JP2008108539A

JP2008108539A - 導電性ペーストおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2008108539A
Application number: JP2006289744A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kitajima; 雅之北嶋; Yutaka Noda; 豊野田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-05-08
Also published as: KR20080037500A; KR100983065B1; CN101169986A; TW200820271A; US20080102294A1

Abstract

【課題】十分に高い導電性を確保することができる導電性ペーストおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】導電性ペースト４１は、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体４４と、樹脂体４４中に散在する金属粉体４３とを備える。金属粉体４３は、酸溶液で溶解した溶解層４２を表面に区画する。本発明者らの検証によれば、酸溶液に浸漬後の金属粉体４３自体に高い導電性が付与されることが確認された。したがって、こうした金属粉体４３を含む導電性ペースト４１には十分に高い導電性が確保されることができる。導電性ペースト４１は例えば微細な配線パターンの形成や高速な信号用の配線パターンの形成に用いられることができる。しかも、導電性ペーストは例えばシルクスクリーン印刷法に基づき樹脂シートに簡単に印刷されることができる。導電性ペースト４１は多様な用途に利用されることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば導電パターンに用いられる導電性ペーストに関する。

例えばキーボードやタッチパネル、信号ケーブルに用いられるメンブレン配線板は、樹脂製基板と、樹脂製基板の表面に形成される導電パターンとを備える。導電パターンは例えば導電性ペーストの印刷に基づき形成される。

導電性ペーストは、樹脂材料から形成される樹脂ペーストと、樹脂ペースト中に散在する銀粉体とから構成される。銀粉体は導電性ペーストの全体の重量に対して例えば６０重量％程度の割合で樹脂ペーストに含まれる。
特開平１１−６６９５３号公報

従来の導電性ペーストは２０〜４０μΩ・ｃｍ程度の抵抗率を有し、抵抗率が高い。その結果、従来の導電性ペーストは微細な配線パターンには用いられることができない。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、十分に高い導電性を確保することができる導電性ペーストおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１発明によれば、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体と、樹脂体中に散在し、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体とを備えることを特徴とする導電性ペーストが提供される。

本発明者らの検証によれば、酸溶液に浸漬後の金属粉体自体に高い導電性が付与されることが確認された。したがって、こうした金属粉体を含む導電性ペーストには十分に高い導電性が確保されることができる。導電性ペーストは例えば微細な配線パターンの形成や高速な信号用の配線パターンの形成に用いられることができる。しかも、導電性ペーストは例えばシルクスクリーン印刷法に基づき樹脂シートに簡単に印刷されることができる。導電性ペーストは多様な用途に利用されることができる。

こうした導電性ペーストでは金属粉体に銀粉体が用いられればよい。このとき、酸溶液には硝酸溶液が用いられる。その一方で、金属粉体には銅粉体およびアルミニウム粉体の少なくともいずれかが用いられてもよい。このとき、酸溶液には塩酸溶液および硫酸溶液の少なくともいずれかが用いられればよい。樹脂材料には熱硬化性樹脂材料および熱可塑性樹脂材料の少なくともいずれかが用いられればよい。

第２発明によれば、金属粉体を酸溶液に浸漬させて金属粉体の表面にエッチング処理を施す工程と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体にエッチング処理後の金属粉体を混ぜ合わせる工程とを備えることを特徴とする導電性ペーストの製造方法が提供される。こうした製造方法によれば、十分に高い導電性を確保する導電性ペーストが製造されることができる。

こうした製造方法では金属粉体に銀粉体が用いられればよい。このとき、酸溶液には硝酸溶液が用いられる。その一方で、金属粉体には銅粉体およびアルミニウム粉体の少なくともいずれかが用いられてもよい。このとき、酸溶液には塩酸溶液および硫酸溶液の少なくともいずれかが用いられればよい。樹脂材料には熱硬化性樹脂材料および熱可塑性樹脂材料の少なくともいずれかが用いられればよい。

