[go: up one dir, main page]

JP2005063975A - 自動車ガラス用厚膜導体ペースト - Google Patents

自動車ガラス用厚膜導体ペースト Download PDF

Info

Publication number
JP2005063975A
JP2005063975A JP2004236026A JP2004236026A JP2005063975A JP 2005063975 A JP2005063975 A JP 2005063975A JP 2004236026 A JP2004236026 A JP 2004236026A JP 2004236026 A JP2004236026 A JP 2004236026A JP 2005063975 A JP2005063975 A JP 2005063975A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thick film
glass
composition
weight
film composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004236026A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4851073B2 (ja
Inventor
Takuya Konno
卓哉 今野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of JP2005063975A publication Critical patent/JP2005063975A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4851073B2 publication Critical patent/JP4851073B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/18Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing free metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/22Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions containing two or more distinct frits having different compositions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/40Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/44Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the composition of the continuous phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/40Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/46Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase
    • C03C2217/47Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase consisting of a specific material
    • C03C2217/475Inorganic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/40Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/43Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase
    • C03C2217/46Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase
    • C03C2217/47Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase consisting of a specific material
    • C03C2217/475Inorganic materials
    • C03C2217/479Metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

【課題】 自動車のウィンドウの曇りを防止するのに使用される、優れた耐摩耗性を有する自動車ガラス用厚膜導体ペーストを提供すること。
【解決手段】 (a)伝導性金属と、(b)結晶化ガラスと、(c)非晶質ガラスと、(d)有機媒体とを含む厚膜組成物。当該組成物は、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト及びそれらの混合物の酸化物の中から選択された遷移金属酸化物の微細粒子をさらに含むことができる。当該伝導性金属は、銀、金、白金、パラジウム、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
【選択図】 なし

