JP2006169592A - Metal fine particle-dispersed liquid, wiring using the same and method for forming the same - Google Patents

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Kohei Shimoda
浩平 下田
Kazumasa Okada
一誠 岡田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal fine particle-dispersed liquid which does not exert adverse influence on the contrast and color tone of a display in a display device such as a PDP (Plasma Display Panel) and can form wiring having excellent conductivity as well, to provide wiring formed using the metal fine particle-dispersed liquid, and to provide a method for forming the wiring. <P>SOLUTION: The metal fine particle-dispersed liquid comprises: metal fine particles in which the average particle diameter Φm is ≤100 nm; and black inorganic fine particles in which the average particle diameter Φi is ≤300 nm. The wiring has a structure where the inorganic fine particles are dispersed into a continuum structure of the metal fine particles. In the method for forming the wiring, the metal fine particle-dispersed liquid is printed or applied on the surface of a substrate, and, baking is performed by heating treatment or laser irradiation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、基板上に配線等を形成するために用いる金属微粒子分散液と、この金属微粒子分散液を用いて基板上に形成される配線と、その形成方法とに関するものである。   The present invention relates to a metal fine particle dispersion used for forming wirings and the like on a substrate, wiring formed on a substrate using the metal fine particle dispersion, and a method for forming the same.

エレクトロニクス分野において、回路基板を製造するために、基板表面に導体回路等の金属層をパターン形成する方法として、従来は、フォトリソグラフ法によってパターン形成したレジスト膜を利用する形成方法が一般的に用いられてきた。しかし、この形成方法では、フォトリソグラフ法によるレジスト膜の形成に要する工程数が極めて多く、製造作業に手間がかかることなどから、回路基板の生産性が低くなり、製造コストが高くつくという問題があった。   In the field of electronics, in order to manufacture a circuit board, as a method for patterning a metal layer such as a conductor circuit on the surface of the substrate, conventionally, a formation method using a resist film patterned by a photolithographic method is generally used. Has been. However, in this formation method, the number of steps required for forming a resist film by the photolithographic method is extremely large, and the manufacturing work is troublesome. there were.

そこで、粒径が100nm以下というごく微細な金属微粒子を、必要に応じて、界面活性剤等で処理した状態で、分散媒中に分散して金属微粒子分散液を作製し、この金属微粒子分散液を、インクジェット印刷法等の印刷方法によって、基板の表面に、所定のパターン形状となるように印刷した後、熱処理して回路パターンを形成することが提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。また、上記回路パターンの形成方法を、プラズマディスプレイパネル(PDP)用のアドレス電極の形成に利用することが提案されている(特許文献4)。
特開2002−299833号公報(特許請求の範囲、第0013欄〜第0015欄) 特開2002−324966号公報(特許請求の範囲、第0013欄) 特開2002−334618号公報(特許請求の範囲、第0012欄) 特開2003−317611号公報(特許請求の範囲、第0006欄〜第0008欄)
Therefore, a fine metal particle having a particle size of 100 nm or less is dispersed in a dispersion medium in a state where it is treated with a surfactant or the like, if necessary. It is proposed that a circuit pattern is formed by performing heat treatment on the surface of a substrate so as to have a predetermined pattern shape by a printing method such as an inkjet printing method (for example, Patent Documents 1 to 3). reference). In addition, it has been proposed to use the circuit pattern forming method for forming an address electrode for a plasma display panel (PDP) (Patent Document 4).
JP 2002-299833 (Claims, columns 0013 to 0015) JP 2002-324966 A (claims, column 0013) JP 2002-334618 A (claims, column 0012) JP 2003-317611 A (claims, columns 0006 to 0008)

金属微粒子分散液に配合される金属微粒子としては、その導電性や製造コスト等を考慮して、銀の微粒子が一般的に使用される。しかし、銀微粒子を含む金属微粒子分散液を用いて、前記PDP等の各種表示装置における、アドレス電極等の配線を、ガラス基板の表面に直接にパターン形成した場合には、当該配線と、ガラス基板との界面が白色ないし灰白色を呈したり、黄色を呈したりする。白色ないし灰白色は、銀微粒子を焼結した際の、銀自体の色であり、黄色は、例えばガラス基板をフロート法で製造した際に、基板の表面に残留する錫と、銀との反応によって生じた色である。   As the metal fine particles to be blended in the metal fine particle dispersion, silver fine particles are generally used in consideration of its conductivity, production cost and the like. However, when the wiring of the address electrode or the like in various display devices such as the PDP is directly patterned on the surface of the glass substrate using the metal fine particle dispersion containing silver fine particles, the wiring and the glass substrate The interface with white is white or grayish white or yellow. White or grayish white is the color of silver itself when silver fine particles are sintered, and yellow is, for example, due to the reaction between tin remaining on the surface of the substrate and silver when the glass substrate is produced by the float process. The resulting color.

そして、特に、基板を表示装置の表面側に使用した際に、アドレス電極等の配線が、上記のように白色ないし灰白色を呈すると、外光を反射して、表示のコントラストが低下するという問題があり、また、配線が黄色を呈する場合には、カラー表示の色調が本来の色調からずれて、表示の全体が黄色味を帯びるという問題がある。
本発明の目的は、PDP等の表示装置における表示のコントラストや色調に悪影響を及ぼさない上、導電性に優れた配線を形成することができる金属微粒子分散液と、この金属微粒子分散液を使用して形成される配線と、当該配線の形成方法とを提供することにある。
In particular, when the substrate is used on the surface side of the display device, if the wiring such as the address electrode is white or grayish white as described above, the problem is that the contrast of the display is reduced by reflecting external light. In addition, when the wiring is yellow, there is a problem that the color tone of the color display is shifted from the original color tone and the entire display is tinged with yellow.
An object of the present invention is to use a metal fine particle dispersion capable of forming a wiring having excellent conductivity while not adversely affecting display contrast and color tone in a display device such as a PDP, and the use of this metal fine particle dispersion. And providing a method for forming the wiring.

請求項1記載の発明は、平均粒子径Φmが100nm以下である金属微粒子と、平均粒子径Φiが300nm以下である黒色の無機微粒子とを含有することを特徴とする金属微粒子分散液である。
請求項2記載の発明は、含有する金属微粒子の体積Vmと、無機微粒子の体積Viとの比Vi/Vmが、Vi/Vm=0.03〜5.0である請求項1記載の金属微粒子分散液である。
The invention according to claim 1 is a metal fine particle dispersion characterized by containing metal fine particles having an average particle diameter Φm of 100 nm or less and black inorganic fine particles having an average particle diameter Φi of 300 nm or less.
According to the second aspect of the present invention, the ratio Vi / Vm of the volume Vm of the metal fine particles to be contained and the volume Vi of the inorganic fine particles is Vi / Vm = 0.03 to 5.0. It is a dispersion.

