JP2012121973A - 導体パターン形成用インク、導体パターンおよび配線基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の導体パターン形成用インクは、液滴吐出法により、セラミックス粒子とバインダーとを含む材料で構成されたセラミックス成形体上に付与され、導体パターンの形成に用いられるものであって、金属粒子と、水系分散媒と、重量平均分子量が1,000以上5,000以下である水溶性の多糖類と、ポリグリセリン骨格を有するポリグリセリン化合物とを含み、前記多糖類の含有率が1.0重量%以上28重量%以下であり、前記ポリグリセリン化合物の含有率が1.0重量%以上28重量%以下であり、25℃における粘度が20mPa・s以下であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
そして、このようなセラミックス回路基板は、セラミックス粒子とバインダーとを含む材料で構成されたセラミックス成形体上に、形成すべき配線(導体パターン)に対応するパターンで、金属粒子を含む組成物を付与し、その後、当該組成物が付与されたセラミックス成形体に対し、脱脂、焼結処理を施すことにより製造されている。
本発明の導体パターン形成用インクは、液滴吐出法により、セラミックス粒子とバインダーとを含む材料で構成されたセラミックス成形体上に付与され、導体パターンの形成に用いられる導体パターン形成用インクであって、
金属粒子と、
前記金属粒子が分散した水系分散媒と、
重量平均分子量が1,000以上5,000以下である水溶性の多糖類と、
ポリグリセリン骨格を有するポリグリセリン化合物とを含み、
導体パターン形成用インク中における前記多糖類の含有率が1.0重量%以上28重量%以下であり、
導体パターン形成用インク中における前記ポリグリセリン化合物の含有率が1.0重量%以上28重量%以下であり、
25℃における粘度が20mPa・s以下であることを特徴とする。
これにより、断線が防止された信頼性の高い導体パターンを形成することができ、液滴の吐出安定性に優れた導体パターン形成用インクを提供することができる。
これにより、液滴の吐出安定性を特に優れたものとしつつ、形成される導体パターンの信頼性を十分に高いものとすることができる。
これにより、液滴の吐出安定性を十分に優れたものとしつつ、形成される導体パターンの寸法精度、信頼性を特に優れたものとすることができる。
これにより、液滴の吐出安定性、形成される導体パターンの信頼性を特に優れたものとすることができる。
これにより、液滴の吐出安定性、形成される導体パターンの信頼性を特に優れたものとすることができる。
本発明の導体パターン形成用インクでは、前記多糖類として、カルボニル基が還元された多糖類を含むことが好ましい。
これにより、液滴の吐出安定性、形成される導体パターンの信頼性を特に優れたものとすることができる。
これにより、信頼性の高い導体パターンを提供することができる。
本発明の配線基板は、本発明の導体パターンが備えられてなることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い配線基板を提供することができる。
図1は、本発明の配線基板(セラミックス回路基板)の好適な実施形態の一例を示す縦断面図、図2は、図1に示す配線基板(セラミックス回路基板)の製造方法の概略の工程を示す説明図、図3は、図1の配線基板(セラミックス回路基板)の製造工程説明図、図4は、インクジェット装置(液滴吐出装置)の概略構成を示す斜視図、図5は、図4の液滴吐出装置が備えるインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)の概略構成を説明するための模式図である。
本発明の導体パターン形成用インクは、セラミックス粒子とバインダーとを含む材料で構成されたセラミックス成形体上に付与され、導体パターンを形成するのに用いるインクであり、特に、液滴吐出法によって導体パターンを形成するのに用いるインクである。
なお、本実施形態では、金属粒子を水系分散媒に分散してなる分散液として、銀粒子が分散した分散液を用いた場合について代表的に説明する。
そこで、本発明者は、鋭意研究を行った結果、導体パターン形成用インクを以下に述べるような構成とすることにより、上記のような問題を解決することができることを見出した。
[水系分散媒]
まず、水系分散媒について説明する。
本発明において、「水系分散媒」とは、水および/または水との相溶性に優れる液体(例えば、25℃における水:100gに対する溶解度が30g以上の液体)で構成されたもののことを指す。このように、水系分散媒は、水および/または水との相溶性に優れる液体で構成されたものであるが、主として水で構成されたものであるのが好ましく、特に、水の含有率が70wt%以上のものであるのが好ましく、90wt%以上のものであるのがより好ましい。
また、導体パターン形成用インク中における水系分散媒の含有量は、25wt%以上60wt%以下であることが好ましく、30wt%以上53wt%以下であることがより好ましい。これにより、インクの粘度を好適なものとしつつ、分散媒の揮発による粘度の変化を少ないものとすることができる。
次に、銀粒子(金属粒子)について説明する。
銀粒子は、形成される導体パターンの主成分であり、導体パターンに導電性を付与する成分である。
また、銀粒子は、インク中において分散している。
また、銀粒子(金属粒子)は、その表面に分散剤が付着した銀コロイド粒子(金属コロイド粒子)として、水系分散媒中に分散していることが好ましい。これにより、銀粒子の水系分散媒への分散性が特に優れたものとなり、インクの吐出安定性が特に優れたものとなる。