Description

本発明は、一般的に厚膜導体ペーストに関し、より詳細には、自動車のウィンドウの曇りを防止するのに使用される、優れた耐摩耗性を有する厚膜導体組成物に関する。
パターン形成された導電性層の重要な用途は、自動車製造産業、特にウィンドウに恒久的に接着され、かつ、電圧源によって電力を供給されたときに熱を発生させることができる導電性格子によって、除霜および/または除曇されることが可能なウィンドウの製造におけるものである。ウィンドウを急速に除霜するには、回路は、一般的に12ボルトの低い電圧電源から大量の電力を供給できなければならない。このような電源にとって、伝導性パターンの抵抗率の要求値は、一般的に約2から約5μΩcm(焼成後10μmで5mΩ/□)である。この要求値は、貴金属、特にこの用途に最も一般的に使用される材料である銀を含む導体によって容易に満たされる。
除曇ウィンドウ用の格子の製造に使用される物質は、主として厚膜銀導体を含み、この厚膜銀導体は、有機媒体に分散された銀粉末の微細粒子とガラスフリットからなるペーストから製造される。典型的な用途では、70重量%の銀粉末、5重量%のガラスフリット、および25重量%の有機媒体を含むペーストが、180標準メッシュのスクリーンを通して平坦な未成形の後部ウィンドウガラス上にスクリーン印刷される。印刷された組成物は、約150℃で少なくとも2分間乾燥され、引き続き全体の構成要素が、空気中、650℃で2から5分間焼成される。焼成後、軟化したウィンドウガラスは金型中で圧縮して成形され、次いで急速冷却によって急冷される。有機媒体は焼成サイクルにおいて蒸発および熱分解によって除去される。連続した導電性経路は、ガラスと銀とを焼結すること、およびガラスを銀粒子のバインダーとして機能させることによって形成される。
このような自動車ガラス用厚膜導体ペーストに関する先行技術は、特許文献1に開示されている自動車のウィンドウガラス上の伝導性パターンに使用するための厚膜ペースト組成物を含み、この特許文献1は、(a)金属銀と、(b)350から620℃の軟化点を有するガラスフリットと、(c)ベースペースト基準で0.01から10重量%のバナジウム、マンガン、鉄、コバルト、およびこれらの混合物の中から選択される遷移金属の酸化物とを含有する微細粒子の混合物を含み、成分(a)、(b)、および(c)は、(d)有機媒体中に分散され、かつ、該遷移金属は2以上の原子価を有する組成物を開示している。
他の興味深い技術には、スクリーン印刷法によりセラミック配線基板中に導体、抵抗体、絶縁体、または保護体などを形成するのに使用することのできる厚膜ペーストを教示するFukuda等の特許文献2が含まれる。しかし、Fukuda等の厚膜ペーストは、樹脂および2−テトラデカノールを含有する溶剤または2−テトラデカノールと他の溶剤の混合物を使用する必要がある。
金属銀の微細粒子と軟化点350〜620℃の微細なガラスフリット粒子とを含む、伝導性パターンを適用するのに使用される厚膜組成物が、Okamoto等の特許文献3に教示されている。Okamoto等のガラスフリットは、非晶質ガラスであることを特徴とする。遷移金属酸化物がガラス中に含まれている限りにおいて、その組成は重要ではない。
微細に粉砕された伝導性金属と、非晶質ガラスバインダーと、B、酸化銅、および/または酸化銅の前駆体の混合物である着色剤との混合物を含む導体組成物が、Eustice等の特許文献4に教示されている。この場合にもまた、ガラスバインダーの組成は、その機能にとって決定的に重要ではない。
微細に粉砕された金属銀粒子と、ガラスフリットと、選択された遷移金属酸化物と、有機媒体とを含む、伝導性パターンを適用するための厚膜組成物が、Carroll等の特許文献5に教示されている。この場合にもまた、非晶質ガラスバインダーの性質は、この発明にとって決定的に重要ではない。
特開平05−009623号公報 米国特許第5,601,638号明細書 米国特許第5,616,173号明細書 米国特許第4,446,059号明細書 米国特許第5,296,413号明細書
当該技術において典型的には、除曇用の「熱線」は、後部ウィンドウガラス上に形成され、所望の耐候性と抵抗率を提供するためにめっきされる。「熱線」は主として焼結された銀からなり、抵抗率と耐候性に関する問題がない場合には、めっきせずに使用される。後部ウィンドウを上昇および下降することのできる自動車のモデルでは、ウィンドウの上昇中および下降中の摩擦によって、熱線が摩耗することがある。このような摩耗を防止するために、銀導体にめっきを適用しなければならない。
多量の無機材料等を含む組成物を使用して、めっきする必要なく熱線材料を摩耗に耐えさせる場合、得られる熱線は、しばしば他の必要な特性、特に抵抗率を満足させることができず、したがって使用に適さなかった。しかしながら、環境問題およびめっきを行わないことによるコスト低減の必要性から、十分な耐摩耗性を有し「熱線」の性能要求を満足させることのできる材料が強く望まれている。
したがって、本発明の目的は、めっきしなくても十分な耐摩耗性を有し、熱線の性能要求を満足させることのできる材料を提供することである。本明細書に用いる「性能要求」とは、抵抗率、抵抗率のパーセント変化、耐候性、着色性、および印刷性などの特性を指す。
本発明の伝導性パターンの抵抗は、およそ2から30ミリオーム/□程度であることが要求される。前述のように、この必要条件は、貴金属導体、特に銀を用いて容易に両立できる。さらに、本発明は、12μΩcm以下の体積抵抗率および少なくとも100回の摩擦サイクルの耐久性(導体の破損のないことを意味する)を必要とする。さらに、ウィンドウに含まれる伝導性格子線は、ウィンドウを通した視認性を維持するために十分小さくなければならない。