こういった導電性ペーストの製造方法では、酸溶液に界面活性剤が添加されてもよい。界面活性剤の働きで樹脂体中で金属粉体の凝集は回避される。同様に、酸溶液には防錆剤が添加されてもよい。防錆剤の働きで金属粉体の錆び付きは回避されることができる。

第３発明によれば、酸溶液で表面に溶解した溶解層を表面に区画することを特徴とする金属粉体が提供される。こうした金属粉体は前述の導電性ペーストの実現に大いに貢献することができる。こうした金属粉体の製造にあたって、金属粉体を酸溶液に浸漬させて金属粉体の表面にエッチング処理を施す工程を備えることを特徴とする金属粉体の製造方法が提供される。

第４発明によれば、基板と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストで基板の表面に形成される導電体とを備えることを特徴とする配線板が提供される。前述されるように、導電性ペーストで形成される導電体では十分に高い導電性が確保されることができる。

こうした配線板の製造にあたって、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストを基板の表面に印刷する工程と、導電性ペースト中の樹脂体を硬化させる工程とを備えることを特徴とする配線板の製造方法が提供される。

第５発明によれば、基板と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストで基板の表面に形成される導電体と、導電体に関連付けられて、基板の表面に配置される部品とを備えることを特徴とする基板ユニットが提供される。

第６発明によれば、筐体と、筐体に組み込まれる基板と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストで基板の表面に形成される導電体とを備える配線板が組み込まれたことを特徴とする電子機器が提供される。

こうした電子機器の製造にあたって、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストから形成される導電体を備える配線板を筐体に組み込む工程を備えることを特徴とする電子機器の製造方法が提供される。

以上のように本発明によれば、十分に高い導電性を確保することができる導電性ペーストおよびその製造方法が提供される。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明に係る電子機器の一具体例すなわちノートブックパーソナルコンピュータ（ノートパソコン）１１の外観を概略的に示す。このノートパソコン１１は、薄型の本体筐体１２と、この本体筐体１２に揺動自在に連結されるディスプレイ用筐体１３とを備える。本体筐体１２の表面には基板ユニットすなわちキーボード１４やポインティングデバイス１５といった入力装置が組み込まれる。利用者はこういった入力装置１４、１５から指示やデータを入力することができる。

ディスプレイ用筐体１３には例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルモジュール１６が組み込まれる。ＬＣＤパネルモジュール１６の画面は、ディスプレイ用筐体１３に区画される窓孔１７に臨む。画面にはテキストやグラフィックスが表示されることができる。利用者はそういったテキストやグラフィックスに基づきノートパソコン１１の動作を確認することができる。ディスプレイ用筐体１３は、本体筐体１２に対する揺動を通じて本体筐体１２に重ね合わせられることができる。

図２に示されるように、キーボード１４は配線板すなわちメンブレンスイッチ２１を備える。メンブレンスイッチ２１は、下側接点シート２２と、下側接点シート２２に向き合わせられる上側接点シート２３とを備える。スペーサシート２４は下側および上側接点シート２２、２３の間に挟み込まれる。上側接点シート２３の表面にはラバードーム２５が配置される。下部および上側接点シート２２、２３やスペーサシート２４は例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）といった樹脂材料から形成されればよい。下側および上側接点シート２２、２３は本発明の基板を構成する。

下部接点シート２２の内向き面には接点２７が形成される。上側接点シート２３の内向き面には接点２８が形成される。接点２７には下側接点シート２２の内向き面に形成される導電パターン２９が接続される。接点２８には上側接点シート２３の内向き面に形成される導電パターン３１が接続される。接点２７、２８や導電パターン２９、３１には少なくとも銀、銅およびアルミニウムのいずれかの金属材料が含まれる。接点２７、２８や導電パターン２９、３１の形成方法は後述される。

