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PCBニュース

PCBニュース - 4種類の基板導電性コティングの特徴と用途の詳細

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PCBニュース - 4種類の基板導電性コティングの特徴と用途の詳細

4種類の基板導電性コティングの特徴と用途の詳細
2023-04-10
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Author:ipcb      文章を分かち合う

機能

 

基板導電性コーディングは現代科学技術に伴い急速に発展してきた特殊機能コーティングであり、現在まで約半世紀の発展歴史がある。1948年、米国は銀とエポキシ樹脂を導電性接着剤にする特許を発表した。これは最初に公開された導電性コーティングである。我が国も1950年代に導電性コティングの研究と応用を開始した。ここ数十年来、導電性コティングはすでに電子、電器、航空、化学工業、印刷などの多種の軍、民用工業分野に応用されている。これに応じて、基板導電性コティングの理論研究も急速に発展し、応用技術の日々の成熟と完備を促進した。

 

基板導電性コティングとは、塗装に使用できるコティングを乾燥させて塗膜を形成することで導電性を発揮し、電磁波干渉を遮断する機能である。

 

種類

 

導電性コーティングは応用特性によって、四つの種類にまとめることができる。

 

1.ハイブリッド集積回路、プリント配線板、キーボードスイッチ、冬季暖房と自動車ガラス霜防止の加熱コーティング、船舶汚染防止コーティングなどの導電体として使用されるコーティング。

 

2.電波、電磁波遮蔽などの放射遮蔽コーティング。

 

3.帯電防止コーティング。

 

4.エレクトロクロミックコーティング、光伝導コーティングなどの他のもの。

 

導電性コーティングの導電性特性には、通常、体積抵抗率または導電性、表面抵抗率、静電減衰率。

 

*こゆうがた

 

真性型導電性コーティングとは、真性型導電性ポリマーを成膜物質として作製した導電性コーティングをいう。導電性高分子を導電性コーティングに用いる製造方法の多くは、導電性高分子を直接利用してフィルム樹脂を作成し、導電性高分子を他の樹脂と混合して使用し、導電性高分子材料を導電性フィラーとして使用するなどの方面に集中しており、その中で最も典型的な代表はポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリキノリンなどが比較的に活発な研究分野である。真性型導電コーティングは主に防腐抗静電コーティング、吸波コーティング、電磁遮蔽コーティングなどに応用され、国内ではすでに多種のポリアニリン抗静電防腐コーティングが研究されている。

 

*ドーピングがた

 

ドープ型導電コーティングとは、高分子ポリマーをベースに導電性物質を添加し、導電性物質の導電作用を利用して、コーティング導電率が10-12 S/m以上になるようにすることを意味する。それは導電機能を持ちながら、高分子ポリマーの多くの優れた特性を持ち、広い範囲で使用の必要に応じてコーティングの電気学と力学性能を調節することができ、しかもコストが低く、簡単で実行しやすいため、広い応用を得ている。ドープ型導電材料は、高分子ポリマー、導電性フィラー、溶剤及び助剤等からなる。常用する導電性フィラーは金属系フィラー、炭素系フィラー、金属酸化物系フィラー、複合フィラー、新型ナノ導電性フィラーなどがある。

 

(1)炭素系導電コーティング

 

炭素系導電コーティングは使用量の大きい機能コーティングであり、コストが低く、質が軽く、構造が高く、無毒無害などの利点がある。炭素系導電コーティングとして用いられる導電性フィラーは、黒鉛、黒鉛繊維、炭素繊維、高温焼成石油コークス、各種カーボンブラック、炭化ケイ素などが主に用いられる。特にカーボンブラック充填導電性ポリマーは広く応用されており、導電性カーボンブラックは価格が安く、密度が小さく、沈降しにくく、耐食性が強いなどの利点があるが、導電性は相対的に悪い、同時に表面に大量の極性基が含まれているため、分散しにくい、凝集しやすいなどの欠点があり、最も簡便で効果的な解決方法の一つは分散剤を添加してカーボンブラック粒子間の吸引力と凝集力を低下させ、それによってマトリックス中に均一かつ安定に分散させることである。炭素系導電コーティングは通常、導電性フィラー、マトリックス樹脂、助剤、溶剤からなり、機械的に混合した後、非導電体基材の表面に塗布し、特殊な硬化膜を形成し、導電効果を発生させる。

 

(2)黒鉛導電性コーティング

 

黒鉛は高導電性層状材料であり、これを導電性フィラーとし、導電性ポリマーと複合することで導電性に優れたポリマー系複合材料を製造することができる。黒鉛コーティングはその良好な導電性、安価な価格と操作技術が簡単な特徴で、カラー管ガラスシェル内外の塗布においてかけがえのない位置を持っている。コーティングコーティングに良好な導電性を持たせるためには、深加工を経て高純度超微細黒鉛を製造しなければ、需要を満たすことができない。

 

ナノテクノロジーの発展に伴い、黒鉛ナノ材料とマトリックスを複合して導電性高分子材料を製造することがますます盛んになっている。膨張黒鉛は新型導電性フィラーとして、導電性がよく、摩擦損失が小さく、汚染が小さいなどの利点があり、また膨張黒鉛の添加は高分子材料の導電性を大幅に向上させ、その導電浸透域フィルタ値を低下させることができるため、帯電防止コーティング及び導電高分子複合材料に重要な応用価値がある。


プリント基板

図1 プリント基板

(3)金属系導電コーティング

 

金属系導電コーティングの導電性は、金属フィラーの種類、数、金属繊維及び金属粉末の種類、数、フィラーの形状に依存する。金属系充填剤は主に銀粉、ニッケル粉、銅粉などがあり、その中の銀粉の化学安定性は良好で、防腐性能が優れ、導電性が高く、比較的に早く開発応用された導電充填剤である。しかし、銀粉の価格は比較的高価なため、軍事分野に使用されることが多く、民間での使用は少ない。

 

ニッケル粉末は化学的安定性が良好で、有効な抗電磁干渉性能を持ち、価格も比較的に手頃であるため、広く応用されている。銅粉は安価で銀に近い導電性を持ち、銅は酸化しやすく、導電性も不安定であるという欠点があるが、特殊な表面処理を施して安定性を得ることができる銅系導電コーティングは、銅粉の酸化防止技術の向上に伴い、銅系導電コーティングの研究がさらに注目されることは必至である。

 

(4)ナノチューブ導電性コーティング

 

ナノチューブは極めて大きなアスペクト比と優れた電気性能を持ち、それを強化相としてポリマーに加えることで、ポリマーの力学性能、光電性能などを大幅に改善できるため、機能性カーボンナノチューブ/ポリマー導電コーティングの製造に用いることができ、多くの分野に応用されている。ナノチューブ導電材料と成膜材料はほぼ同じ数段の粒径で相互に浸透し、互いに明らかな界面がないため、ナノチューブ導電コーティングの防食性能は一般的な防食コーティングの性能より良い。

 

(5)金属酸化物導電性コーティング

 

金属酸化物はその電気性能が優れ、色が浅いため、金属導電顔料の耐食性の差や炭素系導電顔料の装飾性能の差などの欠点をよく補った。一般的に使用される複合フィラーは、ガラスビーズ、銅粉、雲母粉の外被銀粉、カーボンブラックの外被ニッケル粉など多種多様である。金属酸化物導電性顔料は主に酸化スズ、酸化亜鉛、二酸化アンチモンなどをドープしており、その中でSnO 2を代表として、密度が小さく、空気中での安定性がよく、色が浅く、透明コーティングを製造できるなどの利点から重視されている。