本発明は、(a)伝導性金属、(b)結晶化ガラス、(c)非晶質ガラス、および(d)有機媒体を含む厚膜組成物を提供する。当該組成物は、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、およびそれらの混合物の酸化物の中から選択された遷移金属酸化物の微細粒子をさらに含むことができる。当該伝導性金属は、銀、金、白金、パラジウム、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
本発明による組成物は、組成物の総重量基準で、0.1から10.0重量%の量の非晶質ガラスを含む。また、伝導性金属は、全組成物基準で50から90重量%の量で存在することができ、結晶化ガラスは、組成物の総重量基準で、少なくとも3重量%含まれる。
本発明では、組成物中の伝導性金属として、0.1から15ミクロンの銀粒子を使用することができる。本発明に使用するのに適した非晶質ガラスは、非晶質ガラスの総重量に基づく重量%で、SiO36.9%、ZrO3.0%、B3.0%、NaO1.3%、LiO3.0%、Bi46.8%、TiO3.0%、KO3.0%を含む。
本発明のペーストの調合において、金属酸化物は、組成物の総重量基準で、少なくとも3重量%の量で存在することができる。
ウィンドウシールドの除霜装置の構成要素としての使用を含む自動車用途のための、基板上の導電性パターンの製造において、本発明のペーストを、硬質基板上に伝導性パターンを形成するために使用することができる。
ハイブリッド超小型電子回路の素子として厚膜導体を使用することは、電子分野で良く知られている。このような素子を製造するための組成物は、通常、ペースト状の固体−液体分散物の形態をとり、ここで固相は、貴金属もしくは貴金属合金、またはそれらの混合物の微細粉砕粒子と無機バインダーとを含む。分散物のための液体ビヒクルは、一般的に有機性液体媒体であるが、水性ベースの液体媒体であってもよい。追加の材料を少量加えて(一般的に組成物の約3重量%未満)、組成物の特性を改質することができ、これら追加の材料には、着色剤(staining agents)、レオロジー改質剤、接着促進剤および焼結改質剤がある。
厚膜導体組成物の調製で使用される金属は、一般的に、銀、金、白金、およびパラジウムから選択される。金属を単独または混合物として使用することができ、混合物は焼成によって合金を形成する。一般的な金属混合物は、白金/金、パラジウム/銀、白金/銀、白金/パラジウム/金、および白金/パラジウム/銀を含む。加熱要素の製造で使用される最も一般的な系は、銀および銀/パラジウムである。
無機バインダーは、典型的には、ケイ酸鉛のようなガラスまたはガラス形成材料であり、組成物内部のバインダーおよび組成物と組成物がコーティングされる基板との間のバインダーの両方として機能する。環境に対する配慮から、鉛含有バインダーの使用は一般的でなくなっており、ホウケイ酸亜鉛またはホウケイ酸ビスマスのような無鉛バインダーが現在多く使用される。有機媒体の役割は、粒子状の成分を分散させ、組成物を基板上に転写し易くすることである。
組成物のコンシステンシーとレオロジーは、スクリーン印刷、刷毛塗り、浸漬、押し出し、吹き付け等を含むことのできる特定の適用方法に対して合わされる。典型的には、スクリーン印刷が組成物の適用に使用される。ペーストは通常、アルミナ、ガラス、セラミック、エナメル、エナメル被覆ガラス、または金属基板のような不活性基板に適用されて、パターン化された層を形成する。厚膜導体層は通常乾燥させられ、次いで通常は、約600から900℃の間の温度で焼成され、液体ビヒクルを蒸発または焼却させ、無機バインダーおよび金属成分を焼結または溶融させる。直接湿式焼成(direct wet-firing)(すなわち厚膜層が焼成の前に乾燥されない)も、パターン化された層を形成するのに使用されてきた。
本発明は自動車ガラス用厚膜導体ペースト組成物を提供し、その組成物は、(a)金属銀、(b)結晶化ガラス、(c)非晶質ガラス、および(d)バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、およびその混合物の酸化物の中から選択される遷移金属酸化物の微細粒子を含み、成分(a)、(b)、(c)、および(d)は、(e)有機媒体中に分散され、それぞれの成分の量は、ペーストを基準にして、50から90重量%の金属銀(a)、少なくとも3重量%の結晶化ガラス(b)、および合わせて少なくとも3重量%の金属酸化物(d)である。
めっきせずに耐摩耗性を向上させるための考えられる方法は、ペースト組成物中に高い耐摩耗性を有する材料を含ませることである。結晶化ガラスは、一般的に非晶質ガラスよりも高い耐摩耗性を有する。したがって、耐摩耗性は、組成物が少なくともある量の結晶化ガラスを含む場合に向上する。しかしながら、結晶化ガラスだけを使用して耐摩耗性を向上させるには限界がある。多すぎる量を含むことは、表面へのガラスのブリード(exudation)のような望ましくない結果をもたらし、そして、ガラスによる焼結促進効果によって、抵抗率のパーセント変化に不都合な影響を及ぼすことがある。