請求項3記載の発明は、平均粒子径Φm、Φiの比Φi/Φmが、Φi/Φm=0.2〜5.0である金属微粒子と無機微粒子とを含有する請求項1記載の金属微粒子分散液である。
請求項4記載の発明は、金属微粒子が、銀、白金、金、銅、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属を含む微粒子である請求項1記載の金属微粒子分散液である。
The invention according to claim 3 contains the metal fine particles and the inorganic fine particles, wherein the ratio Φi / Φm of the average particle diameters Φm and Φi is Φi / Φm = 0.2 to 5.0. It is a dispersion.
According to a fourth aspect of the present invention, the fine metal particles are fine particles containing at least one metal selected from the group consisting of silver, platinum, gold, copper, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, nickel, and cobalt. Item 4. The metal fine particle dispersion according to Item 1.

請求項5記載の発明は、無機微粒子が、銅、コバルト、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、およびチタンからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物または炭化物の微粒子であるか、またはカーボンである請求項1記載の金属微粒子分散液である。
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の金属微粒子分散液を用いて形成され、金属微粒子の連続体組織に無機微粒子が分散した構造を有することを特徴とする配線である。
In the invention according to claim 5, the inorganic fine particles are fine particles of oxide or carbide of at least one metal selected from the group consisting of copper, cobalt, chromium, manganese, iron, ruthenium, and titanium, or 2. The metal fine particle dispersion according to claim 1, which is carbon.
The invention according to claim 6 is a wiring formed by using the metal fine particle dispersion according to any one of claims 1 to 5 and having a structure in which inorganic fine particles are dispersed in a continuous structure of metal fine particles. It is.

請求項7記載の発明は、金属微粒子分散液を基板上に印刷または塗布した後、加熱処理するか、またはレーザー照射して焼き付けることで、請求項6記載の配線を製造することを特徴とする配線の形成方法である。   The invention according to claim 7 is characterized in that the wiring according to claim 6 is manufactured by printing or applying the metal fine particle dispersion on the substrate and then performing heat treatment or baking by laser irradiation. This is a wiring formation method.

請求項1記載の発明においては、金属微粒子分散液中に含有させた金属微粒子によって良好な導電性を確保しながら、黒色の無機微粒子によって、外光を反射しにくい上、無彩色で、表示の色調に影響を及ぼさない灰色ないし黒色に着色された配線を形成することができる。したがって、請求項1記載の発明によれば、PDP等の表示装置における表示のコントラストや色調に悪影響を及ぼさない上、導電性に優れた、アドレス電極やバス電極等の配線を形成することが可能となる。   In the first aspect of the invention, while ensuring good conductivity by the metal fine particles contained in the metal fine particle dispersion, the black inorganic fine particles are less likely to reflect external light, and are achromatic and displayable. Wiring colored in gray or black that does not affect the color tone can be formed. Therefore, according to the first aspect of the present invention, it is possible to form wirings such as address electrodes and bus electrodes, which do not adversely affect the contrast and color tone of display in a display device such as a PDP, and have excellent conductivity. It becomes.

なお、請求項1記載の発明において、金属微粒子の平均粒子径Φmが100nm以下に限定されるのは、Φmが100nmを超える金属微粒子は、金属微粒子分散液に対する分散安定性が低下して、長期間の保存によって沈殿等を生じるためである。また、無機微粒子の平均粒子径Φiが300nm以下に限定されるのは、Φiが300nmを超える無機微粒子は、金属微粒子分散液に対する分散安定性が低下して、長期間の保存によって沈殿等を生じるためである。   In the first aspect of the invention, the average particle diameter Φm of the metal fine particles is limited to 100 nm or less because the metal fine particles having a Φm of more than 100 nm have long dispersion stability with respect to the metal fine particle dispersion. This is because precipitation or the like occurs due to storage for a period. Moreover, the average particle diameter Φi of the inorganic fine particles is limited to 300 nm or less. The inorganic fine particles having Φi exceeding 300 nm have a reduced dispersion stability with respect to the metal fine particle dispersion, and precipitates are generated by long-term storage. Because.

請求項2記載の発明によれば、金属微粒子の体積Vmと、無機微粒子の体積Viとの比Vi/Vmを、Vi/Vm=0.03〜5.0の範囲内とすることで、金属微粒子による導電性の付与と、黒色の無機微粒子による着色とのバランスをとって、黒色か、あるいは、暗灰色といったできる限り黒色に近い色を呈する上、導電性に優れた配線を形成することができる。   According to the second aspect of the present invention, the ratio Vi / Vm between the volume Vm of the metal fine particles and the volume Vi of the inorganic fine particles is set within the range of Vi / Vm = 0.03 to 5.0. A balance between imparting electrical conductivity by the fine particles and coloring by the black inorganic fine particles, and forming a black or dark gray color as close as possible to black, and forming a wiring with excellent conductivity. it can.

請求項3記載の発明によれば、金属微粒子と無機微粒子の平均粒子径の比Φi/Φmを、Φi/Φm=0.2〜5.0の範囲内とすることで、金属微粒子による導電性の付与と、黒色の無機微粒子による着色とのバランスをとって、黒色か、または、できる限り黒色に近い色を呈する上、導電性に優れた配線を形成することができる。
請求項4記載の発明によれば、金属微粒子として、銀、白金、金、銅、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属を含む、導電性に優れた微粒子を使用することで、より一層、導電性に優れた配線を形成することができる。
According to the third aspect of the present invention, the ratio Φi / Φm of the average particle diameter between the metal fine particles and the inorganic fine particles is set within the range of Φi / Φm = 0.2 to 5.0, whereby the conductivity by the metal fine particles is achieved. In addition, it is possible to form black or a color as close to black as possible, and to form a wiring having excellent conductivity.
According to the invention of claim 4, a conductive material containing, as the metal fine particles, at least one metal selected from the group consisting of silver, platinum, gold, copper, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, nickel, and cobalt. By using fine particles with excellent properties, it is possible to form wirings with even better conductivity.

請求項5記載の発明によれば、無機微粒子として、銅、コバルト、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、およびチタンからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物または炭化物からなる黒色の微粒子か、またはカーボンブラックを使用することで、黒色か、あるいは、暗灰色といったできる限り黒色に近い色を呈する配線を形成することができる。   According to the invention of claim 5, as the inorganic fine particles, black fine particles made of an oxide or carbide of at least one metal selected from the group consisting of copper, cobalt, chromium, manganese, iron, ruthenium, and titanium. Alternatively, by using carbon black, it is possible to form a wiring exhibiting a color as close to black as possible, such as black or dark gray.

請求項6記載の発明の配線は、上記本発明の金属微粒子分散液を使用して形成され、金属微粒子の連続体組織に無機微粒子が分散した構造を有するため、上記連続体組織によって導電パスを形成して良好な導電性を維持しつつ、この連続体組織中に分散した無機微粒子によって、外光を反射しにくい上、無彩色で、表示の色調に影響を及ぼさない灰色ないし黒色に着色された配線を形成することができる。   The wiring of the invention according to claim 6 is formed using the metal fine particle dispersion of the present invention, and has a structure in which inorganic fine particles are dispersed in a continuous structure of metal fine particles. Therefore, a conductive path is formed by the continuous structure. The inorganic fine particles dispersed in this continuous tissue while being formed and maintaining good electrical conductivity make it difficult to reflect outside light, and it is achromatic and gray or black that does not affect the color of the display Wiring can be formed.

