JP2007194175A - Ink for conductor pattern, conductor pattern, wiring board, electro-optical device and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導体パターン用インク、導体パターン、配線基板及び電気光学装置並びに電子機器に関するものであり、特に、導体パターン用インクの改良に関するものである。 The present invention relates to a conductor pattern ink, a conductor pattern, a wiring board, an electro-optical device, and an electronic apparatus, and particularly relates to an improvement of a conductor pattern ink.
電子回路または集積回路などに使われる配線の製造には、例えばフォトリソグラフィ法が用いられている。このリソグラフィ法は、予め導電膜を塗布した基板上にレジストと呼ばれる感光材を塗布し、回路パターンを照射して現像し、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで導体パターンからなる配線を形成するものである。このリソグラフィ法は真空装置などの大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、また材料使用効率も数%程度でそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高い。 For example, a photolithography method is used for manufacturing a wiring used for an electronic circuit or an integrated circuit. In this lithography method, a photosensitive material called a resist is applied on a substrate on which a conductive film has been previously applied, a circuit pattern is irradiated and developed, and a conductive pattern is etched in accordance with the resist pattern to form a wiring composed of a conductor pattern. To form. This lithography method requires large-scale equipment such as a vacuum apparatus and a complicated process, and the material use efficiency is about several percent, and most of it must be discarded, and the manufacturing cost is high.
これに対して、液体吐出ヘッドから液体材料を液滴状に吐出する液滴吐出法、いわゆるインクジェット法を用いて導体パターン(配線)を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、導電性微粒子を分散させた導体パターン用インクを基板に直接パターン塗布し、その後熱処理やレーザー照射を行って溶媒を蒸発させて導体パターンに変換する。この方法によれば、フォトリソグラフィーが不要となり、プロセスが大幅に簡単なものになるとともに、原材料の使用量も少なくてすむというメリットがある。
しかし、従来の配線パターン用インクにより製造された導体パターンは、溶媒の蒸発過程において導体パターン自体にクラックが生じ、これにより導体パターンの比抵抗が上昇したり、導体パターンが断線するおそれがあった。特に、導体パターンの厚みの増大に伴ってクラックの発生が顕著になっていた。
クラック発生の原因は、溶媒の蒸発時における導体パターンの急激な体積収縮、導電性微粒子に付着している分散剤の離脱による導体パターンの体積収縮、溶媒の蒸発時の加熱による金属微粒子の粒成長に伴う導体パターンにおける空隙部の増大等によるものと考えられる。
また、金属微粒子の粒成長に伴って導体パターンにおいて空隙部が増大し、この空隙部が導体パターンの表面に現れると、導体パターン表面の平坦性が低下し、これにより所謂表皮効果が発現されずに高周波特性が低下してしまう問題も内在していた。
However, the conductor pattern manufactured with the conventional wiring pattern ink has a crack in the conductor pattern itself during the evaporation process of the solvent, which may increase the specific resistance of the conductor pattern or break the conductor pattern. . In particular, the occurrence of cracks has become remarkable as the thickness of the conductor pattern increases.
The causes of cracks are the rapid shrinkage of the conductor pattern during evaporation of the solvent, the shrinkage of the conductor pattern due to the removal of the dispersant adhering to the conductive fine particles, and the growth of metal particles due to heating during evaporation of the solvent. This is thought to be due to an increase in the gap in the conductor pattern accompanying the above.
In addition, voids increase in the conductor pattern as the metal fine particles grow, and if these voids appear on the surface of the conductor pattern, the flatness of the surface of the conductor pattern decreases, and so-called skin effect is not expressed. In addition, there is a problem that the high frequency characteristics are deteriorated.
また、インクジェット法によって比較的厚みが大きな導体パターンを形成する際には、基板上に導体パターン用インクを重ねて塗布する場合がある。この場合、パターンの断線や形状の崩れを防ぐために、先に配置したインクを乾燥させ(予備乾燥工程)、その後に、その次のインクを配置している。 Further, when a conductive pattern having a relatively large thickness is formed by an ink jet method, the conductive pattern ink may be applied in an overlapping manner on the substrate. In this case, in order to prevent disconnection of the pattern and collapse of the shape, the previously disposed ink is dried (preliminary drying step), and then the next ink is disposed.
上述の導体パターンの形成方法では、導体パターン用インクの塗布と予備乾燥工程とを交互に繰り返すため、完成された導体パターンが積層構造となる場合がある。このような積層構造の導体パターンにおいては、層間同士の間の比抵抗が上昇する場合があり、導体パターン全体の比抵抗が増大する場合があった。 In the above-described conductor pattern forming method, the application of the ink for the conductor pattern and the preliminary drying process are alternately repeated, so that the completed conductor pattern may have a laminated structure. In the conductor pattern having such a laminated structure, the specific resistance between the layers may increase, and the specific resistance of the entire conductor pattern may increase.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、クラックの発生が少ない導体パターンを製造することが可能な導体パターン用インクを提供することを目的とする。
また、本発明は、クラックの発生が少なく、比抵抗が低く、高周波特性にも優れた導体パターンを提供することを目的とする。
更に本発明は、クラックの発生が少なく、比抵抗が低く、高周波特性に優れる導体パターンを備えた配線基板、電気光学装置及び電子機器を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a conductor pattern ink capable of producing a conductor pattern with few cracks.
Another object of the present invention is to provide a conductor pattern that has few cracks, low specific resistance, and excellent high-frequency characteristics.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a wiring board, an electro-optical device, and an electronic apparatus provided with a conductor pattern that has few occurrences of cracks, low specific resistance, and excellent high-frequency characteristics.
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の導体パターン用インクは、アミノ基及びカルボキシル基を少なくとも各1個ずつ有する化合物からなる分散剤と導電性金属とが少なくとも含有されてなるコロイド粒子が含まれてなるコロイド溶液からなり、前記コロイド溶液には、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、酸化プロピレン−酸化エチレンブロック共重合体のうちのいずれか一種または二種以上の非イオン性化合物が含まれ、前記非イオン性化合物の含有率が、前記導電性金属に対して5質量%超とされていることを特徴とする。
また本発明の導体パターン用インクは、アミノ基及びカルボキシル基を少なくとも各1個ずつ有する化合物からなる分散剤と還元剤とが溶解された水溶液に、導電性金属塩水溶液が滴下されることによって調製されたコロイド溶液からなり、前記コロイド溶液に、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、酸化プロピレン−酸化エチレンブロック共重合体のうちのいずれか一種または二種以上の非イオン性化合物が導電性金属に対して5質量%超の割合で含まれていることを特徴とする。
また本発明の導体パターン用インクにおいては、前記非イオン性化合物の含有率が、前記導電性金属に対して7質量%以上とされていることが好ましい。
更に本発明の導体パターン用インクにおいては、前記還元剤がタンニン酸であることが好ましい。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The conductive pattern ink of the present invention comprises a colloidal solution comprising colloidal particles containing at least a dispersant composed of a compound having at least one amino group and a carboxyl group, and a conductive metal. The colloidal solution contains one or two or more nonionic compounds of tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene oxide-ethylene oxide block copolymer, and the content of the nonionic compound is It is more than 5% by mass with respect to the conductive metal.
The conductive pattern ink of the present invention is prepared by dropping a conductive metal salt aqueous solution into an aqueous solution in which a dispersant and a reducing agent, each composed of a compound having at least one amino group and carboxyl group, are dissolved. In the colloidal solution, one or more nonionic compounds of tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene oxide-ethylene oxide block copolymer are contained in the conductive metal. It is contained at a ratio of more than 5% by mass.
In the conductive pattern ink of the present invention, the content of the nonionic compound is preferably 7% by mass or more based on the conductive metal.
Furthermore, in the conductor pattern ink of the present invention, the reducing agent is preferably tannic acid.
上記の導体パターン用インクには、コロイド溶液中に非イオン性化合物が導電性金属に対して5質量%超、好ましくは7質量%以上の割合で添加されている。この非イオン性化合物は比較的沸点が高いため、導体パターン用インクから導体パターンを形成する過程において、コロイド溶液の分散媒が蒸発されてからこの非イオン性化合物が蒸発若しくは加熱分解される。このため、非イオン性化合物がコロイド粒子を包み込んだ状態が長く続き、急激な体積収縮が避けられるとともに導電性金属の粒成長が妨げられる。
これにより、導体パターンにクラックが発生するおそれが少なく、断線の発生も防止され、かつ比抵抗の低減が図られる。
In the conductive pattern ink, a nonionic compound is added to the colloidal solution in an amount of more than 5% by mass, preferably 7% by mass or more based on the conductive metal. Since this nonionic compound has a relatively high boiling point, in the process of forming the conductor pattern from the conductor pattern ink, the nonionic compound is evaporated or thermally decomposed after the dispersion medium of the colloidal solution is evaporated. For this reason, the state in which the nonionic compound wraps the colloidal particles continues for a long time, and rapid volume shrinkage is avoided and the growth of conductive metal particles is hindered.
Thereby, there is little possibility that a crack will generate | occur | produce in a conductor pattern, generation | occurrence | production of a disconnection is prevented, and reduction of a specific resistance is achieved.
次に本発明の導体パターンは、先のいずれかに記載の導体パターン用インクによって形成されたことを特徴とする。 Next, the conductor pattern of the present invention is formed by the conductor pattern ink described above.
上記の導体パターンによれば、先に記載の導体パターン用インクによって形成されており、非イオン性化合物がコロイド粒子を包み込んだ状態が長く続き、急激な体積収縮が避けられるとともに導電性金属の粒成長が妨げられるので、クラックが発生するおそれが少なく、断線の発生も防止され、かつ比抵抗の低減が図られる。 According to the above conductor pattern, the conductive pattern ink described above is formed, the state in which the nonionic compound envelops the colloidal particles lasts for a long time, and rapid volume shrinkage is avoided and the conductive metal particles Since growth is hindered, there is little risk of cracking, breakage is prevented, and specific resistance is reduced.
また、本発明の導体パターンは、先に記載の導体パターンであって、導電性金属からなる粒子が相互に結合されてなり、導体パターン表面において前記粒子同士が隙間なく結合しており、前記導体パターン表面に光沢が有り、かつ比抵抗が12μΩcm未満であることを特徴とする。
また本発明の導体パターンにおいては、比抵抗が10μΩcm以下であることが好ましい。
Moreover, the conductor pattern of the present invention is the conductor pattern described above, wherein particles made of conductive metal are bonded to each other, and the particles are bonded without gaps on the surface of the conductor pattern, The pattern surface is glossy and has a specific resistance of less than 12 μΩcm.
In the conductor pattern of the present invention, the specific resistance is preferably 10 μΩcm or less.
上記の導体パターンによれば、少なくとも導体パターン表面において導電性金属からなる粒子同士が隙間なく結合するとともに、導体パターン表面に光沢が有るので、所謂表皮効果が発現されて高周波特性の改善が図られる。
また、導体パターンの比抵抗が12μΩcm未満であるので、導体パターンを流れる電流の損失が小さくなる。また、基材に対する密着性も良好である。
According to the conductor pattern, particles made of conductive metal are bonded at least on the surface of the conductor pattern without gaps, and the surface of the conductor pattern is glossy, so that a so-called skin effect is expressed and high frequency characteristics are improved. .
Moreover, since the specific resistance of the conductor pattern is less than 12 μΩcm, the loss of current flowing through the conductor pattern is reduced. Moreover, the adhesiveness with respect to a base material is also favorable.
