專利名稱：導(dǎo)電性組成物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在各種電子元件的基板等之中形成電極等導(dǎo)電層的導(dǎo)電性組成物及其制造方法，特別涉及能夠降低電阻率的導(dǎo)電性組成物及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為安裝在電子儀器等的回路基板，除經(jīng)過(guò)腐蝕處理形成電極圖形之外，也有通過(guò)印刷而形成電極圖形的。
下述專利文獻(xiàn)1中所記載的發(fā)明就是關(guān)于由印刷形成電極圖形的電子元件用電極油墨。該電極油墨是通過(guò)將各種10μm以下的不同直徑的金屬粉末以預(yù)定量分散在水或者有機(jī)溶劑中而得到的。
另外在下述專利文獻(xiàn)2中，記載了設(shè)為回路基板的電極圖形的導(dǎo)電性糊劑。該導(dǎo)電性糊劑是用有機(jī)化合物覆蓋平均直徑為1～100nm的金屬微粒、穩(wěn)定地分散于液體中形成的。通過(guò)在預(yù)定的基板上印刷該導(dǎo)電性糊劑并在預(yù)定溫度下燒結(jié)的方式形成了電極圖形。
專利文獻(xiàn)1日本專利公開(kāi)公報(bào)2000-331534號(hào)專利文獻(xiàn)2日本專利公開(kāi)公報(bào)2002-299833號(hào)上述專利文獻(xiàn)1中所示，通過(guò)形成將大粒徑金屬粉同小粒徑金屬粉共同分散在有機(jī)溶劑等中的電極油墨，來(lái)抑制金屬粉的沉淀并維持預(yù)定的粘度，將其用于噴墨裝置中印刷并以預(yù)定溫度加熱、燒結(jié)時(shí)可使印刷穩(wěn)定。但是專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)明中存在若電極圖形不斷微型化則電極圖形就會(huì)過(guò)度發(fā)熱的問(wèn)題，電極圖形需要設(shè)定為非常低的電阻值，但在專利文獻(xiàn)1記載的發(fā)明中無(wú)法得到電阻值非常低的電極圖形，很難實(shí)現(xiàn)裝置小型化。
因此，為了謀求微型化而如權(quán)利文獻(xiàn)2所示，提出了以預(yù)定的分散劑包覆平均粒徑為1～100nm的非常細(xì)小的金屬微粒并使其分散于有機(jī)溶劑中。通過(guò)以分散劑包覆金屬微粒，可以使金屬微粒穩(wěn)定地分散在有機(jī)溶劑中。然而，若整個(gè)電極圖形都用上述金屬微粒來(lái)形成，就會(huì)出現(xiàn)成本變高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用來(lái)解決上述現(xiàn)有課題的，其目的在于提供一種可形成低電阻且成本低廉的導(dǎo)電層的導(dǎo)電性組成物及其制造方法。
本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物的特征是，在硬化后的粘合劑樹(shù)脂內(nèi)含有導(dǎo)電材料，并且在相鄰的上述導(dǎo)電材料的空隙內(nèi)析出或凝集導(dǎo)電性金屬。
另外，本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物的特征是，在上述粘合劑樹(shù)脂內(nèi)含有尺寸不同的導(dǎo)電材料，在各種導(dǎo)電材料之間的空隙內(nèi)析出或凝集上述導(dǎo)電性金屬。
由于在硬化后的粘合劑樹(shù)脂的內(nèi)部、上述本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物在導(dǎo)電材料之間析出或凝集導(dǎo)電性金屬，因此能夠提高在粘合劑樹(shù)脂內(nèi)的導(dǎo)電性金屬的凝集率，能夠降低電阻率。
本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物的制造方法的特征是，在預(yù)定粘度的粘合劑樹(shù)脂中含有導(dǎo)電材料和金屬納米粒子，由此形成預(yù)定圖形的層，通過(guò)加熱燒結(jié)，使粘合劑樹(shù)脂硬化，并且在上述導(dǎo)電材料間的空隙中析出或凝集上述金屬納米粒子。