請求項7記載の発明によれば、上記のように良好な特性を有する配線を、本発明の金属微粒子分散液を基板上に印刷または塗布した後、焼き付けるだけの簡単な工程で、効率よく形成することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, the wiring having good characteristics as described above can be efficiently formed by a simple process in which the fine metal particle dispersion of the present invention is printed or applied on the substrate and then baked. can do.

〔金属微粒子分散液〕
本発明の金属微粒子分散液は、平均粒子径Φmが100nm以下である金属微粒子と、平均粒子径Φiが300nm以下である黒色の無機微粒子とを含有することを特徴とする。このうち、金属微粒子としては、配線に導電性を付与することができる種々の金属の微粒子がいずれも使用可能である。
[Metal fine particle dispersion]
The metal fine particle dispersion of the present invention contains metal fine particles having an average particle diameter Φm of 100 nm or less and black inorganic fine particles having an average particle diameter Φi of 300 nm or less. Among these, as the metal fine particles, any of various metal fine particles capable of imparting conductivity to the wiring can be used.

しかし、できるだけ導電性に優れた配線を形成することを考慮すると、金属微粒子としては、銀、白金、金、銅、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属を含む微粒子、具体的には、上記金属のいずれか1種からなる微粒子、2種以上の金属の合金からなる微粒子、2種以上の金属の複合体、例えば、1種または2種以上の金属からなる核体の表面に、1種または2種以上の金属からなる、1層または2層以上の被覆層を形成した微粒子等が好適に使用される。また、これらの微粒子を2種以上、混合して使用してもよい。   However, in consideration of forming a wiring having excellent conductivity as much as possible, the metal fine particles are at least selected from the group consisting of silver, platinum, gold, copper, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, nickel, and cobalt. Fine particles containing one kind of metal, specifically, fine particles made of any one of the above metals, fine particles made of an alloy of two or more metals, a composite of two or more metals, for example, one or two Fine particles or the like in which one or two or more coating layers made of one or more metals are formed on the surface of a core made of more than one metal are suitably used. Further, two or more kinds of these fine particles may be mixed and used.

金属微粒子の形状は、球状、粒状、棒状、針状、箔片状等の種々の形状とすることができるが、金属微粒子分散液の流動性を向上して、例えば、インクジェット印刷法によって所定のパターン形状となるように印刷する際に、ノズルの目詰まり等が生じるのを防止することを考慮すると、球状または粒状が好ましい。
金属微粒子の平均粒子径Φmが100nm以下に限定されるのは、Φmが100nmを超える金属微粒子は、金属微粒子分散液に対する分散安定性が低下して、長期間の保存によって沈殿等を生じるためである。なお、金属微粒子の平均粒子径Φmは、表面が平滑で厚みが均一であると共に、緻密で、かつ導電性に優れた配線を形成することや、インクジェット印刷法によって所定のパターン形状となるように印刷する際にノズルの目詰まり等を生じるのを防止することを考慮すると、上記の範囲内でも、特に、90nm以下であるのが好ましい。
The shape of the metal fine particles can be various shapes such as a spherical shape, a granular shape, a rod shape, a needle shape, a foil piece shape, etc., but the fluidity of the metal fine particle dispersion is improved. In consideration of preventing nozzle clogging and the like when printing so as to have a pattern shape, a spherical shape or a granular shape is preferable.
The average particle diameter Φm of the metal fine particles is limited to 100 nm or less because the metal fine particles having a Φm of more than 100 nm have a reduced dispersion stability with respect to the metal fine particle dispersion and cause precipitation or the like due to long-term storage. is there. The average particle diameter Φm of the metal fine particles is such that the surface is smooth, the thickness is uniform, the wiring is fine and has excellent conductivity, and the predetermined pattern shape is obtained by an ink jet printing method. In consideration of preventing nozzle clogging and the like during printing, the thickness is preferably 90 nm or less, even within the above range.

一方、金属微粒子の平均粒子径Φmの下限値については、特に限定されず、金属としての性質を有しうる最小の粒径のものまで使用可能であるが、所定の厚みを有する金属層を、効率よく形成することを考慮すると、平均粒子径Φmは1nm以上であるのが好ましく、5nm以上であるのがさらに好ましい。
金属微粒子は、金属微粒子分散液中での分散性を高めるために、その表面を、分散剤で処理してもよい。分散剤としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、ニトロ基、スルホン基、フェニル基、ラウリル基、ステアリル基、ドデシル基、オレイル基等の、金属微粒子に対して親和性を有する基を含む化合物が好適に用いられる。
On the other hand, the lower limit value of the average particle diameter Φm of the metal fine particles is not particularly limited, and can be used up to the smallest particle size that can have a property as a metal, but a metal layer having a predetermined thickness, In consideration of efficient formation, the average particle diameter Φm is preferably 1 nm or more, and more preferably 5 nm or more.
In order to improve the dispersibility in the metal fine particle dispersion, the surface of the metal fine particles may be treated with a dispersant. Examples of the dispersant include a compound containing a group having affinity for metal fine particles such as a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a sulfone group, a phenyl group, a lauryl group, a stearyl group, a dodecyl group, and an oleyl group. Preferably used.

無機微粒子としては、黒色を呈する種々の、無機材料からなる微粒子が、いずれも使用可能であるが、配線を、黒色か、あるいは、暗灰色といったできる限り黒色に近い色に着色することを考慮すると、それ自体が濃い黒色を呈する、銅、コバルト、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、およびチタンからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物または炭化物の微粒子、具体的には、上記のうち1種の金属の酸化物や炭化物の微粒子、あるいは2種以上の金属の複合酸化物の微粒子、または、黒色の着色剤として汎用されている各種カーボンブラックに代表されるカーボンが挙げられる。また、これらの微粒子を2種以上、混合してもよい。   As the inorganic fine particles, various fine particles made of an inorganic material exhibiting black can be used, but considering that the wiring is colored as close to black as possible, such as black or dark gray. A fine particle of oxide or carbide of at least one metal selected from the group consisting of copper, cobalt, chromium, manganese, iron, ruthenium, and titanium, which exhibits a deep black color, Of these, fine particles of one kind of metal oxide or carbide, fine particles of a composite oxide of two or more kinds of metals, or carbon typified by various carbon blacks widely used as black colorants can be used. Two or more kinds of these fine particles may be mixed.

