JP2011034890A - 導電性ペーストとそれを用いた導電機能部材の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】印刷初期の段階でシリコーンブランケットに十分な離型性を付与して転写不良等が生じるのを確実に防止しうる導電性ペーストと、前記導電性ペーストを用いることにより、印刷初期から長期間に亘って転写不良等を生じることなしに、導電機能部材を生産性良く製造できる導電機能部材の製造方法とを提供する。
【解決手段】導電性ペーストは、導電成分、バインダ樹脂、および溶剤を含み、かつ前記バインダ樹脂100質量部あたり15質量部以上、100質量部以下の割合でメチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、および変性シリコーンオイルのうちの少なくとも1種を含む。導電機能部材の製造方法は、前記導電性ペーストを、シリコーンブランケットを用いた印刷方法によって基板の表面に印刷する工程を含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、導電性ペーストと、前記導電性ペーストを用いて形成された導電パターンを有する導電機能部材の製造方法に関するものである。
オフセット印刷法は、所定のパターンを簡易に、かつ少ない工程数で効率よく多量に、しかも安価に形成できる利点を有しており、また近年に至って印刷精度の向上が図られていることから、特にエレクトロニクス分野において利用が広まりつつある。
例えばプラズマディスプレイパネル(PDP)を構成する電磁波シールドのシールドパターンや前記PDPの前面板の電極パターン、あるいはプリント配線板の電気配線パターンといった、微細でかつ高精度の導電パターンの形成が求められる分野において、前記オフセット印刷法が普及してきている。
例えば凹版オフセット印刷法では、所定のパターン形状に対応する凹部を有する凹版の前記凹部に導電性ペーストを充てんした状態で前記凹版とブランケットとを接触させることにより、前記凹部内の導電性ペーストをブランケットの表面に転写させて、前記表面に導電性ペーストをパターン形成する。
そして、前記ブランケットを基板と接触させることで前記導電性ペーストのパターンを基板の表面に再転写させたのち乾燥させ、さらに必要に応じて焼成することにより、前記基板の表面に所定の導電パターンが形成される。
ブランケットとしては、少なくともその表面を導電性ペーストに対する離型性に優れたシリコーンゴムによって形成したシリコーンブランケットが広く用いられる。
シリコーンブランケットには、シリコーンゴムを架橋させる際に生じる低分子量のシリコーンオイルが含まれており、このシリコーンオイルがシリコーンブランケットの表面に徐々に滲みだすいわゆるブリージングを生じることで、導電性ペーストに対する良好な離型性が付与される。
しかし、シリコーンブランケットの表面に適量のシリコーンオイルが滲みだして前記表面に十分な離型性が付与されるまでには時間がかかり、それまでの間、すなわち製造直後のシリコーンブランケットの使用を開始してからおよそ20回程度の印刷をするまでの印刷初期の段階において離型性が不足して、前記シリコーンブランケットの表面に形成したパターンが基板の表面に良好に転写されない転写不良を生じやすい。
転写不良を生じると、特に細線のパターンにおいて断線等が生じやすい。断線は、前記電磁波シールドや前面板、プリント配線板等(「導電機能部材」と総称する場合がある)においては最も回避すべき不良であり、これを防止するために従来は、前記初期の段階で転写不良が生じなくなるまでいわゆる捨て刷りを実施したり、前記捨て刷りの際に転写不良を生じてブランケットの表面に残留した導電性ペーストを除去したりする必要があるが、これらのことが前記導電機能部材の生産性を低下させる原因の一つとなっているのが実情である。
特許文献1には、印刷を繰り返すうちにシリコーンブランケットの内部からブリージングするシリコーンオイルの量が不足するようになって離型性が徐々に低下するのを防止するために、印刷後、乾燥させたシリコーンブランケットの表面に低分子量ポリシロキサン(シリコーンオイル)を塗布することが記載されている。
この技術を利用して、印刷初期のシリコーンブランケットの表面にシリコーンオイルを塗布して導電性ペーストに対する良好な離型性を付与し、それによって前記捨て刷り等を省略したり、その回数を少なくしたりすることが考えられる。