ラバードーム２５にはキートップ３２が覆い被さる。キートップ３２は例えばパンタグラフ式の支持部材３３で枠体３４に取り付けられる。枠体３４にはラバードーム２５を受け入れる開口３５が区画される。支持部材３３の働きでキートップ３２は、メンブレンスイッチ２１の表面に直交する垂直方向に上下移動する。キートップ３２の上下移動に基づきラバードーム２５は弾性変形する。こうしてラバードーム２５は上側接点シート２３を下側接点シート２２に押し付ける。接点２７、２８は接触する。接点２７、２８は導通する。ラバードーム２５の弾性復元力に基づきキートップ３２は元の位置に復帰する。こうしてノートパソコン１１には所定の情報が入力される。

次に、例えば下側接点シート２２の表面に接点２７や導電パターン２９を形成する方法を簡単に説明する。まず、ＰＥＴシートが用意される。ＰＥＴシートの表面には所定のパターンで導電性ペーストが印刷される。導電性ペーストは、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体と、樹脂体中に散在する金属粉体とから構成される。導電性ペーストの詳細は後述される。

導電性ペーストの印刷にあたって例えばシルクスクリーン法が実施される。シルクスクリーンのメッシュサイズは例えば１８０〜２５０程度に設定される。乳剤の厚みは例えば１０μｍ〜２０μｍ程度に設定される。導電性ペーストがＰＥＴシートに印刷されると、導電性ペーストは加熱される。ＰＥＴシートは熱風炉内に３０分程度にわたって配置される。熱風炉内の温度は例えば摂氏１５０度程度に設定される。導電性ペースト中の樹脂体は硬化する。こうして下側接点シート２２の表面には接点２７や導電パターン２９が形成される。

なお、導電性ペーストの加熱にあたって、熱風炉に変えてＩＲ（赤外線）炉が利用されてもよい。ＩＲ炉内の温度は例えば摂氏１５０度程度に設定されればよい。ＰＥＴシートはＩＲ炉内に例えば１０分程度にわたって配置さればよい。

その後、上側接点シート２３は下側接点シート２２と同様の方法で形成される。形成された下側および上側接点シート２２、２３やスペーサシート２４は貼り合わせられる。こうしてメンブレンスイッチ２１が形成される。メンブレンスイッチ２１上には、ラバードーム２５や枠体３４、支持部材３３、キートップ３２といった部品が配置される。こうしてキーボード１４が組み立てられる。組み立てられたキーボード１４は本体筐体１２に組み込まれる。こうしてノートパソコン１１は製造される。

次に、導電性ペーストの構造を簡単に説明する。図３に示されるように、導電性ペースト４１は、表面に溶解層４２を区画する金属粉体４３を含む。金属粉体４３はペースト状の樹脂体４４中に散在する。金属粉体４３には例えば銀や銅、アルミニウムといった金属材料が用いられる。後述されるように、溶解層４２の形成にあたって酸溶液が用いられる。金属粉体４３の５０％平均粒径は例えば４０μｍ以下に設定されればよい。樹脂体４４には例えばポリエステル樹脂やエポキシ樹脂といった熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が用いられればよい。

次に、導電性ペースト４１の製造方法を簡単に説明する。最初に、金属粉体および酸溶液が用意される。金属粉体には例えば銀粉体が用いられる。銀粉体には例えば福田金属箔粉工業株式会社製のシルコート（登録商標）ＡｇＣ−２０９が用いられればよい。銀粉体の５０％平均粒径は例えば２〜２０μｍ程度に設定される。酸溶液には例えば硝酸溶液とイソプロピルアルコールとの混合溶液が用いられる。５体積％の硝酸溶液に対して９５体積％のイソプロピルアルコールが混合される。例えば１００ｇの銀粉体が２００ｃｃの酸溶液に５分間にわたって浸漬される。こうして銀粉体の表面にはエッチング処理が施される。銀粉体の表面は溶解する。

なお、酸溶液には、ジメチルジグリコール、メチルプロピレングリコールおよびメチルエチルジグリコールの少なくともいずれかの界面活性剤が添加されてもよい。こうした界面活性剤の働きで銀粉体同士の凝集は回避されることができる。また、酸溶液には、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、アルキルベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾールおよびメルカプトベンゾチアゾールの少なくともいずれかの防錆剤が添加されてもよい。こうした防錆剤の働きで銀粉体の錆び付きは回避されることができる。