金属酸化物(Co)の添加は、なお驚くべきことに、上に述べた表面上へのガラスのブリードを修正するのに有効であった。Coは液相を形成せず、かつ、焼結を促進しないので、過度の焼結によって表面へと浮上するガラスの危険性がない。典型的には、当業者に導体−ハンダ接着性(conductor solder adhesion)の向上が知られているように、金属酸化物を導体組成物中の無機バインダーの一部として使用することができる。さらに、遷移金属酸化物は、着色効果を得る目的で、自動車の除曇用途において使用されてきた。しかしながら、本発明で使用される遷移金属酸化物は、優れた耐摩耗性を有し、したがって驚くべきことに、結晶化ガラスと協調して作用し、焼結膜の耐摩耗性を著しく向上させる。
A.伝導性金属
上記のように、厚膜導体組成物の調製に使用される金属は、典型的には、銀、金、白金、およびパラジウムから選択される。これらの金属およびこれらの混合物は、いずれも本発明に使用することができる。さらに、厚膜組成物の非伝導性成分に対する伝導性成分の比率を制御することによって、組成物の伝導率を操作することができる。
銀のフレークまたは粉末を本発明の実施に使用することができる。銀粒子のサイズ自体は、技術的な効果の観点から厳密な制限を受けないが、0.1から15ミクロン、特に0.5から5.0ミクロンのサイズが好ましい。
粒子が15ミクロンより大きいとき、粒子の粗さが焼結工程を遅くし、所望の抵抗率を達成させることを困難にする。
他方、粒子が0.1ミクロンより小さいとき、焼結があまりにも急速に進み、ガラスの表面への浮上のような望ましくない結果をもたらす。
したがって、本発明の組成物は、1.0から5.0ミクロンの平均粒子サイズを有する銀粒子を、ペースト基準で、少なくとも50から90重量%含む。好ましくは、伝導性金属の含有量は、ペースト基準で、65から85重量%の範囲内である。金属粉末の含有量は、焼成時の組成物の適切な厚さを達成するように決定される。伝導性金属50重量%未満の組成物を使用すると、膜はより薄くなり、乏しい膜強度をもたらす。
一般的に銀は、高純度である(99+%)。しかしながら、パターンの電気的要求によってより低い純度の材料を使用することも可能である。
B.無機バインダー
上記のように、本発明の組成物は2種の無機バインダー(非晶質ガラスおよび結晶化ガラス)を含む。
組成物は580から680℃で焼成されて、適切に焼結され、ガラス基板を湿潤させ、およびガラス基板に接着される。したがって、これらのガラスバインダーは、好ましくは、約300から620℃の範囲内の軟化点を有する。本明細書で用いる用語「軟化点」は、ASTM C338−57に記載されている繊維伸張方法(fiber elongation method)によって得られる軟化点を指す。
1.非晶質ガラスバインダー
非晶質ガラスバインダーの化学組成は、本発明の機能にとって重要性が低い。例えば、ホウケイ酸鉛は、自動車ガラスのペーストに広く使用されており、本発明の実施にも同様に使用することができる。
ケイ酸鉛およびホウケイ酸鉛ガラスは、その軟化点の範囲およびそのガラス接着性の両観点から好ましい。
非晶質ガラスバインダーは、ペースト基準で、0.1から10.0重量%、好ましくは0.5から8.0重量%の量でペースト中に含まれる。10%以上の含有率は、銀の焼結を進行させすぎて、ガラスのブリードを生じさせることもある。
他方、0.1%未満では、十分な液相が形成されず、不十分な焼結、膜強度の低下をもたらし、かつ抵抗率の上昇を引き起こす。
本発明に使用することのできる非晶質ガラスバインダーの組成物の特定の例には、以下の酸化物成分が含まれる。非晶質ガラスバインダーの総重量に基づく重量%で、SiO36.9%、ZrO3.0%、B3.0%、NaO1.3%、LiO3.0%、Bi46.8%、TiO3.0%、KO3.0%。
2.結晶化ガラスバインダー
結晶質材料は、秩序のある周期的な原子配列を有するものとして定義され、X線にかけると明瞭な回折ピークを生じる。この結晶質構造は、原子の長期間秩序をもたない不規則な配列を有し、X線回折パターンを散乱させる、一般的なガラスとは対照的である。結晶化ガラスバインダーが焼成中のピーク温度の範囲で十分な結晶性を示すことは、当該バインダーの機能にとって重要である。組成物は580から620℃で焼成されるので、結晶化点は300から610℃の範囲内が好ましく、500から610℃が最も好ましい。
610℃を超える結晶化点では、焼成の完了後に十分な結晶質相が得られず、そのため導体の耐摩耗性は改善されない。
他方、300℃未満では、結晶化によって流動特性が低下し、均一な分散状態を達成することが妨げられ、また、液相の作用から生じる焼結促進効果が低くなる。
ペースト中に含まれる結晶質ガラスバインダーの量は、ペースト基準で、3.0から15.0重量%であり、好ましくは、5.0から10.0重量%である。15重量%以上の使用は、ガラスのブリードを生じさせることがあり、一方、3重量%未満では、耐摩耗性の向上を期待するバインダーの絶対量には少なすぎる。
本発明に使用される結晶性ガラスバインダーの一実施形態は、Asahi Glass(製品番号ASF1280)から市販されている。このAsahi Glassの実施形態の主要組成は、55重量%のPbOおよび24重量%のAlである。
C.金属酸化物
本発明の実施において、遷移金属酸化物は、耐摩耗性を向上させるために使用される。適切な酸化物は、遷移金属である、バナジウム、マンガン、鉄、およびコバルトの酸化物を含む。所望の効果を達成するのに必要な量は、ペースト基準で3.0から15重量%、好ましくは5.0から10.0重量%である。3.0重量%未満では、耐摩耗性の向上を期待することはできない。さらに、遷移金属の量が、組成物の総重量基準で15重量%より多ければ、抵抗率が増加し、かつ、焼結は不利な影響を受ける。