しかし、シリコーンブランケットの表面にシリコーンオイルをムラなく塗布するのは容易ではない。特に印刷初期の段階の、シリコーンオイルの量が不足しがちであるシリコーンブランケットの表面に前記シリコーンオイルを塗布した場合、塗布したシリコーンオイルがシリコーンブランケット中に急速に吸収されてしまうため、どうしても塗布ムラを生じやすい。そして塗布むらが生じた場合には、それがそのまま印刷パターンのムラとして現れてしまうため、形成される導電パターンの形状に乱れを生じやすいという問題がある。
特許文献2には、やはり印刷を繰り返すうちにシリコーンブランケットの内部からブリージングするシリコーンオイルの量が不足するようになって離型性が徐々に低下するのを防止するため、印刷に用いる導電性ペースト中にシリコーンオイルを含有させることが記載されている。
前記捨て刷り等を省略したり、その回数を少なくしたりするため、この技術を利用して、印刷初期のシリコーンブランケットの表面にシリコーンオイルを供給して導電性ペーストに対する良好な離型性を付与することも考えられる。
しかし発明者が検討したところによると、特許文献2の実施例において使用しているジメチルシリコーンオイルを含有させた導電性ペーストでは、印刷初期のシリコーンブランケットに良好な離型性を付与することはできなかった。
この原因としては、
(1) 導電性ペーストを構成する溶剤に対するジメチルシリコーンオイルの相溶性が低く、前記ジメチルシリコーンオイルを導電性ペースト中に均一に分散させることができないため、シリコーンブランケット中にも均一に含浸させることができないこと、
(2) シリコーンブランケット中に含浸させたジメチルシリコーンオイルのブリージングの速度が遅いため、一旦含浸させたジメチルシリコーンオイルをシリコーンブランケットの表面に速やかにブリージングさせることができないこと、
等が挙げられる。
特開2004−17310号公報 特開2003−151350号公報
本発明の目的は、印刷初期の段階でシリコーンブランケットに十分な離型性を付与して転写不良等が生じるのを確実に防止しうる導電性ペーストと、前記導電性ペーストを用いることにより、印刷初期から長期間に亘って転写不良等を生じることなしに、導電機能部材を生産性良く製造できる導電機能部材の製造方法とを提供することにある。
本発明は、導電成分、バインダ樹脂、溶剤、およびシリコーンオイルを含む導電性ペーストであって、前記シリコーンオイルが、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、および変性シリコーンオイルからなる群より選ばれた少なくとも1種であり、前記シリコーンオイルを、前記バインダ樹脂100質量部あたり15質量部以上、100質量部以下の割合で含有することを特徴とする導電性ペーストである。
前記課題を解決するため、発明者は、導電性ペースト中に含有させるシリコーンオイルについて検討した。その結果、特許文献2には前記ジメチルシリコーンオイルと並列的に記載されているものの、その実施例において実際に効果が検証されていない前記3種のシリコーンオイル(以下「特定シリコーンオイル」と総称する場合がある)のうちの少なくとも1種を導電性ペースト中に含有させると、特に印刷初期の段階でシリコーンブランケットに良好な離型性を付与して転写不良等が生じるのを確実に防止できるという、前記特許文献2には一切記載されていない特有の顕著な効果が得られることを見出した。
すなわち前記特定シリコーンオイルは、いずれもジメチルシリコーンオイルに比べて導電性ペーストを構成する溶剤との相溶性に優れており、前記導電性ペースト中に均一に分散させるとともに、シリコーンブランケット中に均一に含浸させることができる。
また前記特定シリコーンオイルは、いずれもシリコーンブランケット中に含浸させた際のブリージング速度が速く、前記シリコーンブランケットの内部に一旦含浸させたのち速やかにその表面にブリージングさせることができる。
そのため、前記特定シリコーンオイルのうちの少なくとも1種を導電性ペースト中に含有させることにより、印刷初期の段階でシリコーンブランケットに良好な離型性を付与して転写不良等が生じるのを確実に防止することが可能となる。