導体パターン形成用インクは、分散剤を含むことが好ましい。
分散剤は、銀粒子に付着することにより、銀コロイド粒子を形成する。このような銀コロイド粒子は、分散安定性に優れるため、導体パターン形成用インクの液滴の吐出安定性は、より優れたものとなる。
このような分散剤としては、例えば、クエン酸、りんご酸、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、クエン酸三アンモニウム、りんご酸二ナトリウム、タンニン酸、ガロタンニン酸、五倍子タンニン等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明に係る導体パターン形成用インクは、重量平均分子量が1,000以上5,000以下である水溶性の多糖類を含むものである。このような多糖類を、後に詳述するようなポリグリセリン化合物とともに含むことにより、導体パターン形成用インクを用いて形成される導電パターンにおいて、不本意なクラック、断線等が発生するのを確実に防止することができ、形成される導体パターンの信頼性を高いものとすることができる。
多糖類の重量平均分子量は、1,000以上5,000以下であるが、1,200以上4,500以下であるであるのが好ましく、1,500以上4,000以下であるのがより好ましい。これにより、上述したような効果がより顕著に発揮される。
多糖類としては、例えば、セルロース、グアーガム、デンプン(アミロース、アミロペクチン)、プルラン、デキストリン、フルクタン、グルコマンナン、アガロース、アガロペクチン、カラギーナン、キチン、キトサン、ペクチン、アルギン酸、ヒアルロン酸、マルトデキストリン、またはこれらの誘導体(例えば、カルボニル基が還元された多糖類等)等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、導体パターン形成用インクは、多糖類として、カルボニル基が還元された多糖類を含むのが好ましい。これにより、液滴の吐出安定性、形成される導体パターンの信頼性を特に優れたものとすることができる。
本発明に係る導体パターン形成用インクは、ポリグリセリン骨格を有するポリグリセリン化合物を含むものである。このようなポリグリセリン化合物を、前述したような多糖類とともに含むことにより、導体パターン形成用インクを用いて形成される導電パターンにおいて、不本意なクラック、断線等が発生するのを確実に防止することができ、形成される導体パターンの信頼性を高いものとすることができる。
なお、導体パターン形成用インクの構成成分は、上記成分に限定されず、上記以外の成分を含んでいてもよい。
例えば、導体パターン形成用インクは、ポリエチレングリコール#200(重量平均分子量200)、ポリエチレングリコール#300(重量平均分子量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(重量平均分子量600)、ポリエチレングリコール#1000(重量平均分子量1000)、ポリエチレングリコール#1500(重量平均分子量1500)、ポリエチレングリコール#1540(重量平均分子量1540)、ポリエチレングリコール#2000(重量平均分子量2000)等のポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール#200(重量平均分子量:200)、ポリビニルアルコール#300(重量平均分子量:300)、ポリビニルアルコール#400(平均分子量:400)、ポリビニルアルコール#600(重量平均分子量:600)、ポリビニルアルコール#1000(重量平均分子量:1000)、ポリビニルアルコール#1500(重量平均分子量:1500)、ポリビニルアルコール#1540(重量平均分子量:1540)、ポリビニルアルコール#2000(重量平均分子量:2000)等のポリビニルアルコール等の有機バインダーを含むものであってもよい。
また、アセチレングリコール系化合物等の表面張力調整剤、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール、尿素、チオ尿素等を含むものであってもよい。
上記のように、導体パターン形成インクの25℃における粘度は、20mPa・s以下であるが、1.5mPa・s以上8.0mPa・s以下であることが好ましく、2.0mPa・s以上6.0mPa・s以下であることがより好ましい。これにより、液滴の吐出安定性を特に優れたものとすることができるとともに、セラミックス成形体に着弾したインクの濡れ広がりを防止することができ、微細な線幅の導体パターン前駆体を形成することができる。
導体パターン形成インクの表面張力は、30mN/m以上50mN/m以下が好ましい。
次に、上述したような導体パターン形成用インクの製造方法の一例について説明する。
本実施形態では導体パターン形成用インクは、銀コロイド粒子が水系分散媒中に分散したコロイド液であるとして説明する。
本実施形態のインクを製造する際には、まず、上記分散剤と、還元剤とを溶解した水溶液を調製する。
還元剤は、出発物質である硝酸銀(Ag+NO3−)のような銀塩中のAg+イオンを還元して銀粒子を生成するという働きを有する。
また、還元剤の配合量としては、上記出発物質である銀塩を完全に還元できる量が必要であるが、過剰な還元剤は不純物として銀コロイド液中に残存してしまい、成膜後の導電性を悪化させる等の原因となるため、必要最小限の量が好ましい。具体的な配合量としては、上記銀塩と還元剤とのモル比が1:1〜1:3程度である。