別々に加えられた遷移金属酸化物の混合物を、このような酸化物の総量が上記と同じである限り、同様に使用することができる。遷移金属酸化物が別々に加えられる場合、酸化物の粒子サイズは、技術的な効果の観点からは厳密な制限を受けない。しかしながら、粒子サイズは、使用の方法および焼成方法に適していなければならない。
D.有機媒体
本発明の金属組成物は、一般的には、所望の回路パターンに印刷できるペーストに形成される。
有機媒体(ビヒクル)として任意の適切な不活性液体を使用することができるが、非水性不活性液体が好ましい。増粘剤、安定剤および/または他の一般的な添加剤を含む、または含まない様々な有機液体の任意のものを使用することができる。使用することのできる有機液体の例には、アルコール、当該アルコールのエステル(例えば、アセテートおよびプロピオナート)、テルペン(例えば、パイン油、テルピネオール)、樹脂(例えば、ポリメタクリレート)溶液、溶媒(例えばパイン油)中のエチルセルロース溶液、およびエチレングリコールモノアセテートのモノブチルエーテルが含まれる。好ましい有機媒体は、テルピネオール中のエチルセルロース(エチルセルロース1:テルピネオール9)からなり、ブチルカルビトールアセテートと混合した増粘剤との組み合わせに基づく。ペーストは、3本ロールミルを用いて都合よく製造される。このような組成物の好ましい粘度は、Brookfield HBT粘度計で#5スピンドルを用い10rpmおよび25℃で、約30から100Pa・sである。増粘剤の量は、最終的に望まれる組成物の粘度による。すなわち、印刷に必要な条件による。有機媒体は一般的に、ペーストの5から50重量%を占める。
E.サンプル製作
以下の手順を用いて、引き続き記載される実施例の評価用の小規模な除曇回路を作製した。
1.溶媒ベースまたはUV硬化型の装飾用エナメルペーストを、慣用のスクリーン、典型的に156から195メッシュのポリエステルスクリーンを用いて、平坦なガラス基板上にスクリーン印刷した。
2.印刷されたエナメルパターンを、エナメルのタイプによって、150℃で15分間乾燥し、または1.2J/cmでUV硬化した。
3.銀ペーストを、平坦なガラス基板上の雰囲気面もしくはスズ面の上、または未焼成エナメル上に慣用のスクリーン、典型的に195メッシュのポリエステルスクリーンを用いてスクリーン印刷した。また、156または230メッシュのような他のメッシュサイズを、使用することもできる。
4.ピークのガラス表面温度が580から680℃に達するベルトオーブン中で、銀、または銀とエナメルの両方を共に焼成した。
F.試験方法
(1)耐摩耗性
印刷および焼成後の導体パターンの蛇行する中心を、#400のサンドペーパーで摩擦し、抵抗率の変化を調べた。抵抗率(R)の測定は、20回の摩擦サイクル(往復10回)ごとに1回行った。この値を、R/Rの比を用いて初期の抵抗率(R)と比較した。
(2)抵抗率
蛇行形状に印刷し焼成した銀ペーストの抵抗を、Hewlett Packard 347 8Aマルチメーターを用いて測定し、体積抵抗率として算出した。
第1表で示される5種類の銀ペーストを調製し、そして、これを、同じ目的に使用される先行技術の組成物の銀ペーストと本発明による組成物を比較するために使用した。得られた焼成銀導体の特性を、第2表および第3表に示す。実施例1は本発明を例示し、他の例は、本発明と比較するための比較例である。
実際の使用のために提供された厚膜導体の体積抵抗率は、12μΩ・cmまたはそれ未満である。めっきされた導体の耐摩耗性と少なくとも同じ程度の耐摩耗性を得るためには、上記の摩擦試験で少なくとも100サイクルの耐久性(導体の破損のないことを意味する)が必要であると思われる。
第2表に示した結果から明らかなように、組成物の結晶化ガラス含有率の低い先行技術の実施例1および2では、100回の摩擦サイクル後に開回路を生じた。
比較例1および2の結果は、結晶化ガラス単独または金属酸化物単独を使用して耐摩耗性を向上させる取り組みが、特性を向上させることに対してある程度効果的であるが、それにもかかわらず100回の摩擦サイクル後に開回路をもたらすことを示している。さらに、第3表に示したように、導体の体積抵抗率は著しく上昇し、規格値を満足しない。
対照的に、本発明の実施例1におけるペーストの調合は、12μΩ・cmまたはそれ未満の体積抵抗率をもたらし、100回の摩擦サイクル後にも開回路はない。
第4表は、焼成温度と摩擦サイクルとの範囲にわたって示される、実施例1の様々な抵抗率および抵抗率値の変化を列挙する。
本発明の組成物を様々な基板に使用することができるが、当該組成物は自動車産業におけるガラス基板に特に有用である。上記組成物を有する本発明の車両ガラス用厚膜組成物は、除霜装置の用途で使用するための、車両ウィンドウ(ウィンドウシールド)上の導電性格子を形成するために使用されるとき、めっきしなくても、上昇および下降する後部ウィンドウに使用するのに十分な電気的特性と耐摩耗性を提供する。
Figure 2005063975
Figure 2005063975
Figure 2005063975
Figure 2005063975
本発明の自動車ガラスの厚膜導体ペーストが上記のように構成されるので、このペーストを使用して導電性格子が自動車のウィンドウ上に形成されるとき、ペースト膜がめっきされなくても、優れた耐摩耗性、抵抗率のパーセント変化、耐候性、着色性および印刷性を有する厚膜導体ペーストを得ることができる。

