【素材・化学】相反する性能を両立！新中村化学工業の「ハイブリッドポリマー」

【課題】「熱分解性」と「印刷・密着性」のトレードオフ

電子部品のペーストに用いるバインダー樹脂には、「熱分解性」、「密着性」、「塗布膜質」、そして「スクリーン印刷性」といった複数の特性が同時に求められます。

しかし、これらの特性をすべて満たすことは容易ではありません。特定の樹脂は印刷性に優れていても熱分解性に劣り、逆に熱分解性に優れた樹脂は硬くて脆く、密着性や印刷性が悪いといった問題がありました。

従来はこれらを単に「混ぜ合わせる（物理的ブレンド）」ことで解決しようとしていましたが、異なる性質の樹脂をブレンドしただけの混合物（比較例1や比較例2など）では、密着性、塗布膜質、スクリーン印刷性の評価が「B」にとどまり、十分な性能を発揮できないという大きな課題がありました。

【解決策】物理的ブレンドではなく、化学的に「共重合」させる

新中村化学工業株式会社は、単純に混ぜ合わせるのではなく、「ポリビニルアセタール系」と「セルロース系」の成分を化学的に結合させる「共重合」というアプローチでこの課題を解決しました。

1. ポリビニルアセタール系とセルロース系のハイブリッド化

本技術の核心は、バインダーの組成として「ポリビニルアセタール系重合性化合物」と「セルロース系重合性化合物」を組み合わせた共重合体を合成したことにあります。

実施例1に見られるように、これら2つの成分を例えば配合比「10/10」の割合で反応させることで、単一の新しいポリマー（共重合体）を作り出しました。また、実施例4のように配合比を「15/5」と変化させるなど、分子レベルで2つの特性を融合させています。

2. 分子量の精密なコントロールと他のモノマーの追加

さらに、ポリマーの「数平均分子量（Mn）」を緻密に制御している点も見逃せません。実施例では、数平均分子量（Mn）がおおよそ30,500（実施例20）から81,000（実施例16）の範囲になるように合成されています。

また、必要に応じてBMAやMMAといった「他のモノマー」を配合比に加えることで（実施例2や実施例14など）、用途に合わせたさらなる特性のチューニングも可能にしています。

【効果】次世代の微細な電子部品製造を支える基盤技術

この共重合体技術によって、電子部品の製造現場に以下のような大きな効果がもたらされます。

• 相反する4つの性能の完全な両立： 「熱分解性」「密着性」「塗布膜質」「スクリーン印刷性」という、従来は両立が困難だった4つの評価項目すべてにおいて、最高評価（A）を達成する品質を実現しました。
• 焼成後の不純物リスクの大幅低減： 優れた熱分解性により、バインダー樹脂が焼成工程で綺麗に消失するため、電子部品の性能劣化の原因となる残留物を防ぎます。
• 製造プロセスの安定化： 単なる混合物とは異なり、高い密着性とスクリーン印刷性を維持できるため、コンデンサ等の高精度な製造歩留まりを向上させます。

電子部品がますます小型化・大容量化・高信頼性を求められる中、この技術は最先端のモノづくりを「素材の根本」から支える、極めて実用的で価値の高い発明と言えます。特許庁長官賞の受賞も納得の素晴らしい成果です。

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