JP2008243946A - 導電性基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材として耐熱性の低い材料を用いることができ、かつ実用上十分な導電性を有する導電性基板及び該導電性基板を高い生産性で製造する方法を提供すること。
【解決手段】基材上に金属微粒子分散液を印刷し、焼成してなる導電性基板の製造方法であって、該金属微粒子分散液は平均粒子径１〜１００ｎｍの金属微粒子を分散せしめたものであり、該焼成は３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波の照射により行うことを特徴とする導電性基板の製造方法、及び基材上にパターニングされた導電性薄膜を有する導電性基板であって、基材がプラスチック、ガラス、又は紙であり、導電性薄膜の主成分が金属でありかつ気孔率が３〜３０％であることを特徴とする導電性基板である。
【選択図】なし

Description

本発明は導電性基板及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、基材上にパターニングされた導電性薄膜を有する導電性基板及びその製造方法に関する。

従来、基材上に導電性の配線を施した回路基板を製造するためには、金属箔を貼り合せた基材上にフォトレジスト等を塗布し、所望の回路パターン露光し、ケミカルエッチングによりパターンを形成する方法が用いられてきた。この方法では、導電性の配線として金属箔を用いることができるため、体積抵抗率が小さく、高性能の導電性基板を製造することができるが、該方法は工程数が多く、煩雑であるとともに、フォトレジスト材料を要するなどの欠点がある。

これに対し、金属微粒子を分散させた塗料でパターンを直接基材に印刷する方法が注目されている。このような基材に直接パターンを印刷する方法は、フォトレジスト等を用いる必要がなく、きわめて生産性の高い方法である。
しかしながら、この方法では導電性材料として金属微粒子を用いるために、粒子間の界面での電気抵抗が問題であり、金属箔なみの導電性を達成するためには、金属微粒子を数百度の温度で焼結させることが必要である。ところが、数百度の温度での焼結を必要とすると、金属微粒子を分散させた塗料を塗布する基材が制限され、例えば、歪点が６００℃程度の通常のガラスやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のプラスチックフィルムからなる基材を用いることは困難となる。

ところで、金属微粒子は十分にその粒子径を小さくすると、低温で焼結することが知られている。例えば、銀粒子の場合には、平均粒子径数ｎｍ〜数１０ｎｍ程度の超微粒子である場合に、２００℃以下でも焼結することが知られている。
このような、金属が超微粒子化するとその金属の融点よりも格段に低い温度で焼結する性質を利用して、金属微粒子の平均粒子径を１〜１００ｎｍに制御した低温焼結型導電性金属ペーストが提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１で提案される低温焼結型導電性金属ペーストは、該金属ペーストを構成する導電性媒体としての金属超微粒子に加えて、より粒子径の大きな金属フィラーを用いたものであり、基板上に塗布、焼成した際、密着力が良く、比較的厚さを増した際にも、表面形状がなめらかで、また、低抵抗かつ微細な回路を形成できるとされている。
しかしながら、特許文献１で提案される低温焼結型導電性金属ペーストを用いた場合であっても、焼成処理を通常１８０〜２３０℃の温度で６０分程度は行っており、必ずしも基材への損傷を完全に抑制することはできず、また、導電性についても必ずしも満足できるものではなかった。

一方、基材に損傷を与えず、基材上の微粒子を焼結させる方法として、マイクロ波を利用する技術が近年注目を集めている。例えば、高分子フィルム表面に酸化チタンなどの半導体微粒子の分散液を塗装し、これに２８ＧＨｚのマイクロ波を照射して焼結することを特徴とする焼結方法が提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、一般に金属にマイクロ波を照射した場合には、金属がマイクロ波を反射してしまうため、金属の焼結にマイクロ波を使用することはできないとされてきた。これに対し、最近、金属が微粒子である場合には、マイクロ波が内部にまで浸透することが明らかとなり、粉末冶金などに利用され始めている。

このような技術背景の下、金属を要素として含む薄膜形成方法であって、基板上の少なくとも一部に金属と有機物とを含むペーストを形成し、これに上方から１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの電磁波を照射する薄膜形成方法が提案されている（特許文献３参照）。
しかしながら、特許文献３に開示される薄膜形成方法においては、金属の粒子径についての制御がなされていず、導電性についてはやはり不十分なものであった。

