CN105934802B - 导电性图案、带导电性图案的基材、带导电性图案的基材的制造方法、在表面具有导电性图案的结构体及该结构体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供导电性图案、带导电性图案的基材、带导电性图案的基材的制造方法、在表面具有导电性图案的结构体及该结构体的制造方法,其能够降低导电性细线的可视性,能够降低电阻值,能够提高基材与导电性图案的粘接性,能够抑制在基材弯曲时电阻值的改变,还能够附加耐高温潮湿等耐久性,关于由线幅小于10μm的导电性细线(2)构成的图案,细线的至少一部分是多层结构,该多层结构的特征在于,作为组成部分,包含第一层(21)和第二层(22),第一层(21)膜厚小于500nm,包含从导电性粒子、导电性填充物、导电性线选择的一种或两种以上的导电材料,第二层(22)厚于第一层(21),主要成分是金属。
Description
技术领域
本发明涉及导电性图案、带导电性图案的基材、带导电性图案的基材的制造方法、在表面具有导电性图案的结构体及该结构体的制造方法,更具体而言,涉及由线宽小于10μm的导电性细线构成的导电性图案、带导电性图案的基材、带导电性图案的基材的制造方法、在表面具有导电性图案的结构体及该结构体的制造方法。
背景技术
印刷法适用于大面积化、连续生产(例如卷对卷(Roll to Roll))、具有大幅降低生产成本的优点,近年来,尝试着将其应用于诸如电子部件的制造等。
在专利文献1中,记载了通过喷墨装置利用金属微粒子墨来描绘电路图案,接下来对该基板进行热处理或者光线处理,使所述电路图案所含有的聚合物或者界面活性剂分解挥发,形成期望膜厚的导体图案,再对此进行金属镀膜处理。
另外,专利文献2记载了形成配线7μm的Pd电路,在对此进行加压处理后,实施镀铜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2002-134878号公报
专利文献2:(日本)特开2003-306792号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是在专利文献1、2的技术中,无法充分满足下述(1)~(5)的要求。
(1)降低构成导电性图案的导电性细线的可视性。
例如,在将布置有导电性图案的基材作为诸如显示屏用透明电极使用时,需要降低导电性细线的可视性。
(2)通过降低导电性细线的电阻值来降低导电性图案的电阻值。
从降低可视性等方面考虑而使线宽小于10μm的导电性细线,为了发挥足够的导电性,需要降低电阻值。
(3)提高基材与导电性图案的粘接性。
例如在制造柔性显示屏时,需要提高基材与导电性图案的粘接性,从而稳定地保持导电性图案。
(4)抑制在使带导电性图案的基材弯曲的情况下的电阻值的改变,以便进行柔性化。
(5)赋予耐高温潮湿等耐久性。
因此,本发明的课题在于提供导电性图案、带导电性图案的基材、带导电性图案的基材的制造方法、在表面具有导电性图案的结构体及该结构体的制造方法,其能够降低导电性细线的可视性,能够降低电阻值,能够提高基材与导电性图案的粘接性,能够抑制基材弯曲时电阻值的改变,还能够被赋予耐高温潮湿等耐久性,
另外,本发明的其它课题将通过以下的记载而变得明确。
用于解决技术问题的技术方案
所述技术问题由以下的各发明解决。
1.一种导电性图案,其特征在于,
所述导电性图案是由线宽小于10μm的导电性细线构成的图案,
所述导电性细线的至少一部分是多层结构,
作为该多层结构的组成部分,包含第一层和第二层,第一层含有从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择的一种或两种以上导电材料,膜厚小于500nm;第二层的膜厚比所述第一层厚,以金属作为主要成分。
2.如1所述的导电性图案,其特征在于,
所述第一层与所述第二层的膜密度不同。
3.如1或2所述的导电性图案,其特征在于,
所述导电性细线的表面的算术平均粗糙度Ra在200nm以上且小于2000nm。
4.如1~3中任一项所述的导电性图案,其特征在于,
所述第一层以银或铜作为主要成分,所述第二层以铜作为主要成分。
5.如1~4中任一项所述的导电性图案,其特征在于,
在所述第二层的与所述第一层相反的一侧还具有第三层。
6.一种带导电性图案的基材,其特征在于,
在进行了表面处理的基材上设置有由线宽小于10μm的导电性细线构成的图案,
所述导电性细线的至少一部分是多层结构,
作为该多层结构的组成部分,包含第一层和第二层,第一层含有从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择的一种或两种以上导电材料,膜厚小于500nm;第二层的膜厚比所述第一层厚,以金属作为主要成分。
7.如6所述的带导电性图案的基材,其特征在于,
所述表面处理是提高所述基材的表面能的处理。
8.如6或7所述的带导电性图案的基材,其特征在于,
所述表面处理是在所述基材的表面形成树脂层的处理。
9.如6~8中任一项所述的带导电性图案的基材,其特征在于,
在两面进行了表面处理的所述基材的两面上,设置有由线宽小于10μm的所述导电性细线构成的图案。
10.一种带导电性图案的基材的制造方法,所述带导电性图案的基材是权利要求6~9中任一项所述的带导电性图案的基材,所述制造方法的特征在于,
在所述第一层的形成工序中包含印刷工序,该印刷工序包含在利用导电材料浓度小于5%的墨形成线段后,对墨的乾燥工序进行控制,在所述线段的线宽方向两端选择性地堆积导电材料的工序。
11.根据10所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
所述墨的表面张力小于50mN/m,且该墨相对于所述基材的接触角处于10°~50°的范围。
12.如10或11所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
将喷墨法用于所述印刷工序中的所述线段的形成。
13.如12所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
利用喷墨法对所述基材从多个方向进行多次印刷来形成所述线段。
14.如10~13的任一项所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
作为所述墨的乾燥工序,采用从干燥打印中的所述基材的工序、打印后加热的工序、打印后送风的工序,以及打印后照射光的工序中选择的一项工序或者多项工序的组合。
15.如10~14中任一项所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
作为选择性地堆积所述导电材料的工序的后续工序,通过从加热处理、化学处理、光(照射)处理中选择的处理进行低电阻化。
16.如10~15中任一项所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
作为所述第二层的形成工序,包含电化学工序。
