導電性ペーストおよびこれを用いた回路基板
【課題】高い分散特性と導電性を同時に実現する導電性ペーストを提供する。
【解決手段】導電ペースト１は、導電性粒子４が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３を０．０１〜３０重量部含み、硬化性樹脂は前記カーボンナノホーン２より多く含まれている。前記導電性粒子は、銀、銅、金、錫、インジウム、ニッケル、パラジウムおよびこれらの群より選ばれる複数の粒子の混合物あるいは合金で構成される。前記硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂である。
【解決手段】導電ペースト１は、導電性粒子４が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３を０．０１〜３０重量部含み、硬化性樹脂は前記カーボンナノホーン２より多く含まれている。前記導電性粒子は、銀、銅、金、錫、インジウム、ニッケル、パラジウムおよびこれらの群より選ばれる複数の粒子の混合物あるいは合金で構成される。前記硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粒子を含む導電性ペーストおよびこれを用いた回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に基板に回路パターンを形成する方法として、金属配線材料を基板全面に形成し配線部分以外の部分を除去するサブトラクティブ法や、また配線を形成しない部分にレジストを形成し、レジストの無い部分にメッキを施すことでパターンを形成するアディティブ法などが行われている。
【０００３】
これらの回路パターン形成法は、廃棄される配線材料が多いため環境保護における面や、また高価な基板を必要とするためコストにおける面で問題があった。近年、これらに代わる技術として、基板上に導電性ペーストを用いて印刷などで回路パターンを形成する方法が開発されている。
【０００４】
導電性ペーストは、耐熱性の低い電子部品の導通接続や、耐熱性の低い基板材料に回路パターンを形成することに使用される。そのため導電性ペーストは、比較的低い温度範囲、例えば１８０℃以下の温度で硬化することが求められている。
【０００５】
さらに導電性ペーストは、電子部品の導通接続や回路パターン形成などに使用されるため、抵抗が低い必要がある。しかし一般的な導電性ペーストと比較して、低温硬化型の導電性ペーストは、硬化する際の体積収縮率が小さい傾向がある。そのため低温硬化型の導電性ペーストは、硬化した導電性ペースト中の金属粒子どうしの接触面積を安定して確保することが困難であるため、実用的に必要な低い抵抗を得ることができなかった。
【０００６】
近年、上記導電性ペーストに対して、カーボンナノチューブを混合することが提案されている。
【０００７】
特許文献１は、硬化性樹脂を１００重量部、硬化剤成分を１〜１００重量部、金属粒子を４０〜９０重量部、カーボンナノチューブを０．０５〜２０重量部および粘度調整剤を０．１〜１００重量部とで構成された導電性ペーストに関する記載がされている。
【０００８】
また特許文献２は、銀粉に加えてカーボンナノチューブを導電性フィラーに含有させた、
導電性樹脂ペーストの記載がされている。上記構成により、導電性樹脂ペースト組成物は、抵抗値や接着強度に問題を与えることなく、耐マイグレーション性が著しく向上することができるとの記載がされている。
【０００９】
特許文献３では、単一壁、多重壁およびこれらの混合物からなる群より選ばれるカーボンナノチューブを含む導電性ペーストと、そのカーボンナノチューブに金属粒子をコーティングして用いる導電性ペーストが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２９３８２１
【特許文献２】特開２００６−１２０６６５
【特許文献３】特開２００９−１１７３４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら特許文献１〜３に記載のカーボンナノチューブを含む導電性ペーストは、分散特性の面で問題があった。つまりカーボンナノチューブは、アスペクト比が高い形状であるため、カーボンナノチューブ同士がバンドルを組んでいたり、絡み合ったりしてしまう。その結果、溶媒や他材料に対しての分散特性が悪く、導電性ペースト中に均一に分散することができないため、高い導電性を確保することができないという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明は上記課題を解決する導電性ペーストを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による導電ペーストは、導電性粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体を０．０１〜３０重量部含み、硬化性樹脂は前記カーボンナノホーンより多く含まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による導電性ペーストは、高い導電性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第1の実施形態における導電性ペースト１の模式図である。
【図２】カーボンナノホーン集合体３を模式的に表した図である。
【図３】基板６の表面に導電性ペースト１を供給した場合の工程図である。
【図４】硬化前後の導電性ペースト１の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第１の実施形態〕以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
【００１７】
〔構成の説明〕図１は、本実施形態における導電性ペースト１を模式的に表した図である。本実施形態における導電性ペースト１は、カーボンナノホーン２の集合体であるカーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４と硬化性樹脂５とを備えている。
【００１８】
カーボンナノホーン２は、カーボンナノチューブの先端が先端角約２０°の角（ホーン）状に尖った、円錐型の形状である。一般的に、カーボンナノホーン２は、図２に示すように、円錐状の先端部を外側にして放射状に集合し、直径約１００ｎｍ程度の球状であるカーボンナノホーン集合体３を形成している。このカーボンナノホーン集合体３は、この独特な構造と、各種のガスを選択的に吸着する特性から、吸着材等としての利用が期待されている。
【００１９】
カーボンナノホーン集合体３は、図２に示す球形集合体が好ましいが、集合体の直径が３０〜３００nmであればどのような形状の集合体でもよい。またカーボンナノホーン２もしくはカーボンナノホーン集合体３には、ホーン構造が長いダリア型、ホーン構造が短いバッド型、ホーン部分が板状になったペタル構造のものも含まれる。
【００２０】
なお、本実施形態におけるカーボンナノホーン集合体３は、三次元のディメンションのうち全ての寸法が３０〜５００nm（あるいは５００nm以下）であり、Ｄ／Ｇ比が０．５〜１．５である。なおＤ／Ｇ比とは、グラファイト(六員環の炭素原子)面内の振動モードに対応しているＧバンドと、六員環の欠陥に起因するＤバンドとの比である。
【００２１】
つまり、一般的なカーボンナノチューブは、結晶性が良質なものであればあるほど、Ｄ／Ｇ比は小さい値となる。一方、カーボンナノチューブでも結晶性が悪いチューブはＤ／Ｇ比が大きい値となる。本実施形態におけるカーボンナノホーン集合体３は、先端が尖った円錐型であるため、一般的なＤ／Ｇ比が０．２以下であるカーボンナノチューブに比べて、Ｄ／Ｇ比が０．５〜１．５と大きい値である。
【００２２】
導電性粒子４は、銀、銅、金、錫、インジウム、ニッケル、パラジウム、およびこれらの配合物で構成される郡より選ばれる１種または２種以上の複数の粒子の混合物あるいは合金で構成される。例えば、１種の金属を用いる場合には、Ａｇ、ＣｕまたはＡｕなどを用いることができる。２種以上の金属の組合せを用いる場合には、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどの合金組成を用いることができる。
【００２３】
導電性粒子４の形状は特に限定されるものではなく、種々の形状、例えば球状、鱗片状、板状、樹枝状、塊状、粒状、棒状、箔状、針状などの粒子を用いることができる。導電性粒子４としては、上述した群から選ばれるものであれば、いずれの金属粒子であっても好適に用いることができる。
【００２４】
硬化性樹脂５は、好適な組合せの硬化剤の存在下、熱、光等を作用させると硬化し得る樹脂を用いることができる。そのような樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂の群から選ばれるものを用いることができる。従って、硬化剤成分としては、熱、光等を作用させることによって、上述の樹脂の硬化を開始させる物質として、この技術分野において当業者に知られている物質を用いることができる。
【００２５】
熱硬化性の硬化性樹脂５としては、温度を低温側から昇温させることによって硬化の開始を制御でき、硬化反応を管理しやすいという観点から、本実施例に用いることが好ましい材料である。いわゆる熱硬化性樹脂としてのエポキシ系樹脂、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂またはそれらを変性させたものなどを用いることができる。
【００２６】
光硬化性の硬化性樹脂５としては、硬化剤成分との組合せによって、紫外線、可視光線、赤外線等の種々の波長の光線によって硬化反応を開始することができるものとして、この技術分野において当業者に知られているものを用いることができる。
【００２７】
硬化剤は、硬化性樹脂５に対応する好適な硬化剤成分の組合せが一般に知られており、そのようなものを本実施例においても用いることができる。硬化剤成分としては、エポキシ系樹脂を硬化性樹脂５として用いる場合には、８０〜１９０℃という比較的低い温度範囲にてエポキシ系樹脂を硬化させるために、チオール、アミン、および酸無水物から選ばれる物質を用いることができる。
【００２８】
〔作用の説明〕次に、本実施形態における作用・効果について説明する。
【００２９】
グラフェンシートが１つであるカーボンナノホーン２は、導電性が高いと考えられている。また、カーボンナノホーン集合体３は、個々のカーボンナノホーン２に分解することが難しいことから、カーボンナノホーン２が部分的に互いに化学的に結合していると推定されている。このため、１つの球形および塊状カーボンナノホーン集合体３は導電性が高いと考えられる。
【００３０】
しかし複数のカーボンナノホーン集合体３が存在する場合、カーボンナノホーン集合体３同士は接触抵抗が大きい。そのため、カーボンナノホーン集合体３が集まった状態のカーボンナノホーン粉末は、カーボンナノチューブと比較して導電性がやや低い。このため、導電性ペースト１は、混合物としてカーボンナノホーン集合体３を含んだ場合、導電性ペースト１の導電性を向上させる効果は一見低いと考えられる。
【００３１】
しかし、カーボンナノホーン集合体３はその形状から、溶媒や他材料への分散特性がカーボンナノチューブよりも格段に良い特徴を持っている。そのためカーボンナノホーン集合体３は、導電性ペースト１中に均一に良く分散させることで、導電性粒子４間にカーボンナノホーン集合体３を入り込ませることができる。
【００３２】
そこで、本実施形態における導電性ペースト１は、導電性粒子４と硬化性樹脂５とに加えて、カーボンナノホーン集合体３を均一に分散した構造となっている。
【００３３】
導電性ペースト１にカーボンナノホーン集合体３を均一に分散させる方法は、他の導電性ペーストの材料と同時に混合分散および混練して導電性ペーストを作製することができる。また他材料を混練済みの導電性ペーストに後からカーボンナノホーン集合体を加えて混練して導電性ペーストを作製することもできる。上記の両製造方法ともにカーボンナノホーン集合体が均一に分散した導電性ペーストを作製することができる。
【００３４】
導電性ペースト１は、カーボンナノホーン集合体３を均一に分散させると、カーボンナノホーン集合体３が導電性粒子４と硬化性樹脂５の隙間に均一に入りこむ。この導電性ペースト１は、硬化性樹脂５の硬化を行うと、硬化性樹脂５の全体の体積が収縮し、各導電性粒子４の間隔は狭くなる。導電性粒子４の間隔が狭い部分ではカーボンナノホーン集合体３が単体で導電性粒子４間に入り込み、導電性粒子４の良導電パスとして働くことができる。また、導電性粒子４の間隔がやや広い部分では、カーボンナノホーン集合体３はいくつか凝集して存在するが、カーボンナノホーン集合体３同士の接触抵抗があっても、カーボンナノホーン集合体３凝集物の導電性は硬化性樹脂５より格段に高いので、導電性粒子４の導通接続を形成することができる。
【００３５】
その結果、導電性ペースト１は、カーボンナノホーン集合体３を均一に分散し、１つ１つのカーボンナノホーン２の高い導電性を利用することで、カーボンナノチューブを利用するときに比べて、高い導電性を実現することができる。
【００３６】
〔実施例１〕以下に実施例、比較例を示し、本実施形態についてさらに具体的に説明する。ただし、以下の例によって発明が限定されることはない。
【００３７】
実施例１におけるカーボンナノホーン集合体３は、室温アルゴンガス雰囲気中で金属触媒を含まないグラファイトロッドにCO2レーザ光を照射することによって作製したものを用いた。カーボンナノホーン集合体３の直径は約５０〜２００nm、一本のカーボンナノホーン２の直径が０．７〜３nm、長さが１０〜１００nmのものを用いた。
【００３８】
このカーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子を１００重量部とした場合、カーボンナノホーン集合体３が０．５重量部、エポキシ樹脂が５重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表１に示した。
【００３９】
〔実施例２〕実施例２におけるカーボンナノホーン集合体３は、銀粒子１００重量部、エポキシ樹脂５重量部、および硬化剤１重量部を三本ロールミルで混合混練した銀ペーストに、カーボンナノホーン集合体３の０．５重量部を後から加えて三本ロールミルで混合混練し、導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表１に示した。
【００４０】
実施例１との比較として実施例２は、実施例１がカーボンナノホーン集合体を他材料と同時に混練して作製した導電性ペーストであるのに対して、実施例２は銀粒子などを先に混練して作製した銀ペーストに後からカーボンナノホーン集合体を混練して作製した導電性ペーストである。
【００４１】
