・導電性粉末5
球狀銀粉末、D
50:2.3μm、比表面積:0.5m
2/g
・聚矽氧樹脂1
具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、脫水縮合型、信越化學工業公司製、型號:ES-1001N;另外,聚矽氧樹脂1係使用不同批號的批號A與批號B。
・聚矽氧樹脂2
未具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂、加成硬化型、信越化學工業公司製、型號:X-40-2756(含硬化觸媒的單液型)、其他官能基:烯基、甲基、苯基
・胺系添加劑1:二丁胺
二級胺、分子量:129.2、碳數:8、沸點:159℃、pKa:11.3
・胺系添加劑2:N-月桂基二乙醇胺
三級胺、分子量:273.5、碳數:16、pKa:14
・胺系添加劑3:三乙醇胺
三級胺、分子量:149.2、碳數:6、沸點:335.4、pKa:7.8
・胺系添加劑4:二異丙胺
二級胺、分子量:101.2、碳數:6、沸點:84℃、pKa:11.1
・胺系添加劑5:二己胺
二級胺、分子量:185.4、碳數:12、沸點:194℃
・胺系添加劑6:二甲基辛胺
三級胺、分子量:157.3、碳數:10、沸點:195℃
・酸系添加劑1:十八烷基丁二酸
二羧酸、分子量:369、碳數:22、Td90:350℃
・酸系添加劑2:辛烯基琥珀酸
二羧酸、分子量:228.3、碳數:12
・酸/鹼混合添加劑1
HIPLAAD ED401、楠本化成公司製
另外,以下表中的樹脂量係指除溶劑外的樹脂本身量。
(比較例1)
將聚矽氧樹脂1、導電性粉末1、導電性粉末2、以及丁基卡必醇醋酸酯,依表1所記載比率混合後,使用三輥碾磨機(井上製作所製)施行混練,獲得糊膏狀組成物。
(實施例1)
將聚矽氧樹脂1、導電性粉末1、導電性粉末2、胺系添加劑1、以及丁基卡必醇醋酸酯,依表1所記載比率混合後,使用三輥碾磨機(井上製作所製)施行混練,獲得糊膏狀組成物。
(實施例2)
將聚矽氧樹脂1、導電性粉末1、導電性粉末2、胺系添加劑2、以及丁基卡必醇醋酸酯,依表1所記載比率混合後,使用三輥碾磨機(井上製作所製)施行混練,獲得糊膏狀組成物。
(實施例3~22、比較例2~6)
將表1或表2所記載成分,依照表1或表2所記載比率混合後,使用三輥碾磨機(井上製作所製)施行混練,獲得糊膏狀組成物。
將由上述實施例1~19、實施例21~22、比較例1~3及比較例5~6所獲得的糊膏狀組成物,利用丁基卡必醇醋酸酯稀釋,而由上述實施例20與比較例4所獲得糊膏狀組成物則利用苄醇稀釋,調整為25℃、剪切速度4(1/s)時的黏度成為30Pa・s狀態,再施行以下評價。結果如表3與4所示。
<性能評價>
(透濕量)
將導電性樹脂組成物在PET薄膜上澆注厚度250μm,於200℃、60分鐘條件進行硬化,獲得硬化膜。所獲得硬化膜切取成直徑7.5mm圓形,依封蓋已裝入二氧化矽凝膠2g之5ml玻璃瓶的方式,利用黏接劑固定。然後,在已裝入100ml純水的750ml容器內,依上述硬化膜不會接觸到純水方式放入該上述玻璃瓶並形成密閉狀態,放入設定65℃的乾燥機中靜置15小時。測定放入乾燥機前與放入後的玻璃瓶重量,將重量增加份設為透濕量。透濕量超過80.0mg者評為「不合格、耐濕性低」,在80.0mg以下者評為「合格、耐濕性高」。
(比電阻)
將導電性樹脂組成物在載玻片基板上澆注寬1cm、長5cm、厚50μm,依200℃、60分鐘的條件施行硬化而獲得硬化膜。使用數位電錶(Keithley Instruments公司製、KEITHLEY2002),利用四端子法測定硬化膜表面的電阻,從所獲得數值與試料厚度計算出比電阻。
(比電阻降低率)
將依照前述方法所計算出:含有添加劑(胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種)且經黏度調整過的糊膏狀組成物(X)之比電阻,以及除不含有添加劑(胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種)之外其餘均與上述糊膏狀組成物(X)相同組成、且經黏度調整過的糊膏狀組成物(Y)之比電阻,分別設為(A)與(B),由下述式計算出比電阻降低率。
比電阻降低率[%]=(1-((A)/(B)))×100
(黏度增加率)
針對經黏度調整畢之糊膏狀組成物經製作1天後的黏度、與經製作1週後或4週後的黏度,使用迴轉式黏度計(BROOKFIELD公司製、型號:HADV-II+Pro或HBDV-II+),於25℃下,依剪切速度4(1/s)條件測定,計算出經製作1週後或經4週後的黏度,相對於製作1天後黏度的比率,設為黏度增加率。所製作經黏度調整畢糊膏狀組成物係在25℃下保管於密閉容器內。另外,實施例21~22及比較例5~6係從製作4週後的黏度計算出黏度增加率,相關其餘的實施例與比較例均係從製作1週後的黏度計算出黏度增加率。
(增黏抑制率)
將依照前述方法所計算出:含有添加劑(胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種)且經黏度調整過的糊膏狀組成物(X)之黏度增加率,以及除不含有添加劑(胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種)之外其餘均與上述糊膏狀組成物(X)相同組成、且經黏度調整過的糊膏狀組成物(Y)之黏度增加率,分別設為(C)與(D),從下述式計算出比電阻降低率。