17.如16所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
所述电化学工序是无电解镀及电解镀中的任一种或者两种的组合。
18.如10~17中任一项所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
在所述第二层之上形成第三层。
19.如10~18中任一项所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
以与所述导电性图案的至少一部分接触的方式形成集电线。
20.一种结构体,其特征在于,
所述结构体是在表面具有导电性图案的结构体,
所述导电性图案是由线宽未满10μm的导电性细线构成的图案,
所述导电性细线的至少一部分是多层结构,
作为该多层结构的组成部分,包含第一层和第二层,第一层含有从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择的一种或两种以上导电材料,膜厚小于500nm;第二层的膜厚比所述第一层厚,以金属作为主要成分。
21.一种结构体的制造方法,制造权利要求20所述的结构体,其特征在于,
使用在表面处理过的表面上设有导电性图案的带导电性图案的基材,
将所述带导电性图案的基材贴合在结构体表面上,或者将导电性图案部从所述带导电性图案的基材转印到结构体表面上,从而制造在表面具有导电性图案的结构体,
所述导电性图案是由线宽小于10μm的导电性细线构成的图案,
所述导电性细线的至少一部分是多层结构,
作为该多层结构的组成部分,包含第一层和第二层,第一层含有从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中的选择的一种或两种以上导电材料,膜厚小于500nm;第二层的膜厚比所述第一层厚,以金属作为主要成分。
附图说明
图1是表示构成第一实施方式的导电性图案的导电性细线的一个例子的剖视图。
图2是表示在第一层上设置第二层所引起的表面粗糙度的变化的一个例子的图。
图3是说明在由包含导电材料的墨形成的线段的线宽方向两端上使导电材料选择性地堆积的原理的图。
图4是说明第一层的形成过程的一个例子的说明图。
图5是说明第一层的形成过程的其它例子的说明图。
图6是说明第一层的形成过程的另外其它例子的说明图。
图7是表示集电线的形成例的图。
图8是表示构成第二实施方式的导电性图案的导电性细线的其它例子的剖视图。
图9是表示在两面上形成有导电性图案的基材的一个例子的图。
图10是表示用于制造带导电性图案的基材的制造装置的一个例子的说明图。
图11是说明第一层形成区域的基本结构的概要俯视图。
图12是说明第一层形成区域中的第一层的形成过程的一个例子的图。
图13是表示用于制造带导电性图案的基材的制造装置的其它例子的说明图。
图14是表示形成有导电性图案的结构体的一个例子的说明图。
图15是表示使用带导电性图案的基材在结构体表面上形成导电性图案的方法的例子的说明图。
图16是说明实施例的图。
图17是说明实施例的图。
图18是说明实施例的试验装置的图。
具体实施方式
以下,参照附图来对用于实施本发明的实施方式进行说明。
图1是表示构成第一实施方式的导电性图案的导电性细线的一个例子的剖视图。
在图1中,1是基材,2是构成导电性图案的导电性细线。
导电性细线2的线宽小于10μm。
导电性细线2具有多层结构,在图示的例子中,作为该多层结构的组成部分,有第一层21和第二层22。
第一层21包含从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择的导电材料,膜厚小于500nm。
第二层22的膜厚比第一层21厚,将金属作为主要成分。
由上述具有特定的多层结构的导电性细线形成的导电性图案能够起到如下效果:能够降低导电性细线的可视性,能够降低电阻值,能够提高基材和导电性图案的粘接性、能够抑制基材弯曲时电阻值的改变,还能够被赋予耐高温潮湿等耐久性。因此,例如具有适合作为设置在诸如柔性基材上的透明电极膜等使用的优秀特性。
导电性细线2的线宽小于10μm,优选为3~8μm的范围。如果线宽处于3~8μm的范围,就能够更好地防止导电性细线2断路,并且还能够适当地降低可视性。优选使线宽处于3μm以上且小于7μm的范围,更优选小于5μm。关于获得如此细的线宽的优选方法的例子,后面会具体描述。
导电性细线2的第一层21所含有的导电材料是从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择一种或者两种以上的组合即可,没有特别的限定,但例如,优选粒径小于100nm的金属纳米粒子(例如,银纳米粒子、铜纳米粒子等)或银粉、铜粉等导电性填充物,或者银纳米线、铜纳米线等导电性纳米线等。另外,可以使用导电性碳材料(例如石墨、碳纳米管、石墨烯等)。
第一层21的主要成分尤其优选银、铜,相反地,钯或白金因为另行需要还原工序等,会使工序数增加,所以不优选。
第一层21的膜厚只要小于500nm就没有特别的限定,但更优选30nm~300nm的范围。
在导电性细线2的第二层22中作为主要成分所含有的金属虽然没有特别的限定,但优选从银、铜、镍等选择一种或两种以上的组合。尤其,第二层的主要成分优选铜。
第二层22的膜厚只要比第一层厚,就没有特别的限定,但优选600nm~5μm的范围。需要说明的是,第二层22的膜厚是从第一层的表面测量的厚度。
第一层21和第二层22的膜厚比率优选第二层22的膜厚是第一层21的膜厚的5倍以上,更优选是10倍以上。
优选地,第一层21的膜密度和第二层22的膜密度互不相同。
尤其优选地,第二层22的膜密度高于第一层21的膜密度,此时,膜密度差优选1g/cm3以上。
例如,优选地,第一层21的膜密度处于5g/cm3~8g/cm3的范围,第二层22的膜密度处于6g/cm3~9g/cm3的范围。最优选地,在这些范围内形成上述的膜密度差。
膜密度能够通过X线反射率法来测量。
优选地,构成导电性图案的导电性细线2的表面的表面粗糙度大,例如算术平均粗糙度Ra优选在200nm以上且小于2000nm,更优选处于300nm~1200nm的范围。算术平均粗糙度Ra可利用高亮度非接触三维表面形状粗糙度仪WYKO NT9100来测量。由此,能够获得进一步降低导电性细线2的可视性的效果。
例如,从进一步降低导电性细线2的可视性的角度考虑,优选第二层22形成后的表面粗糙度相对于第一层21的表面粗糙度变大。
图2是表示在第一层21设置第二层22所引起的表面粗糙度的变化的一个例子的图。图2(a)是尚未设置第二层的第一层21表面的电子显微镜照片,图2(b)是在第一层21设置第二层22后的导电性细线2表面的电子显微镜照片。
如图所示,通过对第一层21设置第二层22,在表面形成凹凸,能够提高表面粗糙度。
不特别地限定基材1,能够将塑料、玻璃、金属(例如铜、镍、铝、铁等,或者合金)、陶瓷等单独或者贴合使用。尤其从柔性化等角度出发,优选塑料,其中聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸、聚酯、聚酰胺等较为适合。尤其适合聚对苯二甲酸乙二醇酯(别称PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(别称PBT)等聚丙烯。