次に、本発明の配線基板は、先のいずれかに記載の導体パターンが備えられてなることを特徴とする。
また本発明の電気光学装置は、先のいずれかに記載の導体パターンが備えられてなることを特徴とする。
更に本発明の電子機器は、先に記載の電気光学装置が備えられてなることを特徴とする。
Next, the wiring board of the present invention is characterized by being provided with any of the conductor patterns described above.
In addition, an electro-optical device according to the present invention includes any one of the conductor patterns described above.
Furthermore, an electronic apparatus according to the present invention includes the electro-optical device described above.
これらの発明によれば、高周波特性が改善され、かつ低比抵抗な導体パターンを備えているので、高周波特性の向上と、省エネルギー化が図られる。 According to these inventions, since the high-frequency characteristics are improved and the conductor pattern having a low specific resistance is provided, the high-frequency characteristics are improved and energy saving is achieved.
本発明によれば、クラックの発生のおそれが少なく、低比抵抗であり、高周波特性にも優れる導体パターンを製造することが可能な導体パターン用インクを提供できる。
また、本発明によれば、クラックの発生が少なく、比抵抗が低く、高周波特性にも優れた導体パターンを提供できる。
更に本発明によれば、高周波特性の向上と、省エネルギー化とが実現可能な配線基板、電気光学装置及び電子機器を提供できる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there is little possibility of a crack generation, the low specific resistance, and the conductor pattern ink which can manufacture the conductor pattern which is excellent also in the high frequency characteristic can be provided.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a conductor pattern with less cracking, low specific resistance, and excellent high frequency characteristics.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a wiring board, an electro-optical device, and an electronic apparatus that can realize improvement in high-frequency characteristics and energy saving.
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
「導体パターン用インク」
本実施形態の導体パターン用インク(以下、インクという)は、アミノ基及びカルボキシル基を少なくとも各1個ずつ有する化合物からなる分散剤と導電性金属とが少なくとも含有されてなるコロイド粒子が含まれてなるコロイド溶液から概略構成されている。また、導体パターン用インクを構成するコロイド溶液には、非イオン性化合物が含有されている。
また、このインクは、アミノ基及びカルボキシル基を少なくとも各1個ずつ有する化合物からなる分散剤と還元剤とが溶解された水溶液に、導電性金属塩水溶液が滴下されることによって調製されたコロイド溶液からなり、このコロイド溶液に、非イオン性化合物が含まれてなるものである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
"Ink for conductor pattern"
The conductive pattern ink of the present embodiment (hereinafter referred to as ink) includes colloidal particles containing at least a dispersant composed of a compound having at least one amino group and a carboxyl group and a conductive metal. It is roughly composed of a colloidal solution. Further, the colloidal solution constituting the conductor pattern ink contains a nonionic compound.
In addition, this ink is a colloidal solution prepared by dropping a conductive metal salt aqueous solution into an aqueous solution in which a dispersing agent and a reducing agent, each composed of a compound having at least one amino group and carboxyl group, are dissolved. The colloidal solution contains a nonionic compound.
上記のコロイド溶液とは、上記の化合物からなる分散剤が表面に吸着した導電性金属粒子(導電性金属)が水溶液または水溶性溶媒中に安定的に分散した状態にあるものをいう。上記の化合物を分散剤として用いることにより、雰囲気、温度、攪拌速度を特別に制御しなくても、簡単な製造方法で高い分散性を有するコロイド溶液が得られる。
上記化合物はアミノ基を有しており、このアミノ基は導電性金属粒子表面への吸着性が優れるので、上記化合物は効率的に導電性金属粒子表面に吸着することができ、少量の添加でより分散性の高いコロイド粒子を得ることができる。また、それに付随して、コロイド粒子の分散に必要なカルボキシル基数を従来の分散剤より減らすことができ、アミノ基とカルボキシル基とを有する化合物は分子中に最低1個のカルボキシル基を有すれば充分な分散性を発現することができる。このため、添加する分散剤量を極めて少なくなり、遠心分離や限外濾過を行わなくとも、導電性に影響する有機物含量の少ない導体パターン用インクを得ることができる。
The colloidal solution is a solution in which conductive metal particles (conductive metal) having a dispersant adsorbed on the surface adsorbed on the surface thereof are stably dispersed in an aqueous solution or a water-soluble solvent. By using the above compound as a dispersant, a colloid solution having high dispersibility can be obtained by a simple production method without specially controlling the atmosphere, temperature and stirring speed.
Since the above compound has an amino group, and this amino group has excellent adsorptivity to the surface of the conductive metal particles, the above compound can be efficiently adsorbed on the surface of the conductive metal particles, and can be added in a small amount. Colloidal particles with higher dispersibility can be obtained. Along with this, the number of carboxyl groups necessary for dispersion of colloidal particles can be reduced as compared with conventional dispersants, and a compound having an amino group and a carboxyl group should have at least one carboxyl group in the molecule. Sufficient dispersibility can be expressed. For this reason, the amount of dispersing agent to be added is extremely reduced, and an ink for a conductor pattern with a low content of organic matter affecting conductivity can be obtained without performing centrifugation or ultrafiltration.
分散剤を構成する上記化合物としては特に限定されないが、分子量の小さなものやカルボキシル基を複数有するものが好ましく、例えば、アラニン、グリシン、アスパラギン、アミノ酪酸、システイン酸、システイン、セリン、グルタミン酸、サルコシン等が好ましい。また、上記化合物のカルボキシル基は塩の形態であることが好ましい。塩にすることで、カルボキシレートイオンの反発力による分散安定性を上げることができる。また、水への溶解性が上昇する。上記塩としては特に限定されず、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、アンモニウム塩等を挙げることができる。 The above-mentioned compound constituting the dispersant is not particularly limited, but those having a small molecular weight and those having a plurality of carboxyl groups are preferable, for example, alanine, glycine, asparagine, aminobutyric acid, cysteic acid, cysteine, serine, glutamic acid, sarcosine, etc. Is preferred. Moreover, it is preferable that the carboxyl group of the said compound is a salt form. By using a salt, the dispersion stability due to the repulsive force of the carboxylate ion can be increased. In addition, solubility in water increases. It does not specifically limit as said salt, For example, sodium salt, potassium salt, lithium salt, ammonium salt etc. can be mentioned.
上記化合物の添加量としては、導電性金属1gに対して0.05〜5gであることが好ましい。0.05g未満であると、分散剤としての効果が発揮できず、5gを超えると、分散剤の飽和量を超えてしまうので添加量を増やしてもそれ以上の効果は得られない。 The amount of the compound added is preferably 0.05 to 5 g with respect to 1 g of the conductive metal. If it is less than 0.05 g, the effect as a dispersant cannot be exhibited, and if it exceeds 5 g, the saturation amount of the dispersant is exceeded, so even if the amount added is increased, no further effect is obtained.
また、本実施形態に係るコロイド粒子は、導電性金属成分と有機成分とを主成分とする固形分と位置づけることができる。本実施形態の導体パターン用インクを構成するコロイド溶液は、この固形分と溶媒とから構成されるものである。上記固形分を構成する導電性金属としては、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム及びオスミウム等を挙げることができる。なかでも、銀、銅、白金、パラジウムがより好ましい。これらの金属は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
特に本実施形態の導体パターン用インクは、銀とその他の金属との混合金属コロイド液からなることが好ましい。銀を用いることにより、そのコロイド溶液を用いて形成される導体パターンの比抵抗が低減されるが、配線基板用の電子材料として銀を用いる場合、マイグレーションの問題を考慮する必要がある。銀とその他の金属とからなる混合金属コロイド溶液とすることにより、マイグレーションが起こりにくくなる。上記その他の金属とは、上記の金、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムである。なかでも、銅、白金、パラジウムが好ましい。
Further, the colloidal particles according to the present embodiment can be regarded as a solid content mainly composed of a conductive metal component and an organic component. The colloidal solution constituting the conductor pattern ink of this embodiment is composed of this solid content and solvent. Examples of the conductive metal constituting the solid content include gold, silver, copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium and osmium. Of these, silver, copper, platinum, and palladium are more preferable. These metals may be used independently and 2 or more types may be used together.
In particular, the conductor pattern ink of this embodiment is preferably composed of a mixed metal colloidal solution of silver and other metals. By using silver, the specific resistance of the conductor pattern formed using the colloidal solution is reduced. However, when using silver as an electronic material for a wiring board, it is necessary to consider the problem of migration. By using a mixed metal colloid solution composed of silver and other metals, migration becomes difficult to occur. Said other metals are said gold | metal | money, copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, and osmium. Of these, copper, platinum, and palladium are preferable.
上記のような混合金属コロイド溶液とする場合、コロイド溶液中の銀とその他の金属との比率としては、銀とその他の金属との質量比が99:1〜30:70であることが好ましい。銀の比率が99質量%を超えると、マイグレーション性を解決することが困難となる。一方、銀の比率が30質量%未満であると、得られるコロイド溶液の導電性が低下することがある。より好ましくは、95:5〜40:60であり、更に好ましくは、90:10〜60:40である。
また、コロイド溶液中における導電性金属の含有量としては、1〜500g/Lであることが好ましい。1g/L未満であると、薄すぎて所望の膜厚を得るために塗り重ねる回数が増え、500g/Lを超えると、粘度が上がりすぎて取り扱いにくくなる。
In the case of the mixed metal colloid solution as described above, the mass ratio of silver to other metal is preferably 99: 1 to 30:70 as the ratio of silver to the other metal in the colloid solution. When the ratio of silver exceeds 99% by mass, it becomes difficult to solve the migration property. On the other hand, if the silver ratio is less than 30% by mass, the conductivity of the resulting colloidal solution may be lowered. More preferably, it is 95: 5 to 40:60, and still more preferably 90:10 to 60:40.
Further, the content of the conductive metal in the colloidal solution is preferably 1 to 500 g / L. If it is less than 1 g / L, it is too thin and the number of times of recoating is increased in order to obtain a desired film thickness. If it exceeds 500 g / L, the viscosity increases so that it becomes difficult to handle.
コロイド粒子(固形分)を構成する上記有機成分としては、上記分散剤を構成する化合物等を挙げることができる。本実施形態の導体パターン用インクにおいては、上記化合物が分散剤として機能することができるが、このことは他の分散剤の添加を排除するものではなく、本実施形態の導体パターン用インクには、導体パターン用インクの効果を損なわない限りにおいて、他の分散剤が添加されていてもよい。他の分散剤が添加された場合には、この他の分散剤も上記有機成分を構成するものとなる。
他の分散剤としては、適当な溶媒に溶解し、分散効果を示すものであれは特に限定されず、例えば、クエン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸三リチウム、りんご酸二ナトリウム、酒石酸二ナトリウム、グリコール酸ナトリウム等のイオン性化合物;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物等の界面活性剤;ゼラチン、アラビアゴム、アルブミン、ポリエチレンイミン、ポリビニルセルロース類、アルカンチオール類等の高分子等を挙げることができる。これらの分散剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
Examples of the organic component constituting the colloidal particles (solid content) include compounds constituting the dispersant. In the conductor pattern ink of the present embodiment, the above compound can function as a dispersant, but this does not exclude the addition of other dispersants. As long as the effect of the conductive pattern ink is not impaired, another dispersant may be added. When another dispersant is added, the other dispersant also constitutes the organic component.