国際公開第２００２／３５５５４号パンフレット 特開２００４−３４２３１９号公報 特開２００４−２２１２３９号公報

本発明は、このような状況下、基材として耐熱性の低い材料を用いることができ、かつ実用上十分な導電性を有する導電性基板及び該導電性基板を高い生産性で製造する方法を提供することを目的とするものである。

本発明者は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、基材上に導電性薄膜を形成するに際し、特定の平均粒子径を有する金属微粒子を分散させた金属微粒子分散液を用い、該金属微粒子を焼結させるための焼成方法として、電磁波を用いることで上記課題を解決し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
（１）基材上に金属微粒子分散液を印刷し、焼成してなる導電性基板の製造方法であって、該金属微粒子分散液は平均粒子径１〜１００ｎｍの金属微粒子を分散せしめたものであり、該焼成は３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波の照射により行うことを特徴とする導電性基板の製造方法、
（２）前記金属が金、銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム及びこれらの合金からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記（１）に記載の導電性基板の製造方法、
（３）前記基材がプラスチック、ガラス又は紙である上記（１）又は（２）に記載の導電性基板の製造方法、
（４）基材上に金属微粒子分散液を所望のパターンに印刷する上記（１）〜（３）のいずれかに記載の導電性基板の製造方法、
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の方法で製造した導電性基板、
（６）基材上にパターニングされた導電性薄膜を有する導電性基板であって、基材がプラスチック、ガラス、又は紙であり、導電性薄膜の主成分が金属でありかつ気孔率が３〜３０％であることを特徴とする導電性基板、
（７）前記金属が金、銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム及びこれらの合金からなる群から選ばれる少なくとも１種である上記（６）に記載の導電性基板、及び
（８）前記基材がプラスチック、ガラス又は紙である上記（６）又は（７）に記載の導電性基板、
を提供するものである。

本発明によれば、基材として耐熱性の低い材料を用いても、基材に損傷を与えずに導電性薄膜を形成することができ、実用上十分な導電性を有する導電性基板を高い生産性で製造することができる。

本発明の導電性基板の製造方法は、基材上に金属微粒子分散液を印刷し、焼成してなるものであって、金属微粒子分散液中に平均粒子径１〜１００ｎｍの金属微粒子が分散し、焼成を３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波の照射により行うことを特徴とする。
本発明において用いる基材としては、導電性基板に用いられるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、高歪点ガラス、石英ガラス等のガラス、アルミナ、シリカ、などの無機材料を用いることができ、さらに高分子材料、紙などを用いることもできる。本発明においては、基材に直接、金属微粒子分散液を印刷するので、従来のフォトレジスト等による方法では使用できなかった紙基材を用いることもできる。また、本発明では後に詳述するように、金属微粒子の焼結が低温で行われ、基材に損傷を与えることがないため、高歪点ガラスなど耐熱性の高い特殊なガラスを使わなくてもよく、耐熱性の低い通常のソーダライムガラス等であっても使用することができる。さらには、プラスチックなどの高分子材料も基材とすることができる。

基材として用い得る高分子材料としては、用途に応じて種々のものを挙げることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、エポキシ樹脂、ガラス−エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテルなどを使用することができる。
基材としては、電磁波の吸収の小さい材料を使用するほうが、より金属微粒子が電磁波を吸収しやすくなるため好ましい。従って、このような基材であるホウケイ酸ガラス、石英ガラス、ポリイミド等が好ましい。
また基材の表面には、易接着成分を成膜してもよい。あるいは、コロナ処理、乾式ＵＶ照射処理、プラズマ処理等による易接着処理がされていてもよい。

また、電磁波の照射により金属微粒子を焼結させるに際し、基材の耐熱性が低い場合には、必要に応じて、基材の裏面に、鉄、ステンレス、銅などの熱伝導性の良好な金属板などを設置して、基材にかかる熱を放熱させることもできる。