基材1的形成导电性细线2的表面可以平滑,也可以是粗糙面。
在粗糙面的情况下,优选地,最大高度Ry小于5mm,更优选处于0.3mm~2mm的范围。最大高度Ry可利用高亮度非接触三维表面形状粗糙度仪WYKO NT9100测量。
粗糙面的具体表面状态没有特别的限定,但尤其优选使用凹凸有规则地周期性重复的形状、圆锥状柱结构连续的形状等具有光学上对特定波长控制反射、吸收的功能性的粗糙面基材。如果在这样的基材上形成了本发明的导电性图案,就兼有导电功能和光学功能,因而是优选的。
优选地,基材1被预先进行表面处理。表面处理优选例如溶剂洗净、界面活性剂水溶液洗净、UV臭氧洗净、等离子处理、树脂层形成等。
在表面处理为形成树脂层的情况下,可优选使用取代有羟基、羧基或者其盐、磺酸基或者其盐、聚氧乙烯基等的树脂,还可优选使用丙烯酸类树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂等。
树脂的重量平均分子量优选5000以上50万以下。另外,树脂也可具有交联结构。
树脂层的厚度优选50nm至5μm的范围。
形成树脂层的方法没有特别的限定,但优选通过印刷法、喷墨法、浸渍法等形成。
表面处理优选是提高基材1的表面能的处理。优选地,通过表面处理将基材1的表面能提高到5mN/m以上。
另外,作为表面处理的结果,优选使基材1的表面能在50mN/m以上。尤其,优选地将基材1的表面能设定在50mN/m以上且小于70mN/m的范围。
表面处理可以在基材1整体上进行,也可在包含形成导电性细线的区域的部分局部地进行。
另外,例如,将在基材1上形成的导电性图案部以后述的方式转印到诸如结构体上使用,在该情况下,优选地在基材1和导电性图案部之间赋予适当的剥离性(以下,也称作易剥离性。),此时,作为对基材1赋予易剥离性的处理,优选地,设置硅酮树脂层,在其上层作为本发明的表面处理设置树脂层等。该情况下的硅酮树脂层优选膜厚在10nm~10μm的范围,可使用溶剂式、无溶剂式、乳胶式等硅酮树脂。
接下来,对用于制造以上说明的基材1上布置有导电性图案的带导电性图案的基材的制造方法进行说明。
可对基材1预先实施上述表面处理。
在基材1上形成第一层21时,例如优选采用印刷工序。印刷工序只要将导电材料作为墨附加在基材1上,就没有特别的限定。
作为尤其优选的实施方式,印刷工序优选包含在利用导电材料浓度小于5%的墨形成线段后,控制墨的乾燥工序,以使导电材料在线段的线宽方向两端选择性地堆积的工序,以下对该点进行详细说明。
图3是说明使导电材料在由含有导电材料的墨所形成的线段的线宽方向两端选择性地堆积的原理的图。
在基材1上,在含有导电材料的液体所形成的线段(以下,有时称为线状液体。)20乾燥的过程中,与线状液体20的中央部相比,乾燥速度在边缘部具有加快的倾向(图3(a)),所以在线状液体20的边缘部促进了导电材料的局部堆积(图3(b))。由此,发生线状液体20的接触线(边缘部)的固定化,伴随着之后的乾燥的线状液体20在基材面方向的收缩受到抑制。由于该效果,线状液体20中的液体为了补充在边缘部由于乾燥而失去的部分的液体,形成从中央部朝边缘部的对流(图3(c))。由于该对流,线状液体20中的导电材料被运送到线宽方向两端,促进了进一步的堆积。通过如此堆积的导电材料,形成了第一层21(图3(d))。
由导电材料的选择性堆积而生成的第一层21与起初的线段相比能够大幅减小线宽,所以能够更好地实现导电性图案的细线化。
用于印刷工序的墨的导电材料浓度小于5%,优选小于1%。
墨作为导电材料的溶剂乃至分散剂,可使用将水或有机溶剂等中的一种或者两种以上的组合,但优选使用含有水的水性墨。另外,优选地在墨中含有界面活性剂。
不特别地限定有机溶剂,例如可例举出:1,2-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、丙二醇等醇类、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、三乙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙基醚等醚类等。
不特别地限定界面活性剂,可使用诸如硅类界面活性剂。硅类界面活性剂是将二甲基聚硅氧烷的侧锁或者末端进行聚醚变性的物质,例如,市面上出售的信越化学工业制的KF-351A、KF-642或毕克化学制的BYK347、BYK348等。
墨的表面张力小于50mN/m,更优选小于40mN/m。另外,优选地,墨相对于基材1的接触角处于10°~50°。表面张力可通过溶剂、界面活性剂等控制。接触角的调整也可进行同样的控制,但也可通过基材1的表面能设定来进行控制。
在利用墨在基材1上形成线段时,尤其优选使用喷墨法。喷墨头的墨液滴排出机构优选采用热方式、压力方式、连续方式等。通过喷墨法从喷墨头的一个喷嘴排出一次液滴的液滴量优选1pl~200pl的范围,更优选1pl~100pl的范围。
在采用喷墨法的情况下,优选地对基材1从多个方向进行多次印刷。对于该实施方式,参照图4、图5及图6的各例进行说明。
图4是说明第一层21的形成过程的一个例子的说明图。
如图4(a)所示,首先,使喷墨头沿着基材1的长度方向扫描多次,形成沿着该长度方向的条纹状的第一层,接下来,如图4(b)所示,进一步使喷墨头沿着基材1的宽度方向对该形成区域扫描多次,形成沿着该宽度方向的条纹状的第一层。如此,能够形成长度方向的条纹和宽度方向的条纹交差的格子状的第一层。
图5是说明第一层21的形成过程的其它例子的说明图。
如图5(a)所示,首先,使喷墨头从基材1的长度方向沿着以规定角度(在此是45°)倾斜的方向扫描多次,形成沿着该方向的条纹状的第一层,接下来,如图5(b)所示,进一步使喷墨头从基材1的长度方向沿着以另外规定的角度(在此是-45°)倾斜的方向对该形成区域扫描多次,形成沿着该方向的条纹状的第一层。如此,能够形成由从基材1的长度方向倾斜的斜线构成的格子状的第一层。
图6是说明第一层21的形成过程的其它的例子的说明图。
在该例子中,与图4的例子相同地,使喷墨头沿着基材1的长度方向扫描多次形成第一层(图6(a)),进一步使喷墨头沿着宽度方向扫描多次形成第一层(图6(b)),但通过射出控制来自喷墨头的墨,形成由波浪线构成的格子状的第一层。
例如,在使形成有导电性图案的基材1与其它部件重叠而形成器件等情况下,在导电性图案与布置在其它部件上的图案之间存在产生干涉条纹的情况,但例如,如图5的例子所示,通过使图案从基材的长度方向(或者宽度方向)倾斜,或者如图6的例子所示,通过使构成图案的线波浪化,能够得到良好地防止干涉条纹产生的效果。
不特别地限定附加在基材1上的墨的乾燥工序,例如,优选地,从干燥打印中的基材1的工序、打印后加热的工序、打印后送风的工序,以及打印后光照的工序中选择一项工序或将多项工序进行组合。
尤其,优选干燥打印中的基材1,例如,优选地将基材1的温度加热到40℃~80℃。在实施打印后加热的工序的情况下,也优选在所述温度范围中将基材1加热。
优选地,打印后的乾燥工序在刚印完字后就进行。
光照所使用的光只要是能够促进墨的乾燥的光即可,没有特别的限定,但优选红外线等。
作为使导电材料选择性地堆积的工序的后续处理,优选实施第一层21的低电阻化处理。通过对第一层21实施例如从加热处理、化学处理、光照处理中选择的处理,能够实现低电阻化。
不特别地限定加热处理的温度,但适合采用80℃~300℃范围的温度。在基材1是膜的情况下,优选采用80℃~180℃范围的温度。
作为化学处理,例如优选地举出除去导电材料中的有机物等的处理等,可使用以酸性或者碱性的洗净水溶液来洗净的方法,以溶剂或者溶剂水溶液来洗净的方法等。
光照处理例如可采用快速烧成、IR照射。
对第一层21可实施以上说明的处理中的一项或者将多项组合的低电阻化处理。
这样的低电阻化处理可在打印中进行。例如在利用喷墨法通过多次扫描来完成图案的情况下,可在其中途阶段一次或者分成多次将低电阻化处理在中途插入。尤其如上所述,在对基材从多个方向进行多次印刷的情况下,优选地在中途插入低电阻化处理。
在形成第二层22时,优选使用电化学工序。电化学工序优选采用无电解镀及电解镀中的任一种,或者将两种组合使用。
电解镀是指,使用溶解有作为镀膜想要析出的金属离子的溶液,通过电解使金属在具有导电性的物体上析出的方法。在此,能够利用第一层21作为具有导电性的物体,形成第二层。
无电解镀是指,使用溶解有作为镀膜想要析出的金属离子的溶液,通过化学反应使金属在催化剂上析出的方法。在此,能够利用第一层21作为催化剂,形成第二层。
优选地,集电线形成为与导电性图案的至少一部分连接(以下,有时称作引出电极或者引出配线。)。
图7是表示集电线的形成例子的图。
在该例子中,在基板1上设置有四个导电性图案200。
集电线3以包围各导电性图案200的方式设置在基板1上,与构成该导电性图案200的导电性细线2的一部分连接。
集电线3还与配线4连接,该配线4延伸至基板1的端部。
集电线3的线宽比构成导电性图案200的导电性细线2的线宽粗,优选在15μm以上,更优选在50μm以上,最优选在100μm以上。不特别地限定线宽的上限,但优选小于5mm。在集电线3中,与构成导电性图案200的导电性细线2直接结合的部分的线宽优选15μm以上且小于100μm。
在上述例子中,例举了集电线3沿着整体呈方形的导电性图案200的四边设置的例子,但例如也可以优选沿着对置的两边设置,或者沿着一边设置。另外,不一定要沿着边设置,至少与构成导电性图案200的导电性细线2的一部分连接即可。
在通过电化学工序形成导电性细线2的第二层22时,优选地,在形成第二层22之前,以与第一层21的至少一部分连接的方式形成集电线3。在该情况下,集电线3在第一层21形成前形成也可,在第一层21形成后形成也可。因为能够经由集电线3对第一层21稳定地通电,所以能够稳定地进行基于电化学工序、尤其是基于电解镀的第二层22的形成。
另外,集电线3在完成的产品中也能够确保对导电性图案200稳定地通电。
图8是表示第二实施方式的构成导电性图案的导电性细线的其它例子的剖视图。
在第二实施方式中,作为构成导电性细线2的至少一部分的多层结构的组成部分,除了上述的第一层21、第二层22之外,在第二层22的与第一层21相反的一侧还具有第三层23。
不特别地限定第三层23的材质,但从使第三层23起到保护导电性图案的保护层的功能的角度出发,优选Ni、Cr等耐腐食性金属或者由有机膜构成。
在制造第二实施方式的导电性图案时,导电性细线2的第一层21及第二层22的形成可使用作为第一实施方式的导电性图案的制造方法所说明的方法,通过在第二层22之上形成第三层23,能够制造出第二实施方式的导电性图案。
不特别地限定形成第三层23的方法,但优选使用电化学工序。
在第三层23由耐腐食性金属等金属构成的情况下,作为电化学工序,优选使用无电解镀及电解镀中的任一种或者将两种组合使用。
另外,在第三层由有机膜等构成的情况下,优选使用从电沉积法、电解聚合法等选择的方法。此时,能够将第一层21、第二层22作为电极利用,从而形成第三层23。
在以上的说明中,举了在基材1的一个面上形成导电性图案的例子,但本发明并不限于此。
也优选在基材1的两面上形成以上说明的导电性图案。
优选地,基材1的两面各自在导电性图案形成前,预先实施上述的表面处理。关于表面处理,可在基材1的表面和背面上实施同一种表面处理,也可实施不同种表面处理。
分别布置在基材1的表面和背面上的导电性图案可以相同,也可以不同。另外,导电性细线2的第一层21、第二层22的结构在表面和背面上可以相同,也可以不同。第二实施方式的导电性图案的第三层23的结构在表面和背面上可以相同,也可以不同。可以在一面上形成第一实施方式的导电性图案,在另一面上形成第二实施方式的导电性图案。
图9是表示在两面形成有导电性图案的基材1的一个例子的图,图9(a)俯视表面,图9(b)俯视背面。
如图9(a)所示,在基材1的表面上设置有多个导电性图案200。所述导电性图案200是由从基材1的长度方向倾斜的斜线所构成的导电性细线2的格子状图案。
设置在表面上的所述导电性图案200整体呈方形(长条状),长边沿着基材1的宽度方向配置。
另外,在所述导电性图案200上以在四边包围该导电性图案200的方式设置有集电线3。
另一方面,如图9(b)所示,在基材1的背面设置有多个导电性图案200。所述导电性图案200是由从基材1的长度方向倾斜的斜线所构成的导电性细线2的格子状图案。
设置在背面的所述导电性图案200整体呈方形(长条状),长边沿着基材1的长度方向配置。
另外,在所述导电性图案200上以在四边包围该导电性图案200的方式设置有集电线3。
设置在表面上的朝基材1的宽度方向延伸的长条状导电性图案200和设置在背面上的朝基材1的长度方向延伸的长条状的导电性图案200隔着基材1立体交差,配置成格子状。这样的图案能够作为静电电容式触摸传感器中的X、Y图案良好地应用于例如一枚由膜构成的基材1上。可将表面的导电性图案200和背面的导电性图案200中的一方作为X图案,将另一方作为Y图案。
接下来,例举用于制造带导电性图案的基材的制造装置的例子,对本发明进行更详细的说明。
图10是表示用于制造带导电性图案的基材的制造装置的一个例子的说明图。
图示的制造装置通过卷对卷(roll to roll)方式在基材上形成导电性图案。
5是卷绕有基材的卷绕体,6是第一层形成区域,7是支承辊,8是乾燥区域,9是低电阻化区域,10是第二层形成区域,11是第三层形成区域,12是卷绕形成有图案的基材的卷绕体。
使从卷绕体5送出的带状的基材1在卷绕到卷绕体12上为止的搬送过程中,在基材1上形成导电性图案。在以下的说明中,有时将从卷绕体5朝向卷绕体12的方向称作搬送方向。
从卷绕体5送出的带状的基材1被搬送到用于形成第一层21的第一层形成区域6。
图11是说明第一层形成区域6的基本结构的概要俯视图。
如图11所示,在本例中,在第一层形成区域6上一并设置有用于形成第一层21的头阵列61和用于描绘引出配线3的喷墨头62。头阵列61构成为将多个喷墨头配置成阵列状。
在第一层形成区域6中,首先,利用引出配线描绘用的喷墨头62在基材1上形成引出配线3。
形成了引出配线3的基材1的区域被搬送到乾燥区域8,在这里被乾燥处理。
之后,基材1的该区域向朝着卷绕体5的方向反向搬送一定距离,再次提供给第一层形成区域6。
然后,利用设置在第一层形成区域6上的用于形成第一层21的头阵列61,在基材1上形成第一层21。
图12是说明第一层形成区域6的第一层21的形成过程的一个例子的图。
如图12(a)所示,在形成过程中的第一打印工序中,将基材1朝搬送方向搬送的同时,使头阵列61朝与搬送方向垂直的方向(图中朝右的方向)扫描。如此,通过使基材1与头阵列61同时移动,能够使头阵列61相对于基材1在倾斜方向上相对移动。在该相对移动的过程中,通过将含有导电材料的墨从头阵列61向基材1上射出,能够描绘出相对于基材1的搬送方向以规定的角度倾斜的线段。例如,通过使基材1的搬送速度与头阵列61的扫描速度相同,能够描绘出以45°倾斜的线段。通过调整头阵列61的扫描速度以及(或者)基材1的搬送速度,能够将倾斜角设定成任意值。
接下来,形成了线段的基材1的区域被搬送到乾燥区域8,在这里被乾燥处理。通过控制该乾燥工序,能够在线段的线宽方向两端选择性地堆积导电材料。
之后,基材1的该区域向朝着卷绕体5的方向反向搬送一定距离,供于第一层形成区域6中的第二打印工序。
如图12(b)所示,在第二打印工序中,在将基材1朝搬送方向搬送的同时,使头阵列61朝与搬送方向垂直的方向且朝与第一打印工序中的扫描方向相反的方向(图中朝左的方向)扫描。在该相对移动的过程中,通过将含有导电材料的墨从头阵列61射出到基材1,能够描绘出相对于基材1的搬送方向朝与第一打印工序相反的方向以规定角度倾斜的线段。例如,通过使基材1的搬送速度与头阵列61的扫描速度相同,能够扫描出以-45°倾斜的线段。如此,如图所示,能够使在第一打印工序中形成的线段(倾斜角45°)和在第二打印工序中形成的线段(倾斜角-45°)垂直相交。
接下来,形成有线段的基材1的区域被搬送至乾燥区域8,在该处被乾燥处理。通过控制该乾燥工序,对于在第二打印工序中形成的线段,也能够使导电材料在线段的线宽方向两端选择性地堆积。
以该方式,能够形成由斜线构成的格子状的第一层21。
形成有第一层21的基材1的区域被搬送到低电阻化区域9。
在该例子中,在低电阻化区域9中设置有烤箱,通过将基材1在该烤箱中加热,第一层21的低电阻化处理得以实施。
实施了低电阻化处理的基材1的区域被搬送到第二层形成区域10。
在该例子中,第二层形成区域10设置有用于形成第二层22的电解镀装置。
电解镀装置例如形成使基材1搭在多个搬送辊上搬送的搬送系统,将所述搬送辊中的一个或者两个以上作为外部电极浸泡在镀槽内的镀液(也称作镀浴、电解液等)中。在镀液中设置相反电极。
利用电解镀装置从外部电极经由引出配线3向第一层21供电,在镀液中进行电解镀,从而能够形成第二层22。
在第二层形成区域10中,优选地,设置有将电解镀结束后的基材1的区域通过水等洗净液洗净的洗净装置和干燥洗净液的干燥装置等。
在该例子中,形成有第二层22的基材1的区域进一步被搬送到第三层形成区域11。
在第三层形成区域11中,设置有用于形成第三层23的电解镀装置。所述电解镀装置的基本结构可引用在第二层形成区域10中说明的结构。
在第三层形成区域11中,优选地,也设置将电解镀结束后的基材1的区域通过水等洗净液洗净的洗净装置和干燥洗净液的干燥装置等。
以上述方式,能够在基材1上形成导电性图案。形成有导电性图案的基材1的区域能够依次卷绕在卷绕体12上。
图13是表示用于制造带导电性图案的基材的制造装置的其它例子的说明图。图中,与图10相同的附图标记是相同结构,可引用在图10中进行的说明。
该例子所示的制造装置能够良好地用于在基材的两面形成导电性图案。
首先,在上游侧流水线A中,在从卷绕体13送出的带状基材1的一面(表面)上,与图10的例子相同地,通过在第一层形成区域6、乾燥区域8的处理形成第一层21。
在一面(表面)上形成有第一层21的基材1被卷绕在卷绕体14上。
卷绕结束后,用卷绕体14置换卷绕体13,并且以表背面相反的方式安装,再次通过在第一层形成区域6、乾燥区域8的处理,这回在基材1的另一面(背面)上形成第一层21。
以该方式,将在基材1的两面上形成第一层21的基材1卷绕在卷绕体14上。
接下来,卷绕体14作为卷绕体15而被安装在下游侧流水线B上。
在下游侧流水线B中,与图10的例子相同地,通过在低电阻化区域9、第二层形成区域10及第三层形成区域11的处理,对从卷绕体15送出的带状的基材1进行第一层的低电阻化、第二层22的形成及第三层23的形成,之后,结束了各处理的基材1被卷绕到卷绕体16上。
由于在下游侧流水线B上的各处理能够分别容易地同时实施在基材1的两面上,所以容易将下游侧流水线B上的卷对卷处理(roll to roll)一次完成。
以上说明的形成导电性图案的对象不限于二维片材状的基材,也可优选地应用于三维结构体(有时只称作结构体)。
结构体是指二维片材状以外的对象,诸如长方体状、球状、圆柱状、棱柱状、将这些组合而具有弯曲(曲面)的对象等,只要是包含三维形状的对象就没有特别的限定。
图14是说明形成有导电性图案的结构体的一个例子的说明图。
在图示的例子中,在结构体100的曲面上形成有导电性图案200。
不特别地限定结构体100的材质,优选由塑料、金属、陶瓷、石材、纸浆、木材形成形成的材质、橡胶、以及它们的复合材料等。
导电性图案200可设置在所述结构体100表面的整体或者一部分上。
在结构体100的表面上,可在形成导电性图案的特定的部位以可辨别该特定的部位的方式显示有图像信息(未图示)。在结构体表面的图像信息上形成导电性图案时,能够经由该导电性图案看出该导电性图案。图像信息没有特别的限定,但优选文字、符号、上色图案等。这些图像信息例如在开关、键盘、触摸面板、传感器等用途中,能够引导位置检测等功能。图像信息无需总是显示,可构成为例如能够在特定条件下显示。
不特别地限定制造具有导电性图案200的结构体100的方法,可以在结构体100的表面上直接形成导电性图案,但作为优选方法的一个例子,例如可举出使用形成有导电性图案的基材(带导电性图案的基材)制造的方法。
例如优选地,可采用将带导电性图案的基材贴合在结构体100表面上的方法,或者,采用将导电性图案200的一部分从带导电性图案的基材向结构体100表面转印的方法,由此制造出在表面上具有导电性图案200的结构体100。
图15是表示利用带导电性图案的基材在结构体100表面上形成导电性图案200的方法的例子的说明图。
在图15(a)的例子中,使形成有导电性图案200的基材1以导电性图案200侧朝向结构体100侧的方式经由粘结层17贴合在结构体100上。18是设置在基材1上的树脂层,在基材1上,导电性图案200形成在树脂层18的表面上。以该方式,将带导电性图案的基材贴合在结构体100表面,能够在结构体100表面上形成导电性图案200。
另外,如图15(b)的例子所示,还具有将基材1从图15(a)的例子所示的导电性图案200剥离的工序,因此能够向结构体100的表面转印导电性图案200。在该情况下,例如,通过在基材1与树脂层18之间预先实施使剥离容易进行的易剥离处理,能够使剥离在基材1与树脂层18的界面上容易进行。
本发明的导电性图案的用途没有特别的限定,可适合作为透明导电膜等来使用。
本发明的带导电性图案的基材及结构体的用途没有特别的限定,可用于各种电子设备所具有的各种器件。从显著地得到本发明效果的角度出发,例如,可作为液晶、等离子、有机电致发光、电致发射等各种方式的显示屏用透明电极使用,或者作为适合用于触摸面板、移动电话、电子纸、各种太阳能电池、各种电致发光调光元件等的透明电极来使用。
更具体而言,本发明的带导电性图案的基材及结构体适合用作器件的透明电极。作为器件没有特别的限定,例如,优选触摸面板传感器等。另外,具备这些器件的电子设备没有特别的限定,例如优选智能手机、平板电脑终端等。
实施例
以下对本发明的实施例进行说明,但本发明不限于实施例。
<基材的调制>
准备了下述基材1~4作为基材。需要说明的是,在基材1及2上没有实施表面处理,在基材3及4上实施了表面处理。
基材1:是市面上出售的光学用低热收缩处理PET膜(厚度120μm),表面能是50mN/m。
基材2:是与基材1不同的市面上出售的光学用低热收缩处理PET膜(厚度120μm),表面能是42mN/m。
基材3:对基材1进行了表面处理,将表面能调整到60mN/m。
基材4:对基材2进行了表面处理,将表面能调整到60mN/m。
<墨的调制>
墨1(含有银纳米粒子的墨1)
使作为固含量(银纳米粒子)的银纳米粒子分散物(阪东化学制SW1000)为0.2wt%,使二甘醇单丁醚为20wt%,将剩余部分利用离子交换水调配至100wt%,并利用1μm过滤器进行过滤。
将得到的滤液作为墨1。作为导电性粒子的银纳米粒子的浓度在所述过滤前后没有实质上的变化,在墨1中为0.2wt%。墨1的粘度是2.0mPa·s,表面张力是29mN/m。
墨2(含有银纳米粒子的墨2)
使作为固含量(银纳米粒子)的银纳米粒子分散物(阪东化学制SW1000)为0.2wt%,使1,3-丁二醇为25wt%,使界面活性剂(毕克化学公司制“BYK348”)为0.5wt%,将剩余部分利用离子交换水调配至100wt%,并利用1μm过滤器进行过滤。
将得到的滤液作为墨2。作为导电性粒子的银纳米粒子的浓度在所述过滤前后没有实质上的变化,在墨2中为0.2wt%。墨2的粘度是3.5mPa·s,表面张力是31mN/m。
墨3(含有铜纳米粒子的墨)
使作为固含量(铜纳米粒子)的铜纳米粒子分散物为0.2wt%,使乙二醇为30wt%,使界面活性剂(毕克化学公司制“BYK348”)为0.5wt%,将剩余部分利用离子交换水调配至100wt%,并将利用1μm过滤器进行过滤。
将得到的滤液作为墨3。作为导电性粒子的铜纳米粒子的浓度在所述过滤前后没有实质上的变化,在墨3中为0.2wt%。墨3的粘度是4.0mPa·s,表面张力是32mN/m。
墨4(含有银粉的墨)
使平均粒径0.5μm的银粉为0.1wt%,使乙二醇为30wt%,使界面活性剂(毕克化学公司制“BYK348”)为0.5wt%,将剩余部分利用离子交换水调配至100wt%,并利用1μm过滤器进行过滤。
将得到的滤液作为墨4。作为导电性粒子的银粉粒子的浓度在所述过滤前后没有实质上的变化,在墨4中为0.1wt%。墨4的粘度是4.0mPa·s,表面张力是32mN/m。
引出配线用的银纳米墨
使作为固含量(银纳米粒子)的银纳米粒子分散物(阪东化学制SW1000)为15wt%,使丙二醇为20%,将剩余部分利用离子交换水调配至100wt%,并利用1μm过滤器进行过滤,将得到的滤液作为引出配线用的银纳米墨。
(样品No.1)
利用图10所示的装置,在宽度300mm的辊状基材上以下述方式制作导电性图案。
<集电线(引出配线)的形成>
首先,利用一并设置在第一层形成区域6的引出配线用的喷墨头,使用引出配线用的银纳米墨来描绘引出配线。
将附加在基材上的墨在乾燥区域8中进行五分钟、70℃的送风乾燥。
<第一层的形成>
在上述乾燥过后,在第一层形成区域6上形成第一层的图案。
图11所示,在第一层形成区域6中,以与基材搬送方向垂直的方式配置有头阵列61。
在头阵列61上配置有五个喷墨头(柯尼卡美能达公司制“KM1024L”(压电方式,液滴量42pL),阵列整体的打印宽度被定为360mm。
将基材朝基材搬送方向搬送的同时,使头阵列61同时朝右方扫描,射出导电性墨(上述墨1),形成由图12(a)所示斜线构成的条纹(第一打印工序)。此时,选择喷嘴使喷墨头的喷嘴间隔均等地成为280μm,调整从选择的喷嘴射出的墨排出量在基材上成为1×10- 10m3/m来形成墨线,所述基材是基材温度由搬送路下部的加热器调整为70℃的基材。此时,液滴排出频率是4.5KHz。该线刚形成就进行乾燥,通过进一步控制乾燥条件,导电材料通过乾燥选择性地集聚在端部,其结果是,各墨线成为140μm间隔的两条平行线。
接下来,在停止基材搬送并进行一定距离的反向搬送后,如图12(b)所示,再次将基材朝基材搬送方向搬送的同时,使头阵列61从相反侧朝左方扫描,同时与第一打印工序相同地射出导电性墨,从而形成由与第一打印工序相反方向倾斜的斜线构成的条纹(第二打印工序)。
接下来,在乾燥区域8中进行五分钟、70℃的送风乾燥,形成第一层。最终,第一层成为由斜线构成的格子状图案。
接下来,在低电阻化区域9中将第一层在120℃的烤箱中加热一小时。
参照图16及图17对墨附加区域与第一层的形成图案的关系进行说明。
图16是说明第一打印工序及第二打印工序的墨附加区域的图。图中斜线部分是墨附加区域。如图所示,在各打印工序中附加在基材上的导电性墨的线段在基材上润湿铺展后的线宽是140μm,将其以280μm间距配置。
另一方面,图17是在线段的线宽方向两端选择性地堆积导电材料而最终形成的第一层所构成的格子状图案。如图所示,通过在线段的线宽方向两端选择性地堆积导电材料,从一根线段生成两根互相平行的线(平行线),从而形成线间隔140μm的格子状图案。
在本发明中,优选地,附加在基材上的导电性墨的线段润湿铺展后的线宽(该线宽与从一根线段生成的两根相互平行的线(平行线)间的间隔对应。)在100~400μm。另外,附加在基材上的导电性墨的线段的配置间距优选地设定在润湿铺展后的线宽的1.8~2.3倍的范围,更优选地设定在1.9~2.1倍的范围。
<第二层的形成>
接下来,将形成有第一层的基材的区域搬送到第二层形成区域10,利用电解镀装置进行铜的电解镀。
在镀铜时,从引出配线供电,在下述的镀浴中进行电解镀。将镀膜用铜板连接到正极,对引出配线部及第一层的细线部分的总面积以0.30A/dm2的恒定电流通电,直到细线部的膜厚成为目标膜厚的时间为止。
线宽成为表1所示的值。在通电结束后,充分地进行水洗,并乾燥。
<镀浴1>;电解镀铜
将五水硫酸铜60g、硫酸19g、1N盐酸2g、光泽附加剂(美录德公司制“ST901C”)5g利用离子交换水调配至1000ml,以这种配方进行调制。
样品No.1的导电性图案省略了第三层的形成。
<评价方法>
对于得到的带导电性图案的基材,进行了以下的评价。
(1)可视性
对于在纵横20cm的整个区域上形成的导电性图案,按照下述评价标准评价在一边改变着导电性图案与眼睛之间的距离的情况下是否能够识别形成导电性图案的格子的线。