無機微粒子の形状は、球状、粒状、棒状、針状、箔片状等の種々の形状とすることができるが、金属微粒子分散液の流動性を向上して、例えば、インクジェット印刷法によって所定のパターン形状となるように印刷する際に、ノズルの目詰まり等が生じるのを防止することを考慮すると、球状または粒状が好ましい。
無機微粒子の平均粒子径Φiが300nm以下に限定されるのは、平均粒子径Φiが300nmを超える無機微粒子は、金属微粒子分散液に対する分散安定性が低下して、長期間の保存によって沈殿等を生じるためである。なお、無機微粒子を同じ体積比で添加しても、個数ベースでは、平均粒子径Φiが小さいほど、多数の無機微粒子が添加されることになるため、配線を、黒色や、暗灰色といったできるだけ黒に近い色に着色できる。また、焼付け後の配線中に、導電のボトルネックとなる粒径の大きい無機微粒子が存在しない分、配線の導電性を向上することもできる。さらに、表面が平滑で厚みが均一であると共に、緻密な配線を形成することもできる。
The shape of the inorganic fine particles can be various shapes such as a spherical shape, a granular shape, a rod shape, a needle shape, a foil piece shape, etc., but the fluidity of the metal fine particle dispersion is improved. In consideration of preventing nozzle clogging and the like when printing so as to have a pattern shape, a spherical shape or a granular shape is preferable.
The average particle diameter Φi of the inorganic fine particles is limited to 300 nm or less because the inorganic fine particles having an average particle diameter Φi exceeding 300 nm have a reduced dispersion stability with respect to the metal fine particle dispersion, and precipitates or the like due to long-term storage. This is because it occurs. Even if inorganic fine particles are added at the same volume ratio, on the number basis, the smaller the average particle diameter Φi, the more inorganic fine particles are added. Therefore, the wiring is black as much as possible, such as black or dark gray. Can be colored close to. In addition, since there is no inorganic fine particle having a large particle diameter that becomes a conductive bottleneck in the wiring after baking, the conductivity of the wiring can be improved. Furthermore, it is possible to form a fine wiring with a smooth surface and a uniform thickness.

しかし、平均粒子径Φiが小さすぎると、多数の無機微粒子が添加されているにもかかわらず、焼付け後の配線の表面に露出する無機微粒子の露出面積が小さくなって、かえって、配線の色が薄くなるおそれがある。また、非常に多数の無機微粒子が添加されることになるため、金属微粒子の焼結が阻害されて、配線の導電性が低下するおそれもある。そのため、黒色か、あるいは、暗灰色といったできる限り黒色に近い色を呈する上、導電性に優れた配線を形成することを考慮すると、無機微粒子の平均粒子径Φiは、上記の範囲内でも、特に3〜280nmであるのが好ましく、10〜260nmであるのがさらに好ましく、30〜200nmであるのがより一層、好ましい。   However, if the average particle diameter Φi is too small, the exposed area of the inorganic fine particles exposed on the surface of the wiring after baking is reduced in spite of the addition of a large number of inorganic fine particles. There is a risk of thinning. In addition, since a large number of inorganic fine particles are added, the sintering of the metal fine particles is hindered, and the conductivity of the wiring may be lowered. Therefore, in consideration of forming a black or dark gray color as close to black as possible and forming a wiring having excellent conductivity, the average particle diameter Φi of the inorganic fine particles is particularly within the above range. It is preferably 3 to 280 nm, more preferably 10 to 260 nm, and even more preferably 30 to 200 nm.

無機微粒子は、金属微粒子分散液中での分散性を高めるために、その表面を、分散剤で処理してもよい。分散剤としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、ニトロ基、スルホン基、フェニル基、ラウリル基、ステアリル基、ドデシル基、オレイル基等の、無機微粒子に対して親和性を有する基を含む化合物が好適に用いられる。
金属微粒子と無機微粒子としては、それぞれの平均粒子径Φm、Φiの比Φi/Φmが、Φi/Φm=0.2〜5.0であるものを組み合わせるのが好ましい。上記比Φi/Φmが0.2未満では、無機微粒子を同じ体積比で添加した際に、個数ベースで、多数の無機微粒子が添加されることになり、金属微粒子の焼結が阻害されて、配線の導電性が低下するおそれがある。
The surface of the inorganic fine particles may be treated with a dispersant in order to improve the dispersibility in the metal fine particle dispersion. Examples of the dispersant include a compound containing a group having an affinity for inorganic fine particles such as a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a sulfone group, a phenyl group, a lauryl group, a stearyl group, a dodecyl group, and an oleyl group. Preferably used.
As the metal fine particles and the inorganic fine particles, it is preferable to combine those in which the ratio Φi / Φm of the average particle diameters Φm and Φi is Φi / Φm = 0.2 to 5.0. When the ratio Φi / Φm is less than 0.2, when the inorganic fine particles are added at the same volume ratio, a large number of inorganic fine particles are added on a number basis, and the sintering of the metal fine particles is inhibited. There is a possibility that the conductivity of the wiring is lowered.

また、比Φi/Φmが5.0を超える場合には、無機微粒子を同じ体積比で添加した際に、個数ベースで添加される無機微粒子の個数が少なくなり、焼付け後の配線の表面に露出する無機微粒子の露出面積が小さくなって、配線の色が薄くなるおそれがある。また、導電のボトルネックとなる粒径の大きい無機微粒子が増えることになるため、配線の導電性が低下するおそれもある。なお、黒色か、あるいは、暗灰色といったできる限り黒色に近い色を呈する上、導電性に優れた配線を形成することを考慮すると、比Φi/Φmは、上記の範囲内でも、特に0.8〜4.5であるのがさらに好ましい。   In addition, when the ratio Φi / Φm exceeds 5.0, when the inorganic fine particles are added at the same volume ratio, the number of inorganic fine particles added on a number basis is reduced and exposed to the surface of the wiring after baking. As a result, the exposed area of the inorganic fine particles is reduced, and the color of the wiring may be lightened. In addition, since inorganic fine particles having a large particle diameter that become a conductive bottleneck increase, the conductivity of the wiring may be lowered. Note that the ratio Φi / Φm is 0.8, even within the above range, considering that the color is as close to black as possible, such as black or dark gray, and that the wiring having excellent conductivity is formed. More preferably, it is -4.5.

金属微粒子分散液は、金属微粒子の体積Vmと、無機微粒子の体積Viとの比Vi/Vmが、Vi/Vm=0.03〜5.0となるように、両微粒子を含有しているのが好ましい。上記比Vi/Vmが0.03未満では、無機微粒子の含有割合が小さすぎて、焼付け後の配線の色が薄くなるおそれがある。また、比Vi/Vmが5.0を超える場合には、金属微粒子の含有割合が小さすぎて、配線の導電性が低下するおそれがある。なお、黒色か、あるいは、暗灰色といったできる限り黒色に近い色を呈する上、導電性に優れた配線を形成することを考慮すると、比Vi/Vmは、上記の範囲内でも、特に0.03〜1.0であるのがさらに好ましい。   The metal fine particle dispersion contains both fine particles so that the ratio Vi / Vm between the volume Vm of the metal fine particles and the volume Vi of the inorganic fine particles is Vi / Vm = 0.03 to 5.0. Is preferred. If the ratio Vi / Vm is less than 0.03, the content of the inorganic fine particles is too small, and the wiring color after baking may be light. Further, when the ratio Vi / Vm exceeds 5.0, the content of the metal fine particles is too small, and the conductivity of the wiring may be lowered. Note that the ratio Vi / Vm is particularly 0.03 even within the above range in consideration of forming a black or dark gray color as close to black as possible and forming a wiring having excellent conductivity. More preferably, it is -1.0.