前記本発明の導電性ペーストにおいて、特定シリコーンオイルの含有割合が前記範囲に限定されるのは、前記範囲未満では、前記特定シリコーンオイルを含有させることによる、印刷初期の段階でシリコーンブランケットに良好な離型性を付与して転写不良等が生じるのを防止する効果が得られないためである。また前記範囲を超えてもそれ以上の効果が得られないだけでなく、印刷を繰り返すうちに、過剰の特定シリコーンオイルによってシリコーンブランケットが過剰に膨潤する結果、その表面の濡れ性が徐々に上昇して、長期間に亘って印刷の精度を高いレベルに維持できないためである。
すなわち濡れ性の上昇に伴って導電性ペーストが滲みやすくなって、特に細線のパターンの線幅が徐々に広くなったり、版表面の微小な汚れを転写するようになったり、シリコーンブランケットから基板への導電性ペーストの転写性が徐々に低下したりするようになって、印刷の精度が徐々に低下するのである。
したがって特定シリコーンオイルの含有割合は、バインダ樹脂100質量部あたり15質量部以上、100質量部以下である必要がある。
溶剤としては、テルピネオール、ブチルカルビトール、および高級アルコールからなる群より選ばれた少なくとも1種を用いるのが好ましい。これらの溶剤は特定シリコーンオイルとの相溶性に特に優れるため、前記特定シリコーンオイルを導電性ペースト中にさらに均一に分散させるとともに、シリコーンブランケット中により一層均一に含浸させることができる。
本発明は、基板の表面に、前記本発明の導電性ペーストからなる導電パターンが形成された導電機能部材を製造する製造方法であって、少なくとも表面をシリコーンゴムによって形成したシリコーンブランケットの前記表面に、前記導電性ペーストをパターン形成したのち基板の表面に転写する工程を含むことを特徴とする。
本発明によれば、前記本発明の導電性ペーストを用いることにより、印刷初期から長期間に亘って転写不良等を生じることなしに、導電機能部材を生産性良く製造することができる。
本発明によれば、印刷初期の段階でシリコーンブランケットに十分な離型性を付与して転写不良等が生じるのを確実に防止しうる導電性ペーストと、前記導電性ペーストを用いることにより、印刷初期から長期間に亘って転写不良等を生じることなしに、導電機能部材を生産性良く製造できる導電機能部材の製造方法とを提供することができる。
本発明は、導電成分、バインダ樹脂、溶剤、およびシリコーンオイルを含む導電性ペーストであって、前記シリコーンオイルが、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、および変性シリコーンオイルからなる群より選ばれた少なくとも1種であり、前記シリコーンオイルを、前記バインダ樹脂100質量部あたり15質量部以上、100質量部以下の割合で含有することを特徴とする。
前記特定シリコーンオイルは、いずれも導電性ペーストを構成する溶剤との相溶性に優れており、前記導電性ペースト中に均一に分散させるとともに、シリコーンブランケット中に均一に含浸させることができる。
また前記特定シリコーンオイルは、いずれもシリコーンブランケット中に含浸させた際のブリージング速度が速く、前記シリコーンブランケットの内部に一旦含浸させたのち速やかにその表面にブリージングさせることができる。
そのため、前記特定シリコーンオイルのうちの少なくとも1種を導電性ペースト中に含有させることにより、印刷初期の段階でシリコーンブランケットに良好な離型性を付与して転写不良等が生じるのを確実に防止することが可能となる。
前記特定シリコーンオイルのうちメチルフェニルシリコーンオイルとしては、ジメチルポリシロキサン(ジメチルシリコーンオイル)の側鎖のメチル基の一部をフェニル基で置換した構造を有し、かつオフセット印刷法を実施する温度で液状を呈する種々のメチルフェニルシリコーンオイルの1種または2種以上が挙げられる。
またメチルハイドロジェンシリコーンオイルとしては、前記ジメチルポリシロキサンの側鎖のメチル基の一部を水素原子で置換した構造を有し、かつオフセット印刷法を実施する温度で液状を呈する種々のメチルフェニルシリコーンオイルの1種または2種以上が挙げられる。
さらに変性シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイルの側鎖、片末端、もしくは両末端に任意の有機基を置換した構造を有し、やはりオフセット印刷法を実施する温度で液状を呈する種々の変性シリコーンオイルの1種または2種以上が挙げられる。
また前記有機基としては、例えばメチルスチレン、長鎖アルキル、ポリエーテル、カルビノール、アミン、エポキシ、カルボキシ、高級脂肪酸、メルカプト、メタクリル等の1種または2種以上が挙げられる。