增黏抑制率[%]=(1-((C)/(D)))×100
(黏著強度)
將導電性樹脂組成物在載玻片基板上澆注厚度50μm,再載置直徑3mm鋁柱,依200℃、60分鐘的條件使硬化,再使用焊合測試儀(西進商事公司製、型號:SS-30WD),依0.5mm/s速度朝垂直方向拉伸,藉由測定斷裂時的值。
(硬化膜密度)
將導電性樹脂組成物在PET薄膜上澆注厚度250μm形成塗佈膜,使該塗佈膜在大氣環境下,依150℃、10分鐘的條件硬化而形成硬化膜,所獲得硬化膜切取成圓形,測定所切取硬化膜的重量與體積,計算出重量(g)相對於體積(cm
3)的比,並設為硬化膜密度(g/cm
3)。
[表1]
導電性粉末1 | 導電性粉末2 | 導電性粉末3 | 導電性粉末4 | 聚矽氧樹脂1 | 樹脂批號 | 丁醛樹脂1 | 溶劑種類 | 胺系 添加劑1 | 胺系 添加劑2 | 胺系 添加劑3 | 胺系 添加劑4 | 胺系 添加劑5 | 胺系 添加劑6 | 酸系添加劑1 | 酸/鹼混合添加劑1 | 相對於聚矽氧樹脂100質量份的添加劑質量份 | |
比較例1 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | A | - | BCA | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
實施例1 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | A | - | BCA | 0.8 | - | - | - | - | - | - | - | 5.0 |
實施例2 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | A | - | BCA | - | 0.8 | - | - | - | — | - | - | 5.0 |
比較例2 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
實施例3 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | 0.05 | - | - | - | - | - | - | - | 0.3 |
實施例4 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | 0.1 | - | - | - | - | - | - | - | 0.6 |
實施例5 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | 0.8 | - | - | - | - | - | - | - | 5.0 |
實施例6 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | 1.6 | - | - | - | - | - | - | - | 10.0 |
實施例7 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | 3.2 | - | - | - | - | - | - | - | 20.0 |
實施例8 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | 0.8 | - | - | - | - | - | 5.0 |
實施例9 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | 0.8 | — | — | - | - | 5.0 |
實施例10 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | 0.8 | - | - | - | 5.0 |
實施例11 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | 0.8 | - | - | 5.0 |
實施例12 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | - | 0.05 | - | 0.3 |
實施例13 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | - | 0.1 | - | 0.6 |
實施例14 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | - | 0.8 | - | 5.0 |
實施例15 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | - | 1.6 | - | 10.0 |
實施例16 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | - | 3.2 | - | 20.0 |
實施例17 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | 0.4 | - | - | - | - | - | 0.4 | - | 5.0 |