金属微粒子分散液は、適当な分散媒中に、上記金属微粒子と無機微粒子を分散させることで形成される。分散媒としては、これに限定されないが、室温(23±1℃)での蒸気圧が0.133〜26600Paであるものを用いるのが好ましい。蒸気圧が26600Paを超える分散媒は、金属微粒子分散液を基板等の表面に印刷または塗布した際に、急速に蒸発して塗膜中から失われるため、表面が平滑で均一な配線を形成できないおそれがある。また、蒸気圧が0.133Pa未満である分散媒は、乾燥が遅すぎて塗膜中に残留しやすく、残留した分散媒が、後工程での焼付け時に急速に蒸発して、配線に、蒸発の際の痕跡を残したりするため、やはり、表面が平滑で均一な配線を形成できないおそれがある。   The metal fine particle dispersion is formed by dispersing the metal fine particles and inorganic fine particles in a suitable dispersion medium. The dispersion medium is not limited to this, but a dispersion medium having a vapor pressure of 0.133 to 26600 Pa at room temperature (23 ± 1 ° C.) is preferably used. A dispersion medium having a vapor pressure exceeding 26600 Pa rapidly evaporates and is lost from the coating film when the fine metal particle dispersion is printed or applied to the surface of a substrate or the like, so that a uniform wiring with a smooth surface cannot be formed. There is a fear. In addition, the dispersion medium having a vapor pressure of less than 0.133 Pa is too slow to dry and easily remains in the coating film, and the remaining dispersion medium rapidly evaporates during baking in the subsequent process, evaporating into the wiring. In this case, there is a possibility that a uniform wiring with a smooth surface cannot be formed.

なお、金属微粒子分散液を、インクジェット印刷法によって印刷する場合には、分散媒として、室温での蒸気圧が、上記の範囲内でも特に、6650Pa以下であるものを使用するのが好ましい。蒸気圧が6550Paを超える分散媒は、インクジェット印刷機を使用して、インクジェット印刷法によって、ノズルからインク滴を吐出させて印刷を行う際に、乾燥によるノズルの目詰まりを生じやすく、安定的に印刷を行えないおそれがある。   When the metal fine particle dispersion is printed by the ink jet printing method, it is preferable to use a dispersion medium having a vapor pressure at room temperature of 6650 Pa or less even in the above range. A dispersion medium having a vapor pressure exceeding 6550 Pa is likely to cause clogging of the nozzle due to drying when printing is performed by ejecting ink droplets from the nozzle by an ink jet printing method using an ink jet printer. There is a possibility that printing cannot be performed.

上記蒸気圧の範囲を満足する分散媒としては、水が挙げられる他、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサンなどのエーテル類;プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性溶媒;エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類;プロピレングリコールジアセタートなどのグリコール誘導体類等を挙げることができる。   Examples of the dispersion medium that satisfies the above vapor pressure range include water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol; n-heptane, n-octane, decane, toluene, xylene, cymene, durene, indene. , Hydrocarbons such as dipentene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, cyclohexylbenzene; ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, 1,2-dimethoxy Ethers such as ethane, bis (2-methoxyethyl) ether, p-dioxane; propylene carbonate, γ-buty Lactone, N- methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, polar solvents such as cyclohexanone; may be mentioned glycol derivatives such as propylene glycol diacetate and the like, ethylene glycol, glycols such as propylene glycol.

これらのうち、金属微粒子および無機微粒子の分散性や分散安定性、インクジェット印刷法への適用のし易さの点では水、アルコール類、炭化水素類、エーテル類が好ましく、特に水または炭化水素類が好ましい。これらの分散媒は、それぞれ単独で使用できる他、2種以上を併用することもできる。
金属微粒子分散液の固形分濃度、すなわち、金属微粒子分散液の総量に対する、金属微粒子および無機微粒子の合計の割合は、1〜80重量%であるのが好ましく、15〜60重量%であるのがさらに好ましい。固形分濃度がこの範囲未満では、所定の厚みを有する金属層を、効率よく形成できないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、金属微粒子分散液中で、金属微粒子および無機微粒子が凝集しやすくなって、表面が平滑で均一な配線を形成できないおそれがある。
Of these, water, alcohols, hydrocarbons, and ethers are preferable in terms of dispersibility and dispersion stability of metal fine particles and inorganic fine particles, and ease of application to the ink jet printing method, and particularly water or hydrocarbons. Is preferred. These dispersion media can be used alone or in combination of two or more.
The solid content concentration of the metal fine particle dispersion, that is, the total ratio of the metal fine particles and the inorganic fine particles to the total amount of the metal fine particle dispersion is preferably 1 to 80% by weight, and preferably 15 to 60% by weight. Further preferred. If the solid content concentration is less than this range, a metal layer having a predetermined thickness may not be formed efficiently. Conversely, if it exceeds this range, the metal fine particles and the inorganic fine particles are contained in the metal fine particle dispersion. Aggregation tends to occur, and there is a possibility that a uniform wiring with a smooth surface cannot be formed.

また、インクジェット印刷法によって印刷する場合、金属微粒子分散液の粘度は、1〜50mPa・sであるのが好ましい。粘度がこの範囲未満では、ノズルの周辺部が、インクの流出によって汚染されやすくなるおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、ノズルが目詰まりしやすくなって、安定的に印刷を行えないおそれがある。
さらに、インクジェット印刷法によって印刷する場合、金属微粒子分散液の表面張力は、20〜70mN/mであるのが好ましく、30〜50mN/mであるのがさらに好ましい。表面張力がこの範囲未満では、金属微粒子分散液の、ノズル面に対する濡れ性が増大するため、インク滴の飛行曲りが生じやすくなるおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、ノズル先端で、金属微粒子分散液によって形成されるメニスカスの形状が安定しないため、インク滴の吐出量、吐出タイミングの制御が困難になるおそれがある。
Moreover, when printing by the inkjet printing method, it is preferable that the viscosity of a metal fine particle dispersion is 1-50 mPa * s. If the viscosity is less than this range, the periphery of the nozzle may be easily contaminated by the outflow of ink. Conversely, if the viscosity exceeds this range, the nozzle will be easily clogged, and printing will be stable. May not be possible.
Furthermore, when printing by the inkjet printing method, the surface tension of the metal fine particle dispersion is preferably 20 to 70 mN / m, and more preferably 30 to 50 mN / m. If the surface tension is less than this range, the wettability of the metal fine particle dispersion with respect to the nozzle surface increases, and there is a risk that the ink droplets will be bent easily. Conversely, if the surface tension exceeds this range, the tip of the nozzle Therefore, since the shape of the meniscus formed by the metal fine particle dispersion is not stable, it may be difficult to control the ejection amount and ejection timing of the ink droplets.