前記特定シリコーンオイルの含有割合がバインダ樹脂100質量部あたり15質量部以上、100質量部以下に限定されるのは、次の理由による。
すなわち含有割合が前記範囲未満では、前記特定シリコーンオイルを含有させたことによる、印刷初期の段階でシリコーンブランケットに良好な離型性を付与して転写不良等が生じるのを防止する効果が得られない。
一方、前記範囲を超えてもそれ以上の効果が得られないだけでなく、印刷を繰り返すうちに過剰の特定シリコーンオイルによってシリコーンブランケットが過剰に膨潤する結果、その表面の濡れ性が徐々に上昇して、印刷の精度を長期間に亘って高いレベルに維持することができなくなる。
つまり濡れ性の上昇に伴って導電性ペーストが滲みやすくなって、特に細線のパターンの線幅が徐々に広くなったり、版表面の微小な汚れを転写するようになったり、シリコーンブランケットから基板への導電性ペーストの転写性が徐々に低下したりするようになって印刷の精度が徐々に低下してしまう。
そのため特定シリコーンオイルの含有割合は、バインダ樹脂100質量部あたり15質量部以上、100質量部以下に限定される。
なお特定シリコーンオイルの含有割合は、前記問題点が生じるのを有効に防止しつつ、特定シリコーンオイルを含有させることによる効果をより一層向上することを考慮すると、前記範囲内でもバインダ樹脂100質量部あたり80質量部以下、特に50質量部以下であるのが好ましい。
なお前記含有割合は、特定シリコーンオイルとして1種のみを単独で用いる場合は、前記1種の特定シリコーンオイルの、バインダ樹脂100質量部あたりの量(質量部)であり、2種以上の特定シリコーンオイルを併用する場合は、併用する全ての特定シリコーンオイルの総量の、バインダ樹脂100質量部あたりの質量部である。
また前記特定シリコーンオイルは、前記効果をより一層有効に発揮させることを考慮すると、温度23±1℃、相対湿度55±1%の環境下で測定した動粘度が1mm/s以上、4000mm/s以下であるのが好ましい。
前記特定シリコーンオイルとともに導電性ペーストを構成する成分としては、導電成分、バインダ樹脂、および溶剤等が挙げられる。
このうち導電成分としては、例えばカーボンブラック、グラファイト等の炭素粉末、銀、銅、金、白金、ニッケル、アルミニウム、鉄、パラジウム、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、コバルト等の金属の粉末や前記金属の2種以上の合金の粉末、銀メッキ銅等のめっき複合体の粉末、酸化銀、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ルテニウム等の金属酸化物の粉末等(これらを「導電性粉末」と総称する場合がある)の1種または2種以上が挙げられる。
中でも高い導電性を有する上、高絶縁性の酸化物を生成しにくい耐酸化性に優れるため導電性に優れた導電パターンを形成できる銀粉末が好ましい。
前記銀粉末等の導電性粉末は、粒度分布の50%累積径D50が0.05μm以上、10μm以下、特に0.1μm以上、2μm以下であるのが好ましい。導電性粉末の粒径を前記範囲内とすることにより、例えば凹版オフセット印刷法に使用する際の印刷適性に優れる上、微細な導電パターンを細部まで良好に再現できる導電性ペーストを調製できる。
また導電性粉末の形状は、前記印刷適正を向上するためには球状であるのが好ましく、前記導電性粉末同士の接触面積を大きくして導電パターンの導電性を高めるためには鱗片状であるのが好ましい。また、導電性粉末を細密充填して導電パターンの導電性をさらに高めるためには、前記鱗片状と球状の導電性粉末を併用してもよい。
導電性粉末等の導電成分の含有割合は、例えば凹版オフセット印刷法に適した粘度を有する導電性ペーストを調製することや、前記導電性ペーストを印刷して形成される導電パターンに、例えば前記電磁波シールドのシールドパターンや前面板の電極等に適した良好な導電性を付与すること等を考慮すると、バインダ樹脂100質量部あたり500質量部以上、2000質量部以下、特に800質量部以上、1600質量部以下であるのが好ましい。
導電性ペーストにはガラスフリットを含有させてもよい。ガラスフリットとしては、導電性ペーストを基板の表面に印刷した後の焼成によってバインダ樹脂が分解または揮散するのと前後して軟化もしくは溶融し、バインダ樹脂に代わって導電性粉末同士、および導電性粉末と基板との間を結着するバインダとして機能する種々のガラス材料からなる粉末が使用可能である。