Claims (14)

  1. (a)伝導性金属と、
    (b)結晶化ガラスと、
    (c)非晶質ガラスと、
    (d)有機媒体と、
    を含むことを特徴とする厚膜組成物。
  2. バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、およびそれらの混合物の酸化物の中から選択される遷移金属酸化物の微細粒子をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
  3. 前記伝導性金属は、銀、金、白金、パラジウム、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の組成物。
  4. 前記非晶質ガラスは、全組成物の重量基準で、0.1から10.0重量%の量で存在することを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の厚膜組成物。
  5. 前記伝導性金属は、全組成物の重量基準で、50から90重量%の量で存在することを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の厚膜組成物。
  6. 前記結晶化ガラスは、全組成物の重量基準で、少なくとも3重量%含まれることを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の厚膜組成物。
  7. 前記銀の粒子サイズは、0.1から15ミクロンであることを特徴とする請求項3に記載の厚膜組成物。
  8. 前記非晶質ガラスの組成物は、非晶質ガラスの総重量に基づく重量%で、SiO36.9%、ZrO3.0%、B3.0%、NaO1.3%、LiO3.0%、Bi46.8%、TiO3.0%、KO3.0%を含むことを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の厚膜組成物。
  9. 前記金属酸化物は、全組成物基準で、少なくとも3重量%の量で存在することを特徴とする請求項2に記載の厚膜組成物。
  10. 硬質基板上に伝導性パターンを形成するのに適している、請求項1から9のいずれか一項に記載の厚膜組成物の使用。
  11. 基板上の導電性パターンの製造における、請求項1から9のいずれか一項に記載の厚膜組成物の使用。
  12. 自動車用途のための請求項1から9のいずれか一項に記載の厚膜組成物の使用。
  13. 請求項1から9のいずれか一項に記載の組成物を使用することを特徴とする、導電性パターンの耐摩耗性および耐候性を向上させる方法。
  14. ウィンドウシールド除霜装置の伝導性要素として、請求項1から9のいずれか一項に記載の厚膜組成物を有することを特徴とする車両。
JP2004236026A 2003-08-14 2004-08-13 自動車ガラス用厚膜導体ペースト Expired - Lifetime JP4851073B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/641,889 US7138347B2 (en) 2003-08-14 2003-08-14 Thick-film conductor paste for automotive glass
US10/641,889 2003-08-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005063975A true JP2005063975A (ja) 2005-03-10
JP4851073B2 JP4851073B2 (ja) 2012-01-11