〔配線とその形成方法〕
本発明の配線の形成方法において、上記金属微粒子分散液を基板上に印刷または塗布する方法としては、従来公知の種々の方法が、いずれも採用可能である。このうち、金属微粒子分散液を、所定のパターン形状となるように印刷する印刷方法としては、例えば、スクリーン印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法、平板印刷法、ディスペンサー法、インクジェット印刷法等が挙げられ、特にインクジェット印刷法が好ましい。インクジェット印刷法によれば、ごく微細な配線のパターンを、従来の、フォトリソグラフ法によってパターン形成したレジスト膜を利用する形成方法とほぼ同等程度の、高い精度でもって形成することが可能である。
[Wiring and forming method]
In the wiring forming method of the present invention, any of various conventionally known methods can be employed as a method for printing or coating the metal fine particle dispersion on the substrate. Among these, as a printing method for printing the metal fine particle dispersion so as to have a predetermined pattern shape, for example, a screen printing method, an intaglio printing method, a gravure printing method, a lithographic printing method, a dispenser method, an ink jet printing method, and the like. In particular, inkjet printing is preferred. According to the ink-jet printing method, it is possible to form a very fine wiring pattern with a high degree of accuracy that is almost the same as a conventional forming method using a resist film patterned by a photolithographic method.

また、金属微粒子分散液を塗布する塗布方法としては、例えば、ブレードコート法、エアナイフ法、ロールコート法、ブラッシュコート法、グラビアコート法、キスコート法、エクストルージョン法、スライドホッパー法、カーテンコート法、スプレー法、浸漬法等が挙げられる。
次に、本発明の配線の形成方法においては、形成した塗膜を乾燥させた後、あるいは乾燥と同時に加熱処理するか、または、乾燥後に、レーザー照射して焼き付けることで、金属微粒子を焼結させる。そうすると、基板上に、金属微粒子の連続体組織に無機微粒子が分散した構造を有する、本発明の配線が形成される。加熱処理、またはレーザー照射による焼付けは、大気中で行ってもよいし、金属微粒子の酸化を防止したりするために、窒素雰囲気等の不活性雰囲気中や、減圧雰囲気中で行ってもよい。
Examples of the coating method for applying the metal fine particle dispersion include a blade coating method, an air knife method, a roll coating method, a brush coating method, a gravure coating method, a kiss coating method, an extrusion method, a slide hopper method, a curtain coating method, Examples thereof include a spray method and an immersion method.
Next, in the method for forming a wiring according to the present invention, after the formed coating film is dried or heat-treated simultaneously with drying, or after drying, the metal fine particles are sintered by baking with laser irradiation. Let Then, the wiring of the present invention having a structure in which inorganic fine particles are dispersed in a continuous structure of metal fine particles is formed on the substrate. The heat treatment or baking by laser irradiation may be performed in the air, or may be performed in an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere or a reduced pressure atmosphere in order to prevent oxidation of the metal fine particles.

形成された本発明の配線は、上記のように、金属微粒子の連続体組織に無機微粒子が分散した構造を有しており、上記連続体組織によって導電パスを形成して良好な導電性を維持しつつ、この連続体組織中に分散した無機微粒子によって、外光を反射しにくい上、無彩色で、表示の色調に影響を及ぼさない灰色ないし黒色に着色されたものとなる。そして、前述したPDPや、あるいは液晶表示パネル等の表示装置のアドレス電極として、特に装置の表面側で使用した際に、表示のコントラストや色調に悪影響を及ぼさない上、導電性に優れた配線を形成することが可能となる。   As described above, the formed wiring of the present invention has a structure in which inorganic fine particles are dispersed in a continuous structure of metal fine particles, and a conductive path is formed by the continuous structure to maintain good conductivity. On the other hand, the inorganic fine particles dispersed in the continuum structure are less likely to reflect external light and are achromatic and gray or black which does not affect the display color tone. And as an address electrode of a display device such as the above-mentioned PDP or liquid crystal display panel, especially when used on the surface side of the device, it does not adversely affect the contrast and color tone of the display, and has excellent conductivity. It becomes possible to form.

実施例1:
金属微粒子として、表1に示す平均粒子径Φmを有する金の微粒子を用意すると共に、無機微粒子として、同じく表1に示す平均粒子径Φiを有する酸化ルテニウム(IV)の微粒子を用意した。そして、両微粒子を、表1に示すように組み合わせて、金属微粒子分散液を製造した。両微粒子の体積比Vi/Vm=1.0とした。また、金属微粒子分散液の固形分濃度は25重量%とした。製造した金属微粒子分散液について、下記の各試験を行って、その特性を評価した。
Example 1:
Gold fine particles having an average particle diameter Φm shown in Table 1 were prepared as metal fine particles, and ruthenium (IV) oxide fine particles having an average particle diameter Φi also shown in Table 1 were prepared as inorganic fine particles. Then, both fine particles were combined as shown in Table 1 to produce a metal fine particle dispersion. The volume ratio Vi / Vm of both fine particles was set to 1.0. The solid content concentration of the metal fine particle dispersion was 25% by weight. About the manufactured metal fine particle dispersion, the following each test was done and the characteristic was evaluated.

〈分散安定性〉
製造直後の金属微粒子分散液50ccを、容量100ccのバイアル瓶に入れ、密閉して、25℃に設定した暗室中で1ヶ月間、静置した後、バイアル瓶の底の部分に沈殿が生じたか否かを観察した。そして、沈殿が生じていなかったものを分散安定性良好(○)、沈殿が生じていたものを分散安定性不良(×)として評価した。
<Dispersion stability>
Was 50 cc of the metal fine particle dispersion immediately after production placed in a 100 cc vial, sealed, and allowed to stand in a dark room set at 25 ° C. for 1 month, and then did precipitation occur at the bottom of the vial? Observed. Then, the case where no precipitation occurred was evaluated as good dispersion stability (◯), and the case where precipitation occurred was evaluated as poor dispersion stability (×).

〈配線の形成〉
製造直後の金属微粒子分散液を、ピエゾ式のインクジェットプリンタに使用して、青板ガラス基板の表面に、線幅120μmの直線パターンと、1センチ四方のベタパターンとを印刷し、大気中で100℃×10分間の乾燥を行った後、大気中で、400℃×15分間の加熱処理を行って焼き付けることで配線を形成した。
<Wiring formation>
The metal fine particle dispersion immediately after production is used in a piezo-type ink jet printer, and a linear pattern with a line width of 120 μm and a solid pattern with a 1 cm square are printed on the surface of a blue plate glass substrate. After drying for 10 minutes, wiring was formed by baking at 400 ° C. for 15 minutes in the air.