Other dispersing agents are not particularly limited as long as they are dissolved in a suitable solvent and exhibit a dispersing effect. For example, trisodium citrate, tripotassium citrate, trilithium citrate, disodium malate, tartaric acid Ionic compounds such as disodium and sodium glycolate; surfactants such as sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium oleate, polyoxyethylene alkyl ether, perfluoroalkylethylene oxide adduct; gelatin, gum arabic, albumin, polyethyleneimine, Examples thereof include polymers such as polyvinyl celluloses and alkanethiols. These dispersing agents may be used independently and 2 or more types may be used together.
また、本実施形態の導体パターン用インクには、導電性金属に対して5質量%超の割合で非イオン性化合物が添加されている。非イオン性化合物としては、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、酸化プロピレン−酸化エチレンブロック共重合体のうちのいずれか一種または二種以上が好ましい。
ポリエチレングリコールは、ポリエチレングリコール#200(平均分子量200)、ポリエチレングリコール#300(平均分子量300)、ポリエチレングリコール#400(平均分子量400)、ポリエチレングリコール#600(平均分子量600)、ポリエチレングリコール#1000(平均分子量1000)、ポリエチレングリコール#1500(平均分子量1500)、ポリエチレングリコール#1540(平均分子量1540)、ポリエチレングリコール#2000(平均分子量2000)のうちのいずれか一種または2種以上の混合物が好ましい。
また、酸化プロピレン−酸化エチレンブロック共重合体の場合は、平均分子量が3000以下のものが好ましい。
In addition, the nonionic compound is added to the conductive pattern ink of the present embodiment at a ratio of more than 5 mass% with respect to the conductive metal. As the nonionic compound, one or more of tetraethylene glycol, polyethylene glycol, and propylene oxide-ethylene oxide block copolymers are preferable.
Polyethylene glycol is polyethylene glycol # 200 (average molecular weight 200), polyethylene glycol # 300 (average molecular weight 300), polyethylene glycol # 400 (average molecular weight 400), polyethylene glycol # 600 (average molecular weight 600), polyethylene glycol # 1000 (average) Molecular weight 1000), polyethylene glycol # 1500 (average molecular weight 1500), polyethylene glycol # 1540 (average molecular weight 1540), polyethylene glycol # 2000 (average molecular weight 2000), or a mixture of two or more of them is preferable.
In the case of a propylene oxide-ethylene oxide block copolymer, those having an average molecular weight of 3000 or less are preferred.
上記の非イオン性化合物が添加されることにより、コロイド粒子の間に高分子鎖が存在することとなり、そのため、コロイド粒子同士の接近と凝集とを抑制することができ、より高濃度のコロイド粒子を安定分散させることができる。
また、上記の非イオン性化合物を含むコロイド溶液は、適当な粘度を有するため、成膜性にも優れる。
更に、上記の非イオン性化合物は比較的沸点が高いため、導体パターン用インクから導体パターンを形成する過程において、コロイド溶液の分散媒(水等)が蒸発してからこの非イオン性化合物が蒸発或いは酸化分解する。このため、非イオン性化合物がコロイド粒子を包み込んだ状態が長く続き、急激な体積収縮が避けられるとともに導電性金属の粒成長が妨げられる。
By adding the above nonionic compound, a polymer chain exists between the colloidal particles, so that the approaching and aggregation of the colloidal particles can be suppressed, and the colloidal particles with higher concentration can be suppressed. Can be stably dispersed.
Moreover, since the colloid solution containing the nonionic compound has an appropriate viscosity, it is excellent in film formability.
Furthermore, since the nonionic compound has a relatively high boiling point, the nonionic compound evaporates after the dispersion medium (water, etc.) of the colloidal solution evaporates in the process of forming the conductor pattern from the ink for the conductor pattern. Or it decomposes oxidatively. For this reason, the state in which the nonionic compound wraps the colloidal particles continues for a long time, and rapid volume shrinkage is avoided and the growth of conductive metal particles is hindered.
非イオン性化合物の添加率が導電性金属に対して5質量%以下になると、導体パターン用インクから導体パターンを形成する過程において、非イオン性化合物の蒸発または加熱分解に要する時間が短くなり、これにより導体パターンの形成の際に急激な体積収縮が生じ、クラックの発生を防止することが困難になるので好ましくない。
液滴吐出法を用いる場合には非イオン性化合物の添加率が導電性金属に対して100質量%を超えると、インク自体の粘度が増大し、インクの塗布が困難になるおそれがあるので好ましくない。
非イオン性高分子の添加量のより好ましい範囲は、導電性金属に対して7質量%以上70質量%以下の範囲であり、最も好ましい範囲は、導電性金属に対して10質量%以上50質量%以下の範囲である。
When the addition rate of the nonionic compound is 5% by mass or less with respect to the conductive metal, in the process of forming the conductive pattern from the conductive pattern ink, the time required for evaporation or thermal decomposition of the nonionic compound is shortened. This is not preferable because a rapid volume shrinkage occurs during the formation of the conductor pattern and it becomes difficult to prevent the occurrence of cracks.
When the droplet discharge method is used, it is preferable that the addition rate of the nonionic compound exceeds 100% by mass with respect to the conductive metal because the viscosity of the ink itself increases and it may be difficult to apply the ink. Absent.
A more preferable range of the addition amount of the nonionic polymer is a range of 7 to 70% by mass with respect to the conductive metal, and a most preferable range is 10 to 50% by mass with respect to the conductive metal. % Or less.
本実施形態の導体パターン用インクにおいて、コロイド粒子の形態としては特に限定されず、例えば、上記導電性金属成分からなる粒子の表面に有機成分が付着している粒子、導電性金属成分からなる粒子をコアとして、その表面を有機成分で被覆されている粒子、導電性金属成分と有機成分とが均一に混合されてなる粒子等が挙げられる。なかでも、導電性金属成分からなる粒子をコアとして、その表面を有機成分で被覆されている粒子、金属成分と有機成分とが均一に混合されてなる粒子が好ましい。 In the conductive pattern ink of the present embodiment, the form of the colloidal particles is not particularly limited. For example, particles in which an organic component is attached to the surface of the particles made of the conductive metal component, particles made of a conductive metal component And a particle whose surface is coated with an organic component, a particle obtained by uniformly mixing a conductive metal component and an organic component, and the like. Among these, particles having a conductive metal component as a core and a surface whose surface is coated with an organic component, and particles in which a metal component and an organic component are uniformly mixed are preferable.
コロイド粒子中の有機成分量としては、1〜30質量%が好ましい。1質量%未満であると、得られる導体パターン用インクの貯蔵安定性が悪くなる傾向があり、30質量%を超えると、得られる導体パターン用インクを用いてなる導体パターンの比抵抗が増大する傾向がある。より好ましくは、2〜20質量%である。 The amount of the organic component in the colloidal particles is preferably 1 to 30% by mass. If the amount is less than 1% by mass, the storage stability of the obtained conductor pattern ink tends to deteriorate, and if it exceeds 30% by mass, the specific resistance of the conductor pattern formed using the obtained conductor pattern ink increases. Tend. More preferably, it is 2-20 mass%.
本実施形態の導体パターン用インクに用いられる溶媒としては、水及び/又は水溶性溶剤が好ましい。上記溶媒として、水及び/又は水溶性溶剤を用いることにより、導体パターン用インクの乾燥時、又は、焼成時に溶剤臭が強くならず、環境にも悪影響が少ない。 As a solvent used for the conductor pattern ink of the present embodiment, water and / or a water-soluble solvent is preferable. By using water and / or a water-soluble solvent as the solvent, the solvent odor does not become strong when the conductor pattern ink is dried or fired, and there is little adverse effect on the environment.
本実施形態の導体パターン用インクは、コロイド粒子(固形分)と溶媒とからなるので、電導度を10mS/cm以下とすることができる。従来の金属コロイド液からなるインクは、存在する電解質成分の濃度に敏感に反応して凝集沈降し、貯蔵安定性が損なわれることがあったが、電導度が10mS/cm以下であると、この影響を充分に排除することができ、ガラス容器中での保管によるアルカリ分の流出や、空気中の炭酸ガスの溶解による経時的な電解質濃度の上昇による貯蔵安定性の悪化を防止することができる。更に、導体パターン用インクの電導度が10mS/cm以下であると、コロイド溶液の分散安定性が高くなるので、固形分濃度が高い導体パターン用インクの作製が容易となり、容積を減ずることができるので、流通や運搬時の取り扱いが容易である。高濃度の導体パターン用インクは、後で適当な溶媒を用いて、使用に最適な濃度に調整してもよい。 Since the conductor pattern ink of this embodiment is composed of colloidal particles (solid content) and a solvent, the electrical conductivity can be 10 mS / cm or less. A conventional ink made of a metal colloid liquid reacts sensitively to the concentration of the electrolyte component present and aggregates and settles, and storage stability may be impaired. However, if the conductivity is 10 mS / cm or less, The influence can be sufficiently eliminated, and the deterioration of storage stability due to the increase in electrolyte concentration over time due to the dissolution of alkali in storage in glass containers and the dissolution of carbon dioxide in the air can be prevented. . Further, when the conductivity of the conductor pattern ink is 10 mS / cm or less, the dispersion stability of the colloidal solution is increased, so that it is easy to produce the conductor pattern ink having a high solid content concentration, and the volume can be reduced. Therefore, handling during distribution and transportation is easy. The high-concentration conductor pattern ink may be adjusted to an optimum concentration for use later by using an appropriate solvent.
本実施形態の導体パターン用インクにおいては、コロイド粒子(固形分)の濃度が1〜70質量%であることが好ましい。ここで、上記固形分とは、コロイド溶液から大部分の水をシリカゲル等により取り除いた後、70℃以下の温度で乾燥させたときに残存する固形分と定義することもできる。通常、この固形分は、導電性金属粒子、残留分散剤及び残留還元剤等からなる。
固形分の濃度が1質量%未満であると、導電性金属の含有量が少なすぎるので、得られる導体パターン用インクを用いて導体パターンを形成する際、必要な厚みを出すために何度も重ね塗る必要が生じ工業的に不利である。一方、上記固形分の濃度が70質量%を超えると、粘性が上昇し取扱にくくなるので、これも工業的に不利である。より好ましくは、3〜50質量%である。
In the conductive pattern ink of the present embodiment, the concentration of colloidal particles (solid content) is preferably 1 to 70% by mass. Here, the solid content can also be defined as the solid content remaining when most of the water is removed from the colloidal solution with silica gel or the like and then dried at a temperature of 70 ° C. or lower. Usually, this solid content consists of conductive metal particles, a residual dispersant, a residual reducing agent, and the like.
When the solid content is less than 1% by mass, the content of the conductive metal is too small, so when forming the conductor pattern using the obtained conductor pattern ink, many times in order to obtain the necessary thickness. This is industrially disadvantageous because it requires recoating. On the other hand, if the concentration of the solid content exceeds 70% by mass, the viscosity increases and it becomes difficult to handle, which is also industrially disadvantageous. More preferably, it is 3-50 mass%.