〔比較例１〕銀粒子１００重量部に対して、エポキシ樹脂５重量部、および硬化剤１重量部からなる導電性ペースト１を三本ロールミルで混合混練することによって製造し、１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表１に示した。実施例１との比較として比較例１は、カーボンナノホーン集合体３を用いていない。
【００４２】
〔比較例２〕銀粒子１００重量部に対して、カーボンナノチューブ０．５重量部、エポキシ樹脂５重量部、および硬化剤１重量部からなる導電性ペーストを三本ロールミルで混合混練することによって製造し、１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表１に示した。実施例１との比較として比較例２は、カーボンナノホーン集合体３ではなく、カーボンナノチューブを用いている。
【００４３】
【表１】
【００４４】
〔実施例と比較例との検討結果〕表１の結果から、実施例１および実施例２の導電性ペースト１は、カーボンナノホーン集合体３を混合することにより、低温硬化後における比抵抗が１．８×１０−５（Ω・ｃｍ）となることがわかった。
【００４５】
一方、カーボンナノホーン集合体３を含まず、導電性粒子４である銀粒子で構成される、比較例１の導電性ペースト１は、比抵抗が９．０×１０−５（Ω・ｃｍ）であり、またカーボンナノチューブを含む比較例２の導電性ペースト１は、比抵抗が８．４×１０−５（Ω・ｃｍ）であった。
【００４６】
つまり実施例１の導電性ペースト１は、比較例１と比較例２の導電性ペースト１に比べて比抵抗を低減させる効果が大きいことがわかる。つまり導電性ペースト１に、カーボンナノホーン集合体３を混ぜた場合、カーボン材料を混ぜない場合やカーボンナノチューブを混ぜた場合に比べて、比抵抗を低減することができ、高い導電性を実現することができる。
【００４７】
〔第２の実施形態〕次に、第２の実施形態について詳細に説明する。
【００４８】
〔構造の説明〕本実施形態における導電性ペースト１が第１の実施形態と異なる点は、カーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４と硬化性樹脂５の組成比である。それ以外の構造、実験条件は、第１の実施形態と同様である。つまり、第２の実施形態の導電性ペースト１は、カーボンナノホーン２が、円錐状の先端部を外側にして放射状に集合したカーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４と硬化性樹脂５とを備えている。
【００４９】
本実施形態における導電性ペースト１の組成比は、導電性粒子４を１００重量部とした場合、カーボンナノホーン集合体３を０．０１〜３０重量部の範囲にて形成されている。なお硬化性樹脂５は、導電ペースト１中においてカーボンナノホーン集合体３より多く含まれる必要がある。
【００５０】
以下、本実施形態における実施例と比較例を示す。
【００５１】
実施例としてカーボンナノホーン２は、室温アルゴンガス雰囲気中で金属触媒を含まないグラファイトロッドにCO2レーザ光を照射することによって作製したものを用いた。カーボンナノホーン集合体３の直径は約５０〜２００nm、一本のカーボンナノホーン２の直径が０．７〜３nm、長さが１０〜１００nmのものを用いた。
【００５２】
〔実施例１〕前記実施例１は本実施形態の組成比の一例であり、組成比は銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が０．５重量部、エポキシ樹脂が５重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１である。その結果を表２に示した。
【００５３】
〔実施例３〕実施例３として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が０．０１重量部、エポキシ樹脂が５重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５４】
〔実施例４〕実施例４として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が２重量部、エポキシ樹脂が５重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５５】
〔実施例５〕実施例５として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が４重量部、エポキシ樹脂が１０重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５６】
〔実施例６〕実施例６として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が１５重量部、エポキシ樹脂が５０重量部、および硬化剤が５重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５７】
〔実施例７〕実施例７として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が３０重量部、エポキシ樹脂が１００重量部、および硬化剤が１０重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５８】
〔比較例３〕比較例３として、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が０．００１重量部、エポキシ樹脂５重量部、および硬化剤１重量部とで構成される導電性ペースト１を三本ロールミルで混合混練することによって製造し、１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５９】
〔比較例４〕比較例４として、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が１００重量部、エポキシ樹脂１００重量部、および硬化剤１０重量部とで構成される導電性ペースト１を三本ロールミルで混合混練することによって製造し、１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表２の結果から、カーボンナノホーン集合体３の組成比が０．０１〜３０重量部である実施例１〜７では、低温硬化後における比抵抗が３．１×１０−５（Ω・ｃｍ）より小さな値となることがわかる。
【００６２】
一方、カーボンナノホーン集合体３が０．００１重量部である比較例３の導電性ペースト１は、比抵抗が８．２×１０−５（Ω・ｃｍ）であり、１００重量部である比較例４の導電性ペースト１は、比抵抗が８．９×１０−５（Ω・ｃｍ）であった。
【００６３】
つまり実施例１〜７の導電性ペースト１は、比較例３と比較例４の導電性ペースト１に比べて比抵抗を低減させる効果が大きいことがわかる。結果、導電性ペースト１は、ナノホーンの組成比が０．０１〜３０重量部の場合、高い導電性を実現することができる。
【００６４】
〔第３の実施形態〕〔基板への適用〕次に、第３の実施形態について詳細に説明する。
【００６５】
〔構造の説明〕本実施形態は、第１〜２の実施形態におけるカーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４、硬化性樹脂５とで構成される導電ペースト１を、基板６の回路パターン７形成や、基板６への電子部品９の実装に用いた場合を説明する。
【００６６】
本実施形態では、第１〜２の実施形態で示す導電性ペースト１と、基板６とを備えている。それ以外の構造、実験条件は、第１〜２の実施形態と同様である。つまり、第３の実施形態における導電性ペースト１は、カーボンナノホーン２が、円錐状の先端部を外側にして放射状に集合したカーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４と硬化性樹脂５とを備えている。
【００６７】
導電性ペースト１の組成比は、第２の実施形態で示すように、導電性粒子４が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３は０．０１〜３０重量部であることが好ましい。なお硬化性樹脂５は、導電ペースト１中においてカーボンナノホーン集合体３より多く含まれる必要がある。
【００６８】
基板６の材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、熱可塑性樹脂、エポキシ、熱硬化性樹脂、アラミド不織布、ガラス織布、およびガラス布織布の群から選ばれる種々の材料を用いることができるが、これに限るものではない。
【００６９】
本実施形態における導電ペースト１は、基板６表面に所定のパターンで配置されており、基板６上に回路パターン７を形成している。回路パターン７は、基板６上に銅箔にて形成された一般的な配線などと同様に、更に種々の対応する電子部品９等を接続することによって、所望する回路基板を形成している。また回路パターン７上に、電子部品９を電極が対応するような位置関係で配置することで、基板６に電子部品９を実装することができる。
【００７０】
〔基板への形成方法〕次に、導電性ペースト１を基板６の表面に形成する方法について説明する。なお、図３は、基板６の表面に導電性ペースト１を供給した場合の工程図である。
【００７１】
図３−ａに示すように、基板６を準備する。
【００７２】
図３−ｂに示すように、基板６上に回路パターン７のネガとなるマスク８を載置し、マスク８上に導電性ペースト１を供給する。基板６上に導電性ペースト１でパターンを形成する方法としては、スクリーン印刷、インクジェット、ディスペンサー、含浸やスピンコートなどの各種方法が使用できる。
【００７３】
導電性ペースト１の各成分（カーボンナノホーン集合体３、導電性粒子４）は、硬化性樹脂５の中に分散されている。上記の状態において、カーボンナノホーン集合体３と各導電性粒子４との間には、適度の間隔が開けられているため、カーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４との接触は形成されていない。
【００７４】
図３−ｃに示すように、基板６上に、導電性ペースト１を形成しマスク８を外した後、導電性ペースト１の回路パターン７に対して熱、光等を作用させ、還元剤を活性化させる。導電性ペースト1がそのパターンにて硬化することで、基板６上に所望の回路パターン７を形成する。
【００７５】
硬化性樹脂５の硬化が進行すると、図４に示すように、硬化性樹脂５の全体の体積が収縮する。その結果、カーボンナノホーン集合体３と各導電性粒子４との間の間隔は小さくなる。狭くなった導電性粒子４の間にカーボンナノホーン集合体３が入り込み、導電性粒子４の導電パスとして働くことができる。その結果、カーボンナノホーン集合体３は、導通成分として全体を接触させることができ、導電性粒子４はカーボンナノホーン集合体３を介して全体にわたって導通接続を形成することができる。
【００７６】
また、図３−ｄに示すように、回路パターン７に、電子部品９の電極（または端子）を対応するような位置関係で、取り付けてもよい。導電性ペースト１は、必要に応じて、所定の温度まで温度を上昇させ、または所定の時間だけ配置することで、導電性ペースト１を硬化させ基板６に電子部品９の実装を行うことができる。
【００７７】
〔効果の説明〕導電性ペースト１を基板６表面に供給した後に、導電性ペースト１に熱、光等を作用させる態様を説明する。図４に示すように、導電性ペースト１を供給する工程において硬化性樹脂の硬化反応はまだ始まっていないので、導電性ペースト１を供給する操作は、時間、供給操作、供給手段等に関して、比較的高い自由度を有することができる。
【００７８】
この場合に、導電性ペースト１は十分な流動性を保持しており、一般的な印刷手段によって、基板６の表面に導電性ペースト１を所定のパターンで供給することができる。例えば、図３−ｂに示すように、基板６上に回路パターン７のネガとなるマスク８を載置し、該マスク８上に導電性ペースト１を供給することができる。
【００７９】
本実施形態における導電性ペースト１のパターンに対して熱、光等を作用させると、導電性ペースト１がそのパターンにて硬化し、回路基板上に所望する回路パターン７を形成することができる。この回路パターン７は、基板上に銅箔にて形成した一般的な配線と同様に、更に種々の対応する電子部品９を接続することによって、所望する回路基板を形成することができる。また回路パターン７上に、電子部品９を電極が対応するような位置関係でとりつけることで、基板６に電子部品９を実装することができる。
【００８０】
本実施形態の導電性ペースト１は、回路パターン７として基板６に形成された場合、基板６に対して高い接着強度を実現することができる。そのため、信頼性の高い回路基板を形成することができる。
【００８１】
また、本実施形態の導電性ペースト１は、基板６に回路パターン７を印刷し、電子部品９を配置し、所定の温度まで温度を上昇させることにより電子部品９を実装した場合にも、基板６および電子部品９に対して高い接着強度を実現することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 導電性ペースト
２ カーボンナノホーン
３ カーボンナノホーン集合体
４ 導電性粒子
５ 硬化性樹脂
６ 基板
７ 回路パターン
８ マスク
９ 電子部品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粒子を含む導電性ペーストおよびこれを用いた回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に基板に回路パターンを形成する方法として、金属配線材料を基板全面に形成し配線部分以外の部分を除去するサブトラクティブ法や、また配線を形成しない部分にレジストを形成し、レジストの無い部分にメッキを施すことでパターンを形成するアディティブ法などが行われている。
【０００３】
これらの回路パターン形成法は、廃棄される配線材料が多いため環境保護における面や、また高価な基板を必要とするためコストにおける面で問題があった。近年、これらに代わる技術として、基板上に導電性ペーストを用いて印刷などで回路パターンを形成する方法が開発されている。
【０００４】
導電性ペーストは、耐熱性の低い電子部品の導通接続や、耐熱性の低い基板材料に回路パターンを形成することに使用される。そのため導電性ペーストは、比較的低い温度範囲、例えば１８０℃以下の温度で硬化することが求められている。
【０００５】
さらに導電性ペーストは、電子部品の導通接続や回路パターン形成などに使用されるため、抵抗が低い必要がある。しかし一般的な導電性ペーストと比較して、低温硬化型の導電性ペーストは、硬化する際の体積収縮率が小さい傾向がある。そのため低温硬化型の導電性ペーストは、硬化した導電性ペースト中の金属粒子どうしの接触面積を安定して確保することが困難であるため、実用的に必要な低い抵抗を得ることができなかった。
【０００６】
近年、上記導電性ペーストに対して、カーボンナノチューブを混合することが提案されている。
【０００７】