前記ガラスフリットとしては、例えばホウケイ酸ガラスの粉末や、あるいは酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化ビスマス等の金属酸化物を含有するガラスの粉末等の1種または2種以上が挙げられる。
ただしガラスフリットとしては、バインダ樹脂が軟化し、溶融し、さらに分解または揮散する温度以上で、かつ導電性粉末としての銀粉末等の融点以下の温度範囲内、特に400℃以上、550℃以下で軟化または溶融するものを用いるのが好ましい。かかるガラスフリットは、焼成時にバインダ樹脂が分解または揮散した後に軟化または溶融を開始して導電性粉末同士、および導電性粉末と基板との間を結着するバインダとしての機能を発揮する。そのため焼成によって形成される導電パターン中にバインダ樹脂が分解または揮散した後が空隙となって残って導電性が低下するのを抑制できる。
また前記ガラスフリットは銀粉末等の融点以下の温度で軟化または溶融を開始してバインダとしての機能を発揮するので焼成の温度を引き下げることができ、焼成に要する時間やエネルギー等を削減して、前記電磁波シールドや前面板、プリント配線板等の導電機能部材の生産性を向上できる。
ガラスフリットは、粒度分布の50%累積径D50が0.1μm以上、5μm以下、特に0.2μm以上、3μm以下であるのが好ましい。ガラスフリットの粒径を前記範囲内とすることにより、例えば凹版オフセット印刷法に使用する際の印刷適性に優れる上、微細な導電パターンを細部まで良好に再現できる導電性ペーストを調製できる。また導電性粉末同士、および導電性粉末と基板との間を良好に結着させて導電性、密着性、および強度等に優れた導電パターンを形成できる。
ガラスフリットの含有割合は、前記機能をいずれも良好に発揮させることを考慮すると、バインダ樹脂100質量部あたり5質量部以上、特に10質量部以上であるのが好ましく、50質量部以下、特に40質量部以下であるのが好ましい。
バインダ樹脂としては、例えばポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリエステル−メラミン系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ−メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂等の1種または2種以上が挙げられる。
前記ガラスフリットを含む導電性ペーストに用いるバインダ樹脂は、焼成によって熱分解されて除去されるため強固な耐久性を必要としない上、前記焼成によって熱分解された際に導電パターンの面抵抗をできるだけ小さくするべく、未分解のバインダ樹脂やその熱分解残渣等が導電パターン中に残存することなくできるだけきれいに除去されるのが望ましい。
これらの条件を満足するバインダ樹脂としては、前記の中でも特にポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、およびエチルセルロースが挙げられ、とりわけポリエステル系樹脂が好ましい。
バインダ樹脂の分子量は、導電性粉末やガラスフリットの分散性、あるいは導電性ペーストの印刷適性等に合わせて適宜設定すればよい。通常は重量平均分子量Mwが1000〜30000程度、特に2000〜20000程度であるのが好ましい。
バインダ樹脂の分子量や含有割合は、適用する印刷法に応じて導電性ペーストに求められる粘度等の特性に合わせて適宜設定できる。
溶剤としては、バインダ樹脂を良好に溶解するとともに特定シリコーンオイルとの相溶性に優れた種々の溶剤が使用可能であり、特に沸点が150℃以上である溶剤が好ましい。沸点が150℃未満では導電性ペーストが印刷時に乾燥しやすくなって、良好な印刷を続けることができないおそれがある。