本実施形態の導体パターン用インクにおいて、上記固形分の熱重量分析による100〜500℃までの加熱減量は、1〜25質量%であることが好ましい。上記固形分を500℃まで加熱すると、有機成分、残留分散剤、残留還元剤等が酸化分解され、大部分のものはガス化されて消失する。残留分散剤や残留還元剤の量は、僅かであると考えられるので、500℃までの加熱による減量は、ほぼ固形分中の有機成分の量に相当すると考えてよい。
上記固形分の熱重量分析による100〜500℃までの加熱減量が、1〜25質量%である導体パターン用インクは、分散安定性に優れており、また、有機成分等の導電性を悪化させる原因となる成分の量も適切であるので、導電性に優れた導体パターンを形成することができる。
上記固形分の加熱減量が1質量%未満であると、導電性金属成分に対する有機成分の量が少ないのでコロイド粒子の充分な分散性が得られないことがあり、25質量%を超えると、導電性金属成分に対する有機成分の量が多すぎるので、得られる導体パターンの比抵抗がかなり悪くなることがある。有機成分の量が多い場合、成膜後に加熱焼成して有機成分を分解消失させることで比抵抗をある程度改善することができるが、導体パターンにクラック等が起こり易くなるので好ましくない。より好ましくは、1〜10質量%である。
In the conductive pattern ink of the present embodiment, the loss on heating up to 100 to 500 ° C. by thermogravimetric analysis of the solid content is preferably 1 to 25% by mass. When the solid content is heated to 500 ° C., the organic components, the residual dispersant, the residual reducing agent and the like are oxidatively decomposed, and most of them are gasified and disappear. Since the amount of the residual dispersant and the residual reducing agent is considered to be small, it can be considered that the weight loss by heating up to 500 ° C. substantially corresponds to the amount of the organic component in the solid content.
The conductor pattern ink whose heat loss to 100 to 500 ° C. by thermogravimetric analysis of the solid content is 1 to 25% by mass is excellent in dispersion stability and deteriorates the conductivity of organic components and the like. Since the amount of the causative component is also appropriate, a conductor pattern having excellent conductivity can be formed.
When the solid weight loss by heating is less than 1% by mass, the amount of the organic component relative to the conductive metal component is small, so that sufficient dispersibility of the colloidal particles may not be obtained. Since the amount of the organic component relative to the conductive metal component is too large, the specific resistance of the obtained conductor pattern may be considerably deteriorated. When the amount of the organic component is large, the specific resistance can be improved to some extent by heating and baking after film formation to decompose and disappear the organic component, but this is not preferable because cracks and the like easily occur in the conductor pattern. More preferably, it is 1-10 mass%.
また、本実施形態の導体パターン用インクにおいて、コロイド粒子の平均粒径は1〜400nmであることが好ましい。1nm未満であると、良好な導体パターン用インクは得られるが、一般的にそのような微粒子の製造はコスト高で実用的でない。一方、400nmを超えると、コロイド粒子の分散安定性が経時的に変化しやすい。より好ましくは、1〜70nmである。 In the conductive pattern ink of the present embodiment, the average particle size of the colloidal particles is preferably 1 to 400 nm. When the thickness is less than 1 nm, a good conductor pattern ink can be obtained, but in general, the production of such fine particles is expensive and impractical. On the other hand, if it exceeds 400 nm, the dispersion stability of the colloidal particles tends to change over time. More preferably, it is 1-70 nm.
また、本実施形態の導体パターン用インクには、上記の非イオン性化合物に加えて、造膜助剤を添加しても良い。造膜助剤は、非イオン性化合物と同様にコロイド粒子となじみがよいので、コロイド粒子間に均一に存在して、コロイド粒子を均一に分散させる。そのため、溶液状態の導体パターン用インクにおいては、貯蔵安定性を高める効果がある。導体パターン用インクを塗布して導体パターンとした際には、造膜助剤とコロイド粒子とはなじみがよいので、強い膜を作って強度を高める効果があり、また、コロイド粒子を均一に導体パターン中に分散させるので、比抵抗のバラツキが少ない、均一な導体パターンを製造することができ、更に、基材との密着性を向上させることもできる。即ち、上記造膜助剤は、少量で効果的な膜強度を出すことができ、しかも良好な比抵抗を損なうことが少ない。 In addition to the nonionic compound, a film-forming aid may be added to the conductive pattern ink of this embodiment. Since the film-forming aid is compatible with the colloidal particles in the same manner as the nonionic compound, the film-forming aid is present uniformly between the colloidal particles and uniformly disperses the colloidal particles. Therefore, the conductive pattern ink in a solution state has an effect of improving storage stability. When a conductive pattern ink is applied to form a conductive pattern, the film-forming aid and the colloidal particles are familiar, so there is an effect of increasing the strength by forming a strong film, and the colloidal particles are uniformly conductive. Since it is dispersed in the pattern, it is possible to produce a uniform conductor pattern with little variation in specific resistance, and it is also possible to improve the adhesion to the substrate. That is, the film-forming aid can produce an effective film strength in a small amount and is less likely to impair good specific resistance.
上記造膜助剤としては、適当な溶媒に溶解し、コロイド粒子と優れた薄膜(導体パターン)を形成するものであれば特に限定されず、例えば、ポリエステル系樹脂、ブロックドイソシアネート等のポリウレタン系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、メラミン系樹脂等を挙げることができる。
導体パターン用インクの溶媒が水及び/又は水溶性用剤である場合には、上記造膜助剤は、水性樹脂であることが好ましい。上記水性樹脂としては特に限定されず、例えば、水性ポリウレタン系樹脂、水性ポリエステル系樹脂等の強制エマルジョン樹脂、セルロース系樹脂、アクリレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、水性ポリアニリン系樹脂、ブロックドイソシアネート等のポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂等を挙げることができる。これらの水性樹脂は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
The film-forming aid is not particularly limited as long as it dissolves in an appropriate solvent and forms an excellent thin film (conductor pattern) with colloidal particles. For example, polyurethane-based polyester resins, blocked isocyanates, and the like Examples thereof include resins, polyacrylate resins, polyacrylamide resins, polyether resins, and melamine resins.
When the solvent of the conductor pattern ink is water and / or a water-soluble agent, the film-forming aid is preferably an aqueous resin. The aqueous resin is not particularly limited. For example, forced emulsion resins such as aqueous polyurethane resins and aqueous polyester resins, cellulose resins, acrylate resins, polyvinyl alcohol resins, cellulose resins, aqueous polyaniline resins, blocks And polyurethane resins such as deisocyanate, and melamine resins. These aqueous resins may be used alone or in combination of two or more.
なかでも、上記水性樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、強制エマルジョン樹脂が好ましい。上記ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂を用いる場合には、ブロックドイソシアネート又はメラミン系樹脂と、活性水素基を有する高分子とを併用することが好ましい。 Especially, as said aqueous resin, a polyurethane-type resin, a melamine-type resin, and a forced emulsion resin are preferable. When the polyurethane resin or melamine resin is used, it is preferable to use a blocked isocyanate or melamine resin and a polymer having an active hydrogen group in combination.
上記水性樹脂のなかでも、活性水素基を有する高分子を併用するブロックドイソシアネート、活性水素基を有する高分子を併用するメラミン系樹脂、強制エマルジョン樹脂がより好ましい。上記のような樹脂からなる水性樹脂は、溶液状態で極めて安定であり、加熱して乾燥、硬化することによって容易に耐水性のよい被膜を得ることができる。
上記ブロックドイソシアネートとしては特に限定されず、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート等を、例えば、オキシム類、アルコール類、フェノール類、ラクタム類等でブロックしたもの等を挙げることができる。
上記メラミン系樹脂としては特に限定されず、例えば、アルキル基型メラミン、メチロール基型メラミン、イミノ基型メラミン等を挙げることができる。上記強制エマルジョン樹脂としては特に限定されず、例えば、水性ポリウレタン系樹脂、水性ポリエステル系樹脂等を挙げることができる。
Among the aqueous resins, a blocked isocyanate using a polymer having an active hydrogen group in combination, a melamine resin using a polymer having an active hydrogen group, and a forced emulsion resin are more preferable. The aqueous resin composed of the resin as described above is extremely stable in a solution state, and a film having good water resistance can be easily obtained by heating, drying and curing.
The blocked isocyanate is not particularly limited, for example, diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, etc., for example, blocked with oximes, alcohols, phenols, lactams, etc. Can be mentioned.
The melamine-based resin is not particularly limited, and examples thereof include alkyl group-type melamine, methylol group-type melamine, and imino group-type melamine. The forced emulsion resin is not particularly limited, and examples thereof include an aqueous polyurethane resin and an aqueous polyester resin.
上記活性水素基を有する高分子としては特に限定されず、例えば、水酸基を有するポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリビニルアルコール等の高分子;ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミド等のアミノ基を有する高分子等を挙げることができる。
上記造膜助剤の添加量としては、固形分100質量部に対して、1〜100質量部であることが好ましい。100質量部を超えると、導電性が悪化することがあり、1質量部未満であると、造膜助剤を添加した効果がみられない。より好ましくは、1〜50質量部である。
導体パターン用インクに造膜助剤を添加する方法としては特に限定されず、コロイド溶液に直接添加してもよく、造膜助剤を水溶性溶剤等に溶解して造膜助剤溶液を作製し、コロイド溶液に添加してもよい。
The polymer having an active hydrogen group is not particularly limited, and examples thereof include polymers such as polyoxytetramethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polyoxyethylene glycol, and polyvinyl alcohol having a hydroxyl group; polyethyleneimine, polyacrylamide, and the like. Examples thereof include a polymer having an amino group.
The amount of the film-forming aid added is preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content. If it exceeds 100 parts by mass, the conductivity may be deteriorated, and if it is less than 1 part by mass, the effect of adding a film-forming aid is not seen. More preferably, it is 1-50 mass parts.
The method for adding the film-forming aid to the conductive pattern ink is not particularly limited, and it may be added directly to the colloidal solution, or the film-forming aid is dissolved in a water-soluble solvent to prepare the film-forming aid solution. And may be added to the colloidal solution.
本実施形態の導体パターン用インクを製造する方法としては特に限定されず、例えば、まずコロイド粒子を含む溶液を作製し、次いで、その溶液の洗浄を行う方法等が挙げられる。上記コロイド粒子を含む溶液を作製する方法としては、化学還元法による方法であれば特に限定されず、例えば、分散剤を用いて溶液中に分散させた金属塩(金属イオン)を、何らかの方法により還元させればよい。 A method for producing the conductor pattern ink of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a method of first preparing a solution containing colloidal particles and then cleaning the solution. The method for preparing the solution containing the colloidal particles is not particularly limited as long as it is a chemical reduction method. For example, a metal salt (metal ion) dispersed in a solution using a dispersant is used by any method. What is necessary is just to reduce.
上記金属塩としては、適当な溶媒中に溶解でき、何らかの手段で還元できるものであれば特に限定されず、例えば、硝酸銀、硫酸銀、塩化銀、酸化銀、酢酸銀、亜硝酸銀、塩素酸銀、硫化銀等の銀塩;塩化金酸、塩化金カリウム、塩化金ナトリウム等の金塩;塩化白金酸、塩化白金、酸化白金、塩化白金酸カリウム等の白金塩;硝酸パラジウム、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、酸化パラジウム、硫酸パラジウム等のパラジウム塩、その他の白金属塩等を挙げることができる。これらの金属塩は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The metal salt is not particularly limited as long as it can be dissolved in an appropriate solvent and can be reduced by any means. For example, silver nitrate, silver sulfate, silver chloride, silver oxide, silver acetate, silver nitrite, silver chlorate Silver salts such as silver sulfide; gold salts such as chloroauric acid, potassium gold chloride and sodium chloride; platinum salts such as chloroplatinic acid, platinum chloride, platinum oxide and potassium chloroplatinate; palladium nitrate, palladium acetate, chloride Palladium salts such as palladium, palladium oxide and palladium sulfate, and other white metal salts can be used. These metal salts may be used independently and 2 or more types may be used together.
