JPS6167702A - 導電性粉末及びこれを用いた導電性組成物 - 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】 〔発明の分野〕 本発明は電子回路の導体膜など導電材料として利用する
ことのできる導電性粉末及び導電性組成物に関する。

〔従来技術〕

電子回路の導電材Ｉｔとして広く用いられている銀ペー
ストは、高価である」−１特性上も、マイグレーション
を起し易いという欠点を有している（なお、マイグレー
ションとは厳密には電気化学的マイグレーションのこと
であり、高湿度雰囲気に置かれた電極間で電極材料がイ
オン化して対向する電極の方へ移動する現象である）。

この様な欠点を解消するため、銀ペーストの代りに銅ペ
ーストを用いることが提案されている。

そこで、銅は銀に比べてはるかに酸化され易いので、酸
化防止処理を施す必要がある。その処理法としては、 （ｉ）　　銅粉の酸化被膜を還元する還元性物質の添加
もしくは還元性樹脂の使用（特開昭５６−１０３’２６
０号、回５７−９６４０１弓、同５７−３４６０．６号
）、又は （ｉｉ）　　ｍ粒表面全体の銀によるコーティング（特
開昭５３−１３５４９５号、回５６−８８９２号）が従
来提案されている。

しかし、（ｉ）の方法では、銅粉自体に有効な酸化防１
１二処理がされていないので、銅粉あるいは樹脂と合せ
てペースト状態で長詩間保存すると不安定な状態となる
、還元剤の存在が、硬化Ｈりの耐熱耐湿４キ性を阻害す
る場合がある、還元性樹脂使用の場合樹脂の種類が限定
されるため、多機能化への対応が困難である、などの不
都合があった。

また、（ｉ　ｉ）の方法では、銀のみで銅粉表面をコー
ティングするために、かなりの；ｉＶの銀（４￥開昭５
３−１３５４９５号では２０重量％、特開昭５６−８８
９２号では１０体積％）を使用する必要があり、マイグ
レーション抑制が不十分となり、高価にもなる。

そこで、本発明者らは、銅粉をベースにして、廉価で、
耐酸化性、貯蔵安定性、マイグレーション抑制作用等の
諸性性に優れ、しかも導電特性の１−でも満足のゆ〈性
能を発揮することのできる導電性粉末を見出すべく、鋭
意検討の結果、本発明に到達した。

〔発明の目的及び概要〕

本発明の第１の目的は、耐酸化性、貯蔵安定性に優れか
つ初期の高導電性能を長期に亘り安定して発揮すること
のできる導電性粉末を提供することにある。

本発明の第２の目的は、この様に優れた耐酸化性及び高
導電性能を発揮すると共に、廉価である導電性粉末を提
供することにある。

本発明の第３の目的は、」−記の様な特長を有する導電
性粉末を含み、耐熱耐湿性に優れ、しかも導電性粉末が
容易にマイグレーションを起すことのない導電性組成物
を提供することにある。

−１−記目的を達成するものとして見出された１本発明
の導電性粉末は、銅粒子と、該銅粒子表面の一部乃至全
部に付着した銀被覆材と、前記銅粒子及び／又は銀被覆
材に結合したチタネートカップリング剤とで構成される
ことを特徴とするものであり、また本発明の導電性組成
物は、前記特徴を有する導電性粉末及び樹脂を主剤とす
ることを特徴とするものである。

本発明によれば、銀被覆材とチタネートカップリング剤
とを併用することにより、導電性粉末の耐Ｍ化性及び導
電性能が相乗的に向上し、また、少量の銀被覆材の使用
によっても高耐酸化性、高導電性能を発揮するため廉価
にすることもできる。しかも、導電性組成物とした場合
にも銀個有のマイグレーション性を抑制することができ
るために、安定した電気化学的特性を維持・発揮するこ
とができる。

〔実施態様〕

本発明で使用する銅粒子は、粉粒体であれば、樹枝状、
鱗片状、球状等例れの形態のものでもよい。また大きさ
は、通常導電材料として用いられる銅粉の粒子径を採用
することができ、平均粒径は０．５〜４０ｇｍ、より好
ましくは２〜１５μｍである。

本発明で使用する銀被覆材は、銅粒子表面に付着して銅
粒子表面の一部乃至全部を被覆することができるもので
あればよく、実質的に銀のみからなるものでも、あるい
は銀錯塩等の銀化合物を構成分とするものでもよい。

銀被覆材を銅粒子表面に付着させる法としては、複合粉
を製造するために当業界で通常用いられる方法のほかに
、■　特開昭５３−１３５４９５号に記載されている如
く、銀錯塩溶液中で銅粒子表面に銀を置換・析出させる
方法、■　特開昭５５−５４５０２号に記載されている
如く、セメンチージョン反応を用いて粉体表面を貴金属
で被覆ｔ　ル方法、（Ｔｈ’）　　４ＨＪＦＩＲ５７−
１７７９ｏｌｑに記載されている如く、銀錯塩溶液中で
銀被覆粉体を得、その後加熱する方法、などを採ること
ができるし、また新たに開発されるであろう方法をもっ
てしてもよい。