前記溶剤としては、例えばヘキサノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、テトラデカノール、ペンタデカノール、ステアリルアルコール、セリルアルコール、シクロヘキサノール、テルピネオール等のアルコール類;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)、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルカルビトール)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート(セロソルブアセタート)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート(ブチルセロソルブアセタート)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート(カルビトールアセタート)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート(ブチルカルビトールアセタート)等のアルキルエーテル類の1種または2種以上が挙げられる。
中でも特にテルピネオール、ブチルカルビトール、および炭素数6以上の高級アルコールからなる群より選ばれた少なくとも1種を用いるのが好ましい。これらの溶剤は特定シリコーンオイルとの相溶性に特に優れるため、前記特定シリコーンオイルを導電性ペースト中にさらに均一に分散させるとともに、シリコーンブランケット中により一層均一に含浸させることができる。
溶剤の含有割合は、適用する印刷法に応じて導電性ペーストに求められる粘度等の特性に合わせて適宜設定できる。
本発明の導電性ペーストには、前記各成分に加えて、例えばレベリング剤、分散剤、揺変性付与剤(チキソトロピック粘性付与剤)、消泡剤、可塑剤、硬化触媒等の種々の添加剤を任意の割合で含有させてもよい。
本発明の導電性ペーストは、前記各成分を所定の割合で配合し、3本ロール、ボールミル、アトライタ、サンドミル等を用いて混練して調製できる。
本発明の導電機能部材の製造方法は、オフセット印刷法により、少なくとも表面をシリコーンゴムによって形成したシリコーンブランケットの前記表面に、前記本発明の導電性ペーストをパターン形成したのち基板の表面に転写する工程を含むことを特徴とする。
前記本発明の製造方法によれば、本発明の導電性ペーストを用いることにより、シリコーンブランケットの表面に、印刷初期から長期間に亘って常に良好な離型性を付与して、転写不良等を生じることなしに、例えばPDPを構成する電磁波シールドや前面板、あるいはプリント配線板等の導電機能部材を生産性良く製造することができる。
例えば凹版オフセット印刷法では、前記導電性ペーストを凹版の凹部に充てんし、次いでシリコーンブランケットの表面に転写させることで、前記シリコーンブランケットの表面に、導電性ペーストをパターン形成する。
次いでパターン形成した導電性ペーストをシリコーンブランケットの表面から基板の表面に再転写させたのち乾燥させ、さらに必要に応じてバインダ樹脂の熱分解温度以上で、またガラスフリットを含む場合はガラスフリットが軟化または溶融する温度で焼成することによって基板上に導電パターンが形成されて、先に説明したPDPの電磁波シールドや前面板、プリント配線板等の導電機能部材が製造される。
シリコーンブランケットの少なくとも表面を形成するシリコーンゴムとしては、例えば未硬化時に液状ないしはペースト状を呈するシリコーンゴムが好ましい。
前記液状ないしはペースト状を呈するシリコーンゴムを下地上に塗布して硬化させると、前記塗膜の表面、つまりシリコーンブランケットの表面を、硬化時に液またはペーストのセルフレベリング効果によって平滑化できる。そのため高精度の導電パターンを形成するために好適な、表面粗さが極めて小さいシリコーンブランケットを得ることができる。
なおシリコーンブランケットは、前記液状ないしはペースト状を呈するシリコーンゴムを、その表面の形状に対応する賦形面を有する金型内に注入して硬化させることによって製造してもよい。
凹版としては、その表面に所望の導電パターンの平面形状と高さとに対応する平面形状と深さとを有する凹部を形成しうる種々の材料からなるものを用いることができる。前記材料としては、例えば42アロイ、ステンレス鋼等の金属や、ソーダライムガラス、ノンアルカリガラス等のガラス等が挙げられる。
特に、凹版に優れた耐久性が要求される場合には金属製の凹版が好適であり、凹部について極めて高度な寸法精度が要求される場合には加工性が良好なガラス製の凹版が好ましい。
また、特に優れた耐久性を求められる場合には、金属製の凹版の表面にさらに硬質クロムメッキ処理等を施してもよい。