上記金属塩を還元させる方法としては特に限定されず、還元剤を用いて還元させてもよく、UV等の光、電子線、熱エネルギーを用いて還元させてもよい。上記還元剤としては適当な溶媒に溶解し、上記金属塩を還元させることができるものであれば特に限定されず、例えば、ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、フェニドン、ヒドラジン等のアミン化合物;水酸化ホウ素ナトリウム、ヨウ化水素、水素ガス等の水素化合物;一酸化炭素、亜硫酸等の酸化物;硫酸第一鉄、塩化鉄、フマル酸鉄、乳酸鉄、シュウ酸鉄、硫化鉄、酢酸錫、塩化錫、二リン酸錫、シュウ酸錫、酸化錫、硫酸錫等の低原子価金属塩;ホルムアルデヒド、ハイドロキノン、ピロガロール、タンニン、タンニン酸、サリチル酸、D−グルコース等の糖等の有機化合物等を挙げることができる。なかでもタンニン酸が好ましい。還元剤としてタンニン酸を用いると、得られたコロイド溶液が良好な分散性を発現する。このため、タンニン酸を用いると上記分散剤の添加量を更に減少させることができ、有機物含有量の少ないコロイド溶液を得ることができる。上記の各種還元剤を使用する際には、更に、光や熱を加えて還元反応を促進させてもよい。 The method for reducing the metal salt is not particularly limited, and may be reduced using a reducing agent, or may be reduced using light such as UV, electron beam, or thermal energy. The reducing agent is not particularly limited as long as it can be dissolved in a suitable solvent and reduce the metal salt. For example, amine compounds such as dimethylaminoethanol, methyldiethanolamine, triethanolamine, phenidone, and hydrazine. Hydrogen compounds such as sodium borohydride, hydrogen iodide and hydrogen gas; oxides such as carbon monoxide and sulfurous acid; ferrous sulfate, iron chloride, iron fumarate, iron lactate, iron oxalate, iron sulfide, acetic acid Low-valent metal salts such as tin, tin chloride, tin diphosphate, tin oxalate, tin oxide and tin sulfate; organic compounds such as sugars such as formaldehyde, hydroquinone, pyrogallol, tannin, tannic acid, salicylic acid and D-glucose Etc. Of these, tannic acid is preferred. When tannic acid is used as the reducing agent, the obtained colloid solution exhibits good dispersibility. For this reason, when tannic acid is used, the amount of the dispersant added can be further reduced, and a colloidal solution with a low organic matter content can be obtained. When using the above various reducing agents, the reduction reaction may be further promoted by applying light or heat.
上記金属塩、分散剤及び還元剤を用いてコロイド粒子を含む溶液を製造する方法としては、例えば、上記金属塩を純水等に溶かして金属塩溶液を調製し、その金属塩溶液を徐々に分散剤と還元剤とが溶解した水溶液中に滴下する方法等を挙げることができる。 As a method for producing a solution containing colloidal particles using the metal salt, the dispersant and the reducing agent, for example, the metal salt is dissolved in pure water to prepare a metal salt solution, and the metal salt solution is gradually added. The method etc. which are dripped in the aqueous solution which the dispersing agent and the reducing agent melt | dissolved can be mentioned.
上記のようにして得られたコロイド粒子を含む溶液中には、コロイド粒子の他に、還元剤の残留物や残留分散剤が存在しており、液全体の電解質濃度が高くなっている。このような状態の液は、電導度が高いので、コロイド粒子の凝析が起こり、沈殿しやすい。上記コロイド粒子を含む溶液を洗浄して余分な電解質を取り除くことにより、電導度が10mS/cm以下のコロイド溶液を得ることができる。 In the solution containing the colloidal particles obtained as described above, in addition to the colloidal particles, a reducing agent residue and a residual dispersant are present, and the electrolyte concentration of the entire liquid is high. Since the liquid in such a state has high conductivity, the colloidal particles are agglomerated and easily settled. By washing the solution containing the colloidal particles to remove excess electrolyte, a colloidal solution having an electric conductivity of 10 mS / cm or less can be obtained.
上記洗浄の方法としては、例えば、得られたコロイド粒子を含む液を一定期間静置し、生じた上澄み液を取り除いた上で、純水を加えて再度攪拌し、更に一定期間静置して生じた上澄み液を取り除く工程を幾度か繰り返す方法、上記の静置の代わりに遠心分離を行う方法、限外濾過装置やイオン交換装置等により脱塩する方法等を挙げることができる。なかでも、脱塩する方法が好ましい。また、脱塩等により電導度を10mS/cm以下とした液は、適宜濃縮してもよい。
As a method for the above washing, for example, the liquid containing the obtained colloidal particles is allowed to stand for a certain period, and after removing the resulting supernatant liquid, pure water is added and stirred again, and the liquid is further allowed to stand for a certain period. A method of repeating the process of removing the produced supernatant several times, a method of performing centrifugation instead of the above-mentioned standing, a method of desalting with an ultrafiltration device, an ion exchange device or the like can be mentioned. Of these, the desalting method is preferred. Moreover, you may concentrate suitably the liquid which made the
複数の導電性金属からなる混合金属コロイド液を作製する方法としては特に限定されず、例えば、銀とその他の金属とからなる混合金属コロイド液を作製する場合には、上記の方法にて、銀コロイド液とその他の金属の金属コロイド液とを別々に作製し、その後混合して混合金属コロイド溶液としてもよく、銀イオン溶液とその他の金属イオン溶液とを混合し、その後に還元してもよい。 The method for preparing a mixed metal colloid solution composed of a plurality of conductive metals is not particularly limited. For example, in the case of preparing a mixed metal colloid solution composed of silver and other metals, the above method is used. Colloid liquid and metal colloid liquid of other metals are prepared separately and then mixed to form a mixed metal colloid solution, or a silver ion solution and other metal ion solution may be mixed and then reduced. .
また、非イオン性化合物の添加時期は、コロイド粒子の形成後ならいつでもよい。例えば、還元反応後の洗浄工程において、添加する純水の代わりに所定濃度に調整した非イオン性化合物を含む水溶液を用いてもよい。また数回の洗浄を行う場合に、最初だけ非イオン性化合物を含む水溶液を用い、後は純水で洗浄すれば導電性金属粒子に吸着した以外の過剰の高分子が取り除かれるため一層効果的である。 The nonionic compound may be added at any time after the formation of the colloidal particles. For example, in the washing step after the reduction reaction, an aqueous solution containing a nonionic compound adjusted to a predetermined concentration may be used instead of pure water to be added. Also, when cleaning several times, using an aqueous solution containing a nonionic compound only at the beginning, and then cleaning with pure water removes excess polymer other than adsorbed on the conductive metal particles, making it more effective. It is.
「導体パターン」
次に、本実施形態の導体パターンについて説明する。この導体パターンは、上記インクを基材上に塗布した後、加熱することにより形成される薄膜状の導体パターンであって、上記導電性金属からなる粒子が相互に結合されてなり、少なくとも導体パターン表面において前記粒子同士が隙間なく結合しており、前記導体パターン表面に光沢が有り、かつ比抵抗が12μΩcm未満のものである。
"Conductor pattern"
Next, the conductor pattern of this embodiment will be described. This conductor pattern is a thin-film conductor pattern formed by applying the ink onto a substrate and then heating, and is formed by bonding particles made of the conductive metal to each other. At least the conductor pattern The particles are bonded to each other without a gap on the surface, the surface of the conductor pattern is glossy, and the specific resistance is less than 12 μΩcm.
本実施形態の導体パターンは、上記インクを基材上に塗布した後、加熱することにより形成される。加熱条件は、例えば、160℃以上で20分以上加熱すればよい。この条件であれば、非イオン性化合物を蒸発若しくは加熱分解することができる。また、加熱の前に、水分を蒸発させるために40℃以上100℃以下の範囲で予備加熱を行っても良い。
上記基材としては特に限定されないが、例えば、アルミナ焼結体、グリーンシート、フェノール樹脂、ガラスエポキシ樹脂、ガラス等からなる基板;樹脂やセラミック等で表面が形成された電子機器等を挙げることができる。また、その形状としては、板状、フィルム状等を挙げることができる。
The conductor pattern of this embodiment is formed by applying the above ink on a substrate and then heating. The heating condition may be, for example, heating at 160 ° C. or higher for 20 minutes or longer. Under these conditions, the nonionic compound can be evaporated or thermally decomposed. Moreover, you may perform preheating in the range of 40 degreeC or more and 100 degrees C or less in order to evaporate a water | moisture content before a heating.
Although it does not specifically limit as said base material, For example, the board | substrate which consists of an alumina sintered compact, a green sheet, a phenol resin, a glass epoxy resin, glass etc .; Electronic equipment etc. in which the surface was formed with resin, ceramic, etc. are mentioned. it can. In addition, examples of the shape include a plate shape and a film shape.
上記基材上にインクを塗布する方法としては特に限定されないが、例えば、液滴吐出法、スクリーン印刷法、バーコート法、スピンコート法、刷毛による方法等を挙げることができる。 The method for applying ink onto the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a droplet discharge method, a screen printing method, a bar coating method, a spin coating method, and a brush method.
本実施形態の導体パターンは、非イオン性化合物が添加されたインクを用いて形成されるが、この非イオン性化合物は比較的沸点が高いため、インクから導体パターンを形成する過程において、コロイド溶液の分散媒が蒸発してからこの非イオン性化合物が蒸発または加熱分解する。このため、非イオン性化合物がコロイド粒子を包み込んだ状態が長く続き、急激な体積収縮が避けられるとともに導電性金属の粒成長が妨げられる。導体パターンを形成する過程において導電性金属粒子の粒成長が妨げられることで、導体パターンにおける導電性金属粒子は、相互に緻密に結合した状態になる。特に、導体パターン表面においては導電性金属粒子同士が隙間なく結合し、かつ導体パターン表面に光沢がみられるようになる。これにより、導体パターン表面における凹凸が少なくなり、導体パターン表面の平坦性が向上する。これにより、所謂表皮効果が発現されて導体パターンの高周波特性の改善が図られる。
また、導電性金属粒子同士が相互に緻密に結合した状態になるので、導体パターンにクラックが発生するおそれが少なく、断線の発生も防止され、かつ比抵抗の低下が図られる。
The conductor pattern of the present embodiment is formed using an ink to which a nonionic compound is added. Since this nonionic compound has a relatively high boiling point, in the process of forming a conductor pattern from ink, a colloid solution After the dispersion medium evaporates, the nonionic compound evaporates or decomposes by heating. For this reason, the state in which the nonionic compound wraps the colloidal particles continues for a long time, and rapid volume shrinkage is avoided and the growth of conductive metal particles is hindered. By preventing the growth of the conductive metal particles in the process of forming the conductor pattern, the conductive metal particles in the conductor pattern are in a state of being closely bonded to each other. In particular, on the surface of the conductor pattern, the conductive metal particles are bonded together without a gap, and the surface of the conductor pattern is glossy. Thereby, the unevenness | corrugation in the conductor pattern surface decreases, and the flatness of the conductor pattern surface improves. As a result, a so-called skin effect is exhibited, and the high-frequency characteristics of the conductor pattern are improved.
In addition, since the conductive metal particles are in a state of being densely bonded to each other, there is little risk of cracks occurring in the conductor pattern, the occurrence of disconnection is prevented, and the specific resistance is reduced.