Family

ID=33565287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004236026A Expired - Lifetime JP4851073B2 (ja) 2003-08-14 2004-08-13 自動車ガラス用厚膜導体ペースト

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7138347B2 (ja)
EP (1) EP1506944B1 (ja)
JP (1) JP4851073B2 (ja)
KR (1) KR100674076B1 (ja)
DE (1) DE602004030976D1 (ja)
TW (1) TWI367499B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016012492A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 株式会社村田製作所 導電性ペースト、及びパターン形成方法
WO2017006714A1 (ja) * 2015-07-03 2017-01-12 株式会社村田製作所 導電性ペースト、及びガラス物品

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0307547D0 (en) * 2003-04-01 2003-05-07 Du Pont Conductor composition V
US7462304B2 (en) 2005-04-14 2008-12-09 E.I. Du Pont De Nemours And Company Conductive compositions used in the manufacture of semiconductor device
US20060231802A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-19 Takuya Konno Electroconductive thick film composition, electrode, and solar cell formed therefrom
US7494607B2 (en) * 2005-04-14 2009-02-24 E.I. Du Pont De Nemours And Company Electroconductive thick film composition(s), electrode(s), and semiconductor device(s) formed therefrom
US7771623B2 (en) * 2005-06-07 2010-08-10 E.I. du Pont de Nemours and Company Dupont (UK) Limited Aluminum thick film composition(s), electrode(s), semiconductor device(s) and methods of making thereof
US7781493B2 (en) * 2005-06-20 2010-08-24 Dow Global Technologies Inc. Protective coating for window glass
JP2007012371A (ja) * 2005-06-29 2007-01-18 E I Du Pont De Nemours & Co 導電組成物およびプラズマディスプレイの背面基板の製造方法
JP2008030992A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Canon Inc 基板の製造方法、配線基板の製造方法、配線基板、電子デバイス、電子源および画像表示装置
US9193880B2 (en) 2006-12-19 2015-11-24 Dow Global Technologies Llc Adhesion promotion additives and methods for improving coating compositions
US7955696B2 (en) 2006-12-19 2011-06-07 Dow Global Technologies Llc Composites and methods for conductive transparent substrates
US7939161B2 (en) * 2006-12-19 2011-05-10 Dow Global Technologies Llc Encapsulated panel assemblies and methods for making same
US7736546B2 (en) * 2008-01-30 2010-06-15 Basf Se Glass frits
US8383011B2 (en) * 2008-01-30 2013-02-26 Basf Se Conductive inks with metallo-organic modifiers
US8308993B2 (en) * 2008-01-30 2012-11-13 Basf Se Conductive inks
US20100193494A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 Basf Catalysts Llc Conductive Compositions
FR2946043B1 (fr) * 2009-05-27 2011-06-24 Centre Nat Rech Scient Composition vitreuse autocicatrisante, procede de preparation et utilisations.
CN102977687A (zh) * 2012-10-31 2013-03-20 彩虹集团公司 一种环保型汽车玻璃用银浆及其制备方法
CN103964694A (zh) * 2013-01-28 2014-08-06 西安宏星电子浆料科技有限责任公司 一种无铅玻璃粉及其制备工艺
GB201520060D0 (en) 2015-11-13 2015-12-30 Johnson Matthey Plc Conductive paste and conductive track or coating

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5883073A (ja) * 1981-11-11 1983-05-18 Shoei Kagaku Kogyo Kk 導電性塗料
JPH01318926A (ja) * 1988-06-18 1989-12-25 Nippon Denso Co Ltd 摺動式検出器
JPH02230605A (ja) * 1988-11-04 1990-09-13 Asahi Glass Co Ltd 導体ペースト組成物及びセラミックス基板
JPH0488067A (ja) * 1990-07-31 1992-03-19 Nippon Cement Co Ltd 導体ペースト
JPH04328207A (ja) * 1991-04-26 1992-11-17 Tdk Corp 導体組成物および配線基板
JPH05290623A (ja) * 1991-12-03 1993-11-05 E I Du Pont De Nemours & Co 自動車ガラスの厚膜導電体ペースト
JPH1092224A (ja) * 1996-05-15 1998-04-10 Asahi Glass Co Ltd 導電性ペースト
JP2000348535A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Asahi Glass Co Ltd 導電性組成物および導電体付ガラス板

