JP2008294308A - インクジェット印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリイミドフィルムに金属ナノインクを塗布した際に、金属ナノインクが滲むことを抑制するインクジェット印刷方法を提供すること。
【解決手段】ポリイミドフィルム１上にポリイミドワニス又はその前駆体を塗布・乾燥してポリイミドワニス層を形成し、該ポリイミドワニス層の上にインクジェットにより液状の金属ナノインク２をパターン印刷する方法であって、
前記ポリイミドフィルム１に対する前記金属ナノインク２の接触角が、１０°以上であることを特徴とするインクジェット印刷方法。
【選択図】図１

Description

本発明はインクジェット印刷方法に関し、詳しくはポリイミドフィルムに金属ナノインクを塗布した際に、金属ナノインクが滲むことを抑制するインクジェット印刷方法に関する。

近年、電子機器の小型化及び薄型化がめざましく、特に、携帯電話やデジタルカメラ等の小型電子機器に搭載される液晶ディスプレイは、より高精細、高速駆動になってきているため、その駆動用ＩＣは極めて微細なバンプピッチが求められ、それを実装するＦＰＣ（フレキシブル基板）にもファインピッチが要求されてきている。従って、回路の形成技術もより高度化している。

特許文献１には、ベースフィルムとしてポリイミドフィルムを用い、その表面にポリイミドワニスを塗布し、これを乾燥した後、金属を蒸着してポリイミドフィルムシート上に回路を形成する技術が開示されている。

この特許文献１の技術は、金属を蒸着して回路を形成しているが、蒸着技術では、ファインピッチの形成上、インクジェットに劣る傾向があり、近年、インクジェットによる回路パターン印刷が研究されている。

インクジェットによる印刷は、一般的には家庭用、オフィス等で市販のプリンターを使用して紙に黒インクあるいはカラーインクを用いて行われている。また、商業用としてはポスターや布に印刷されている。一方、工業用としては、多くは研究、開発段階にあり、各種材料の上に印刷して効果や機能を発揮することが検討されている。

工業用で使用されるインクジェット装置は、微細なノズルを持つ工業用インクジェットヘッドを備え、ヘッドを複数個組み合わせることで高解像度かつ大面積の画像を印刷できる。

インクジェットによって液状の金属インクを印刷することで、線状だけでなく任意のパターン形成が可能になる。

しかし、ポリイミドフィルム上に、インクジェットによる印刷によって、液体の金属ナノインクを塗布すると、塗布後に液体の金属ナノインクが滲む現象が現れ、原画像からの形状、寸法変化、解像度の劣化などが生じる問題があった。特にプラズマ処理されたポリイミドフィルム上に印刷する場合に、その問題が顕著に現れることがわかった。
特開２００３−２５１７７８号公報

そこで、本発明の課題は、ポリイミドフィルムに金属ナノインクを塗布した際に、金属ナノインクが滲むことを抑制するインクジェット印刷方法を提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は以下の発明によって解決される。

(請求項１)
ポリイミドフィルム上にポリイミドワニス又はその前駆体を塗布・乾燥してポリイミドワニス層を形成し、該ポリイミドワニス層の上にインクジェットにより液状の金属ナノインクをパターン印刷する方法であって、
前記ポリイミドフィルムに対する前記金属ナノインクの接触角が、１０°以上であることを特徴とするインクジェット印刷方法。
（請求項２）
前記ポリイミドワニス層のイミド化率が１０〜９０％であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット印刷方法。
（請求項３）
前記ポリイミドワニス層をインクジェットにより形成することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット印刷方法。

本発明によれば、ポリイミドフィルムに金属ナノインクを塗布した際に、金属ナノインクが滲むことを抑制するインクジェット印刷方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明に係るインクジェット印刷方法は、ポリイミドフィルム上にポリイミドワニスを塗布・乾燥してポリイミドワニス層を形成し、該ポリイミドワニス層の上にインクジェットにより液状の金属ナノインクをパターン印刷する方法である。

本発明に用いるポリイミドフィルムとしては、市販品を用いることができ、具体的には、「カプトン」（東レ・デュポン社製、デュポン社製）、「ユーピレックス」（宇部興産社製）、「アピカル」（鐘淵化学社製）などを用いることができる。

ポリイミドワニス層を形成するには、ポリイミドワニスを塗布・乾燥してもよいし、あるいはポリイミドの前駆体であるポリアミド酸ワニスを用い、その溶液を塗布・乾燥してイミド化して層形成してもよい。

ポリアミド酸ワニスを用いる場合には、ポリアミド酸の溶液（溶媒に溶解した液）を例えばインクジェットでポリイミドフィルム上に塗布し、乾燥して、所定の温度条件下でイミド化する。本発明において、イミド化して層形成する場合には、イミド化率を所定範囲に調整し、完全にイミド化しないことが好ましい。その場合のイミド化率は１０〜９０％の範囲が好ましい。ポリアミド酸のイミド化は所定時間高温熱処理すると、完成するので、上記範囲のイミド化率に調整するには、高温熱処理の時間を調節したり、あるいは低温乾燥にとどめて高温熱処理を行なわないことにより可能である。