導体パターンの比抵抗は、12μΩcm未満であることが好ましく、10μΩcm以下であることがより好ましい。このときの比抵抗は、インクの塗布後、160℃で加熱、乾燥した際の比抵抗をいう。上記比抵抗が12μΩcm以上になると、導電性が要求される用途、すなわち回路基板上に形成する電極等に用いることが困難となる。 The specific resistance of the conductor pattern is preferably less than 12 μΩcm, and more preferably 10 μΩcm or less. The specific resistance at this time refers to the specific resistance when heated and dried at 160 ° C. after applying the ink. When the specific resistance is 12 μΩcm or more, it is difficult to use for applications that require electrical conductivity, that is, electrodes formed on a circuit board.
また、本実施形態の導体パターンを形成する際には、上記塗布方法によりインクを塗布してから予備加熱して水等の分散媒を蒸発させ、予備加熱後の塗膜の上に再度インクを塗布する、といった工程を繰り返し行うことで、厚膜の導体パターンを形成することもできる。
水等の分散媒を蒸発させた後のインクには、非イオン性化合物とコロイド粒子が残存しており、この非イオン性化合物は比較的粘度が高いので、塗膜が完全に乾燥しない状態でも塗膜が流失してしまうおそれがない。従って、一旦、インクを塗布して乾燥してから長時間放置し、その後、再度インクを塗布することが可能になる。
また、非イオン性化合物は比較的沸点も高いので、インクを塗布して乾燥してから長時間放置してもインクが変質するおそれがなく、再度インクを塗布することが可能になり、均質な塗布膜を形成できる。これにより、導体パターン自体が多層構造になるおそれがなく、層間同士の間の比抵抗が上昇して導体パターン全体の比抵抗が増大するおそれがない。
Also, when forming the conductor pattern of this embodiment, after applying the ink by the above application method, preheating is performed to evaporate the dispersion medium such as water, and the ink is again applied on the preheated coating film. By repeatedly performing a process such as coating, a thick-film conductor pattern can be formed.
In the ink after evaporation of the dispersion medium such as water, nonionic compounds and colloidal particles remain, and since this nonionic compound has a relatively high viscosity, the coating film is not completely dried. There is no risk that the coating will be washed away. Accordingly, it is possible to apply the ink once, dry it, leave it for a long time, and then apply the ink again.
In addition, since the nonionic compound has a relatively high boiling point, there is no possibility that the ink will be deteriorated even if the ink is applied and dried and then left for a long time, so that the ink can be applied again and is homogeneous. A coating film can be formed. Thereby, there is no possibility that the conductor pattern itself has a multilayer structure, and there is no possibility that the specific resistance between the layers increases and the specific resistance of the entire conductor pattern increases.
上記の工程を経ることによって、本実施形態の導体パターンは、従来のインクによって形成された導体パターンに比べて厚く形成することができる。より具体的には5μm以上の厚みのものを形成することができる。本実施形態の導体パターンは上記インクにより形成されるものであるので、5μm以上の厚膜に形成してもクラックの発生が少なく、低比抵抗の導体パターンを構成することができる。なお、厚みの上限については特に規定する必要はないが、過剰に厚くなると分散媒や非イオン性化合物の除去が難しくなって比抵抗が増大するおそれがあるので、100μm以下程度にするのが良い。
更に、本実施形態の導体パターンは、基材に対する密着性が良好である。
By passing through the above steps, the conductor pattern of the present embodiment can be formed thicker than a conductor pattern formed by a conventional ink. More specifically, a film having a thickness of 5 μm or more can be formed. Since the conductor pattern of this embodiment is formed by the above ink, even if it is formed in a thick film of 5 μm or more, the occurrence of cracks is small, and a conductor pattern having a low specific resistance can be configured. The upper limit of the thickness is not particularly required, but if it is excessively thick, it may be difficult to remove the dispersion medium and the nonionic compound and the specific resistance may be increased. .
Furthermore, the conductor pattern of this embodiment has good adhesion to the substrate.
「配線基板の製造例」
次に、上記の導体パターンを配線基板に適用した一例について説明する。
本実施形態の配線基板は、上記のインクを塗布することによって形成された導体パターンが備えられて構成されている。以下、本実施形態の配線基板の製造工程を順次説明する。
"Manufacturing example of wiring board"
Next, an example in which the above conductor pattern is applied to a wiring board will be described.
The wiring board of the present embodiment is configured to include a conductor pattern formed by applying the above ink. Hereafter, the manufacturing process of the wiring board of this embodiment is demonstrated sequentially.
図1には、本実施形態の配線基板を製造する際に使用する基板を示す。図1(a)は基板10の断面模式図であり、図1(b)は基板10の平面模式図である。
基板10は、図1(a)に示すように、ポリイミド等の樹脂製基板の両面にCuから成る導体パターン12、12…が形成され、更に基板10の両面の導体パターン12、12…を電気的に接続するスルーホールヴィア14が形成されている。この導体パターン12、12…の基板10側の各端部は、図1(a)に示す基板10の部分正面図である図1(b)に示すように、基板10の端縁近傍まで延出されている。
FIG. 1 shows a substrate used when manufacturing the wiring substrate of the present embodiment. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the
As shown in FIG. 1A, the
図1(a)及び(b)に示す導体パターン12、12…は、上記の導体パターン用インクを液滴吐出法により塗布するとともに乾燥、焼成することによって形成されたものである。導体パターン12…を形成する際には、基板10の導体パターン形成面のうち、後述する電解めっき用導電パターンを形成する部分を除いて粗面化加工を施すことによって、形成された導体パターン12、12…と基板10との密着性を向上できる。
The
次いで、図2(a)に示す様に、形成した導体パターン12…の電解めっきを施す所定箇所が露出するように、電解めっきを施さない箇所をソルダレジスト層18によって覆うと共に、基板10の一面側の端縁近傍に電解めっき用導電パターン16を、液滴吐出法で形成する。この液滴吐出法により吐出するインクは、上記の導体パターン12の形成と同様に、上記の導体パターン用インクを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 2A, a portion not subjected to electrolytic plating is covered with a solder resist
形成した電解めっき用導電パターン16は、図2(a)に示す基板10の部分平面図である図3(a)に示すように、基板10の端縁に沿って電解めっき用導電パターン16を構成するバスライン16aが形成され、バスライン16aから各導体パターン12に分岐パターン16bが延出されている。かかる分岐パターン16bの先端部は、図2(a)に示すように、導体パターン12の端部と接続されている。
As shown in FIG. 3A, which is a partial plan view of the
この様にして形成した電解めっき用導電パターン16を用いた電解めっきによって、図2(b)に示す様に、導体パターン12…の露出箇所に金属膜26を形成する。
かかる電解めっきによって形成する金属膜26としては、所望の金属から成る金属膜26を形成できるが、金やニッケルから成る金属膜26を形成することが好ましい。
この電解めっきを、図2(b)に示す様に、電解めっき用導電パターン16を露出状態として施してもよい。電解めっき用導電パターン16上に形成された金属膜26は、後述するように、電解めっき用導電パターン16と共に回収再利用できるからである。
As shown in FIG. 2B, a
As the
As shown in FIG. 2B, this electrolytic plating may be performed with the electroplating
ところで、液滴吐出法によって基板10の一面側に直接描画した後、焼成して形成した電解めっき用導電パターン16の基板10との接合面は、基板10の平滑面に対して凹凸面になっているものと推定される。このため、電解めっき用導電パターン16は、図2(c)に示すように、その上面に形成された金属膜26と共に基板面から容易に引き剥がすことができる。
電解めっき用導電パターン16を剥離する手段としては、電解めっき用導電パターン16に貼り付けた粘着テープを剥離する手段を好適に用いることができる。粘着テープを剥離する際に、粘着テープに付着して金属膜22が上面に形成された電解めっき用導電パターン16が剥離される。
剥離された金属膜26が上面に形成された電解めっき用導電パターン16は、粘着テープに付着しているため、回収して再利用を図ることができる。
By the way, the surface of the electroplating
As a means for peeling the electroplating
Since the electroplating
かかる電解めっき用導電パターン16の剥離は、電解めっき用導電パターン16を形成した基板10の基板面を平滑面とすることによって容易に行なうことができる。このため、基板10の基板面を、導体パターン12…との密着性を向上すべく粗面加工する場合には、電解めっき用導電パターン16を形成する部分の基板面を、保護フィルム等で保護して粗面化することを防止し、その平滑面状態を保持することが好ましい。
電解めっき用導電パターン16を剥離した基板面の部分正面図を図3(b)に示す。導体パターン12の端部に電解めっき用導電パターン16の一部が残留しているが、配線基板の導体パターンとしては問題にならない程度のものである。
The peeling of the electroplating
FIG. 3B shows a partial front view of the substrate surface from which the electroplating
この様にして得られた配線基板は、必要に応じて更に加工が施されて最終製品とすることができる。
かかる配線基板の製造工程では、液滴吐出法によって導体パターン12…及び電解めっき用導電パターン16を形成するため、その形成及び除去を容易に行なうことができ、従来の配線基板の製造工程よりも、その工程数を削減できる。
The wiring board obtained in this way can be further processed as necessary to obtain a final product.
In such a wiring board manufacturing process, the
また、導体パターン12と電解めっき用導電パターン16とを同時に形成することを要しないため、導体パターン12の設計の自由度を向上できる。
以上、説明してきた図1〜図3では、基板10として樹脂基板について説明してきたが、シリコン基板やセラミック基板を基板10として用いることができる。
また、図1〜図3では、両面側に導体パターン12…が形成された基板10を用いたが、一面側のみに導体パターン12…が形成された基板であっても用いることができる。
Moreover, since it is not necessary to form the
1 to 3 described above, the resin substrate has been described as the
1 to 3, the
「多層配線基板(配線基板)の製造例」
次に、上記の導体パターンを配線基板に適用した他の例について説明する。
本実施形態の多層配線基板(配線基板)は、上記の導体パターン用インクを塗布することによって形成された導体パターンが備えられて構成されている。以下、本実施形態の多層配線基板の製造工程を順次説明する。
"Manufacturing example of multilayer wiring board (wiring board)"
Next, another example in which the above conductor pattern is applied to a wiring board will be described.
The multilayer wiring board (wiring board) of this embodiment is provided with a conductor pattern formed by applying the above-described conductor pattern ink. Hereafter, the manufacturing process of the multilayer wiring board of this embodiment is demonstrated sequentially.