形成した配線のうち直線パターンの配線抵抗を、4端子法(端子間距離30mm)で測定した。そして、この測定値と、レーザー顕微鏡を用いて測定した直線パターンの厚みとから、配線の体積抵抗率(Ω・cm)を求めた。体積抵抗率は、50×10-6Ω・cm以下を良好、20×10-6Ω・cm以下を特に良好として評価した。また、形成した配線のうちベタパターンの表面を、表面粗さ計を用いて測定して、日本工業規格JIS B0601-1994「表面粗さ−定義及び表示」において規定された十点平均粗さRzを求めた。さらに、形成した配線の色調を観察して、白色−灰白色−灰色−暗灰色−黒色の5段階に分類した。 Among the formed wirings, the wiring resistance of a linear pattern was measured by a four-terminal method (distance between terminals: 30 mm). And the volume resistivity ((omega | ohm) * cm) of wiring was calculated | required from the measured value and the thickness of the linear pattern measured using the laser microscope. The volume resistivity was evaluated as 50 × 10 −6 Ω · cm or less being favorable and 20 × 10 −6 Ω · cm or less being particularly favorable. Further, the surface of the solid pattern in the formed wiring is measured using a surface roughness meter, and the ten-point average roughness Rz defined in “Japanese Industrial Standards JIS B0601-1994 “ Surface Roughness—Definition and Display ””. Asked. Furthermore, the color tone of the formed wiring was observed and classified into five levels of white-grey-white-grey-dark gray-black.

以上の結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 2006169592
Figure 2006169592

表より、金属微粒子としての金の微粒子の分散安定性を良好とするためには、その平均粒子径Φmを、100nm以下とする必要があることがわかった。また、金の微粒子の平均粒子径Φmを、上記の範囲内でも、特に5〜90nmとすれば、表面が平滑で厚みが均一であると共に、緻密で、かつ導電性に優れた配線を形成できることもわかった。
一方、無機微粒子としての酸化ルテニウムの微粒子の分散安定性を良好とするためには、その平均粒子径Φiを、300nm以下とする必要があることがわかった。また、酸化ルテニウムの微粒子の平均粒子径Φiを、上記の範囲内でも、特に260nm以下とすれば、表面が平滑で厚みが均一であると共に、緻密で、かつ導電性に優れた配線を形成できることもわかった。
From the table, it was found that the average particle diameter Φm must be 100 nm or less in order to improve the dispersion stability of the gold fine particles as the metal fine particles. Further, even if the average particle diameter Φm of the gold fine particles is set within the above range, particularly 5 to 90 nm, it is possible to form a wiring having a smooth surface, a uniform thickness, a dense and excellent conductivity. I understand.
On the other hand, in order to improve the dispersion stability of ruthenium oxide fine particles as inorganic fine particles, it was found that the average particle diameter Φi must be 300 nm or less. Further, even if the average particle diameter Φi of the ruthenium oxide fine particles is within the above range, particularly 260 nm or less, the surface can be smooth, the thickness can be uniform, and the wiring can be formed with high density and excellent conductivity. I understand.

実施例2:
金属微粒子として、平均粒子径Φm=30nmの銀の微粒子を用意すると共に、無機微粒子として、平均粒子径Φi=75nmのマンガン−鉄−銅複合酸化物の微粒子を用意した。そして、両微粒子を、体積比Vi/Vmが表2に示す値となるように配合して、金属微粒子分散液を製造した。金属微粒子分散液の固形分濃度は35重量%とした。製造した金属微粒子分散液について、下記の各試験を行って、その特性を評価した。
Example 2:
Silver fine particles having an average particle diameter Φm = 30 nm were prepared as metal fine particles, and manganese-iron-copper composite oxide fine particles having an average particle diameter Φi = 75 nm were prepared as inorganic fine particles. Then, both fine particles were blended so that the volume ratio Vi / Vm was a value shown in Table 2 to produce a metal fine particle dispersion. The solid content concentration of the metal fine particle dispersion was 35% by weight. About the manufactured metal fine particle dispersion, the following each test was done and the characteristic was evaluated.

〈配線の形成〉
製造直後の金属微粒子分散液を、ピエゾ式のインクジェットプリンタに使用して、カラーPDP用ガラス基板〔旭硝子(株)製の品番PD200〕の表面に、線幅120μmの直線パターンを印刷し、大気中で100℃×10分間の乾燥を行った後、大気中、下記の条件でレーザー照射して焼き付けることで配線を形成した。
<Wiring formation>
The metal fine particle dispersion immediately after production is used in a piezo-type ink jet printer, and a linear pattern with a line width of 120 μm is printed on the surface of a glass substrate for color PDP (product number PD200 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). After drying at 100 ° C. for 10 minutes, a wiring was formed by baking in the atmosphere under laser irradiation under the following conditions.

(レーザー照射条件)
光源:InGaN青色LD(波長408nm)
出力:450mW
ファイバーコア:約400μmφ
転写倍率:−1/2(基板でのスポット径約200μmφ)
形成した直線パターンの配線抵抗を、4端子法(端子間距離30mm)で測定した。そして、この測定値と、レーザー顕微鏡を用いて測定した直線パターンの厚みとから、配線の体積抵抗率(Ω・cm)を求めた。体積抵抗率は、50×10-6Ω・cm以下を良好、20×10-6Ω・cm以下を特に良好として評価した。また、形成した配線の色調を観察して、白色−灰白色−灰色−暗灰色−黒色の5段階に分類した。
(Laser irradiation conditions)
Light source: InGaN blue LD (wavelength 408 nm)
Output: 450mW
Fiber core: about 400μmφ
Transfer magnification: -1/2 (spot diameter about 200 μmφ on the substrate)
The wiring resistance of the formed linear pattern was measured by the 4-terminal method (distance between terminals: 30 mm). And the volume resistivity ((omega | ohm) * cm) of wiring was calculated | required from the measured value and the thickness of the linear pattern measured using the laser microscope. The volume resistivity was evaluated as 50 × 10 −6 Ω · cm or less being favorable and 20 × 10 −6 Ω · cm or less being particularly favorable. Moreover, the color tone of the formed wiring was observed and classified into five levels of white-grey-white-grey-dark gray-black.

以上の結果を表2に示す。   The results are shown in Table 2.

