导电性银浆制造技术

本发明专利技术的课题为提供一种导电性浆料，其长期保存稳定性和耐迁移性优异，可形成低电阻且具有伸长性和反复伸缩性的电极、配线、片材。解决手段为一种导电性银浆，其特征在于，含有银粉(A)和含腈基橡胶(B)，(A)/(B)的重量比为77/23～90/10的范围，该银粉(A)为无定形凝聚粉和/或片状粉，该含腈基橡胶(B)的碱金属含量为4000ppm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电性银浆
本专利技术涉及一种导电性浆料，其长期保存稳定性和耐迁移性优异，可形成低电阻且具有伸长性和反复伸缩性的电极、配线、片材。
技术介绍
近乎全部的高性能电子设备均使用有基本为刚性的平面形态的硅和砷化镓等单晶无机材料。另一方面，在使用柔性基板时，则要求配线具有耐屈曲性。进一步地，在致动器或转换器的电极、皮肤传感器等用途中，则要求电极和配线能够跟从由弹性体等构成的基材、介电膜等的形变。即，例如在致动器中，介电膜能随施加电压的大小伸缩。因此，配置在介电膜内外的电极，有必要能够随着介电膜的伸缩而伸缩，以便不妨碍介电膜的动作。此外，在可伸缩以外，还要求伸缩时的电阻变化小。此外，机器人和可穿戴电子设备中，使用了大量的电力供给用、信号传导用电线，但由于电线通常本身几乎没有伸缩性，有必要配置多余的电线，以便不妨碍机器人和人类行动，这在实用上成为阻碍。因此，对可伸缩的电线的需求也正在提高。保健领域中也需要表现出高伸缩性的导电材料。例如，通过使用伸缩性导电材料膜，能够开发出柔软且适于与曲线状的人体贴合的设备。这些设备的用途包括从电生理学信号的测定，到先进医疗中的运载、人机界面(interface)等。在伸缩性导电材料的开发中，解决方法之一是使用有机导电材料，但迄今为止的材料虽然是柔性的，但难以谓之可伸缩，不能覆盖曲线状的表面。因此，在性能、复杂集成电路的集成化方面欠缺可靠性。其他材料例如金属纳米线、碳纳米管等的膜，有一定程度的希望，但由于可靠性欠缺且价格高，故开发困难。可伸缩的导电性膜所必要的伸长率根据所使用的用途不同而不同。在设想的FPC、机器人、智能设备、保健传感器、显示器、太阳能电池、RFID、游戏机等领域中所使用的伸缩配线、伸缩天线、伸缩电极等用途中，希望电阻率小于1×10-3Ωcm，并可进行超过35％程度的伸长。通常，对于通过将树脂中分散有银粉而获得的导电性银浆进行涂布或印刷而形成的导电涂膜，其在伸长时会发生涂膜断裂或电阻率的大幅增加。希望的是伸长时的电阻率小于1×10-2Ωcm。进一步地，如果电阻率提高的话，在有必要使用微细配线或长配线电路的用途中，电路的电阻值提高，变得不能使用。此外，对实际用途进行设想时，不仅是伸长性，也希望在经受反复伸缩作用时，电阻率的变化较小。例如，设想为直接与人体或与穿着的衣服贴合的配线、机器人的屈曲部分的配线或传感器时，对于所有动作，根据部位不同而反复形变，配线自身也随之经受反复伸缩作用。在像这样的情况下，希望电阻率的变化小。此外，基材上的配线和电极在经受反复伸缩作用期间，可能发生基材与导电性膜的贴合性减小、断线等。具体地，对于人型机器人和人体传感器的关节部分，需要具有至少20％的反复伸缩性。近年来，由于伴随电气电子仪器的轻薄短小化和高性能化，接线端子的宽度和间隔窄的微间距化和多配线化也在发展，对配线间的耐迁移性也提出了要求。迁移是指在水分的存在下施加电压时，银粉发生离子化而析出，生长为枝状而使电极间发生短路的现象。从可靠性的角度出发，同样地伸缩性配线也需要具有优异的耐迁移性。考虑到分配和销售，导电性银浆需要具有长期保存稳定性。在从生产到消费的流程中，实用上至少需要3个月。此外，关于保管条件，从设备、设施等成本负担角度出发，相比冷冻保存，更希望可以冷藏保存，进一步地可以室温(25℃)保存。作为开发可伸缩的柔性配线的方法，主要记载了两种方法。一种方法是构建波状结构，即使是脆性材料也可使其具有伸缩性的方法(参考非专利文献1)。在该方法中，通过进行蒸镀、电镀或光致抗蚀处理等，在硅酮橡胶上制作金属薄膜。金属薄膜仅能表现数％的伸缩，但通过将形状形成为锯齿形或连续的马蹄形、波状的金属薄膜，或者通过在预先伸长后的硅酮橡胶上形成金属薄膜而获得的皱状的金属薄膜等，则可表现出伸缩性。然而，在进行数10％的伸长时，导电率均降低2位数以上。此外，由于硅酮橡胶的表面能低，配线与基板的贴合性弱，因而具有伸长时容易发生剥离的缺点。因此，在该方法中，难以兼顾稳定的高导电率和高伸长性。进一步地，也存在制造成本高的问题。