特許文献１は、硬化性樹脂を１００重量部、硬化剤成分を１〜１００重量部、金属粒子を４０〜９０重量部、カーボンナノチューブを０．０５〜２０重量部および粘度調整剤を０．１〜１００重量部とで構成された導電性ペーストに関する記載がされている。
【０００８】
また特許文献２は、銀粉に加えてカーボンナノチューブを導電性フィラーに含有させた、
導電性樹脂ペーストの記載がされている。上記構成により、導電性樹脂ペースト組成物は、抵抗値や接着強度に問題を与えることなく、耐マイグレーション性が著しく向上することができるとの記載がされている。
【０００９】
特許文献３では、単一壁、多重壁およびこれらの混合物からなる群より選ばれるカーボンナノチューブを含む導電性ペーストと、そのカーボンナノチューブに金属粒子をコーティングして用いる導電性ペーストが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２９３８２１
【特許文献２】特開２００６−１２０６６５
【特許文献３】特開２００９−１１７３４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら特許文献１〜３に記載のカーボンナノチューブを含む導電性ペーストは、分散特性の面で問題があった。つまりカーボンナノチューブは、アスペクト比が高い形状であるため、カーボンナノチューブ同士がバンドルを組んでいたり、絡み合ったりしてしまう。その結果、溶媒や他材料に対しての分散特性が悪く、導電性ペースト中に均一に分散することができないため、高い導電性を確保することができないという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明は上記課題を解決する導電性ペーストを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による導電ペーストは、導電性粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体を０．０１〜３０重量部含み、硬化性樹脂は前記カーボンナノホーンより多く含まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による導電性ペーストは、高い導電性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第1の実施形態における導電性ペースト１の模式図である。
【図２】カーボンナノホーン集合体３を模式的に表した図である。
【図３】基板６の表面に導電性ペースト１を供給した場合の工程図である。
【図４】硬化前後の導電性ペースト１の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第１の実施形態〕以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
【００１７】
〔構成の説明〕図１は、本実施形態における導電性ペースト１を模式的に表した図である。本実施形態における導電性ペースト１は、カーボンナノホーン２の集合体であるカーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４と硬化性樹脂５とを備えている。
【００１８】
カーボンナノホーン２は、カーボンナノチューブの先端が先端角約２０°の角（ホーン）状に尖った、円錐型の形状である。一般的に、カーボンナノホーン２は、図２に示すように、円錐状の先端部を外側にして放射状に集合し、直径約１００ｎｍ程度の球状であるカーボンナノホーン集合体３を形成している。このカーボンナノホーン集合体３は、この独特な構造と、各種のガスを選択的に吸着する特性から、吸着材等としての利用が期待されている。
【００１９】
カーボンナノホーン集合体３は、図２に示す球形集合体が好ましいが、集合体の直径が３０〜３００nmであればどのような形状の集合体でもよい。またカーボンナノホーン２もしくはカーボンナノホーン集合体３には、ホーン構造が長いダリア型、ホーン構造が短いバッド型、ホーン部分が板状になったペタル構造のものも含まれる。
【００２０】
なお、本実施形態におけるカーボンナノホーン集合体３は、三次元のディメンションのうち全ての寸法が３０〜５００nm（あるいは５００nm以下）であり、Ｄ／Ｇ比が０．５〜１．５である。なおＤ／Ｇ比とは、グラファイト(六員環の炭素原子)面内の振動モードに対応しているＧバンドと、六員環の欠陥に起因するＤバンドとの比である。
【００２１】
つまり、一般的なカーボンナノチューブは、結晶性が良質なものであればあるほど、Ｄ／Ｇ比は小さい値となる。一方、カーボンナノチューブでも結晶性が悪いチューブはＤ／Ｇ比が大きい値となる。本実施形態におけるカーボンナノホーン集合体３は、先端が尖った円錐型であるため、一般的なＤ／Ｇ比が０．２以下であるカーボンナノチューブに比べて、Ｄ／Ｇ比が０．５〜１．５と大きい値である。
【００２２】
導電性粒子４は、銀、銅、金、錫、インジウム、ニッケル、パラジウム、およびこれらの配合物で構成される郡より選ばれる１種または２種以上の複数の粒子の混合物あるいは合金で構成される。例えば、１種の金属を用いる場合には、Ａｇ、ＣｕまたはＡｕなどを用いることができる。２種以上の金属の組合せを用いる場合には、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどの合金組成を用いることができる。
【００２３】
導電性粒子４の形状は特に限定されるものではなく、種々の形状、例えば球状、鱗片状、板状、樹枝状、塊状、粒状、棒状、箔状、針状などの粒子を用いることができる。導電性粒子４としては、上述した群から選ばれるものであれば、いずれの金属粒子であっても好適に用いることができる。
【００２４】
硬化性樹脂５は、好適な組合せの硬化剤の存在下、熱、光等を作用させると硬化し得る樹脂を用いることができる。そのような樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂の群から選ばれるものを用いることができる。従って、硬化剤成分としては、熱、光等を作用させることによって、上述の樹脂の硬化を開始させる物質として、この技術分野において当業者に知られている物質を用いることができる。
【００２５】
熱硬化性の硬化性樹脂５としては、温度を低温側から昇温させることによって硬化の開始を制御でき、硬化反応を管理しやすいという観点から、本実施例に用いることが好ましい材料である。いわゆる熱硬化性樹脂としてのエポキシ系樹脂、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂またはそれらを変性させたものなどを用いることができる。
【００２６】
光硬化性の硬化性樹脂５としては、硬化剤成分との組合せによって、紫外線、可視光線、赤外線等の種々の波長の光線によって硬化反応を開始することができるものとして、この技術分野において当業者に知られているものを用いることができる。
【００２７】
硬化剤は、硬化性樹脂５に対応する好適な硬化剤成分の組合せが一般に知られており、そのようなものを本実施例においても用いることができる。硬化剤成分としては、エポキシ系樹脂を硬化性樹脂５として用いる場合には、８０〜１９０℃という比較的低い温度範囲にてエポキシ系樹脂を硬化させるために、チオール、アミン、および酸無水物から選ばれる物質を用いることができる。
【００２８】
〔作用の説明〕次に、本実施形態における作用・効果について説明する。
【００２９】
グラフェンシートが１つであるカーボンナノホーン２は、導電性が高いと考えられている。また、カーボンナノホーン集合体３は、個々のカーボンナノホーン２に分解することが難しいことから、カーボンナノホーン２が部分的に互いに化学的に結合していると推定されている。このため、１つの球形および塊状カーボンナノホーン集合体３は導電性が高いと考えられる。
【００３０】
しかし複数のカーボンナノホーン集合体３が存在する場合、カーボンナノホーン集合体３同士は接触抵抗が大きい。そのため、カーボンナノホーン集合体３が集まった状態のカーボンナノホーン粉末は、カーボンナノチューブと比較して導電性がやや低い。このため、導電性ペースト１は、混合物としてカーボンナノホーン集合体３を含んだ場合、導電性ペースト１の導電性を向上させる効果は一見低いと考えられる。
【００３１】
しかし、カーボンナノホーン集合体３はその形状から、溶媒や他材料への分散特性がカーボンナノチューブよりも格段に良い特徴を持っている。そのためカーボンナノホーン集合体３は、導電性ペースト１中に均一に良く分散させることで、導電性粒子４間にカーボンナノホーン集合体３を入り込ませることができる。
【００３２】
そこで、本実施形態における導電性ペースト１は、導電性粒子４と硬化性樹脂５とに加えて、カーボンナノホーン集合体３を均一に分散した構造となっている。
【００３３】
導電性ペースト１にカーボンナノホーン集合体３を均一に分散させる方法は、他の導電性ペーストの材料と同時に混合分散および混練して導電性ペーストを作製することができる。また他材料を混練済みの導電性ペーストに後からカーボンナノホーン集合体を加えて混練して導電性ペーストを作製することもできる。上記の両製造方法ともにカーボンナノホーン集合体が均一に分散した導電性ペーストを作製することができる。
【００３４】
導電性ペースト１は、カーボンナノホーン集合体３を均一に分散させると、カーボンナノホーン集合体３が導電性粒子４と硬化性樹脂５の隙間に均一に入りこむ。この導電性ペースト１は、硬化性樹脂５の硬化を行うと、硬化性樹脂５の全体の体積が収縮し、各導電性粒子４の間隔は狭くなる。導電性粒子４の間隔が狭い部分ではカーボンナノホーン集合体３が単体で導電性粒子４間に入り込み、導電性粒子４の良導電パスとして働くことができる。また、導電性粒子４の間隔がやや広い部分では、カーボンナノホーン集合体３はいくつか凝集して存在するが、カーボンナノホーン集合体３同士の接触抵抗があっても、カーボンナノホーン集合体３凝集物の導電性は硬化性樹脂５より格段に高いので、導電性粒子４の導通接続を形成することができる。
【００３５】
その結果、導電性ペースト１は、カーボンナノホーン集合体３を均一に分散し、１つ１つのカーボンナノホーン２の高い導電性を利用することで、カーボンナノチューブを利用するときに比べて、高い導電性を実現することができる。
【００３６】
〔実施例１〕以下に実施例、比較例を示し、本実施形態についてさらに具体的に説明する。ただし、以下の例によって発明が限定されることはない。
【００３７】
実施例１におけるカーボンナノホーン集合体３は、室温アルゴンガス雰囲気中で金属触媒を含まないグラファイトロッドにCO2レーザ光を照射することによって作製したものを用いた。カーボンナノホーン集合体３の直径は約５０〜２００nm、一本のカーボンナノホーン２の直径が０．７〜３nm、長さが１０〜１００nmのものを用いた。
【００３８】
このカーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子を１００重量部とした場合、カーボンナノホーン集合体３が０．５重量部、エポキシ樹脂が５重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表１に示した。
【００３９】
〔実施例２〕実施例２におけるカーボンナノホーン集合体３は、銀粒子１００重量部、エポキシ樹脂５重量部、および硬化剤１重量部を三本ロールミルで混合混練した銀ペーストに、カーボンナノホーン集合体３の０．５重量部を後から加えて三本ロールミルで混合混練し、導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表１に示した。
【００４０】
実施例１との比較として実施例２は、実施例１がカーボンナノホーン集合体を他材料と同時に混練して作製した導電性ペーストであるのに対して、実施例２は銀粒子などを先に混練して作製した銀ペーストに後からカーボンナノホーン集合体を混練して作製した導電性ペーストである。
【００４１】
〔比較例１〕銀粒子１００重量部に対して、エポキシ樹脂５重量部、および硬化剤１重量部からなる導電性ペースト１を三本ロールミルで混合混練することによって製造し、１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表１に示した。実施例１との比較として比較例１は、カーボンナノホーン集合体３を用いていない。
【００４２】
〔比較例２〕銀粒子１００重量部に対して、カーボンナノチューブ０．５重量部、エポキシ樹脂５重量部、および硬化剤１重量部からなる導電性ペーストを三本ロールミルで混合混練することによって製造し、１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表１に示した。実施例１との比較として比較例２は、カーボンナノホーン集合体３ではなく、カーボンナノチューブを用いている。
【００４３】
【表１】
【００４４】
〔実施例と比較例との検討結果〕表１の結果から、実施例１および実施例２の導電性ペースト１は、カーボンナノホーン集合体３を混合することにより、低温硬化後における比抵抗が１．８×１０−５（Ω・ｃｍ）となることがわかった。
【００４５】
一方、カーボンナノホーン集合体３を含まず、導電性粒子４である銀粒子で構成される、比較例１の導電性ペースト１は、比抵抗が９．０×１０−５（Ω・ｃｍ）であり、またカーボンナノチューブを含む比較例２の導電性ペースト１は、比抵抗が８．４×１０−５（Ω・ｃｍ）であった。
【００４６】
つまり実施例１の導電性ペースト１は、比較例１と比較例２の導電性ペースト１に比べて比抵抗を低減させる効果が大きいことがわかる。つまり導電性ペースト１に、カーボンナノホーン集合体３を混ぜた場合、カーボン材料を混ぜない場合やカーボンナノチューブを混ぜた場合に比べて、比抵抗を低減することができ、高い導電性を実現することができる。
【００４７】
〔第２の実施形態〕次に、第２の実施形態について詳細に説明する。
【００４８】
〔構造の説明〕本実施形態における導電性ペースト１が第１の実施形態と異なる点は、カーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４と硬化性樹脂５の組成比である。それ以外の構造、実験条件は、第１の実施形態と同様である。つまり、第２の実施形態の導電性ペースト１は、カーボンナノホーン２が、円錐状の先端部を外側にして放射状に集合したカーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４と硬化性樹脂５とを備えている。
【００４９】
本実施形態における導電性ペースト１の組成比は、導電性粒子４を１００重量部とした場合、カーボンナノホーン集合体３を０．０１〜３０重量部の範囲にて形成されている。なお硬化性樹脂５は、導電ペースト１中においてカーボンナノホーン集合体３より多く含まれる必要がある。
【００５０】
以下、本実施形態における実施例と比較例を示す。
【００５１】
実施例としてカーボンナノホーン２は、室温アルゴンガス雰囲気中で金属触媒を含まないグラファイトロッドにCO2レーザ光を照射することによって作製したものを用いた。カーボンナノホーン集合体３の直径は約５０〜２００nm、一本のカーボンナノホーン２の直径が０．７〜３nm、長さが１０〜１００nmのものを用いた。
【００５２】
〔実施例１〕前記実施例１は本実施形態の組成比の一例であり、組成比は銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が０．５重量部、エポキシ樹脂が５重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１である。その結果を表２に示した。
【００５３】
〔実施例３〕実施例３として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が０．０１重量部、エポキシ樹脂が５重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５４】
〔実施例４〕実施例４として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が２重量部、エポキシ樹脂が５重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５５】
〔実施例５〕実施例５として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が４重量部、エポキシ樹脂が１０重量部、および硬化剤が１重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５６】
〔実施例６〕実施例６として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が１５重量部、エポキシ樹脂が５０重量部、および硬化剤が５重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５７】
〔実施例７〕実施例７として、カーボンナノホーン集合体３を銀粒子からなる導電性粒子４と三本ロールミルで混合混練し、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が３０重量部、エポキシ樹脂が１００重量部、および硬化剤が１０重量部とで構成される導電性ペースト１を製造した。前記導電性ペースト１を１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５８】
〔比較例３〕比較例３として、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が０．００１重量部、エポキシ樹脂５重量部、および硬化剤１重量部とで構成される導電性ペースト１を三本ロールミルで混合混練することによって製造し、１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００５９】
〔比較例４〕比較例４として、銀粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３が１００重量部、エポキシ樹脂１００重量部、および硬化剤１０重量部とで構成される導電性ペースト１を三本ロールミルで混合混練することによって製造し、１５０℃で硬化させた後、比抵抗を測定した。その結果を表２に示した。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表２の結果から、カーボンナノホーン集合体３の組成比が０．０１〜３０重量部である実施例１〜７では、低温硬化後における比抵抗が３．１×１０−５（Ω・ｃｍ）より小さな値となることがわかる。
【００６２】
一方、カーボンナノホーン集合体３が０．００１重量部である比較例３の導電性ペースト１は、比抵抗が８．２×１０−５（Ω・ｃｍ）であり、１００重量部である比較例４の導電性ペースト１は、比抵抗が８．９×１０−５（Ω・ｃｍ）であった。
【００６３】
つまり実施例１〜７の導電性ペースト１は、比較例３と比較例４の導電性ペースト１に比べて比抵抗を低減させる効果が大きいことがわかる。結果、導電性ペースト１は、ナノホーンの組成比が０．０１〜３０重量部の場合、高い導電性を実現することができる。
【００６４】
〔第３の実施形態〕〔基板への適用〕次に、第３の実施形態について詳細に説明する。
【００６５】
〔構造の説明〕本実施形態は、第１〜２の実施形態におけるカーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４、硬化性樹脂５とで構成される導電ペースト１を、基板６の回路パターン７形成や、基板６への電子部品９の実装に用いた場合を説明する。
【００６６】
本実施形態では、第１〜２の実施形態で示す導電性ペースト１と、基板６とを備えている。それ以外の構造、実験条件は、第１〜２の実施形態と同様である。つまり、第３の実施形態における導電性ペースト１は、カーボンナノホーン２が、円錐状の先端部を外側にして放射状に集合したカーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４と硬化性樹脂５とを備えている。
【００６７】
導電性ペースト１の組成比は、第２の実施形態で示すように、導電性粒子４が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体３は０．０１〜３０重量部であることが好ましい。なお硬化性樹脂５は、導電ペースト１中においてカーボンナノホーン集合体３より多く含まれる必要がある。
【００６８】
基板６の材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、熱可塑性樹脂、エポキシ、熱硬化性樹脂、アラミド不織布、ガラス織布、およびガラス布織布の群から選ばれる種々の材料を用いることができるが、これに限るものではない。
【００６９】
本実施形態における導電ペースト１は、基板６表面に所定のパターンで配置されており、基板６上に回路パターン７を形成している。回路パターン７は、基板６上に銅箔にて形成された一般的な配線などと同様に、更に種々の対応する電子部品９等を接続することによって、所望する回路基板を形成している。また回路パターン７上に、電子部品９を電極が対応するような位置関係で配置することで、基板６に電子部品９を実装することができる。
【００７０】
〔基板への形成方法〕次に、導電性ペースト１を基板６の表面に形成する方法について説明する。なお、図３は、基板６の表面に導電性ペースト１を供給した場合の工程図である。
【００７１】
図３−ａに示すように、基板６を準備する。
【００７２】
図３−ｂに示すように、基板６上に回路パターン７のネガとなるマスク８を載置し、マスク８上に導電性ペースト１を供給する。基板６上に導電性ペースト１でパターンを形成する方法としては、スクリーン印刷、インクジェット、ディスペンサー、含浸やスピンコートなどの各種方法が使用できる。
【００７３】
導電性ペースト１の各成分（カーボンナノホーン集合体３、導電性粒子４）は、硬化性樹脂５の中に分散されている。上記の状態において、カーボンナノホーン集合体３と各導電性粒子４との間には、適度の間隔が開けられているため、カーボンナノホーン集合体３と導電性粒子４との接触は形成されていない。
【００７４】
図３−ｃに示すように、基板６上に、導電性ペースト１を形成しマスク８を外した後、導電性ペースト１の回路パターン７に対して熱、光等を作用させ、還元剤を活性化させる。導電性ペースト1がそのパターンにて硬化することで、基板６上に所望の回路パターン７を形成する。
【００７５】