本発明の製造方法で用いる金属微粒子分散液中には、平均粒子径１〜１００ｎｍの金属微粒子が分散状態で存在する。金属の種類としては、導電性を有するものであれば特に制限されるものではないが、高い導電性を有し、かつ微粒子を容易に維持できる点から、金、銀、銅、ニッケル、スズ、及びアルミニウムが好ましく、さらには金、銀、銅、及びニッケルが好ましく、導電性及び経済性を加味すると、特に銀、銅、及びニッケルが好ましい。これらの金属は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して、又は合金化して使用してもよい。
また、分散液の分散安定性を高めるために、微粒子の表面処理を行ったり、高分子、イオン性化合物、界面活性剤等からなる分散剤を添加してもよい。

上記金属の平均粒子径は１〜１００ｎｍの範囲であることが肝要である。平均粒子径が１ｎｍ未満であると分散液の分散安定性、導電性の点で不都合があり、平均粒子径が１００ｎｍを超えると、粒子が電磁波を反射しやすくなるため面内で不均一に加熱されやすいこと、及び融点が高くなることから十分な焼結が困難であり、高い導電性が得られない。以上の観点から、金属の平均粒子径は１〜３０ｎｍの範囲が好ましく、さらに２〜１０ｎｍの範囲がより好ましい。

金属微粒子分散液を構成し、上記金属を分散させる分散媒としては、水及び／又は有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどのアルコール類；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチルなどのエステル類；テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル（メチルセロソルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル（エチルセロソルブ）、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）などのエーテル類、ヘキサン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素などが挙げられる。
これらのうち、取り扱いの容易さ、環境性能などの観点から水、アルコール類、エーテル類の分散媒が好ましい。

さらに基材への密着性を高めること、造膜性を高めること、印刷適性を付与すること、及び分散性を高めることを目的として、例えばポリエステル樹脂、アクリル樹脂、あるいはウレタン樹脂等を樹脂バインダーとして分散液に添加してもよい。また、高温で焼成した後の基材との密着性あるいは造膜性を維持するために、エチルシリケート及びシリケートオリゴマー等の無機バインダーを使用してもよい。また、必要に応じて、粘度調整剤、表面張力調整剤、あるいは安定剤等を添加してもよい。

本発明の金属微粒子分散液は、固形分濃度が５〜６０質量％の範囲が好ましい。固形分濃度が５質量％以上であると十分な導電性が得られ、６０質量％以下であると、粘度が十分に低く、基材への金属微粒子分散液の印刷が容易である。以上の観点から、金属微粒子分散液中の固形分濃度は１０〜５０質量％の範囲がより好ましい。

基材上に金属微粒子分散液を印刷する方法としては特に制限されず、グラビア印刷、スクリーン印刷、スプレーコート、スピンコート、コンマコート、バーコート、ナイフコート、オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサ印刷などの方法を用いることができる。これらのうち、微細なパターニングを行うことができるという観点から、グラビア印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷が好ましい。
また、本発明では、基材上に金属微粒子分散液を所望のパターンに直接印刷することができるため、従来のフォトレジストを用いた手法に比較して、著しく生産性を向上させることができる。

基材上の金属微粒子分散液は印刷後、通常の方法で乾燥を行ってもよい。具体的には、例えば、通常のオーブン等を用いて、８０〜１２０℃程度の温度で０．１〜２０分程度加熱して乾燥させる。乾燥後の印刷部分の膜厚は用途等に応じ、適宜塗布量や金属微粒子の平均粒子径等を変化させて制御することができるが、通常、０．０１〜１００μｍの範囲、好ましくは０．１〜５０μｍの範囲である。乾燥は以下に記す電磁波による焼成により乾燥を兼ねても構わないし、空気中で加熱せずに乾燥させてもよい。

次に、本発明における焼成は、金属微粒子分散液を塗布した基材に３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波を照射するものであり、この焼成によって金属微粒子を焼結させる。電磁波の周波数がこの範囲内であると、金属微粒子が選択的に加熱され、基材に損傷を与えることがない。また、通常行われる加熱炉や赤外線を利用した加熱に比較して、短時間で焼成が可能である。
電磁波の周波数が３００ＭＨｚ未満であると金属微粒子の十分な焼結が行われず、また３００ＧＨｚを超えるのは装置上の制約がある。以上の観点から、焼成における電磁波の周波数は１〜１００ＧＨｚの範囲、さらには５〜５０ＧＨｚの範囲であることがより好ましい。特に周波数を５ＧＨｚ以上とすると、金属に照射した場合に、端面などでアーク放電などの異常加熱を起こすことがなく好適である。

また、電磁波の照射方式としては、焼成炉内で電磁波を多重反射させる方法及び導波管や空洞共振器を使用して電磁波を単一モードにして照射する方法があるが、いずれの方法においても効率よく加熱できるという点からは、波長が短いことが好ましく、電磁波の周波数が１０ＧＨｚ以上であることが好ましい。一方、電磁波の周波数が１０ＧＨｚ未満の場合は、波長が長いため、均一に金属微粒子を加熱するとの観点から単一モードでの加熱が好ましい。なお、上記電磁波の照射方式において、大面積を処理するには多重反射による加熱が好ましい。
さらには、電磁波の周波数が２８ＧＨｚ以上になると、金属が酸化されにくい傾向がありより好ましい。すなわち、例えば、銅微粒子は、大気中で焼成すると酸素により酸化され酸化銅となり、導電性膜が得られないため、通常、窒素ガス、水素ガス、還元性蒸気等の還元性雰囲気で焼成する必要がある。しかし、電磁波の周波数を２８ＧＨｚ以上とすることにより、強い還元性雰囲気としなくても、酸化を抑えながら焼成することが可能である。特に、炉内を還元性雰囲気とすれば、さらに高い効果を得ることができる。従って、電磁波の周波数は２８ＧＨｚ以上とすることがさらに好ましい。

本発明の導電性基板は上述の方法により得ることができるものであり、基材上にパターニングされた導電性薄膜を有し、その気孔率が３〜３０％であることが好ましい。気孔率が３％以上であると、導電性薄膜の柔軟性や強度が十分であり、薄膜の割れや剥離などが起きにくい。一方、気孔率が３０％以下であると、金属の十分な焼結がなされており、十分な導電性を得ることができる。以上の観点から、本発明の導電性基板における導電性薄膜の気孔率は５〜２５％の範囲がより好ましい。

本発明において、気孔率とは、基材上に塗布され、焼結された金属微粒子群をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察した際の、金属部及び空隙部の合計面積に対する空隙部の面積の比率をいい、ＳＥＭ写真の画像解析によって得られるものである。図１は本発明の製造方法により得られた導電性基板のＳＥＭ写真を示したものである。白い部分が金属微粒子群であり、黒い部分が空隙部である。なお、図１は後述する実施例１により得られた導電性基板のＳＥＭ像である。

本発明の導電性基板はＪＩＳＫ７１９４規格に準拠して測定した表面抵抗と、導電性薄膜の厚みより算出した体積抵抗率が２．０×１０^-6〜２．０×１０^-5Ω・cmであり、良好な導電性を示す。特に、金属として平均粒子径１〜３０ｎｍ程度の銀微粒子を用い、金属微粒子分散液の固形分濃度を１０〜２５質量％の範囲に制御し、焼成の際の電磁波の周波数を５〜５０ＧＨｚ程度とすることにより、１０^-6Ω・cmレベルの体積抵抗率を示す。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
（評価方法）
各実施例及び比較例で得られた導電性基板について、体積抵抗率によって評価した。評価方法は以下のとおりである。また、気孔率については、明細書本文中に記載の方法で測定した。
（体積抵抗率の測定方法）
ダイアインスツルメンツ社製の低抵抗率計（商品名、ロレスタＧＰ）を使用し、ＪＩＳＫ７１９４規格に準拠して、体積抵抗率を測定した。

実施例１
ミリスチン酸銀８ｇを、トリエチルアミン８０ｍｌに加え、８０℃で２時間反応させて銀微粒子を得た。得られた銀微粒子の平均粒径は、透過型電子顕微鏡観察で１０ｎｍであった。銀微粒子を、キシレンに分散させ、金属微粒子分散液を調製した（固形分２０質量％、以下「分散液Ａ」という）。該分散液Ａをスピンコート法により、１０ｃｍ角、厚み１．１ｍｍの合成石英基板に塗布し、１２０℃のオーブンで１分間乾燥させた。乾燥膜厚は０．３μｍであった。この状態での銀塗膜は導電性がなかった。続いて、この基板に周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃/ｍｉｎで２００℃まで加熱した。温度は、基板の表面に熱電対をつけて測定した。２００℃到達後、電磁波の照射を停止すると、試料は約１分で１００℃以下の温度まで低下した。全工程にかかった時間は約４分と非常に短時間であった。形成した銀塗膜の体積抵抗率は、８．０×１０^-6Ω・ｃｍとなった。銀塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、１９．８％であった。

比較例１
実施例１において、電磁波の照射による加熱に代えて、２００℃に加熱したオーブンにて１０分間加熱したこと以外は実施例１と同様にして導電性基板を得た。銀塗膜の体積抵抗率は２．２×１０^-5Ω・ｃｍと実施例１と比較して高く、同等の体積抵抗率（８．０×１０^-6Ω・ｃｍ）とするためには、２３０℃のオーブンでさらに２０分間加熱する必要があった。すなわち、全工程にかかった時間は約３０分であった。

実施例２
実施例１において、合成石英基板に代えて、１０ｃｍ角、厚み１．１ｍｍのガラス基板（コーニング社製 商品名：１７３７）を用いた。実施例１と同様にして分散液Ａを塗布し、乾燥を行った。乾燥膜厚は０．３μｍであった。この状態での銀塗膜は導電性がなかった。続いて、実施例１と同様にして、周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃/ｍｉｎで２００℃まで加熱した。２００℃到達後、電磁波の照射を停止すると、試料は約２分で１００℃以下の温度まで低下した。全工程にかかった時間は約５分と非常に短時間であった。形成した銀塗膜の体積抵抗率は、９．１×１０^-6Ω・ｃｍとなった。銀塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、１６．７％であった。

実施例３
実施例１で調製した分散液Ａを、簡易グラビア印刷機（ＧＰ−２、倉敷紡績社製）にて、ポリイミドフィルム（商品名：カプトン３００Ｈ、東レ・デュポン製）に、３０ｍｍ×４０ｍｍのパターンを印刷し、１２０℃のオーブンで１分間乾燥させた。印刷部の膜厚は０．３μｍであった。この状態での銀塗膜は導電性がなかった。続いて、実施例１と同様にして、周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃／ｍｉｎで２００℃まで加熱した。２００℃到達後、電磁波の照射を停止すると、試料は約１分で１００℃以下の温度まで低下した。全工程にかかった時間は約４分と非常に短時間であった。形成した銀塗膜の体積抵抗率は、８．５×１０^-6Ω・ｃｍとなった。銀塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、１８．２％であった。

実施例４
実施例１で調製した分散液Ａを、簡易グラビア印刷機（ＧＰ−２、倉敷紡績社製）にて、ポリエステルフィルム（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、商品名：メリネックス７０５、厚み７５μｍ、帝人デュポンフィルム社製）に、３０ｍｍ×４０ｍｍのパターンを印刷し、１２０℃のオーブンで１分間乾燥させた。印刷部の膜厚は０．３μｍであった。この状態での銀塗膜は導電性がなかった。続いて、実施例１と同様にして、周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃／ｍｉｎで２００℃まで加熱した。２００℃到達後、電磁波の照射を停止すると、試料は約１分で１００℃以下の温度まで低下した。全工程にかかった時間は約４分と非常に短時間であった。形成した銀塗膜の体積抵抗率は、９．５×１０^-6Ω・ｃｍとなった。また、ＰＥＴフィルムへの熱による損傷は認められなかった。得られた銀塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、２０．４％であった。

比較例２
実施例４において、電磁波の照射による加熱に代えて、１５０℃に加熱したオーブンにて１０分間加熱したこと以外は実施例１と同様にした。銀塗膜は導電性がなかった。