本発明において、イミド化率というのは、分子結合の到達率の意味である。

ポリイミドワニスやポリアミド酸の希釈溶媒としては、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）が好ましく、粘度範囲は１〜５０ｃｐの範囲が好ましく、固形分濃度範囲は１〜３０ｗｔ％の範囲が好ましく、固形分濃度は高い方が良い。

得られたポリイミドワニス層の厚みは、０．５〜５μｍの範囲である。

次に、本発明では、ポリイミドワニス層の上にインクジェットにより液状の金属ナノインクをパターン印刷し、焼成（好ましい温度は２００〜２５０℃）する。

本発明において、ポリイミドフィルムに対する金属ナノインクの接触角は、１０°以上であることを特徴とし、好ましくは１５°以上である。

接触角は、図１に示すように、ポリイミドフィルム１に対する金属ナノインク２の角度θを意味している。

接触角が、１０°以上であることにより、インクジェットによる印刷によって形成される回路パターンが滲むことなく、寸法精度が高くなる効果を発揮する。また、金属ナノインクが大きく広がることがないので、形成される膜厚が減少することはない。

接触角が１０°未満では、インクが滲み、インクが全面に広がり、印刷パターンが形成されない。

本発明において、ポリイミドフィルムに対する金属ナノインクの接触角が、１０°以上になる原因は、定かでないが、本発明のポリイミドワニス層の存在に起因するものと推定される。特にイミド化率が１０〜９０％のポリイミドワニス層である場合には、接触角が１０°以上になり、線幅の切れがより向上し、滲みもない印刷パターンが得られる。

本発明に用いられる金属ナノインクとしては、銀のほか、金、銅、ニッケル、コバルト等を分散媒に分散させたものであり、いずれも金属ナノ粒子の表面を化学処理して液体に安定分散する系において用いることができる。金属ナノインクは、液体としてポリイミド表面に接触するため原理的に良好な密着強度を持つことができる。なお金属ナノインクは焼成により凝集する際に溶融しやすいように融点の低い金属を混入させてもよい。

金属ナノインクはインクジェットノズルからある程度容量の決まった、液滴としてポリイミドフィルムに吹き付けられる。ポリイミドフィルムに着弾した金属ナノインクの液滴の大きさは、本発明の接触角を確保する上では、１〜１００ｐＬの範囲が好ましい。

本発明では、インクジェット液滴がポリイミドワニス層に着弾後に滲むことを防止することで、形状・寸法変化および解像度の劣化をなくすことができる。このため原画像を忠実にカプトン上に印刷でき、導電性パターンなどではパターン寸法を精度良く形成し、必要線幅および間隔の確保、ショート等による歩留まりの低下を防ぎ、品質向上が可能になる。

以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はかかる実施例によって何ら限定されない。

実施例１
ポリイミドフィルム（デュポン社製「カプトン」；厚み７５μｍ）上に、ＮＭＰで希釈、粘度を調整し、固形分濃度５％で使用したポリアミド酸ワニスをインクジェットにより塗布し、１００℃で３０分乾燥させて、約０．５μｍの均一なポリイミドワニス層を形成した（イミド化率１０％）。

次に、このポリイミドワニス層上に、インクジェット（ノズル幅は１４０μｍ）により、回路パターンを銀ナノインク（銀固形分濃度５２％）で印刷し、２５０℃で３０分加熱焼成し、導電性のパターンを形成し、以下の評価を行った。

〔評価〕
１．パターンの線幅を測定した。その結果を表１に示す。

２．接触角θ
ポリイミドワニス層上に、銀ナノインクの液滴を滴下し、表面での液滴の接触角を測定した。その結果を表１に示す。

３．インクの滲み
印刷後の拡大写真により、以下の基準で評価した。その結果を表１に示す。

◎：滲み全くなし
○：滲みなし
△：滲み少しある
×：パターンが形成されないほどインクが滲む

比較例１
実施例１において、ポリイミドワニスによる表面処理を行なわずに、ポリイミドフィルム表面を微細に粗した以外は、実施例１と同様にして、導電性のパターンを形成し、同様の評価を行った。その結果を表１に示す。

比較例２
実施例１において、ポリイミドワニスの乾燥時間を２５０℃で１時間行ない、完全にイミド化した以外は、実施例１と同様にして、導電性のパターンを形成し、同様の評価を行った。その結果を表１に示す。

表１より、接触角θは、実施例１が１０°以上で、インクの滲みが見られず、配線パターンの寸法精度が出ている。

これに対して、比較例１では、インクがほぼ全面に広がり、配線パターンが形成されていない。

また比較例２では、印刷された金属ナノインクの線幅が太く、インクの滲みが抑制されていないことがわかる。

本発明における接触角θの定義

符号の説明

１：ポリイミドフィルム
２：金属ナノインク

Claims (3)

1. ポリイミドフィルム上にポリイミドワニス又はその前駆体を塗布・乾燥してポリイミドワニス層を形成し、該ポリイミドワニス層の上にインクジェットにより液状の金属ナノインクをパターン印刷する方法であって、
   前記ポリイミドフィルムに対する前記金属ナノインクの接触角が、１０°以上であることを特徴とするインクジェット印刷方法。
2. 前記ポリイミドワニス層のイミド化率が１０〜９０％であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット印刷方法。
3. 前記ポリイミドワニス層をインクジェットにより形成することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット印刷方法。

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