凹版オフセット印刷法の具体的な印刷条件は特に限定されず、常法に従って適宜設定できる。例えば凹版の凹部への導電性ペーストの充填は、ドクターブレードやスキージ等を用いたドクタリング等の常法に従って行えばよい。また凹版の凹部からシリコーンブランケットの表面への転写速度や、前記シリコーンブランケットの表面から基板の表面への転写速度は、例えば凹版の凹部の幅および深さ、凹版や基板の種類、導電性ペーストの物性、導電パターンに要求される線幅や三次元形状の精度等の諸条件を考慮しつつ、常法に従って適宜設定することができる。
印刷後の焼成条件は、バインダ樹脂を速やかに熱分解させて除去すると共にガラスフリットを溶融させ、流動させて導電性粉末を結着させ、さらには良好に導電接続させることができる任意の温度に設定できる。その好適な焼成条件としては、焼成温度が400℃以上、700℃以下、中でも500℃以上、680℃以下、特に650℃前後であるのが好ましい。また焼成時間は1分間以上、10分間以下、中でも2分間以上、7分間以下、特に5分間前後であるのが好ましい。
焼成によって得られる導電パターンの厚みは、前記導電パターンの線幅等に応じて適宜設定できる。
以下の実施例、比較例の導電性ペーストの調製、特性の測定、および試験を、特記した以外は温度23±1℃、相対湿度55±1%の環境下で実施した。
〈実施例1〉
バインダ樹脂としてのポリエステル樹脂〔熱分解温度:400℃、重量平均分子量Mw:10000〕100質量部、導電成分としての銀粉末〔粒度分布の50%累積径D50:0.5μm〕900質量部、Bi系ガラスフリット〔溶融温度:520℃、粒度分布の50%累積径D50:1.0μm〕25質量部、メチルフェニルシリコーンオイル〔動粘度:25mm/s、屈折率:1.5〕15質量部、およびテルピネオール80質量部を配合し、3本ロールを用いて混練して導電性ペーストを調製した。
〈実施例2、3、比較例1〜5〉
メチルフェニルシリコーンオイルの配合量を0質量部(比較例1)、8質量部(比較例2)、30質量部(実施例2)、80質量部(実施例3)、110質量部(比較例3)、200質量部(比較例4)、または500質量部(比較例5)としたこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを調製した。
〈実施例4〉
メチルフェニルシリコーンオイルに代えてメチルハイドロジェンシリコーンオイル〔動粘度:20mm/s、屈折率:1.4〕50質量部を配合したこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを調製した。
〈実施例5〉
メチルフェニルシリコーンオイルに代えて変性シリコーンオイル〔動粘度:200mm/s、屈折率:1.4〕50質量部を配合したこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを調製した。
〈比較例6〉
メチルフェニルシリコーンオイルに代えてジメチルシリコーンオイル〔動粘度:20mm/s、屈折率:1.4、信越化学工業(株)製のKF96〕15質量部を配合したこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを調製した。
〈比較例7、8〉
ジメチルシリコーンオイルの配合量を30質量部(比較例7)、または80質量部(比較例8)としたこと以外は実施例1と同様にして導電性ペーストを調製した。
〈印刷試験〉
実施例、比較例で調製した導電性ペーストを、凹版オフセット印刷法によってガラス基板上に印刷し、焼成して導電パターンを形成した。
導電性ペーストは、印刷に先立ち必要に応じて適量のテルピネオールを添加して、せん断速度が10(1/s)であるときの粘度が8Pa・sとなるように調整した。
凹版オフセット印刷法には精密印刷用の凹版オフセット印刷機(OPM社製)を用いた。また凹版としては、ソーダライムガラスの片面に線幅20μm、ピッチ300μm、深さ10μmの、PDPの前面板の電極パターンに対応した凹部が形成されたものを用いた。
シリコーンブランケットとしては、液状の常温硬化型(付加型)シリコーンゴムを架橋させて表面を形成したものを用いた。
ガラス基板としては、厚み2.8mm、対角寸法22インチの高歪点ガラス製のガラス基板〔旭硝子(株)製のPD200〕を用いた。焼成には焼成炉〔光洋サーモシステム(株)製のベルト炉〕を使用し、焼成条件は焼成温度650℃、焼成時間5分間とした。
前記印刷を、同じシリコーンブランケットを用いて、同じ処方の導電性ペーストを補給しながら連続して実施し、印刷3枚目の焼成前のパターンにおける導電性ペーストの転写率を求めた。転写率は、全パターンの総面積中の、導電性ペーストが、予定された線幅および厚みでもって完全に転写された領域の面積の百分率でもって表すことした。そして前記転写率をもとに、導電性ペーストの転写性を下記の基準で評価した。