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4446059A (en) 1982-04-15 1984-05-01 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Conductor compositions
US4554258A (en) * 1984-06-28 1985-11-19 Owens-Illinois, Inc. Chemical resistant lead-free glass frit compositions
US4567151A (en) * 1984-08-10 1986-01-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Binder glass of Bi2 O3 -SiO2 -GeO2 (-PbO optional) admixed with ZnO/ZnO and Bi2 O3
US4970178A (en) * 1986-11-03 1990-11-13 Ciba-Geigy Corporation Lead-free glass frit compositions
US4906596A (en) * 1987-11-25 1990-03-06 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Die attach adhesive composition
US4892847A (en) * 1988-06-13 1990-01-09 Ciba-Geigy Corporation Lead-free glass frit compositions
US5066620A (en) * 1989-01-31 1991-11-19 Asahi Glass Company Ltd. Conductive paste compositions and ceramic substrates
JPH0566620A (ja) * 1991-09-06 1993-03-19 Toshiba Corp 画像形成装置
US5302557A (en) * 1991-12-03 1994-04-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Automotive glass thick film conductor paste
JPH06348426A (ja) * 1993-06-14 1994-12-22 Canon Inc 記録装置
US5378408A (en) * 1993-07-29 1995-01-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Lead-free thick film paste composition
US5439852A (en) * 1994-08-01 1995-08-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company Cadmium-free and lead-free thick film conductor composition
JP3541070B2 (ja) * 1994-11-15 2004-07-07 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 自動車ガラスの厚膜導電体ペースト
JPH08148787A (ja) * 1994-11-21 1996-06-07 Sumitomo Kinzoku Ceramics:Kk 厚膜ペースト
US5581876A (en) * 1995-01-27 1996-12-10 David Sarnoff Research Center, Inc. Method of adhering green tape to a metal support substrate with a bonding glass
US5725808A (en) * 1996-05-23 1998-03-10 David Sarnoff Research Center, Inc. Multilayer co-fired ceramic compositions and ceramic-on-metal circuit board
JP3209089B2 (ja) * 1996-05-09 2001-09-17 昭栄化学工業株式会社 導電性ペースト
US6399230B1 (en) * 1997-03-06 2002-06-04 Sarnoff Corporation Multilayer ceramic circuit boards with embedded resistors
US6171987B1 (en) * 1997-12-29 2001-01-09 Ben-Gurion University Of The Negev Cadmium-free and lead-free glass compositions, thick film formulations containing them and uses thereof
JP3484983B2 (ja) * 1998-07-28 2004-01-06 株式会社村田製作所 導電性ペースト及びガラス回路基板
JP3419321B2 (ja) * 1998-09-24 2003-06-23 株式会社村田製作所 セラミック電子部品およびその製造方法
US6197618B1 (en) * 2000-05-04 2001-03-06 General Semiconductor Ireland Semiconductor device fabrication using adhesives
JP4300786B2 (ja) * 2001-12-21 2009-07-22 昭栄化学工業株式会社 ガラスおよびこれを用いた導体ペースト

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5883073A (ja) * 1981-11-11 1983-05-18 Shoei Kagaku Kogyo Kk 導電性塗料
JPH01318926A (ja) * 1988-06-18 1989-12-25 Nippon Denso Co Ltd 摺動式検出器
JPH02230605A (ja) * 1988-11-04 1990-09-13 Asahi Glass Co Ltd 導体ペースト組成物及びセラミックス基板
JPH0488067A (ja) * 1990-07-31 1992-03-19 Nippon Cement Co Ltd 導体ペースト
JPH04328207A (ja) * 1991-04-26 1992-11-17 Tdk Corp 導体組成物および配線基板
JPH05290623A (ja) * 1991-12-03 1993-11-05 E I Du Pont De Nemours & Co 自動車ガラスの厚膜導電体ペースト
JPH1092224A (ja) * 1996-05-15 1998-04-10 Asahi Glass Co Ltd 導電性ペースト
JP2000348535A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Asahi Glass Co Ltd 導電性組成物および導電体付ガラス板

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016012492A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 株式会社村田製作所 導電性ペースト、及びパターン形成方法
WO2017006714A1 (ja) * 2015-07-03 2017-01-12 株式会社村田製作所 導電性ペースト、及びガラス物品
JPWO2017006714A1 (ja) * 2015-07-03 2018-03-08 株式会社村田製作所 導電性ペースト、及びガラス物品

Also Published As

Publication number Publication date
JP4851073B2 (ja) 2012-01-11
DE602004030976D1 (de) 2011-02-24
TW200516602A (en) 2005-05-16
EP1506944B1 (en) 2011-01-12
US7138347B2 (en) 2006-11-21
EP1506944A1 (en) 2005-02-16
TWI367499B (en) 2012-07-01
KR100674076B1 (ko) 2007-01-26
KR20050019055A (ko) 2005-02-28
US20050037910A1 (en) 2005-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4851073B2 (ja) 自動車ガラス用厚膜導体ペースト
KR100786002B1 (ko) 후막 도체 페이스트
EP0092155B1 (en) Conductor compositions
JP3541070B2 (ja) 自動車ガラスの厚膜導電体ペースト
US8097062B2 (en) Use of conductor compositions in electronic circuits
KR100603486B1 (ko) 전자 회로에 사용하기 위한 전도체 조성물
CN1608298B (zh) 导体合成物在电路中的使用
US7157023B2 (en) Conductor compositions and the use thereof
JP4163003B2 (ja) 電子回路での導体組成物の使用
US6787068B1 (en) Conductor composition
KR100535851B1 (ko) 전도체 조성물
JP4252315B2 (ja) 導体組成物およびその使用
HK1074277A (en) The use of conductor compositions in electronic circuits
HK1063689A (en) Conductor compositions and the use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100727

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110805

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110916

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111014

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111020

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4851073

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141028

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term