另一种方法是导电材料和弹性体的复合材料。该材料的优点是优异的印刷性和伸缩性。电极和配线中所使用的市售的银浆是在高弹性模量的粘合剂树脂中高填充混合银粉末，其缺乏柔软性而弹性模量高。如果进行伸长的话，则产生裂纹，导电率显著降低。因此，为赋予柔软性，而对作为粘合剂的橡胶或弹性体进行研究，为降低导电材料的填充度，而对作为导电材料的纵横比大的高导电率银薄片、碳纳米管、金属纳米线等进行研究。在银颗粒和硅酮橡胶的组合(参考专利文献1)中，通过在硅酮橡胶基板上的导电性膜进一步地用硅酮橡胶进行覆盖，可抑制伸长时的导电率降低。在银颗粒和聚氨酯乳液的组合(参考专利文献2)中，虽然记载了高导电率且高伸长率，但由于其为水系，银颗粒的分散方法受到限制，难以获得银颗粒充分分散的导电性膜。此外，没有对反复伸缩性进行记载。此外，记载有碳纳米管、离子液体和偏二氟乙烯的组合(参考专利文献3、4)，但导电率过低，用途有限。如上所述，现状是高导电率与高伸缩性的兼顾非常困难。另一方面，记载了通过微米尺寸的银粉、以自组织化的银纳米颗粒进行表面修饰的碳纳米管以及聚偏二氟乙烯的组合，获得了可印刷、高导电性且可伸缩的复合材料(参考非专利文献2)。虽然记载了高反复伸缩性，但在伸长率35％时发生断裂，此外由于混合了纵横比大的碳纳米管，通过涂布等进行成膜时，在涂布方向、与涂布方向呈直角的方向上，存在产生导电性及机械性质的各向异性的可能性，在实用上不优选。进一步地，碳纳米管的采用银纳米颗粒的表面修饰，制造复杂，会成为成本上升的原因，因而不优选。如上所述地，现状是可形成具有高伸长率且高反复伸缩性的配线、电极、天线、片材等的导电涂膜的导电性银浆近乎不存在。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2007-173226号公报专利文献2:日本专利特开2012-54192号公报专利文献3:国际公开WO2009/102077号专利文献4:日本专利特开2011-216562号公报非专利文献非专利文献1:Jong-HyunAhnandJungHoJe,“Stretchableelectronics：materials,architecturesandintegrations(可伸缩电子设备：材料、架构和集成)“J.Phys.D：Appl.Phys.45(2012)103001非专利文献2:Kyoung-YongChun,YoungseokOh,JonghyunRho,Jong-HyunAhn,Young-JinKim,HyoungRyeolChoiandSeunghyunBaik,“Highlyconductive,printableandstretchablecompositefilmsofcarbonnanotubesandsilver(高导电性、可印刷和可伸长的碳纳米管与银的复合膜)”NatureNanotechnology,5,853(2010)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是以上述现有技术的课题作为背景，目的在于提供一种长期保存稳定性和耐迁移性优异，可形成低电阻且具有伸长性和反复伸缩性的电极、配线、片材的导电性银浆。解决课题的手段本专利技术人为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性银浆，其特征在于，所述导电性银浆含有银粉(A)和含腈基橡胶(B)，(A)/(B)的重量比为77/23～90/10的范围，该银粉(A)为无定形凝聚粉和/或片状粉，该含腈基橡胶(B)的碱金属含量为4000ppm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.14 JP 2015-0049161.一种导电性银浆，其特征在于，所述导电性银浆含有银粉(A)和含腈基橡胶(B)，(A)/(B)的重量比为77/23～90/10的范围，该银粉(A)为无定形凝聚粉和/或片状粉，该含腈基橡胶(B)的碱金属含量为4000ppm以下。2.根据权利要求1所述的导电性银浆，其特征在于，含腈基橡胶(B)为丙烯腈-丁二烯橡胶和/或氢化丙烯腈-丁二烯橡胶，并且腈基含量为25重量％以上。3.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：近藤孝司，米仓弘伦，今桥聪，木南万纪，
申请(专利权)人：东洋纺株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP