CN107274968A - 导电性组合物及由其形成有导电膜的电路基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供导电性组合物及由其形成有导电膜的电路基板。一种导电性组合物，其特征在于，包含银粉和溶剂，且包含光反应引发剂或光酸产生剂，且包含选自含氧化合物、含酸基的共聚物、含羟基的聚羧酸酯、聚硅氧烷、以及长链聚氨基酰胺与酸酯的盐中的至少1种分散剂。

Description

导电性组合物及由其形成有导电膜的电路基板
本申请是申请日为2013年5月8日、申请号为201380014122.X、发明名称为导电性组合物及由其形成有导电膜的电路基板的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及导电性组合物以及由其形成有导电膜的电路基板，更详细而言，涉及对于印刷电路板的导体电路图案、形成于等离子体显示面板的前面基板、背面基板上的导体电路图案等的形成有用的、能够通过使用闪光灯的光照射进行煅烧的导电性组合物。
背景技术
一直以来，热固化型导电性树脂组合物通过在薄膜基板、玻璃基板等上涂布或印刷并使其热固化，从而被广泛用于电阻膜式触摸面板的电极、印刷电路板的电路图案等的形成。另外，对于等离子体显示面板、荧光显示管、电子构件等中的导体图案的形成，通常使用含有极大量的金属粉或玻璃粉末的导电性糊剂、通过丝网印刷法来进行图案形成。
然而，这种方法中，需要高温下的加热、煅烧，因此存在基板限定于不受高温影响的材料的缺点。例如，纤维素(纸)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、和其它许多塑料等成本更低或柔软性的基板大多无法耐受这些温度。同样，有机半导体等基板上的其它成分也有时会在高温下分解。
作为解决这些问题的方法，近年来开发了所谓光煅烧的技术，并受到关注。例如，专利文献1中公开了如下的方法：将至少含有粒径低于1μm的纳米颗粒的分散体在基材上进行图案印刷，照射脉冲发光，由此使包括大部分金属纳米颗粒的一部分纳米颗粒显示作为所谓黑体的行为，显示高电磁射线吸收率，且颗粒的热质量(thermal mass)小，从而颗粒被快速加热、熔化、固化，形成电路图案。该方法的情况下，由于基板的导热率差，且脉冲发光长度较短，仅能向基板传导最小限度的能量，因此可以解决现有的利用热固化、煅烧的方法的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2008-522369号公报
发明内容
发明要解决的问题
根据前述所谓的光煅烧技术，可以解决现有的利用热固化、煅烧的方法的问题，但存在难以获得良好的电特性的问题，现状是尚未广泛地实用化。
本发明是鉴于这种现有技术的问题而做出的，其基本目的在于通过新的光煅烧技术来提供用于形成具有良好电特性的导电膜的导电性组合物。
此外，本发明的目的在于提供由该导电性组合物、生产率良好且低成本地形成有导体膜的电路基板。
用于解决问题的方案
本发明人等发现为了达成前述目的，在利用光照射来煅烧导电性组合物的技术中，使用光反应引发剂或光酸产生剂，由此能够提高导电性组合物的电特性。
即，根据本发明，提供一种导电性组合物，其特征在于，其为用于通过光照射进行煅烧的、在溶剂中含有导电性微粒的导电性组合物，其中，所述导电性组合物含有光反应引发剂或光酸产生剂。
在优选的实施方式中，前述导电性组合物还含有分散剂，此外，前述溶剂为有机溶剂、水、或它们的混合物。
此外，根据本发明，提供一种电路基板，其特征在于，具有导电膜，所述导电膜是对涂布前述涂布导电性组合物并干燥而获得的涂膜进行光照射所形成的。
发明的效果
本发明的导电性组合物如前所述是用于通过光照射进行煅烧的导电性组合物，最大的特征在于，其含有光反应引发剂或光酸产生剂。由此，可以形成具有良好电特性的电路图案等导电膜。
虽然未必能说是明确，但可以认为这是由于，光反应引发剂具有吸收光能量而被激发的性质，因此，通过与光反应引发剂共存，可以改善导电性微粒本身的光能量的吸收率。由此，颗粒被快速加热、熔化、煅烧，从而发挥良好的导电性。
另一方面，可以认为在组合物含有光酸产生剂时，光酸产生剂作为导电性微粒的表面处理剂而起作用，从而发挥良好的导电性。
另外，在使用本发明的导电性组合物的方法的情况下，对在基材上图案印刷的导电性组合物进行光照射，从而能够形成导体电路，因此能够生产率良好且低成本地提供形成有导体电路的电路基板。而且，根据使用本申请发明的导电性组合物的方法，可以仅向基材传导最小限度的能量，因此具有能够使用的基材不受限定的优点。
具体实施方式
以下，关于本发明的导电性组合物的各构成成分进行说明。
作为本发明的导电性组合物中使用的导电性微粒，可列举出银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)、铜(Cu)、铝(Al)、锡(Sn)、铅(Pb)、锌(Zn)、铁(Fe)、铂(Pt)、铱(Ir)、锇(Os)、钯(Pd)、铑(Rh)、钌(Ru)、钨(W)、钼(Mo)等单质及其合金等金属；氧化锡(SnO2)、氧化铱(In2O3)、ITO(氧化铟锡；Indium Tin Oxide)等金属氧化物；炭黑等，它们可以单独使用或者以2种以上的混合粉末的形式使用。另外，为了防止导电性微粒的氧化、提高在组合物内的分散性，优选用脂肪酸进行过处理。脂肪酸当中，特别优选碳数为6～8的低碳羧酸，具体而言优选为己酸、庚酸、辛酸、山梨酸、苯甲酸、水杨酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸的水平的长度。
作为导电性微粒，优选Cu、Ag、Al，更优选Ag。
关于前述导电性微粒的形状，可以使用球状、鳞片状、枝晶状等各种形状，在本发明的导电性组合物中，导电性微粒的一次粒径优选低于1μm，更优选为300nm以下，进一步更优选为100nm以下，特别更优选为60nm以下，最优选为20nm以下。
上述导电性微粒的一次粒径是由用电子显微镜观察的随机10个导电性微粒算出的平均粒径。
关于导电性微粒的配混量，达到导电性组合物整体的5质量％以上且90质量％以下、优选为10质量％以上且70质量％以下、更优选为15质量％以上且50质量％以下的比率是合适的。导电性微粒的配混量低于5质量％时，变得容易产生电极电路的线宽收缩、断线，另一方面，超过90质量％地大量配混时，变得难以制作稳定的良好的分散体(糊剂)，故不优选。
作为前述光反应引发剂，只要是能够吸收光能量而激发并生成例如自由基的物质，无论名称如何均可以使用，此外，也可以使用惯用公知的光引发助剂、敏化剂。作为具体的光反应引发剂，可列举出烷基苯基酮系化合物、苯偶姻化合物、苯乙酮化合物、蒽醌化合物、噻吨酮化合物、二苯甲酮化合物、呫吨酮化合物、叔胺化合物、肟酯系化合物、酰基氧化膦系化合物、二茂钛化合物等。在这些当中，优选烷基苯基酮系和二茂钛化合物。
作为烷基苯基酮系引发剂，可列举出α-羟基烷基苯基酮系化合物、α-氨基烷基苯基酮系化合物、缩酮化合物等。
作为α-羟基烷基苯基酮系引发剂的市售品，可列举出BASF Japan Ltd.制造的IRGACURE(注册商标)127、IRGACURE184、IRGACURE2959、DAROCUR(注册商标)1173等。
作为α-氨基烷基苯基酮系引发剂，具体而言，可列举出2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁烷-1-酮、2-(二甲基氨基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、N,N-二甲基氨基苯乙酮等α-氨基苯乙酮系引发剂，作为市售品，可列举出BASF Japan Ltd.制造的IRGACURE369、IRGACURE379、IRGACURE907等。
作为缩酮系引发剂，具体而言，例如可列举出苯乙酮二甲基缩酮、苯偶酰二甲基缩酮等，作为市售品，可列举出BASF Japan Ltd.制造的IRGACURE651等。
作为二茂钛化合物，具体而言，例如可列举出双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-(2-(1-吡咯-1-基)乙基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-((2,5-二甲基-1-吡咯-1-基)甲基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-((2-异丙基-5-甲基-1-吡咯-1,6-基)甲基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-((3-三甲硅烷基-2,5-二甲基-1-吡咯-1-基)甲基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-((2,5-二甲基-3-(双(2-甲氧基乙基)氨基甲基)-1-吡咯-1-基)甲基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-((2,5-双(吗啉代甲基)-1-吡咯-1-基)甲基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,3,5,6-四氟-4-(3-(1-吡咯-1-基)丙基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-(2-(4,5,6,7-四氢-异吲哚-2-基)乙基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-(6-(9-咔唑-9-基)己基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-(3-(2,3,4,5,6,7,8,9-八氢-1-咔唑-9-基)丙基)苯基]钛、双(环戊二烯基)-双[2,6-二氟-3-(2-(N-烯丙基甲基磺酰基氨基)乙基)苯基]钛、双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)钛等。作为市售品，可列举出在可见光区域有吸收的BASF Japan Ltd.制造的IRGACURE784等。
上述列举了代表性的光反应引发剂类，但只要是通过使用闪光灯等的光照射产生自由基活性种的物质、或有助于其增长种(propagating species)的作用的物质，就不限定于前述物质。光反应引发剂的配混量(还含有光引发助剂及敏化剂时为光反应引发剂与光引发助剂及敏化剂的总量)相对于光反应引发剂和导电性颗粒的总质量，为0.01～30质量％、优选为0.05～15质量％、更优选为0.1～5质量％的范围是适当的。光反应引发剂的配混量为0.01质量％以上时，能够良好地获得本发明的效果。但是，超过30质量％时，会妨碍煅烧，故不优选。
作为前述光酸产生剂，只要是能够吸收光能量而激发并生成例如酸的物质，无论名称如何均可以使用。作为具体的光酸产生剂，例如可列举出重氮盐、碘鎓盐、溴鎓盐、氯鎓盐、锍盐、硒鎓盐、吡喃鎓盐、噻喃鎓盐、吡啶鎓盐等鎓盐；三(三卤代甲基)-均三嗪(例如2,4,6-三(三氯甲基)-均三嗪)、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-甲基-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪等卤代化合物；磺酸的2-溴苄基酯；亚氨基磺酸酯(iminosulfonate)；1-氧代-2-重氮萘醌-4-磺酸酯衍生物；N-羟基酰亚胺＝磺酸酯；三(甲烷磺酰氧基)苯衍生物；双磺酰基重氮甲烷类；磺酰基羰基烷烃类；磺酰基羰基重氮甲烷类；二砜化合物；铁芳烃络合物等。这些光酸产生剂可以单独使用或者组合使用2种以上。
作为光酸产生剂的市售品，可列举出Union Carbide Corporation制造的CYRACURE UVI-6950、UVI-6970、ADEKA CORPORATION制造的OPTOMER SP-150、SP-151、SP-152、SP-170、SP-171、Nippon Soda Co.,Ltd.制造的CI-2855、Degussa公司制造的DegacereKI85B等三芳基锍盐、未取代或取代的芳基重氮盐、二芳基碘鎓盐。另外，作为磺酸衍生物，可列举出Midori Kagaku Co.,Ltd.制造的PAI-101(以上，均为商品名)等。
这种光酸产生剂的配混量相对于光酸产生剂与导电性颗粒的总质量，为0.01～30质量％，优选为0.05～15质量％，更优选为0.1～5质量％的范围是适当的。光酸产生剂的配混量为0.01质量％以上时，能够良好地获得本发明的效果。但是，超过30质量％时，会妨碍煅烧，故不优选。
本发明的导电性组合物中，为了形成稳定的糊剂，优选向导电性微粒中添加合适的分散剂。作为分散剂，可以使用具有与导电性微粒有亲和性的极性基团的化合物、高分子化合物，例如磷酸酯类等含氧化合物、含酸基的共聚物、含羟基的聚羧酸酯、聚硅氧烷、长链聚氨基酰胺与酸酯的盐等。在市售的分散剂中，作为可以适宜使用的物质，可列举出BYK(注册商标)-101、-103、-108、-110、-112、-130、-184、-2001、-2020(均为BYK Japan KK制造)等。这种分散剂的配混量为组合物总量的0.1～10质量％、优选为1～5质量％是合适的。
本发明的导电性组合物中，作为用于分散导电性微粒的溶剂，可以使用有机溶剂、水。作为有机溶剂的具体例，例如可列举出甲乙酮、环己酮等酮类；甲苯、二甲苯、四甲基苯等芳香族烃类；溶纤剂、甲基溶纤剂、卡必醇、甲基卡必醇、丁基卡必醇、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙醚、三乙二醇单乙醚等二醇醚类；乙酸乙酯、乙酸丁酯、溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯、卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯等乙酸酯类；乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、松油醇(α-萜品醇)、异冰片基环己醇等醇类；辛烷、癸烷等脂肪族烃；石油醚、石脑油、氢化石脑油、溶剂石脑油等石油系溶剂，这些可以单独使用或者或组合使用两种以上。这些当中，从环境卫生的方面出发，优选醇类及水，特别是从分散稳定性的观点出发，优选醇类。
溶剂的配混比率只要为能够获得良好分散稳定性的糊剂的量的比率，就没有特别限定，为组合物总量的20～80质量％，优选为30～75质量％，更优选为40～70质量％是理想的。溶剂的配混比率超过80质量％时，干燥需要时间，而且担心会产生由挥发成分的蒸发导致的环境卫生上的问题，故不优选。
另外，本发明的导电性组合物中，还可以以不损害本发明效果的量的比例、根据需要少量添加流动性赋予剂、稳定剂、消泡剂、流平剂、抗粘连剂、硅烷偶联剂、增稠剂、触变剂、无机填充剂、着色剂等各种添加剂。
电路基板的制造中，通过丝网印刷法、喷墨、棒涂机、刮刀涂布机等公知的涂布方法将如前所述的组成的导电性组合物涂布在基材上，在例如约50～100℃下干燥，形成规定图案的涂膜。图案形成中，可以使用遮蔽法、抗蚀剂等。
其后，对前述规定图案的涂膜用闪光灯等照射光。此时，涂膜中大部分的纳米颗粒即导电性微粒显示作为所谓黑体的行为，显示高光能量吸收率，且颗粒的热质量小，从而颗粒被快速加热、熔化、煅烧，形成电路图案的导电膜。
作为上述基材，可以没有特别限定地使用各种物质。具体而言，可以使用纤维素(纸)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜等树脂性薄膜、玻璃基材、陶瓷基材、BT(双马来酰亚胺三嗪)基材、玻璃环氧基材、玻璃聚酰亚胺基材、酚基材、纸酚等基材。
作为聚酯薄膜，可列举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜等。
在这些基材当中，本发明的导电性组合物优选用于树脂性薄膜、含树脂的基材。
利用光照射的煅烧优选为使用闪光灯的光照射。闪光灯为在石英、玻璃等的管内封入有发光气体(Xe、Kr、Ar、Ne等)的灯，以发光时间1μs～5000μs的极短时间进行发光，可以以200nm～1100nm的波长的宽频区域的光谱进行照射。从获得的容易度出发，优选封入有Xe的氙气闪光灯。
实施例
以下，示出实施例及比较例，并对本发明进行具体说明，但本发明不限定于下述实施例。需要说明的是，以下，若无特别说明，则“份”均为质量基准。
实施例1～3及比较例1
<导电性糊剂的制备>
按照表1中示出的配混比例(质量比)配混除银粉之外的各成分，用搅拌机混合10分钟后，配混银粉，用搅拌机混合10分钟，得到实施例1～3及比较例1的各导电性糊剂。
表1
<电阻率值的测定>
在PET薄膜上隔开约2mm宽度的间隔用透明胶带实施遮蔽，用刮板涂布导电性糊剂后，剥离透明胶带，使用热风循环式干燥炉在80℃下进行30分钟干燥。使用SURFCORDER(Kosaka Laboratory Ltd.制造、SE-30H)测定获得的图案的膜厚，使用MEASURINGMICROSCOPE(OLYMPUS株式会社制造、STM-MJS)测定图案宽度，使用DIGITAL MULTIMETER(CUSTOM公司制造、CORPORATION CDM-26)测定图案长度1cm的电阻值。
接着，使用照片用照相机(FUJIFILM Corporation制造Pocketfujica 350Flash)，自图案上方3mm的高度照射闪光，然后再次测定图案长度1cm的电阻值。
由上述测定的膜厚、图案宽度、及电阻值算出电阻率值。将获得的结果示于下述表2。
表2
如表2所示，添加有光反应引发剂的实施例1～3的导电性糊剂与未添加光反应引发剂的比较例1相比，电阻率值减少，作为导电性材料显示良好的结果。
实施例4及5
按照表3中示出的配混比例(质量比)配混除银粉之外的各成分，用搅拌机混合10分钟后，配混银粉，用搅拌机混合10分钟，得到实施例4、5的各导电性糊剂。
对于获得的各导电性糊剂，与前述同样操作，由膜厚、图案宽度、及电阻值测定电阻率值。将其结果示于表4。
表3
表4
如表4所示，添加有光酸产生剂的实施例4、5的导电性糊剂与未添加光酸产生剂的比较例1相比，电阻率值减少，作为导电性材料显示良好的结果。

Claims (3)

1.一种导电性组合物，其特征在于，包含银粉和溶剂，且包含光反应引发剂或光酸产生剂，且包含选自含氧化合物、含酸基的共聚物、含羟基的聚羧酸酯、聚硅氧烷、以及长链聚氨基酰胺与酸酯的盐中的至少1种分散剂。
2.根据权利要求1所述的导电性组合物，其特征在于，所述溶剂为有机溶剂、水、或它们的混合物。
3.一种电路基板，其特征在于，具有导电膜，所述导电膜是对在基材上涂布权利要求1或2所述的导电性组合物并干燥而获得的涂膜进行光照射所形成的。
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