另外本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物的制造方法的特征是，在預(yù)定粘度的粘合劑樹(shù)脂中含有導(dǎo)電材料和金屬膠態(tài)溶液，以此形成預(yù)定圖形的層，通過(guò)加熱燒結(jié)，使粘合劑樹(shù)脂硬化，并且在上述導(dǎo)電材料之間的空隙中析出或凝集上述金屬膠態(tài)溶液中所含的金屬。
或者，導(dǎo)電性組成物的制造方法的特征是，在預(yù)定粘度的粘合劑樹(shù)脂中含有導(dǎo)電材料和糊狀的金屬有機(jī)化合物，以此形成預(yù)定圖形的層，通過(guò)加熱燒結(jié)，使粘合劑樹(shù)脂硬化，并且在上述導(dǎo)電材料之間的空隙中析出或凝集上述金屬有機(jī)化合物中所含的金屬。
對(duì)于上述導(dǎo)電性組成物的制造方法，最好在上述粘合劑樹(shù)脂內(nèi)部包含尺寸不同的上述導(dǎo)電材料。
在上述本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物的制造方法中，在導(dǎo)電材料與導(dǎo)電材料之間所形成的空隙中，各種添加劑中所含的金屬成分如填補(bǔ)該空隙那樣地增長(zhǎng)后析出或凝集，因此能提高相鄰的導(dǎo)電材料之間的接觸性，并能夠降低電阻率。
本發(fā)明具有如下的效果。
本發(fā)明能夠比原有技術(shù)更降低電阻率，其結(jié)果，當(dāng)形成微型電極圖形時(shí)能夠抑制過(guò)度發(fā)熱，能使裝置更加小型化。另外也能使電極圖形進(jìn)行更長(zhǎng)的延伸。


圖1是表示本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物硬化前狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖2是表示本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物硬化后狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖3是表示回路基板的立體圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物硬化前的狀態(tài)的填充結(jié)構(gòu)圖，圖2是表示本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物硬化后的狀態(tài)的填充結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示回路基板的立體圖。然而，雖然圖1和圖2分別表示如所說(shuō)明的規(guī)則的排列狀態(tài)，實(shí)際并不僅限于該狀態(tài)。
如圖1所示，本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物1是在特定的粘合劑樹(shù)脂10中含有導(dǎo)電材料2以及、比上述導(dǎo)電材料都小的另一導(dǎo)電材料3。上述導(dǎo)電材料2和3分別為粒子狀，導(dǎo)電材料2的平均粒子直徑形成為比導(dǎo)電材料3的平均粒子直徑大很多。例如，當(dāng)如圖1所示，包含于導(dǎo)電材料2中的多個(gè)粒子處于互相接觸狀態(tài)的時(shí)候，如上述導(dǎo)電材料3的粒子填充導(dǎo)電材料2的相鄰粒子與粒子之間所形成的空隙5內(nèi)那樣，來(lái)設(shè)定導(dǎo)電材料2和導(dǎo)電材料3的粒子直徑。例如，導(dǎo)電材料2的平均粒子直徑為2～3微米(μm)，上述導(dǎo)電材料3的平均粒子直徑則小一個(gè)位數(shù)為0.2～0.3微米(μm)。
作為上述導(dǎo)電材料2，可以從銀、銅、白金、鎳、鈀、錫、銀-鈀、銀-錫、鐵-鎳(坡莫合金)等金屬和合金中選擇。作為在圖3所示回路基板20的電極圖形21所使用的情況下，最好從銀、銅等構(gòu)成的金屬單體、或者由上述金屬單體作為主要成分的合金等當(dāng)中選擇。此外，如果是能夠降低電極圖形電阻率的材料則不限于上述材料。