比較例３
実施例４において、電磁波の照射による加熱に代えて、２００℃に加熱したオーブンにて１０分間加熱したこと以外は実施例４と同様にして導電性基板を得た。銀塗膜の体積抵抗率は、３．８×１０^-5Ω・ｃｍであったが、基材が熱による損傷を受けて部分的に収縮した。

実施例５
過塩素酸銀１０ｇを、１００ｍｌのエチレングリコールに加え、ポリビニルピロリドン１ｇを添加し、撹拌して１５０℃で２時間反応させ、銀微粒子を得た。得られた銀微粒子の平均粒径は、透過型電子顕微鏡観察で１０ｎｍであった。この銀微粒子を、水とブチルセロソルブの混合溶媒に分散させ、金属微粒子分散液を調製した（固形分２０質量％、以下「分散液Ｂ」という）。該分散液Ｂをスピンコート法により、１０ｃｍ角、厚み１．１ｍｍの合成石英基板に塗布し、１２０℃のオーブンで１分間乾燥させた。乾燥膜厚は０．３μｍであった。この状態での銀塗膜は導電性がなかった。続いて、実施例１と同様に、周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃/ｍｉｎで３００℃まで加熱した。３００℃到達後、１分間保持し、電磁波の照射を停止すると、試料は約１分で１００℃以下の温度まで低下した。全工程にかかった時間は約７分と非常に短時間であった。形成した銀塗膜の体積抵抗率は、３．０×１０^-6Ω・ｃｍとなった。銀塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、５．２％であった。

実施例６
亜酸化銅８ｇをエチレングリコール８０ｍｌに加え、８ｇのポリビニルピロリドンを添加し、撹拌して１５０℃で２時間反応させ、銅微粒子を得た。得られた銅微粒子の平均粒径は、透過型電子顕微鏡観察で６０ｎｍであった（固形分２０質量％、以下「分散液Ｃ」という）。該分散液Ｃをスピンコート法により、１０ｃｍ角、厚み１．１ｍｍの合成石英基板に塗布し、１２０℃のオーブンで１分間乾燥させた。乾燥膜厚は０．３μｍであった。この状態での銅塗膜は導電性がなかった。続いて、実施例１と同様にして、周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃/ｍｉｎで３００℃まで加熱した。なお、銅ナノ粒子はそのまま加熱すると酸化しやすいため、雰囲気を窒素ガスに置換して、大気圧で加熱した。３００℃到達後、１分間保持し、電磁波の照射を停止すると、試料は約２分で１００℃以下の温度まで低下した。全工程にかかった時間は約８分と非常に短時間であった。形成した銅塗膜の体積抵抗率は、１．８×１０^-5Ω・ｃｍとなった。銅塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、１０．１％であった。

比較例４
実施例６において、電磁波の照射による加熱に代えて、炉内を窒素ガスに置換し、３００℃に加熱したオーブンにて１０分間加熱したこと以外は実施例６と同様にして導電性基板を得た。形成した銅塗膜には導電性がなかった。

実施例７
実施例６で調製した分散液Ｃを簡易グラビア印刷機（ＧＰ−２、倉敷紡績社製）にて、ポリイミドフィルム（商品名：カプトン３００Ｈ、東レ・デュポン製）に、３０ｍｍ×４０ｍｍのパターンを印刷した。１２０℃のオーブンで１分間乾燥させた。印刷部の膜厚は０．８μｍであった。この状態での銅塗膜は導電性がなかった。続いて、実施例１と同様にして、周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃／ｍｉｎで３００℃まで加熱した。なお、焼成は実施例６と同様に雰囲気を窒素ガスに置換して、大気圧で行った。３００℃到達後、１分間保持し、電磁波の照射を停止すると、試料は約２分で１００℃以下の温度まで低下した。全工程にかかった時間は約８分と非常に短時間であった。形成した銅塗膜の体積抵抗率は、１．３×１０^-5Ω・ｃｍとなった。銅塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、１２．１％であった。

実施例８
実施例１において、電磁波の周波数を２．４５ＧＨｚとしたこと以外は実施例１と同様にして導電性基板を得た。なお、ここで電磁波は、空洞共振器を使用して単一モードとし、ライン状に照射した。この方法を利用することにより、アーク放電による火花が生じることはなかった。基板上に形成した銀塗膜の体積抵抗率は、１．８×１０^-5Ω・ｃｍであった。得られた銀塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、１８％であった。