實施例18 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | - | - | 0.8 | 5.0 |
比較例3 | 40 | 60 | - | - | 8.0 | B | 8.0 | BCA | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
實施例19 | 40 | 60 | - | - | 8.0 | B | 8.0 | BCA | 0.4 | - | - | - | - | - | - | - | 5.0 |
比較例4 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BZA | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
實施例20 | 40 | 60 | - | - | 16.0 | B | - | BZA | 0.8 | - | - | - | - | - | - | - | 5.0 |
[表2]
導電性粉末1 | 導電性粉末2 | 導電性粉末3 | 導電性粉末4 | 聚矽氧樹脂1 | 樹脂批號 | 丁醛樹脂1 | 溶劑種類 | 胺系 添加劑1 | 胺系 添加劑2 | 胺系 添加劑3 | 胺系 添加劑4 | 胺系 添加劑5 | 胺系 添加劑6 | 酸系添加劑1 | 酸/鹼混合添加劑1 | 相對於聚矽氧樹脂100質量份的添加劑質量份 | |
比較例5 | - | - | 60 | 40 | 16.0 | B | - | BCA | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
實施例21 | - | - | 60 | 40 | 16.0 | B | - | BCA | 0.8 | - | - | - | - | - | - | - | 5.0 |
比較例6 | 40 | 60 | - | - | 4.8 | B | 11.2 | BCA | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
實施例22 | 40 | 60 | - | - | 4.8 | B | 11.2 | BCA | 0.24 | - | - | - | - | - | - | - | 5.0 |
[表3]
透濕量 [mg] | 比電阻 [μΩ・cm] | 比電阻降低率 [%] | 黏度增加率 [倍] | 增黏抑制率 [%] | 黏著強度[kg] | 硬化膜密度 [g/cm 3] | |
比較例1 | 8.3 | 6.6×10 5 | - | 15.8 | - | 7.2 | 4.3 |
實施例1 | 9.2 | 2.4×10 4 | 96 | 1.7 | 89.2 | 7.4 | 4.1 |
實施例2 | 9.7 | 1.5×10 4 | 98 | 1.5 | 90.5 | 7.3 | 4.1 |
比較例2 | 3.3 | 1.2×10 3 | - | 14.0 | - | 6.7 | 4.7 |
實施例3 | 4.1 | 9.0×10 2 | 25 | 10.1 | 27.9 | 7.0 | 4.7 |
實施例4 | 4.9 | 5.4×10 2 | 55 | 3.7 | 73.6 | 7.8 | 4.6 |
實施例5 | 4.1 | 5.4×10 2 | 55 | 1.2 | 91.4 | 7.5 | 4.1 |
實施例6 | 3.8 | 4.5×10 2 | 63 | 1.4 | 90.0 | 7.2 | 4.1 |
實施例7 | 7.0 | 1.2×10 2 | 90 | 2.9 | 79.3 | 5.8 | 4.1 |
實施例8 | 28.3 | 2.3×10 2 | 81 | 1.5 | 89.3 | 4.7 | 3.6 |
實施例9 | 6.4 | 8.1×10 2 | 33 | 1.7 | 87.9 | 5.0 | 4.0 |
實施例10 | 6.5 | 9.4×10 2 | 22 | 1.8 | 87.1 | 4.4 | 4.0 |
實施例11 | 15.8 | 9.8×10 2 | 18 | 2.0 | 85.7 | 3.9 | 3.8 |
實施例12 | 4.3 | 5.5×10 2 | 54 | 7.8 | 44.3 | 8.1 | 4.6 |
實施例13 | 3.9 | 4.3×10 2 | 64 | 7.7 | 45.0 | 7.2 | 4.4 |
實施例14 | 7.1 | 6.4×10 2 | 46 | 1.5 | 89.3 | 6.5 | 4.2 |
實施例15 | 6.5 | 7.8×10 2 | 35 | 1.3 | 90.7 | 4.7 | 4.0 |
實施例16 | 6.2 | 8.3×10 2 | 31 | 1.3 | 90.7 | 3.7 | 3.9 |
實施例17 | 3.8 | 2.9×10 2 | 76 | 1.3 | 90.7 | 8.3 | 4.4 |
實施例18 | 4.1 | 1.4×10 2 | 89 | 2.6 | 81.4 | 9.0 | 4.3 |
比較例3 | 21.4 | 6.2×10 2 | - | 4.2 | - | 5.9 | - |