<评价标准>
5:即使是5cm,也无法识别。
4:若是10cm,无法识别。
3:若是15cm,无法识别。
2:若是20cm,无法识别。
1:即使是25cm,也能够识别。
(2)薄层电阻
对构成导电性图案的导电性细线部的薄层电阻利用四端子四探针法进行了测量。
对于进行十次测量所测量出的平均值,按照下述评价标准进行评价。
<评价标准>
5:小于1.0Ω/□。
4:1.0Ω/□以上且小于5.0Ω/□。
3:5.0Ω/□以上且小于10.0Ω/□。
2:10.0Ω/□以上且小于50Ω/□。
1:50Ω/□以上。
(3)粘着性
基于带剥离法及交叉切割法进行评价。即,向带导电性图案的基材刻上25块痕迹(交叉切割),计量由于带剥离而产生膜剥离的块数。准备三枚带导电性图案的基材,将三次试验的计量值平均,并按照下述的评价标准进行评价。
<评价标准>
5:产生膜剥离的块数是0块。
4:产生膜剥离的块数是1-2块。
3:产生膜剥离的块数是3-5块。
2:产生膜剥离的块数是6-10块。
1:产生膜剥离的块数是11-25块。
(4)耐弯曲性
如图18所示,以形成有导电性图案的面作为表侧将带导电性图案的基材搭在直径10mm的圆柱上,在该状态下,使基材往复运动而使之弯曲,测量弯曲前后的该导电性图案的电阻值的下降率,按照下述的评价标准根据测量值进行评价。需要说明的是,在对两面具有导电性图案的基材实施该试验的情况下,可将任一面作为表侧搭在圆柱上进行同样的往复运动,对该面的导电性图案测量电阻值的下降率。
<评价标准>
5:小于5%
4:小于10%
3:小于20%
2:小于21-50%
1:50%以上
(5)耐久性(高温潮湿耐久性)
在85℃、相对湿度85%的环境下将带导电性图案的基材保存500小时,再回到常温常压环境下后测量电阻值的下降率,按照下述的评价标准根据测量值来进行评价。
<评价标准>
5:小于5%
4:小于10%
3:小于20%
2:小于21-50%
1:50%以上
以上的评价结果在表1中表示。
(样品No.2)
在实施例1中,将形成第一层的墨1(含有银纳米粒子的墨1)换成墨2(含有银纳米粒子的墨2),进而将电解镀条件的电流密度替换为0.50A/dm2,使第一层及第二层的膜密度成为表1的值,除此之外,与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.3)
在实施例1中,将形成第一层的墨1(含有银纳米粒子的墨1)换成墨3(含有铜纳米粒子的墨),将低电阻化区域9中的低电阻化处理替换成在还原气体氛围中180℃下的加热处理,形成表1的层叠结构,除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.4)
在实施例1中,将形成第一层的墨1(含有银纳米粒子的墨1)换成墨4(含有银粉的墨),将其通过柔性印刷法附加在基材上,形成表1的层叠结构。除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.5)
在实施例1中,除了以下述方法形成第二层以外,其余与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
<第二层的形成>
对形成有第一层的基材,使用下述镀浴2来进行电解镀银。
在镀膜时,从引出配线供电,在下述镀浴中进行电解镀银。将镀膜用银板连接到正极,对引出配线部及第一层的细线部分的总面积以0.30A/dm2的恒定电流通电,直至细线部的膜厚成为目标膜厚的时间为止。线宽成为在表1所示的值。通电结束后,充分进行水洗,并乾燥。
<镀浴2>;电解镀银
将氰化银35g、氰化钾80g、炭酸钾10g用离子交换水调配至1000ml,以这种配方进行调制。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.6)
在实施例1中,将基材3换成基材1,除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.7)
在实施例1中,将基材3换成基材2,除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.8)
在实施例1中,将基材3换成基材4,除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.9)
在实施例1中,在第二层的与第一层相反的一侧上再以下述方法形成第三层,形成表1的层叠结构,除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
<第三层的形成>
在形成有第二层的基材上使用下述镀浴2进行电解镀镍。
在进行镀膜时,从引出配线供电,在下述镀浴3中进行电解镀。将镀膜用镍板到正极,对引出配线部及第一层的细线部分的总面积以0.05A/dm2的恒定电流通电,直至细线部的膜厚成为表1所示的目标膜厚的时间为止。线宽成为表1所示的值。在通电结束后,充分进行水洗,并乾燥。
<镀浴3>;电解镀镍
将硫酸镍240g、氯化镍45g、硼酸30g用离子交换水调配至1000ml,以这种配方进行调制。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.10)
在实施例1中,在第二层的与第一层相反的一侧上再以下述方法形成第三层,形成表1的层叠结构,除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
<第三层的形成>
在形成有第二层的基材上利用下述镀浴4进行无电解镍镀。
无电解镀时间,一直持续到成为表1所示的规定膜厚为止。线宽成为表1所示的值。
<镀浴4>;无电解镀镍
将硫酸镍26g、柠檬酸钠60g、次亚磷酸钠21g、硫酸铵用离子交换水调配至1000ml,以这种配方进行调制。镀浴温度定为90℃。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
(样品No.11)
在实施例1中,在第二层的与第一层相反的一侧上再以下述方法形成第三层,形成表1的层叠结构,除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
<第三层的形成>
对形成有第二层的基材,在电解液中采用通用方法进行电沉积涂装,形成具有表1所示的膜厚及线宽的有机膜所构成的第三层,所述电解液使用由碳黑和水溶性电沉积树脂形成的混合物。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同的评价,其结果在表1中表示。但是,因为样品No.7在第三层使用有机膜,所以无法测量薄层电阻,而是测量了未设置有机膜的端部间的端子间电阻。其结果是,可以确定与另行测量的样品No.1中的端部间的端子间电阻实质上是相同的值。
(样品No.12)※比较
在实施例1中,调整墨排出量,使其在调整为40℃的基材上成为4×10-10m3/m,以此形成墨线,从而形成表1的层叠结构,除此之外与实施例1相同地获得带导电性图案的基材。
对得到的带导电性图案的基材进行与实施例1相同评价的结果在表1中表示。