銀粉体を含む酸溶液は濾布上に注がれる。濾布には例えばベンコット（登録商標）ガーゼが用いられる。続いて、濾布上から酸溶液に対してイソプロピルアルコールが注がれる。イソプロピルアルコールの働きでエッチング処理後の銀粉体から硝酸溶液が洗い流される。その後、銀粉体は濾布ごとヒータ内に配置される。ヒータ内の温度は例えば摂氏５０度に設定される。ヒータの加熱に基づき銀粉体は乾かされる。濾布はヒータから取り出される。濾布に付着した銀粉体は例えば乳鉢に移される。乳鉢内で銀粉体は粉砕される。粉砕にあたってジェットアトマイザーが用いられてもよい。

粉砕された銀粉体はペースト状の樹脂体に混ぜ合わせられる。ここでは、樹脂体に例えば熱硬化性樹脂が用いられればよい。例えば２０重量％のポリエステル樹脂に８０重量％の銀粉体が混ぜ合わせられる。樹脂体内で銀粉体同士は相互に接触する。こうして導電性ペーストが形成される。導電性ペーストは真空脱泡装置内に配置される。真空脱泡装置の働きで導電性ペースト内の空気は抜き取られる。

本発明者らの検証によれば、酸溶液に浸漬後の金属粉体４３自体には高い導電性が付与されることが確認された。したがって、こうした金属粉体４３を含む導電性ペースト４１には十分に高い導電性が確保されることができる。導電性ペースト４１は例えば微細な配線パターンの形成や高速な信号用の配線パターンの形成に用いられることができる。しかも、導電性ペースト４１は例えばシルクスクリーン印刷法に基づき樹脂シートに簡単に印刷されることができる。導電性ペースト４１は多様な用途に利用されることができる。

その一方で、従来の導電性ペーストの形成にあたって、例えば４０重量％の樹脂ペーストに６０重量％の銀粉体が混ぜ合わせられる。こうした導電性ペーストは２０〜４０μΩ・ｃｍ程度の高い抵抗率を有する。抵抗率の向上にあたって銀粉体の重量％が増大すると、導電性ペーストの粘度は高まってしまう。その結果、導電性ペーストは例えばシルクスクリーン印刷法の実施にあたって樹脂シート上に塗布されることができない。導電性ペーストの用途は著しく減少してしまう。

その他、導電性ペースト４１の形成にあたって、金属粉体には銀粉体に代えて銅粉体やアルミニウム粉体が用いられてもよい。このとき、酸溶液には硝酸溶液に代えて塩酸溶液および硫酸溶液の少なくともいずれかが用いられればよい。その他、導電性ペースト４１に含まれる金属粉体には、エッチング処理後の金属粉体と、エッチング処理前の金属粉体とが同時に含まれてもよい。こうした導電性ペースト４１によれば、前述と同様に、高い導電性が確保されることができる。しかも、導電性ペースト４１は多様な用途に利用されることができる。

（付記１）樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体と、樹脂体中に散在し、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体とを備えることを特徴とする導電性ペースト。

（付記２）付記１に記載の導電性ペーストにおいて、前記金属粉体には銀粉体が用いられることを特徴とする導電性ペースト。

（付記３）付記２に記載の導電性ペーストにおいて、前記酸溶液には硝酸溶液が用いられることを特徴とする導電性ペースト。

（付記４）付記１に記載の導電性ペーストにおいて、前記金属粉体には銅粉体およびアルミニウム粉体の少なくともいずれかが用いられることを特徴とする導電性ペースト。

（付記５）付記４に記載の導電性ペーストにおいて、前記酸溶液には塩酸溶液および硫酸溶液の少なくともいずれかが用いられることを特徴とする導電性ペースト。

（付記６）付記１に記載の導電性ペーストにおいて、前記樹脂材料には熱硬化性樹脂材料および熱可塑性樹脂材料の少なくともいずれかが用いられることを特徴とする導電性ペースト。