上述導(dǎo)電材料3也可以從上述各種金屬或合金等中選擇。作為上述電極圖形21使用的情況下，同樣最好選擇銀和銅組成的金屬。就好像如果導(dǎo)電材料2使用銀、則導(dǎo)電材料3也使用銀那樣，最好選擇同種的金屬。然而，并不限于必須使用同種金屬，不同金屬的組合也可以。
上述粘合劑樹(shù)脂10能夠從熱硬化性樹(shù)脂中選擇。例如，可以從聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚亞胺酯、硅酮樹(shù)脂等中選擇。此外，也可以按需要將熱硬化性樹(shù)脂溶解于預(yù)定的有機(jī)溶劑等中來(lái)進(jìn)行粘度調(diào)整。
本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物1中，在配合了上述導(dǎo)電材料2、3的粘合劑樹(shù)脂10中，還添加了預(yù)定的添加劑4。
該添加劑4是例如僅由金屬納米粒子所形成的粉末。該金屬納米粒子粉末可以從金、銀、銅、白金、鎳、鈀、錫等中選擇。本說(shuō)明書(shū)中的金屬納米粒子，指的是平均粒子直徑在百nm(納米)以下的材料，而且最好使用20nm以下的材料。通過(guò)將含有該添加劑4的導(dǎo)電性組成物印刷成預(yù)定的圖形、然后涂覆、干燥并加熱處理，就可在上述導(dǎo)電材料2和導(dǎo)電材料3之間析出或凝集含在添加劑4中的導(dǎo)電性金屬，能夠提高導(dǎo)電材料的填充率，從而降低電阻率。
然而作為添加劑4所使用的金屬納米粒子，由于表面活性高，因而粒子很容易凝集。因此為了防止這種凝集，也可以向上述金屬納米粒子粉末中添加含有預(yù)定有機(jī)溶劑等的分散劑，從而防止粒子的凝集。例如，當(dāng)時(shí)用約5nm的銀所形成的金屬納米粒子的情況，可以使用設(shè)定金屬含量為90wt％(質(zhì)量％)的材料。
另外，作為添加于上述粘合劑樹(shù)脂10的其他添加劑4，也可以是含有金屬納米粒子的有機(jī)金屬化合物、含有金屬納米粒子的金屬膠態(tài)溶液等。另外，也可以從金屬納米粒子、含有金屬納米粒子的有機(jī)金屬化合物以及含有金屬納米粒子的金屬膠態(tài)溶液中選擇多種進(jìn)行添加。
作為含有上述金屬納米粒子的有機(jī)金屬化合物，具有金屬納米粒子的金屬與有機(jī)化合物的碳原子相結(jié)合的碳-金屬結(jié)合物，例如可以使用在預(yù)定溶劑中將銀的金屬納米粒子的金屬含有率約設(shè)定為40wt％(質(zhì)量％)的材料。
另外作為含有金屬納米粒子的金屬膠態(tài)溶液，從金屬納米粒子穩(wěn)定地分散在預(yù)定溶劑中的材料中選擇。例如，粒子直徑約為10nm的金、銀所形成的金屬納米粒子，金屬納米粒子如果為金膠態(tài)液則能夠使用在乙醇系列的有機(jī)溶劑中含量為10wt％的材料，如果為銀膠態(tài)液則能夠使用在乙醇系列以及水系列的溶劑中含量分別為30wt％的材料。作為添加劑4一旦添加這樣的金屬膠態(tài)溶液，就變得能夠防止凝集和沉淀，能夠分散于從有機(jī)溶劑到水這樣的多種溶劑中。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性組成物1中，最好導(dǎo)電材料2與導(dǎo)電材料3由同種金屬所形成，甚至上述導(dǎo)電材料2、3與含有上述金屬納米粒子的添加劑4同樣都由同種類的金屬所形成。
下面，就上述導(dǎo)電性組成物的制造方法加以說(shuō)明。例如，以圖3所示回路基板20的電極圖形21為例進(jìn)行說(shuō)明。
圖3中所示回路基板20是在PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)、聚酰亞胺等合成樹(shù)脂所制成的薄板狀基板22上以一定的間隔線狀形成有圖1所示結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性組成物1。此時(shí)導(dǎo)電性組成物1被調(diào)整為預(yù)定的粘度，經(jīng)網(wǎng)板印刷等在上述薄板狀基板22上印刷而形成。