実施例９
水、エチレングリコール及びプロピレングリコールの混合溶媒に銀微粒子（平均粒径７０ｎｍ）を分散させ、金属微粒子分散液を調製した（固形分２０質量％、以下「分散液Ｄ」という）。該分散液Ｄをスピンコート法により、１０ｃｍ角、厚み１．１ｍｍのガラス基板に塗布し、（コーニング社製 商品名：１７３７）１２０℃のオーブンで１分間乾燥させた。乾燥膜厚は１．０μｍであった。この状態での銀塗膜は導電性がなかった。
続いて、周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃／ｍｉｎで３００℃まで加熱した。３００℃到達後、１分間保持し、電磁波の照射を停止すると、試料は約２分で１００℃以下の温度まで低下した。全工程にかかった時間は約８分と非常に短時間であった。基板上に形成した銀塗膜の体積抵抗率は、９．８×１０^-6Ω・ｃｍであった。銀塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、その表面の気孔率を画像解析により求めたところ、２１．８％であった。

比較例５
カルビトールアセテート、エチレングリコールの混合溶媒に銀微粒子（平均粒径１μｍ（１０００ｎｍ））を分散させ、金属微粒子分散液を調製した（固形分４０質量％、以下「分散液Ｅ」という）。該分散液Ｅを簡易グラビア印刷機（ＧＰ−２、倉敷紡績社製）にて、ポリイミドフィルム（商品名：カプトン３００Ｈ、東レ・デュポン製）に、３０ｍｍ×４０ｍｍのパターンを印刷した。１２０℃のオーブンで１分間乾燥させた。印刷部の膜厚は１．０μｍであった。この状態での銀塗膜の体積抵抗率は６．５×１０^-5Ω・ｃｍであった。続いて、周波数２８ＧＨｚの電磁波を照射し、室温から５０℃／ｍｉｎで３００℃まで加熱した。しかし、表面からの電磁波の反射が大きく、一定の速度で昇温させることができず、実施例３と比べて、加熱に高出力を要した。基材上に形成した銀塗膜の体積抵抗率は６．５×１０^-5Ω・ｃｍであった。

上記、実施例１〜９及び比較例１〜５について、以下、第１表にまとめて記載する。

本発明によれば、基材として耐熱性の低い材料を用いることができ、かつ実用上十分な導電性を有する導電性基板及び該導電性基板を高い生産性で製造する方法を提供することができる。本発明の導電性基板は、金属微粒子を分散させた塗料で回路パターン等を直接基材に印刷することができるので、フォトレジスト等を用いる従来の方法に比較して生産性がきわめて高い。また、金属微粒子を分散させた塗料を塗布する基材が制限されず、例えば、汎用のガラスやＰＥＴ等のプラスチックフィルムを基材として用いることができ、種々の用途に応用展開することができる。

本発明の導電性基板のＳＥＭ写真である。

Claims (8)

1. 基材上に金属微粒子分散液を印刷し、焼成してなる導電性基板の製造方法であって、該金属微粒子分散液は平均粒子径１〜１００ｎｍの金属微粒子を分散せしめたものであり、該焼成は３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波の照射により行うことを特徴とする導電性基板の製造方法。
2. 前記金属が金、銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム及びこれらの合金からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載の導電性基板の製造方法。
3. 前記基材がプラスチック、ガラス又は紙である請求項１又は２に記載の導電性基板の製造方法。
4. 基材上に金属微粒子分散液を所望のパターンに印刷する請求項１〜３のいずれかに記載の導電性基板の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の方法で製造した導電性基板。
6. 基材上にパターニングされた導電性薄膜を有する導電性基板であって、基材がプラスチック、ガラス、又は紙であり、導電性薄膜の主成分が金属でありかつ気孔率が３〜３０％であることを特徴とする導電性基板。
7. 前記金属が金、銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム及びこれらの合金からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項６に記載の導電性基板。
8. 前記基材がプラスチック、ガラス又は紙である請求項６又は７に記載の導電性基板。

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