（付記７）金属粉体を酸溶液に浸漬させて金属粉体の表面にエッチング処理を施す工程と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体にエッチング処理後の金属粉体を混ぜ合わせる工程とを備えることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。

（付記８）付記７に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記金属粉体には銀粉体が用いられることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。

（付記９）付記８に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記酸溶液には硝酸溶液が用いられることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。

（付記１０）付記７に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記金属粉体には銅粉体およびアルミニウム粉体の少なくともいずれかが用いられることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。

（付記１１）付記１０に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記酸溶液には塩酸溶液および硫酸溶液の少なくともいずれかが用いられることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。

（付記１２）付記７に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記樹脂材料には熱硬化性樹脂材料および熱可塑性樹脂材料の少なくともいずれかが用いられることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。

（付記１３）付記７に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記酸溶液には界面活性剤が添加されることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。

（付記１４）付記７に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記酸溶液には防錆剤が添加されることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。

（付記１５）酸溶液で表面に溶解した溶解層を表面に区画することを特徴とする金属粉体。

（付記１６）金属粉体を酸溶液に浸漬させて金属粉体の表面にエッチング処理を施す工程を備えることを特徴とする金属粉体の製造方法。

（付記１７）基板と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストで基板の表面に形成される導電パターンとを備えることを特徴とする配線板。

（付記１８）樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストを基板の表面に印刷する工程と、導電性ペースト中の樹脂体を硬化させる工程とを備えることを特徴とする配線板の製造方法。

（付記１９）基板と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストで基板の表面に形成される導電パターンと、導電パターンに関連付けられて、基板の表面に配置される部品とを備えることを特徴とする基板ユニット。

（付記２０）筐体と、筐体に組み込まれる基板と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストで基板の表面に形成される導電パターンとを備える配線板が組み込まれたことを特徴とする電子機器。

（付記２１）樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストから形成される導電パターンを備える配線板を筐体に組み込む工程を備えることを特徴とする電子機器の製造方法。

本発明に係る電子機器の一具体例すなわちノートブックパーソナルコンピュータの外観を概略的に示す斜視図である。キーボードの構造を概略的に示す部分拡大断面図である。導電性ペーストの構造を概略的に示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１１電子機器（ノートブックパーソナルコンピュータ）、１２筐体（本体筐体）、１４基板ユニット（キーボード）、２１配線板（メンブレンスイッチ）、２２基板（下側接点シート）、２３基板（上側接点シート）、２５部品（ラバードーム）、２７導電体（接点）、２８導電体（接点）、２９導電体（導電パターン）、３１導電体（導電パターン）、３２部品（キートップ）、３３部品（支持部材）、３４部品（枠体）、４１導電性ペースト、４２溶解層、４３金属粉体、４４樹脂体。

Claims

樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体と、樹脂体中に散在し、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体とを備えることを特徴とする導電性ペースト。
請求項１に記載の導電性ペーストにおいて、前記金属粉体には銀粉体が用いられることを特徴とする導電性ペースト。
請求項２に記載の導電性ペーストにおいて、前記酸溶液には硝酸溶液が用いられることを特徴とする導電性ペースト。
金属粉体を酸溶液に浸漬させて金属粉体の表面にエッチング処理を施す工程と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体にエッチング処理後の金属粉体を混ぜ合わせる工程とを備えることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。
請求項４に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記酸溶液には界面活性剤が添加されることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。
請求項４に記載の導電性ペーストの製造方法において、前記酸溶液には防錆剤が添加されることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。
酸溶液で表面に溶解した溶解層を表面に区画することを特徴とする金属粉体。
金属粉体を酸溶液に浸漬させて金属粉体の表面にエッチング処理を施す工程を備えることを特徴とする金属粉体の製造方法。
基板と、樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストで基板の表面に形成される導電体とを備えることを特徴とする配線板。
樹脂材料から形成されるペースト状の樹脂体中に、酸溶液で溶解した溶解層を表面に区画する金属粉体を散在させる導電性ペーストを基板の表面に印刷する工程と、導電性ペースト中の樹脂体を硬化させる工程とを備えることを特徴とする配線板の製造方法。