實施例19 | 25.5 | 4.2×10 2 | 32 | 1.4 | 66.7 | 5.7 | - |
比較例4 | 4.0 | 1.4×10 3 | - | 2.8 | - | 3.1 | 4.5 |
實施例20 | 3.8 | 6.0×10 2 | 57 | 1.4 | 50.0 | 3.2 | 4.5 |
[表4]
透濕量 [mg] | 比電阻 [μΩ・cm] | 比電阻降低率 [%] | 黏度增加率 [倍] | 增黏抑制率 [%] | 黏著強度 [kg] | 硬化膜密度 [g/cm 3] | |
比較例5 | 4.3 | 3.8×10 2 | - | 2.4 | - | 7.0 | - |
實施例21 | 4.5 | 3.0×10 2 | 52 | 1.2 | 50.0 | 6.2 | - |
比較例6 | 33.3 | 4.7×10 2 | - | 2.4 | - | 4.2 | - |
實施例22 | 34.0 | 4.0×10 2 | 15 | 1.7 | 29.2 | 4.1 | - |
由表3與4的結果,實施例1與實施例2相較於比較例1之下,呈現極低的比電阻,且相較於比較例1之下,黏度安定性亦呈現較高。由此現象得知,相較於使用比較例1之導電性樹脂組成物情況下,可製造導電性較優異的電子零件。又,因為黏度安定性較高於比較例1,即便使用製成後經一定時間的導電性樹脂組成物進行電子零件製造之情況,仍可獲得良好的塗佈形狀,結果得知相較於使用比較例1之導電性樹脂組成物情況下,可製造耐濕性較高的電子零件。又,實施例3~22亦與實施例1及實施例2同樣地,可確認到比電阻降低與抑制增黏效果。
(參考例1)
除導電性粉末係改為使用導電性粉末5:40質量份、及導電性粉末3:60質量份之外,其餘均依照與比較例1同樣的方法,獲得經黏度調整畢糊膏狀組成物,經施行上述評價,結果黏度增加率成為1.1倍。即,當導電性粉末係使用銀粉末的情況,相關黏度安定性並沒有出現問題。
(參考例2)
除取代聚矽氧樹脂1,改為使用聚矽氧樹脂2之外,其餘均依照與比較例1同樣的方法,獲得糊膏狀組成物。所獲得糊膏狀組成物利用丁基卡必醇醋酸酯稀釋,調整為25℃、剪切速度4(1/s)下的黏度成為30Pa・s,再施行上述評價,結果黏度增加率成為0.9倍。即,當聚矽氧樹脂係使用加成硬化型聚矽氧樹脂的情況,相關黏度安定性並沒有出現問題。
(實施例23)
除導電性粉末係球狀錫粉末、球狀鋅粉末、球狀鋁粉末分別各使用100質量份之外,其餘均依照與前述比較例1及實施例1同樣的方法,施行各金屬糊膏的製作與評價,結果可確認到由胺系添加劑所造成的比電阻降低及抑制增黏效果,且可確認到呈現高耐濕性。特別當導電性粉末係使用球狀錫粉末的情況,若本發明的胺系添加劑與酸系添加劑均不含有,則比電阻超過測定上限,相對的,藉由本發明添加劑的胺系添加劑1,相對於聚矽氧樹脂100質量份含有5.0質量份,導電性獲大幅提升,比電阻係2.9×10
3μΩ・cm,比電阻降低率超過99%。
(實施例24)
除取代聚矽氧樹脂1,改為使用其他的具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂,依照與前述比較例1及實施例1同樣的方法製作糊膏,經施行評價,結果可確認到由胺系添加劑所造成的比電阻降低及抑制增黏效果,且可確認到呈現高耐濕性。
Claims (7)
- 一種熱硬化型導電性樹脂組成物,係含有: 含卑金屬之導電性粉末; 具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂;以及 胺系添加劑及酸系添加劑中至少1種。
- 如請求項1之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述胺系添加劑或上述酸系添加劑的分子量係30以上且2000以下。
- 如請求項1之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述胺系添加劑或上述酸系添加劑在1氣壓下的沸點Tb、或90質量%減量溫度Td90,係80℃以上且400℃以下。
- 如請求項1之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述胺系添加劑係含有二級胺及三級胺中之至少1種。
- 如請求項1之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述酸系添加劑係含有二羧酸。
- 如請求項1之熱硬化型導電性樹脂組成物,其中,上述胺系添加劑的含量係相對於上述具羥基之熱硬化性聚矽氧樹脂100質量份,為0.6質量份以上且10.0質量份以下,及/或上述酸系添加劑的含量係相對於上述含卑金屬的導電性粉末100質量份,為0.1質量份以上且1.6質量份以下。
- 一種電子零件之製造方法,係包括有: 準備步驟,其係準備電子零件用電極被形成體;以及 電極形成步驟,其係在該電子零件用電極被形成體的外表面上,形成電極; 其中,該電極形成步驟係在電子零件用電極被形成體上,塗佈請求項1至6中任一項之熱硬化型導電性樹脂組成物,接著藉由使該熱硬化型導電性樹脂組成物硬化,而在該電子零件用電極被形成體上形成導電性樹脂層。
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