まず、図4(a)に示すような基体30Aを準備する。基体30Aは、基板31と、基板31上に位置している導電パターン32と、を備えている。ここで、基板31は、ポリイミドからなるフレキシブル基板である。基板31はテープ状の形状を有しており、そしてこのため、基板31はテープ基板とも呼ばれる。なお、本明細書において、「基体30A」とは、基板31と、基板31上に設けられた1つ以上のパターンまたは層と、をまとめた総称である。
First, a
次に、図4(b)に示すように、導電パターン32上の一部に液滴吐出法によって導体パターン用インクを塗布、加熱乾燥することにより、導電ポスト(導体パターン)33を設ける。
導電ポスト33を形成した後に、図4(c)および(d)に示すように、液滴吐出法によって、絶縁パターン34を設ける。設けられた絶縁パターン34は、導電ポスト33の側面の下部を囲むとともに導電パターン32を覆うことになる。ここで、以下で説明するように、絶縁パターン34は、互いに積層された2つの絶縁サブパターン41、42からなる。絶縁パターン34の形成方法は以下の通りである。
Next, as shown in FIG. 4B, a conductive post (conductor pattern) 33 is provided by applying a conductive pattern ink to a part of the
After forming the
まず、アクリル樹脂等の絶縁性樹脂を含有するインクを液滴吐出法により塗布して乾燥することにより、基板31の表面上の部分のうち、導電パターン32がない部分に絶縁サブパターン41を設ける(図4(c))。ここで、絶縁サブパターン41の厚さは導電パターン32の厚さにほぼ一致するように設定されている。そしてこのため、絶縁サブパターン41が設けられた後では、絶縁サブパターン41の表面と、導電パターン32の表面とは、ほぼ同じレベルに位置することになる。絶縁サブパターン41には、アクリル樹脂が含まれる。
First, by applying ink containing an insulating resin such as an acrylic resin by a droplet discharge method and drying, an insulating
次に、導電パターン32と絶縁サブパターン41とが形成する面上に、絶縁サブパターン41の場合と同様に、液滴吐出法によって絶縁サブパターン42を設ける(図4(d))。ここで、絶縁サブパターン42は、下地の導電パターン32と絶縁サブパターン41とを覆うとともに、導電ポスト33の側面の下部を囲むように設けられる。絶縁サブパターン42には、アクリル樹脂が含まれる。
Next, as in the case of the insulating
次に、図4(e)に示すように、絶縁パターン44上に液滴吐出法によって上記の導体パターン用インクを塗布してから乾燥、焼成することにより、複数のダミーポスト(導体パターン)35を設ける。ここで、複数のダミーポスト35のそれぞれの上部と、導電ポスト33の上部とが、ほぼ同じレベルに位置するように、複数のダミーポスト35が設けられる。
各ダミーポスト35が液滴吐出法によって形成されるので、各ダミーポスト35のそれぞれの断面形状はテーパ状になる。具体的には、ダミーポスト35の底部の幅が、ダミーポスト35の上部の幅よりも大きくなる。
Next, as shown in FIG. 4E, a plurality of dummy posts (conductor patterns) 35 are formed by applying the above-described conductor pattern ink onto the insulating pattern 44 by a droplet discharge method, followed by drying and baking. Is provided. Here, the plurality of dummy posts 35 are provided such that the upper portions of the plurality of dummy posts 35 and the upper portions of the
Since each dummy post 35 is formed by a droplet discharge method, the cross-sectional shape of each
次に、図5(a)に示すように、絶縁パターン34上に液滴吐出法によって、ダミーポスト35のそれぞれの側面を囲むとともに、絶縁パターン34上に突出している導電ポスト33の側面を囲む絶縁パターン36を設ける。ここで、絶縁パターン36の厚さは、絶縁パターン36から複数のダミーポスト35のそれぞれの上部と、導電ポスト33の上部とが、露出するように、設定されている。
Next, as shown in FIG. 5A, each side surface of the
このように絶縁パターン36を設ければ、複数のダミーポスト35に図中上下方向の外力を加えることで複数のダミーポスト35を絶縁パターン36から抜き取ろうとしても、複数のダミーポスト35は絶縁パターン36を抜け出ることがない。つまり、複数のダミーポスト35のそれぞれは、絶縁パターン36に対して固定される。
If the insulating
さらに、後述するように、絶縁パターン36は、絶縁パターン34に対して密着性のよい絶縁材料を含有するように構成される。具体的には、絶縁パターン34がアクリル樹脂を含有するように構成されているので、絶縁パターン36も同様に、アクリル樹脂を含有するように構成されている。そして、このことから、絶縁パターン36と絶縁パターン345とは、互いに密着して相互に固定される。
Furthermore, as will be described later, the insulating
次に、図5(b)に示すように、絶縁パターン36上に、液滴吐出法によって上記の導体パターン用インクを塗布してから乾燥、焼成することにより、複数のダミーポスト35のそれぞれの上部に接続されるとともに、導電ポスト33の上部に接続される導電パターン(導体パターン)37を設ける。本実施形態では、このような工程によって、基体30Aから多層配線基板30が得られる。
ここで、導電パターン37は導電性金属を含有する。複数のダミーポスト35のそれぞれも同じ種類の導電性金属を含有するので、導電パターン37と複数のダミーポスト35とは相互に密着して固定される。
Next, as shown in FIG. 5B, the conductive pattern ink is applied onto the insulating
Here, the
上述のように、複数のダミーポスト35のそれぞれは絶縁パターン36に対して固定されているので、このため、導電パターン37も絶縁パターン36に対して固定される。しかも、絶縁パターン36は絶縁パターン34に対して固定されているので、結果として、導電パターン37は、より下地の絶縁パターン34に対しても固定される。
As described above, since each of the plurality of dummy posts 35 is fixed to the insulating
「電気光学装置」
次に、電気光学装置の一例として、プラズマ型表示装置について説明する。
図6は本実施形態のプラズマ型表示装置500の分解斜視図を示している。
プラズマ型表示装置500は、互いに対向して配置された基板501、502、及びこれらの間に形成される放電表示部510を含んで構成される。
放電表示部510は、複数の放電室516が集合されたものである。複数の放電室516のうち、赤色放電室516(R)、緑色放電室516(G)、青色放電室516(B)の3つの放電室516が対になって1画素を構成するように配置されている。
"Electro-optical device"
Next, a plasma display device will be described as an example of an electro-optical device.
FIG. 6 is an exploded perspective view of the
The
The
基板501の上面には所定の間隔でストライプ状にアドレス電極511が形成され、アドレス電極511と基板501の上面とを覆うように誘電体層519が形成されている。誘電体層519上には、アドレス電極511、511間に位置しかつ各アドレス電極511に沿うように隔壁515が形成されている。隔壁515は、アドレス電極511の幅方向左右両側に隣接する隔壁と、アドレス電極511と直交する方向に延設された隔壁とを含む。また、隔壁515によって仕切られた長方形状の領域に対応して放電室516が形成されている。
また、隔壁515によって区画される長方形状の領域の内側には蛍光体517が配置されている。蛍光体517は、赤、緑、青の何れかの蛍光を発光するもので、赤色放電室516(R)の底部には赤色蛍光体517(R)が、緑色放電室516(G)の底部には緑色蛍光体517(G)が、青色放電室516(B)の底部には青色蛍光体517(B)が各々配置されている。
In addition, a
一方、基板502には、先のアドレス電極511と直交する方向に複数の表示電極512がストライプ状に所定の間隔で形成されている。さらに、これらを覆うように誘電体層513、及びMgOなどからなる保護膜514が形成されている。
基板501と基板502とは、前記アドレス電極511…と表示電極512…を互いに直交させるように対向させて相互に貼り合わされている。
上記アドレス電極511と表示電極512は図示略の交流電源に接続されている。各電極に通電することにより、放電表示部510において蛍光体517が励起発光し、カラー表示が可能となる。
On the other hand, a plurality of
The
The
本実施形態では、上記アドレス電極511、及び表示電極512がそれぞれ、上述した導体パターンにより形成されている。そのため、高周波特性の向上と、導体パターンの低比抵抗に基づく省エネルギー化が図られる。
In the present embodiment, the
次に、電気光学装置の他の例として、液晶装置について説明する。
図7は、本実施形態に係る液晶装置の第1基板上の信号電極等の平面レイアウトを示すものである。本実施形態に係る液晶装置は、この第1基板と、走査電極等が設けられた第2基板(図示せず)と、第1基板と第2基板との間に封入された液晶(図示せず)とから概略構成されている。
Next, a liquid crystal device will be described as another example of the electro-optical device.
FIG. 7 shows a planar layout of signal electrodes and the like on the first substrate of the liquid crystal device according to this embodiment. The liquid crystal device according to this embodiment includes the first substrate, a second substrate (not shown) provided with scanning electrodes and the like, and a liquid crystal (not shown) sealed between the first substrate and the second substrate. )).
図7に示すように、第1基板300上の画素領域303には、複数の信号電極310…が多重マトリクス状に設けられている。特に各信号電極310…は、各画素に対応して設けられた複数の画素電極部分310a…とこれらを多重マトリクス状に接続する信号配線部分310b…とから構成されており、Y方向に伸延している。
また、符号350は1チップ構造の液晶駆動回路で、この液晶駆動回路350と信号配線部分310b…の一端側(図中下側)とが第1引き回し配線331…を介して接続されている。
また、符号340…は上下導通端子で、この上下導通端子340…と、図示しない第2基板上に設けられた端子とが上下導通材341…によって接続されている。また、上下導通端子340…と液晶駆動回路350とが第2引き回し配線332…を介して接続されている。
As shown in FIG. 7, a plurality of
Further,
本実施形態例では、上記第1基板300上に設けられた信号配線部分310b…、第1引き回し配線331…、及び第2引き回し配線332…がそれぞれ、上述した導体パターンにより形成されている。そのため、高周波特性の向上と、導体パターンの低比抵抗に基づく省エネルギー化が図られる。
なお、本発明が適用できるデバイスは、これらの電気光学装置に限られず、半導体の実装配線等、他のデバイス製造にも適用が可能である。
In the present embodiment, the
The devices to which the present invention can be applied are not limited to these electro-optical devices, but can be applied to other device manufacturing such as semiconductor mounting wiring.
「電子機器」
次に、電子機器の具体例について説明する。
図8(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図8(a)において、600は携帯電話本体を示し、601は先の図6に示した液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図8(b)において、700は情報処理装置、701はキーボードなどの入力部、703は情報処理本体、702は先の図6に示した液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図8(c)において、800は時計本体を示し、801は先の図6に示した液晶装置を備えた液晶表示部を示している。
図8(a)〜(c)に示す電子機器は、上記実施形態の液晶装置を備えたものであるので、品質の向上と低コスト化が図られる。
なお、本実施形態の電子機器は液晶装置を備えるものとしたが、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ型表示装置等、他の電気光学装置を備えた電子機器とすることもできる。
"Electronics"
Next, specific examples of electronic devices will be described.
FIG. 8A is a perspective view showing an example of a mobile phone. 8A,
FIG. 8B is a perspective view showing an example of a portable information processing apparatus such as a word processor or a personal computer. 8B,
FIG. 8C is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device. In FIG. 8C,
Since the electronic apparatus shown in FIGS. 8A to 8C includes the liquid crystal device according to the above-described embodiment, the quality can be improved and the cost can be reduced.
In addition, although the electronic device of this embodiment shall be provided with a liquid crystal device, it can also be set as the electronic device provided with other electro-optical devices, such as an organic electroluminescent display apparatus and a plasma type display apparatus.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
「実験例1」
(実施例の導体パターン用インクの製造)
銀コロイド液の合成グリシン(和光純薬工業社製、試薬特級)0.44gとタンニン酸(和光純薬工業社製、化学用)0.5gとを90mLのイオン交換水に溶解し、水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業社製、試薬特級をイオン交換水で適当な濃度に調整したもの)でpH7に調整した後、イオン交換水を添加して全量を128mLにした。次に室温下にマグネティックスターラーで攪拌しながら、1gの硝酸銀(和光純薬工業社製、試薬特級)を含む水溶液2mLを滴下させて金属含有量約5g/Lのコロイド水溶液を作製した。このとき銀1gに対するグリシンの量は0.69gとなる。
そして、上記のコロイド溶液に、ポリエチレングリコール#300(以下、PEGと表記する)を、銀の質量に対して7〜100質量%の割合で添加することによって、本実施例の導体パターン用インクを製造した。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
"Experiment 1"
(Manufacture of ink for conductor pattern of Example)
Synthetic glycine of silver colloidal liquid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent) 0.44 g and tannic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., chemical) 0.5 g are dissolved in 90 mL of ion-exchanged water and hydroxylated. After adjusting the pH to 7 with an aqueous sodium solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., a reagent special grade adjusted to an appropriate concentration with ion-exchanged water), ion-exchanged water was added to make the total volume 128 mL. Next, while stirring with a magnetic stirrer at room temperature, 2 mL of an aqueous solution containing 1 g of silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade) was added dropwise to prepare a colloidal aqueous solution having a metal content of about 5 g / L. At this time, the amount of glycine with respect to 1 g of silver is 0.69 g.