銀被覆材の使用量は、銅粒子の表面積、所望する銀被覆
材の厚み、被覆割合等に応じて適宜法めることができる
が、本発明においては、チタネ−トカップリング剤併用
による相乗効果が期待できるため、導電性粉末総量に対
し０．１〜８重帛％、特ｊ、：０．１〜５重量％という
極めて少ない早（この場合、チタネートカップリング剤
の最適量は、後述する様に導電性粉末総量に対し０．０
１〜２重量％である。）でも、優れた耐酸化性、導電性
能及びマイグレーション抑制作用を与え、しかも廉価と
なる。導電性粉末における銀被覆材の含量が８重量％を
超えると、マイクレージョン抑制作用が弱まり、０．１
重昂％未満では耐酸化性等の特性が十分に付与されない
。

次に、本発明で使用するチタネートカップリング剤は、
銅粒子及び／又は銀被覆材と結合しうるチタニウム錯塩
を有効成分とするカップリング剤であり、中心元素チタ
ンに親水基及び親油基が結合しているチタニウム錯塩、
とりわけ、親木基としてモノアルコキシ基、オキシ酢酸
の残基、エチレングリコールの残基及びホスファイト基
等から選ばれる少なくとも１種の配位子を有するチタニ
ウム錯塩が好ましい。好適な具体例としては、イソプロ
ピルトリイソステアロイルチタネートを含むチタネート
カップリング剤（市販のものとしては、味の素（株）製
、商品名ＫＲ−ＴＴＳ）、　　ビス（ジオクチルパイロ
ホスフェート）オギシアセテートチタネート（市販のも
のとしては、味の素（株）製、商品名ＫＲ−１３８５）
、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタ
ネート（市販のものとしては、味の素（株）製、商品名
ＫＲ−２３８３）などがある。

チタネートカップリング剤の使用量は、余り多くなり過
ぎると導電性粉末の導電性能を低下させるために好まし
くなく、導電性粉末総量に対して０、Ｏ１〜５屯Ｍ％、
好ましくは０．０１〜２重量％であり、特に０．０５〜
１重州％が最も好ましい。

チタネートカップリング剤を銅粒子及び／又は銀被覆材
に結合させるには、常法に従い、チタニウム錯ｔｐ溶液
を、予め表面の一部乃至全部に銀被覆材を付着させた銅
粒子と接触させるか、あるいは、チタニウム錯塩及び銀
被覆材を含む溶液を銅粒子と接触させて銀被覆材の付着
とチタニウム錯塩の結合とを同面に生起させるか、の何
れかの方法で行なうことができる。

かくして構成される導電性粉末を用いた本発明の導電性
組成物は、導電性ペースト等の、導電性粉末及び樹脂マ
トリックスの２相からなる塗膜を形成することができる
組成物であり、主剤であるバインダー樹脂の種類に応じ
て、塗膜を形成するために通常用いられる硬化剤、架橋
剤、触奴、溶剤、充てん材、着色剤、塗布加工性を向上
させるために用いる加工助剤、スクリーン印刷性改良剤
等を選択使用して構成することができる。

本発明で使用する樹脂は塗膜を形成することができるも
のであればよく、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂（変性
樹脂も含む）のなかから適宜選択して使用することがで
きる。好適な樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、オレフィン系
樹脂などがあり、また、硬化剤、溶剤等樹脂以外の成分
及び硬化（架橋）反応を起すためのエネルギー源（熱、
紫外線、電子線等）は、樹脂の種類に応じて適宜法めら
れる。

導電性組成物における導電性粉末と樹脂との使用比率は
、導電性組成物の用途に応じて広範囲に選択することが
できるが、おおむね、導電性粉末１００重量部に対して
、樹脂固形分５〜５０重量部、更には　２５〜４０重量
部の割合とすることが好ましい。

以下に具体的実施例を示して本発明を更に詳しく説明す
る。

実施例１〜６、比較例１〜４ 平均粒径４ｐｍのｍ　Ｖ１！　を銅粉（三井金属鉱業（
株）製）、銀被覆材及びチタネート力・ンブリング剤（
味の素（株）製、商品名ＫＲ−１３８，Ｓ）を用い、下
記表−１に示した様に種々の銀被覆材及びチタネートカ
ップリング剤含量の導電性粉末を得た。

次に、かくして得られた導電性粉末５２重量％、アルコ
ール可溶性フェノールレジン（群栄化学（株）製、商品
名ＰＬ−２２１０、レジン固形分含量６０重邦゛％）３
７重量％及びブチルセロソルブ１１重量％からなる混合
物を３本ロールにて混練して塗料組成物を調製した。