Figure 2006169592
Figure 2006169592

表より、配線の色調と、導電性とのバランスを考慮すると、両微粒子の体積比Vi/Vmは、0.03〜5.0であるのが好ましいことがわかった。
実施例3:
金属微粒子として、平均粒子径Φm=55nmの銀−パラジウム−銅合金の微粒子を用意すると共に、無機微粒子として、表1に示す平均粒子径Φiを有するマンガン−鉄−銅複合酸化物の微粒子を用意した。そして、両微粒子を、表3に示すように組み合わせて、金属微粒子分散液を製造した。両微粒子の体積比Vi/Vm=1.0とした。また、金属微粒子分散液の固形分濃度は20重量%とした。製造した金属微粒子分散液について、下記の各試験を行って、その特性を評価した。
From the table, it was found that the volume ratio Vi / Vm of both fine particles is preferably 0.03 to 5.0 in consideration of the balance between the color tone of the wiring and the conductivity.
Example 3:
As fine metal particles, silver-palladium-copper alloy fine particles having an average particle diameter Φm = 55 nm are prepared, and as fine inorganic particles, manganese-iron-copper composite oxide particles having an average particle diameter Φi shown in Table 1 are prepared. did. Then, both fine particles were combined as shown in Table 3 to produce a metal fine particle dispersion. The volume ratio Vi / Vm of both fine particles was set to 1.0. The solid content concentration of the metal fine particle dispersion was 20% by weight. About the manufactured metal fine particle dispersion, the following each test was done and the characteristic was evaluated.

〈配線の形成〉
製造直後の金属微粒子分散液を、ピエゾ式のインクジェットプリンタに使用して、青板ガラス基板の表面に、線幅120μmの直線パターンを印刷し、大気中で100℃×10分間の乾燥を行った後、大気中で、400℃×15分間の加熱処理を行って焼き付けることで配線を形成した。
<Wiring formation>
After the metal fine particle dispersion immediately after production is used in a piezo-type ink jet printer, a linear pattern with a line width of 120 μm is printed on the surface of a soda glass substrate, and dried in the atmosphere at 100 ° C. for 10 minutes. Then, a wiring was formed by performing baking in the atmosphere at 400 ° C. for 15 minutes.

形成した直線パターンの配線抵抗を、4端子法(端子間距離30mm)で測定した。そして、この測定値と、レーザー顕微鏡を用いて測定した直線パターンの厚みとから、配線の体積抵抗率(Ω・cm)を求めた。体積抵抗率は、50×10-6Ω・cm以下を良好、20×10-6Ω・cm以下を特に良好として評価した。また、形成した配線の色調を観察して、白色−灰白色−灰色−暗灰色−黒色の5段階に分類した。さらに、形成した配線を収束イオンビームを用いて断面カットし、走査型電子顕微鏡を用いてその断面を観察して、配線構造を、下記の基準で評価した。 The wiring resistance of the formed linear pattern was measured by the 4-terminal method (distance between terminals: 30 mm). And the volume resistivity ((omega | ohm) * cm) of wiring was calculated | required from the measured value and the thickness of the linear pattern measured using the laser microscope. The volume resistivity was evaluated as 50 × 10 −6 Ω · cm or less being favorable and 20 × 10 −6 Ω · cm or less being particularly favorable. Moreover, the color tone of the formed wiring was observed and classified into five levels of white-grey-white-grey-dark gray-black. Furthermore, the cross section of the formed wiring was cut using a focused ion beam, the cross section was observed using a scanning electron microscope, and the wiring structure was evaluated according to the following criteria.

◎:金属微粒子からなる連続体組織中に、無機微粒子が均一に分散された構造が観察された。配線構造きわめて良好。
○:金属微粒子からなる連続体組織の一部に乱れが見られたが、実用上は差し支えない程度であった。配線構造良好。
×:無機微粒子によって金属微粒子の焼結が阻害されて、連続体組織が形成されていなかった。配線構造不良。
A: A structure in which inorganic fine particles were uniformly dispersed in a continuous structure composed of metal fine particles was observed. The wiring structure is very good.
○: Disruption was observed in a part of the continuous structure composed of metal fine particles, but it was practically acceptable. Good wiring structure.
X: Sintering of the metal fine particles was inhibited by the inorganic fine particles, and a continuum structure was not formed. Bad wiring structure.

以上の結果を表3に示す。   The above results are shown in Table 3.

Figure 2006169592
Figure 2006169592

表より、配線の色調と、導電性とのバランスを考慮すると、両微粒子の平均粒子径の比Φi/Φmは、0.2〜5.0であるのが好ましいことがわかった。

From the table, it was found that the ratio Φi / Φm of the average particle diameter of both fine particles is preferably 0.2 to 5.0 in consideration of the balance between the color tone of the wiring and the conductivity.

Claims (7)

平均粒子径Φmが100nm以下である金属微粒子と、平均粒子径Φiが300nm以下である黒色の無機微粒子とを含有することを特徴とする金属微粒子分散液。   A metal fine particle dispersion comprising metal fine particles having an average particle diameter Φm of 100 nm or less and black inorganic fine particles having an average particle diameter Φi of 300 nm or less. 含有する金属微粒子の体積Vmと、無機微粒子の体積Viとの比Vi/Vmが、Vi/Vm=0.03〜5.0である請求項1記載の金属微粒子分散液。   The metal fine particle dispersion according to claim 1, wherein the ratio Vi / Vm of the volume Vm of the metal fine particles to be contained and the volume Vi of the inorganic fine particles is Vi / Vm = 0.03 to 5.0. 平均粒子径Φm、Φiの比Φi/Φmが、Φi/Φm=0.2〜5.0である金属微粒子と無機微粒子とを含有する請求項1記載の金属微粒子分散液。   The metal fine particle dispersion according to claim 1, comprising a metal fine particle and an inorganic fine particle in which the ratio Φi / Φm of the average particle diameters Φm and Φi is Φi / Φm = 0.2 to 5.0. 金属微粒子が、銀、白金、金、銅、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、およびコバルトからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属を含む微粒子である請求項1記載の金属微粒子分散液。   2. The metal fine particle dispersion according to claim 1, wherein the metal fine particles are fine particles containing at least one metal selected from the group consisting of silver, platinum, gold, copper, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, nickel, and cobalt. . 無機微粒子が、銅、コバルト、クロム、マンガン、鉄、ルテニウム、およびチタンからなる群より選ばれた少なくとも1種の金属の酸化物または炭化物の微粒子であるか、またはカーボンである請求項1記載の金属微粒子分散液。   The inorganic fine particles are fine particles of oxide or carbide of at least one metal selected from the group consisting of copper, cobalt, chromium, manganese, iron, ruthenium, and titanium, or carbon. Metal fine particle dispersion. 請求項1〜5のいずれかに記載の金属微粒子分散液を用いて形成され、金属微粒子の連続体組織に無機微粒子が分散した構造を有することを特徴とする配線。   A wiring formed by using the metal fine particle dispersion according to claim 1 and having a structure in which inorganic fine particles are dispersed in a continuous structure of metal fine particles. 金属微粒子分散液を基板上に印刷または塗布した後、加熱処理するか、またはレーザー照射して焼き付けることで、請求項6記載の配線を製造することを特徴とする配線の形成方法。


The wiring forming method according to claim 6, wherein the wiring according to claim 6 is manufactured by printing or applying the metal fine particle dispersion on the substrate and then heat-treating or baking by laser irradiation.


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