○:転写率が90%以上であった。
×:転写率が90%未満であった。
また、前記印刷3枚目の焼成前のパターンを観察して、下記の基準で形状を評価した。
◎:乱れや断線等は全く見られず、パターンの形状は良好であった。
○:電極パターンの交点部においてごくわずかにパターンの太りが見られたが、実用上問題のないレベルであった。
×:乱れや断線等が見られ、パターンの形状は不良であった。
さらに、印刷600枚目の印刷後のシリコーンブランケットの表面に、転写不良によって残存した導電性ペーストの有無を観察した。
以上の結果を表1、表2に示す。
比較例6〜8の結果より、シリコーンオイルとして従来のジメチルシリコーンオイルを用いた場合には、印刷初期の段階でシリコーンブランケットに十分な離型性を付与して転写不良等が生じるのを防止する効果が得られないことが判った。
また比較例1、2の結果より、シリコーンオイルとして特定シリコーンオイルの1つであるメチルフェニルシリコーンオイルを用いても、その含有割合がバインダ樹脂100質量部あたり15質量部未満では、やはり印刷初期の段階でシリコーンブランケットに十分な離型性を付与して転写不良等が生じるのを防止する効果が得られないことが判った。
一方、比較例3〜5の結果より、前記メチルフェニルシリコーンオイルを用いても、その含有割合がバインダ樹脂100質量部あたり100質量部を超える場合には、シリコーンブランケットの過剰な膨潤によってパターン形状に乱れを生じたり、印刷を繰り返すうちに転写性が徐々に低下して導電性ペーストの残存が生じたりすることが判った。
これに対し、実施例1〜3の結果より、前記メチルフェニルシリコーンオイルを用いるとともに、その含有割合をバインダ樹脂100質量部あたり15質量部以上、100質量部以下の範囲内、特に15質量部以上、50質量部以下の範囲内とすることにより、印刷初期から長期間に亘って転写不良等を生じることなしに導電機能部材を製造できることが判った。
また実施例4、5の結果より、メチルフェニルシリコーンオイルに代えてメチルハイドロジェンシリコーンオイル、変性シリコーンオイルを用いても同様の効果が得られることが判った。

Claims (3)

  1. 導電成分、バインダ樹脂、溶剤、およびシリコーンオイルを含む導電性ペーストであって、前記シリコーンオイルが、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、および変性シリコーンオイルからなる群より選ばれた少なくとも1種であり、前記シリコーンオイルを、前記バインダ樹脂100質量部あたり15質量部以上、100質量部以下の割合で含有することを特徴とする導電性ペースト。
  2. 前記溶剤は、テルピネオール、ブチルカルビトール、および高級アルコールからなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項1に記載の導電性ペースト。
  3. 基板の表面に、前記請求項1または2に記載の導電性ペーストからなる導電パターンが形成された導電機能部材を製造する製造方法であって、少なくとも表面をシリコーンゴムによって形成したシリコーンブランケットの前記表面に、前記導電性ペーストをパターン形成したのち基板の表面に転写する工程を含むことを特徴とする導電機能部材の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013011788A1 (ja) * 2011-07-15 2013-01-24 シャープ株式会社 パターン形成方法および電気配線基板の製造方法
JP2015506061A (ja) * 2011-12-02 2015-02-26 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company 導電性金属組成物
CN113736362A (zh) * 2021-09-27 2021-12-03 哈尔滨理工大学 一种耐腐蚀、高导电石墨烯型电力复合脂
JP7021389B1 (ja) * 2021-10-08 2022-02-16 京都エレックス株式会社 熱硬化型導電性ペースト組成物および太陽電池セル、並びに太陽電池モジュール

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