將由上述導(dǎo)電性組成物1形成電極圖形21的薄板狀基板22干燥后，加熱到例如120～200℃左右的燒結(jié)溫度時(shí)，作為粘合劑的熱硬化性樹(shù)脂中所含的溶劑成分揮發(fā)之后就能得到導(dǎo)電性組成物1A了。在該導(dǎo)電性組成物1A中，如圖2中所示，填充在導(dǎo)電材料2的各粒子與導(dǎo)電材料3的各粒子所形成的空隙5中的金屬納米粒子增長(zhǎng)或析出，從而使導(dǎo)電材料2、3的各粒子間的填充率上升。
從而，導(dǎo)電性組成物1A內(nèi)的導(dǎo)電性增加，在形成為電極圖形21時(shí)的各電阻體的電阻值(電阻率)就能夠進(jìn)一步下降。通過(guò)降低電阻值，電極圖形21即使由更細(xì)小的間距所形成，也能夠消除發(fā)熱的問(wèn)題。另外由于電極圖形在通電時(shí)減少了電流的損失，也能夠使電極圖形進(jìn)行更長(zhǎng)的延伸。
另外作為添加劑4，也能夠使用含有由銀構(gòu)成的金屬納米粒子的有機(jī)金屬化合物。在這種情況下加熱的時(shí)候，也能夠在由導(dǎo)電材料2、3所形成的空隙5中析出或凝集銀的金屬納米粒子，從而能進(jìn)一步提高空隙5內(nèi)的填充率。
另外，添加劑4即使為銀及金的金屬膠態(tài)溶液，也能與上述相同地提高空隙5內(nèi)的填充率。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電性組成物，其特征在于，在硬化后的粘合劑樹(shù)脂內(nèi)含有導(dǎo)電材料，并且在相鄰的上述導(dǎo)電材料間的空隙內(nèi)析出或凝集導(dǎo)電性金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性組成物，其特征在于，在上述粘合劑樹(shù)脂內(nèi)含有尺寸不同的導(dǎo)電材料，在各種導(dǎo)電材料之間的空隙內(nèi)析出或凝集上述導(dǎo)電性金屬。
3.一種導(dǎo)電性組成物的制造方法，其特征在于，在預(yù)定粘度的粘合劑樹(shù)脂中含有導(dǎo)電材料和金屬納米粒子，以此形成預(yù)定圖形的層，通過(guò)加熱燒結(jié)，使粘合劑樹(shù)脂硬化，并且在上述導(dǎo)電材料之間的空隙中析出或凝集上述金屬納米粒子。
4.一種導(dǎo)電性組成物的制造方法，其特征在于，在預(yù)定粘度的粘合劑樹(shù)脂中含有導(dǎo)電材料和金屬膠態(tài)溶液，以此形成預(yù)定圖形的層，通過(guò)加熱燒結(jié)，使粘合劑樹(shù)脂硬化，并且在上述導(dǎo)電材料之間的空隙中析出或凝集上述金屬膠態(tài)溶液中所含的金屬。
5.一種導(dǎo)電性組成物的制造方法，其特征在于，在預(yù)定粘度的粘合劑樹(shù)脂中含有導(dǎo)電材料和糊狀的金屬有機(jī)化合物，以此形成預(yù)定圖形的層，通過(guò)加熱燒結(jié)，使粘合劑樹(shù)脂硬化，并且在上述導(dǎo)電材料之間的空隙中析出或凝集上述金屬有機(jī)化合物中所含的金屬。
6.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電性組成物的制造方法，其特征在于，在上述粘合劑樹(shù)脂中含有尺寸不同的上述導(dǎo)電材料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠形成微細(xì)電極圖形的導(dǎo)電性組成物。在預(yù)定的粘合劑樹(shù)脂(10)中，含有導(dǎo)電材料(2)、和粒子直徑比該導(dǎo)電材料(2)小的導(dǎo)電材料(3)，而且在粘合劑樹(shù)脂(10)中還含有具有比上述導(dǎo)電材料(3)更微小的金屬納米粒子的添加劑(4)。金屬納米粒子填充于導(dǎo)電材料(2)與導(dǎo)電材料(3)所形成的空隙5之中，加熱、并使之硬化時(shí)，金屬納米粒子增加或析出，提高導(dǎo)電材料(2)、(3)的各粒子所形成的空隙(5)中的金屬填充率，從而能夠降低電阻率。
文檔編號(hào)H01B1/22GK1629984SQ200410082039
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者竹森悟 申請(qǐng)人:阿爾卑斯電氣株式會(huì)社