[表1]
<评价>
通过表1可知,对于本发明的样品No.1~11的导电性图案及具备该导电性图案的基材(带导电性图案的基材),能够降低导电性细线的可视性,降低电阻值,提高基材与导电性图案的粘接性(粘着性),抑制基材弯曲时电阻值的变动,还能够赋予耐高温潮湿等耐久性。
通过样品No.1和样品No.2的对比可知,第二层的膜密度高于第一层的膜密度的样品No.1在粘着性、耐弯曲性方面更优秀。
使用银粉的样品No.4与使用银纳米墨的样品No.1相比,发明效果有些许不足,但因为使用了银,所以例如与利用了在低电阻化时需要还原处理的钯等情况相比,能够大幅降低低电阻化处理的负担(处理时间等)。
通过样品No.1与样品No.5的对比可知,第二层以铜作为主要成分的样品No.1在粘着性、耐弯曲性方面更优秀。
通过基材彼此不同的样品No.1、6、7及8的对比可知,通过使基材的表面能在50mN/m以上,能够进一步降低导电性细线的可视性,并能够进一步提高粘着性、耐弯曲性。
将设置有第三层的样品No.9、10及11与未设置第三层的样品No.1相比可知,在耐高温潮湿方面更优秀。
另一方面,可知导电性细线的线宽在10μm以上的样品No.12(比较)无法充分地降低导电性细线的可视性,另外在粘着性、耐弯曲性、耐高温潮湿方面也存在不足。
附图标记说明
1:基材
2:导电性细线
21:第一层
22:第二层
23:第三层
3:集电线
4:配线
Claims (21)
1.一种导电性图案,其特征在于,
所述导电性图案是由线宽小于10μm的导电性细线构成的图案,
所述导电性细线的至少一部分是多层结构,
作为该多层结构的组成部分,包含第一层和第二层,第一层含有从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择的一种或两种以上导电材料,膜厚小于500nm;第二层的膜厚比所述第一层厚,以金属作为主要成分。
2.如权利要求1所述的导电性图案,其特征在于,
所述第一层与所述第二层的膜密度不同。
3.如权利要求1或2所述的导电性图案,其特征在于,
所述导电性细线的表面的算术平均粗糙度Ra在200nm以上且小于2000nm。
4.如权利要求1或2所述的导电性图案,其特征在于,
所述第一层以银或铜作为主要成分,所述第二层以铜作为主要成分。
5.如权利要求1或2所述的导电性图案,其特征在于,
在所述第二层的与所述第一层相反的一侧还具有第三层。
6.一种带导电性图案的基材,其特征在于,
在进行了表面处理的基材上设置有由线宽小于10μm的导电性细线构成的图案,
所述导电性细线的至少一部分是多层结构,
作为该多层结构的组成部分,包含第一层和第二层,第一层含有从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择的一种或两种以上导电材料,膜厚小于500nm;第二层的膜厚比所述第一层厚,以金属作为主要成分。
7.如权利要求6所述的带导电性图案的基材,其特征在于,
所述表面处理是提高所述基材的表面能的处理。
8.如权利要求6或7所述的带导电性图案的基材,其特征在于,
所述表面处理是在所述基材的表面形成树脂层的处理。
9.如权利要求6或7所述的带导电性图案的基材,其特征在于,
在两面进行了表面处理的所述基材的两面上,设置有由线宽小于10μm的所述导电性细线构成的图案。
10.一种带导电性图案的基材的制造方法,所述带导电性图案的基材是权利要求6~9中任一项所述的带导电性图案的基材,所述制造方法的特征在于,
在所述第一层的形成工序中包含印刷工序,该印刷工序包含在利用导电材料浓度小于5%的墨形成线段后,对墨的乾燥工序进行控制,在所述线段的线宽方向两端选择性地堆积导电材料的工序。
11.根据权利要求10所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
所述墨的表面张力小于50mN/m,且该墨相对于所述基材的接触角处于10°~50°的范围。
12.如权利要求10或11所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
将喷墨法用于所述印刷工序中的所述线段的形成。
13.如权利要求12所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
利用喷墨法对所述基材从多个方向进行多次印刷来形成所述线段。
14.如权利要求10或11所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
作为所述墨的乾燥工序,采用从干燥打印中的所述基材的工序、打印后加热的工序、打印后送风的工序,以及打印后照射光的工序中选择的一项工序或者多项工序的组合。
15.如权利要求10或11所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
作为选择性地堆积所述导电材料的工序的后续工序,通过从加热处理、化学处理、光照射处理中选择的处理进行低电阻化。
16.如权利要求10或11所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
作为所述第二层的形成工序,包含电化学工序。
17.如权利要求16所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
所述电化学工序是无电解镀及电解镀中的任一种或者两种的组合。
18.如权利要求10或11所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
在所述第二层之上形成第三层。
19.如权利要求10或11所述的带导电性图案的基材的制造方法,其特征在于,
以与所述导电性图案的至少一部分接触的方式形成集电线。
20.一种结构体,其特征在于,
所述结构体是在表面具有导电性图案的结构体,
所述导电性图案是由线宽未满10μm的导电性细线构成的图案,
所述导电性细线的至少一部分是多层结构,
作为该多层结构的组成部分,包含第一层和第二层,第一层含有从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择的一种或两种以上导电材料,膜厚小于500nm;第二层的膜厚比所述第一层厚,以金属作为主要成分。
21.一种结构体的制造方法,制造权利要求20所述的结构体,其特征在于,
使用在表面处理过的表面上设有导电性图案的带导电性图案的基材,
将所述带导电性图案的基材贴合在结构体表面上,或者将导电性图案部从所述带导电性图案的基材转印到结构体表面上,从而制造在表面具有导电性图案的结构体,
所述导电性图案是由线宽小于10μm的导电性细线构成的图案,
所述导电性细线的至少一部分是多层结构,
作为该多层结构的组成部分,包含第一层和第二层,第一层含有从导电性粒子、导电性填充物、导电性线中选择的一种或两种以上导电材料,膜厚小于500nm;第二层的膜厚比所述第一层厚,以金属作为主要成分。
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