これら１０種の塗料組成物を用い配線ノ、（板−１；に
、２５０メツシユステンレススクリーンを用いて導体回
路状に印刷し、大気中１５０°Ｃで３０分加熱硬化させ
て、硬化膜を得た。

かくして得られた硬化膜の比抵抗（初期、及び６０°Ｃ
１相対湿度９５％で１０００時間加湿処理後）、前記導
電性粉末を４０°Ｃ１相対湿度９５％で９６時間加湿処
理した場合の導電性粉末の色調及び硬化膜の比抵抗、接
触抵抗（※ｌ）並びにマイグレーション開始時間（※２
）を測定した。結果を表−１に示した。

※ｌ−−平行するＡｇ電極に直行するＣｕ硬化膜を形成
し、Ａｇ電極を介した比抵抗 （ρ　　）をＣｕ硬化膜上の比抵抗 ｇ （ρ　　）で除した値で接触抵抗を表わすＣｕ ※２−−１．２ｍｍ隔てたＣｕ硬化膜平行電極間に脱イ
オン水１０　、Ｌ　ｌを滴下しｌ　５ＶＤＣ印加し短絡
に至るまでの時間。

また、実施例４で用いた導電＋１粉末をＸ線マイクロア
ナライザーにかけ、粉末の走査型電子顕微鐘影像（第１
図）、Ｃｕ、Ａｇ各成分のＸ線像（第２図及び第３図）
を得て、導電性粉末の各成分分布状態を観察した。（倍
率は何れも７２００倍）これらの影像によって粉末粒子
表面におけるＣ　ｕ　、　Ａ、　ｇ各成分の組成状況を
評価することができた。なお、ＴｉのＸ線像もｆｊＪら
れたが、これは感度が悪く、半定借的な評価をり二える
に過ぎなかったが、この影像より、銅粉末表面における
Ｔｉの−・様な分７１ｊ状態が観察された。

【図面の簡単な説明】

第１　ＩＸｊ乃至第３図は、本発明の導′「１ｉ性粉末
のＸＭＡ影像である。 第１１ ′＄７１図 二「−系売祁１１−Ｔ：、ｉ１シ　（方式）％式％［１ ］　事件の表示 昭和５９年特許願第１．８６５９５す ２　発明の名称 導電性粉末及びこれを用いた導電性組成物３　補十をす
る者 事件との関係　　　　特許出願人 住所　東京都中央区口木橋室町２丁目１番地１名称　（
６１，８）　　三井金属鉱業株式会ン１代表名　　　真
　　島　　　　公　　三　　部４　代理人 住所　東京都港区虎ノ門五Ｔ　「ｌ　１．３番１号虎ノ
門４０森ビル６　補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄全文 ７　補正の内容 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の導電性粉末の粒子構造を示す電子顕
微鏡写真である。 第２図は、本発明の導電性粉末のＸ線写真であり、Ｃｕ
のＸＭＡ影像である。　　゛ 第３図は、本発明の導電性粉末のＸ線写真であり、Ａｇ
のＸＭＡ影像である。 手　糸売　＋Ｔ？７　　正　（１２（自発）昭和６０弔
４月１８１］ ４Ｎ許庁長官　　志　賀　　学　　殿 ｌ　　ｊｌＧ件の表示 昭和５９年特許願第１８６５９５号 ２　発明の名称 導電性粉末及びこれを用いた導電性組成物３　補正をす
る者 事件との関係　　特許出願人 名称　　（６１８）　　三井金属鉱業株式会社４　代理
人　　〒１０５ 住所　東京都港区虎ノ門五丁目１３番１号虎ノ門４０森
ビル６　補正の内容 （１）　　明細書１０頁１２行の「拳・・樹脂状銅粉・
・・」を［・・・樹枝状銅粉・・φ」とする。 （２）　明細書１１頁２行の「・命・３本ロール・・・
」を［φ・・３木ロールミル・・・」とする。 （３）　明細書１１頁下から４行の「・−直行する・・
すを「壽・・直交する・・・」とする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）銅粒子と、該銅粒子表面の一部乃至全部に付着し
   た銀被覆材と、前記銅粒子及び／ 又は銀被覆材に結合したチタネートカップ リング剤とで構成されることを特徴とする 導電性粉末。 （２）銀被覆材の含量が０．１〜５重量％でありかつチ
   タネートカップリング剤の含量が ０．０１〜２重量％である特許請求の範囲 第（１）項記載の導電性粉末。 （３）銅粒子と、該銅粒子表面の一部乃至全部に付着し
   た銀被覆材と、前記銅粒子及び／ 又は銀被覆材に結合したチタネートカップ リング剤とで構成される導電性粉末、及び 樹脂を主剤とすることを特徴とする導電性 組成物。