硬化性樹脂５の硬化が進行すると、図４に示すように、硬化性樹脂５の全体の体積が収縮する。その結果、カーボンナノホーン集合体３と各導電性粒子４との間の間隔は小さくなる。狭くなった導電性粒子４の間にカーボンナノホーン集合体３が入り込み、導電性粒子４の導電パスとして働くことができる。その結果、カーボンナノホーン集合体３は、導通成分として全体を接触させることができ、導電性粒子４はカーボンナノホーン集合体３を介して全体にわたって導通接続を形成することができる。
【００７６】
また、図３−ｄに示すように、回路パターン７に、電子部品９の電極（または端子）を対応するような位置関係で、取り付けてもよい。導電性ペースト１は、必要に応じて、所定の温度まで温度を上昇させ、または所定の時間だけ配置することで、導電性ペースト１を硬化させ基板６に電子部品９の実装を行うことができる。
【００７７】
〔効果の説明〕導電性ペースト１を基板６表面に供給した後に、導電性ペースト１に熱、光等を作用させる態様を説明する。図４に示すように、導電性ペースト１を供給する工程において硬化性樹脂の硬化反応はまだ始まっていないので、導電性ペースト１を供給する操作は、時間、供給操作、供給手段等に関して、比較的高い自由度を有することができる。
【００７８】
この場合に、導電性ペースト１は十分な流動性を保持しており、一般的な印刷手段によって、基板６の表面に導電性ペースト１を所定のパターンで供給することができる。例えば、図３−ｂに示すように、基板６上に回路パターン７のネガとなるマスク８を載置し、該マスク８上に導電性ペースト１を供給することができる。
【００７９】
本実施形態における導電性ペースト１のパターンに対して熱、光等を作用させると、導電性ペースト１がそのパターンにて硬化し、回路基板上に所望する回路パターン７を形成することができる。この回路パターン７は、基板上に銅箔にて形成した一般的な配線と同様に、更に種々の対応する電子部品９を接続することによって、所望する回路基板を形成することができる。また回路パターン７上に、電子部品９を電極が対応するような位置関係でとりつけることで、基板６に電子部品９を実装することができる。
【００８０】
本実施形態の導電性ペースト１は、回路パターン７として基板６に形成された場合、基板６に対して高い接着強度を実現することができる。そのため、信頼性の高い回路基板を形成することができる。
【００８１】
また、本実施形態の導電性ペースト１は、基板６に回路パターン７を印刷し、電子部品９を配置し、所定の温度まで温度を上昇させることにより電子部品９を実装した場合にも、基板６および電子部品９に対して高い接着強度を実現することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 導電性ペースト
２ カーボンナノホーン
３ カーボンナノホーン集合体
４ 導電性粒子
５ 硬化性樹脂
６ 基板
７ 回路パターン
８ マスク
９ 電子部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体を０．０１〜３０重量部含み、硬化性樹脂は前記カーボンナノホーンより多く含まれていることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項２】
前記導電性粒子は、銀、銅、金、錫、インジウム、ニッケル、パラジウムおよびこれらの群より選ばれる複数の粒子の混合物あるいは合金で構成されることを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
前記硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至２に記載の導電性ペースト。
【請求項４】
前記硬化性樹脂は、光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至２に記載の導電性ペースト。
【請求項５】
前記硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂からなる群より選ばれるものである請求項１乃至４に記載の導電性ペースト。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の導電性ペーストの製造方法であって、
前記導電性粒子、前記カーボンナノホーン集合体、前記硬化性樹脂の材料を同時に混合混練する導電性ペーストの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５に記載の導電性ペーストの製造方法であって、
前記導電性粒子と前記硬化性樹脂を混合混練して導電性ペーストを作製し、
前記導電性ペーストにカーボンナノホーン集合体を後から混合混練する導電性ペーストの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至５に記載の前記導電性ペーストで形成された回路パターンを備えている回路基板。
【請求項１】
導電性粒子が１００重量部に対して、カーボンナノホーン集合体を０．０１〜３０重量部含み、硬化性樹脂は前記カーボンナノホーンより多く含まれていることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項２】
前記導電性粒子は、銀、銅、金、錫、インジウム、ニッケル、パラジウムおよびこれらの群より選ばれる複数の粒子の混合物あるいは合金で構成されることを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
前記硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至２に記載の導電性ペースト。
【請求項４】
前記硬化性樹脂は、光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１乃至２に記載の導電性ペースト。
【請求項５】
前記硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、および不飽和ポリエステル樹脂からなる群より選ばれるものである請求項１乃至４に記載の導電性ペースト。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の導電性ペーストの製造方法であって、
前記導電性粒子、前記カーボンナノホーン集合体、前記硬化性樹脂の材料を同時に混合混練する導電性ペーストの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５に記載の導電性ペーストの製造方法であって、
前記導電性粒子と前記硬化性樹脂を混合混練して導電性ペーストを作製し、
前記導電性ペーストにカーボンナノホーン集合体を後から混合混練する導電性ペーストの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至５に記載の前記導電性ペーストで形成された回路パターンを備えている回路基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７９６８３（Ｐ２０１２−７９６８３Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０４６４（Ｐ２０１１−１８０４６４）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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