Then, by adding polyethylene glycol # 300 (hereinafter referred to as PEG) to the colloidal solution at a ratio of 7 to 100% by mass with respect to the mass of silver, the conductor pattern ink of this example was obtained. Manufactured.
(比較例の導体パターン用インクの製造)
PEGの添加量を、銀の質量に対して0〜5質量%とした以外は上記実施例と同様にして比較例の導体パターン用インクを製造した。
(Manufacture of conductive pattern ink of comparative example)
A conductor pattern ink of a comparative example was manufactured in the same manner as in the above example except that the amount of PEG added was 0 to 5% by mass with respect to the mass of silver.
(導体パターンの形成及び評価)
得られた実施例及び比較例の導体パターン用インクを、液滴吐出法によってガラス基板上に塗布し、180℃で30分間加熱して乾燥することにより、長さ30mm、幅50μm、厚み5μmの導体パターンを形成した。導体パターンの形成にあたっては、導体パターンの厚みが5μmになるまでインクの塗布及び乾燥の工程を何度も繰り返した。
形成された導体パターンについて、クラックの発生の状況を確認すると共に、比抵抗を測定した。表1に、クラックの発生の状況及び比抵抗の測定結果を示す。また、図9に比抵抗とPEGの添加量との関係を示す。尚、比較例については、クラックの発生が多く比抵抗の測定が困難になると予測されたので、厚み0.5μmの導体パターンを製造して比抵抗の測定を行った。
(Formation and evaluation of conductor pattern)
The conductive pattern inks of the obtained examples and comparative examples were applied on a glass substrate by a droplet discharge method, heated at 180 ° C. for 30 minutes and dried to have a length of 30 mm, a width of 50 μm, and a thickness of 5 μm. A conductor pattern was formed. In forming the conductor pattern, the ink application and drying steps were repeated many times until the thickness of the conductor pattern reached 5 μm.
Regarding the formed conductor pattern, the state of occurrence of cracks was confirmed and the specific resistance was measured. Table 1 shows the occurrence of cracks and the measurement results of specific resistance. FIG. 9 shows the relationship between specific resistance and the amount of PEG added. In addition, about the comparative example, since generation | occurrence | production of a crack was estimated | forecasted and it was estimated that the measurement of specific resistance became difficult, the 0.5-micrometer-thick conductor pattern was manufactured and the specific resistance was measured.
表1に示すように、比較例の導体パターン用インクで製造した導体パターンは、厚みが0.5μmと薄いにもかかわらず、多くのクラックが発生し、導体パターン自体が崩れやすい状況であった。一方、実施例の導体パターン用インクで製造した導体パターンは、厚みが5μmと比較例に比べて10倍の厚みであるにもかかわらず、一部にクラックの発生が見られるものの、明らかに比較例の場合より少なく、導体パターンも崩れることがなかった。更に、PEGを銀に対して10質量%以上添加したものについては、クラックの発生がほとんど見られず、極めて良好な導体パターンが得られた。
また、実施例の導体パターン用インクで製造した導体パターンは、その表面は平滑面となっており、金属光沢が見られた。一方、比較例では、導体パターン表面が粗面になっており、金属光沢は観察されなかった。
As shown in Table 1, the conductor pattern manufactured with the conductor pattern ink of the comparative example was in a situation where many cracks were generated and the conductor pattern itself was liable to collapse despite the thin thickness of 0.5 μm. . On the other hand, although the conductor pattern manufactured with the ink for the conductor pattern of the example has a thickness of 5 μm, which is 10 times the thickness of the comparative example, although some cracks are observed, it is clearly compared. It was less than in the case of the example, and the conductor pattern did not collapse. Furthermore, in the case where PEG was added in an amount of 10% by mass or more with respect to silver, almost no cracks were observed, and an extremely good conductor pattern was obtained.
Moreover, the conductor pattern manufactured with the ink for conductor patterns of an Example had the smooth surface, and the metal luster was seen. On the other hand, in the comparative example, the conductor pattern surface was rough and no metallic luster was observed.
次に、表1及び図9に示すように、PEGの添加量が増大するにつれて、導体パターンの比抵抗が小さくなっており、この比抵抗の減少の傾向は、クラックの発生状況との間で相関が見られた。特に、PEGの添加量が0質量%または5質量%のものと、添加量が10質量%以上のものを比較すると、比抵抗が12μΩcmから6μΩcm程度に半減していることがわかる。 Next, as shown in Table 1 and FIG. 9, as the amount of PEG added increases, the specific resistance of the conductor pattern decreases, and the tendency of the decrease in specific resistance is between the occurrence of cracks. Correlation was seen. In particular, when the addition amount of PEG is 0% by mass or 5% by mass and the addition amount is 10% by mass or more, it can be seen that the specific resistance is halved from 12 μΩcm to about 6 μΩcm.
図10には、PEGの添加量が0質量%のインクで製造された比較例の導体パターンの断面SEM像を示す。また、また、図11には、PEGの添加量が20質量%のインクで製造された実施例の導体パターンの断面SEM像を示す。
図10に示すように、比較例の導体パターンは、銀粒子が粒成長して粒径が比較的大きくなっており、銀粒子同士の間に隙間が多くなっていることがわかる。比較例では、銀粒子同士の隙間が多いために、比抵抗が増大したものと考えられる。
FIG. 10 shows a cross-sectional SEM image of a conductor pattern of a comparative example manufactured with an ink having an addition amount of PEG of 0 mass%. Further, FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the conductor pattern of the example manufactured with the ink having the addition amount of PEG of 20% by mass.
As shown in FIG. 10, it can be seen that in the conductor pattern of the comparative example, silver particles are grown and the particle size is relatively large, and there are many gaps between the silver particles. In the comparative example, it is considered that the specific resistance has increased because there are many gaps between silver particles.
一方、図11に示す実施例の導体パターンは、銀粒子が粒成長することなく粒径が比較例と比べて三分の一程度に小さくなっていることがわかる。また、銀粒子同士の間に隙間がみられるものの、比較例と比べると隙間の容積が小さく、導体パターン自体の密度が比較例よりも高くなっているものと考えられ、これにより比抵抗が低減したものと考えられる。更に、実施例の導体パターンの表面には、銀粒子同士の隙間が見られず、表面がほぼ平坦になっている。実施例の導体パターン表面に金属光沢が観察されたのは、この表面の形状によるものと考えられる。導体パターンの表面がこのような平坦面であると、特に高周波の用途で使用された場合に、表皮効果が発現されて高周波特性が改善されるものと予測される。 On the other hand, it can be seen that the conductor pattern of the example shown in FIG. 11 has a grain size that is about one-third smaller than that of the comparative example without the silver particles growing. In addition, although there is a gap between the silver particles, the volume of the gap is small compared to the comparative example, and the density of the conductor pattern itself is considered to be higher than that of the comparative example, thereby reducing the specific resistance. It is thought that. Furthermore, the surface of the conductor pattern of an Example does not see the clearance gap between silver particles, but the surface is substantially flat. It is considered that the metallic luster was observed on the surface of the conductor pattern of the example due to the shape of this surface. When the surface of the conductor pattern is such a flat surface, it is predicted that the skin effect is developed and the high-frequency characteristics are improved particularly when used in high-frequency applications.
「実験例2」
実験例1において製造された実施例及び比較例の導体パターン用インクを、液滴吐出法によってガラス基板上に塗布し、180℃で30分間加熱して乾燥することにより、長さ30mm、幅50μm、厚み0.5〜50μmの導体パターンを形成した。
導体パターンの形成にあたっては、導体パターンにクラックが発生するまで、インクの塗布及び乾燥の工程を何度も繰り返すことで、インク毎に厚みの異なる導体パターンを形成した。導体パターンにクラックが1カ所でも発生したならば、インクの塗布及び乾燥工程を終了し、クラックが発生する前の導体パターンの厚みを測定した。但し、導体パターンの形成厚みを最大で50μmとした。
図12及び表2に、PEGの添加量と、クラックが発生する前の時点での導体パターンの厚みとの関係を示す。
"Experimental example 2"
The conductor pattern inks of Examples and Comparative Examples manufactured in Experimental Example 1 were applied onto a glass substrate by a droplet discharge method, dried by heating at 180 ° C. for 30 minutes, and 30 mm in length and 50 μm in width. A conductor pattern having a thickness of 0.5 to 50 μm was formed.
In forming the conductor pattern, the ink application and drying steps were repeated many times until a crack occurred in the conductor pattern, thereby forming conductor patterns having different thicknesses for each ink. If a crack occurred in one place in the conductor pattern, the ink application and drying steps were finished, and the thickness of the conductor pattern before the crack was generated was measured. However, the formation thickness of the conductor pattern was set to 50 μm at the maximum.
FIG. 12 and Table 2 show the relationship between the amount of PEG added and the thickness of the conductor pattern at the time before cracks occur.
図12及び表2に示すように、PEGの添加量が増大するにつれて、クラックフリーな導体パターンの厚みが大きくなっていることがわかる。また、PEGの添加量が20質量%以上のものについては、クラックフリーな導体パターンの厚みが50μmで飽和しているように見えるが、これは導体パターンの形成厚みを最大で50μmとしたためであり、更にインクの塗布を続ければ、50μm以上の厚みのものでも形成が可能であると考えられる。 As shown in FIG. 12 and Table 2, it can be seen that the thickness of the crack-free conductor pattern increases as the amount of PEG added increases. In addition, when the addition amount of PEG is 20% by mass or more, the thickness of the crack-free conductor pattern seems to be saturated at 50 μm, but this is because the formation thickness of the conductor pattern is 50 μm at the maximum. Further, if the ink application is further continued, it is considered that a film having a thickness of 50 μm or more can be formed.
12…導体パターン、30…配線基板、33…導電ポスト(導体パターン)、35…ダミーポスト(導体パターン)、500…プラズマ型表示装置(電気光学装置)、600…携帯電話本体(電子機器)、700…情報処理装置(電子機器)、800…時計本体(電子機器)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記コロイド溶液に、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、酸化プロピレン−酸化エチレンブロック共重合体のうちのいずれか一種または二種以上の非イオン性化合物が導電性金属に対して5質量%超の割合で含まれていることを特徴とする導体パターン用インク。 A colloidal solution prepared by dropping a conductive metal salt aqueous solution into an aqueous solution in which a dispersant and a reducing agent, each of which has at least one amino group and a carboxyl group, are dissolved;
In the colloidal solution, one or two or more nonionic compounds of tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene oxide-ethylene oxide block copolymer are contained in a proportion of more than 5% by mass with respect to the conductive metal. Conductor pattern ink, characterized in that it is contained.
An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 9.
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