これは、以下のような理由による。例えば、分散剤であるクエン酸三ナトリウムと還元剤である硫酸第一鉄とを混合した場合、全体の濃度にもよるがpHは大体4〜5程度と、上記したpH6を下回る。このとき存在する水素イオンは、下記反応式(1)で表される反応の平衡を右辺に移動させ、COOHの量が多くなる。したがって、その後、銀塩溶液を滴下して得られる銀粒子表面の電気的反発力が減少し、銀粒子(コロイド粒子)の分散性が低下してしまう。
−COO−+H+ → −COOH…(1)
添加するアルカリ性の化合物としては、特に限定されず、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア水や、上述したアルカノールアミン等を用いることができる。これらの中でも、アルカノールアミンを用いた場合、pHを容易に調整できるとともに、形成される銀コロイド粒子の分散安定性をより向上させることができる。
なお、アルカリ性の化合物の添加量が多すぎて、pHが12を超えると、鉄イオンのような残存している還元剤のイオンの水酸化物の沈殿が起こりやすくなる。
銀塩としては、特に限定されず、例えば、酢酸銀、炭酸銀、酸化銀、硫酸銀、亜硝酸銀、塩素酸銀、硫化銀、クロム酸銀、硝酸銀、二クロム酸銀等を用いることができる。これらの中では、水への溶解度が大きい硝酸銀が好ましい。
銀塩水溶液は、上記銀塩を純水に溶かすことにより調製し、調製した銀塩の水溶液を徐々に前述した分散剤と還元剤とが溶解した水溶液中に滴下する。
得られた溶液中には、コロイド粒子のほかに、還元剤の残留物や分散剤が存在しており、液全体のイオン濃度が高くなっている。このような状態の液は、凝析が起こり、沈殿しやすい。そこで、このような水溶液中の余分なイオンを取り除いてイオン濃度を低下させるために、洗浄を行うことが望ましい。
あるいは、次のような方法で洗浄を行ってもよい。溶液を製造した後に溶液のpHを5以下の酸性の領域に調整し、上記反応式(1)の反応の平衡を右辺に移動させることで銀粒子表面の電気的反発力を減少させ、積極的に金属コロイド粒子を凝集させた状態で洗浄を行い、塩類や溶媒を除去することができる。メルカプト酸のような低分子量の硫黄化合物を分散剤として粒子表面に有する金属コロイド粒子であれば金属表面で安定した結合を形成するため、凝集した金属コロイド粒子は、溶液のpHを6以上のアルカリ性の領域に再調整することにより、容易に再分散し、分散安定性に優れた金属コロイド液を得ることができる。
これは、還元後に洗浄を行ったため、電解質イオンであるナトリウム濃度が減少している場合があり、このような状態の溶液では、下記反応式(2)で表される反応の平衡が右辺へ移動する。このままでは、銀コロイドの電気的反発力が減少して銀粒子の分散性が低下するため、適当量の水酸化アルカリを添加することにより、反応式(2)の平衡を左辺に移動させ、銀コロイドを安定化させるのである。
−COO−Na++H2O → −COOH+Na++OH−…(2)
pHが6未満では、反応式(2)の平衡が右辺に移動するため、コロイド粒子が不安定化し、一方、pHが11を超えると、鉄イオンのような残存しているイオンの水酸化塩の沈殿が起こりやすくなるため好ましくない。ただし、予め鉄イオン等を取り除いておけば、pHが11を超えても大きな問題はない。
また、pHを6〜11に調整する上記工程において、水酸化アルカリ金属水溶液の代わりに、アルカノールアミンを用いてもよい。
なお、多糖類、ポリグリセリン化合物等の他の成分の添加時期は、特に限定されず、銀コロイド粒子の形成後ならいつでもよい。
次に、本発明の導体パターンおよび配線基板について説明する。
図1に示すように、配線基板(セラミックス回路基板)30は、セラミックス基板31が多数(例えば10枚から20枚程度)積層されてなる積層基板32と、この積層基板32の最外層、すなわち一方の側の表面に形成された、微細配線等からなる導体パターン(回路)21とを有して形成されたものである。
導体パターン20は、本発明の導体パターン形成用インクにより形成されたパターン(導体パターン前駆体、以下、単に前駆体ともいう。)10を加熱する(焼結する)ことにより形成される薄膜状の導体パターンであって、銀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銀粒子同士が隙間なく結合している。
なお、上記のような導体パターン20は、携帯電話やPDA等の移動通話機器の高周波モジュール、インターポーザー、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、加速度センサー、弾性表面波素子、アンテナや櫛歯電極等の異形電極、その他各種計測装置等の電子部品等に適用することができる。
なお、導体パターン20Aも、導体パターン20と同様に、本発明の導体パターン形成用インクにより形成されたものとなっている。
また、セラミックス基板31には、導体パターン20に接続するコンタクト(ビア)33が形成されている。このような構成によって導体パターン20は、上下に配置された導体パターン20、20間が、コンタクト33によって導通したものとなっている。
なお、セラミックス基板31は、後述するように、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン等のセラミックス粉末と、バインダーとを含む材料をシート状にし、その後、加熱処理(焼結処理)することにより得られる基板である。
また、上述したような配線基板30は、各種の電子機器に用いられる電子部品となるものであり、各種配線や電極等からなる回路パターン、積層セラミックスコンデンサ、積層インダクター、LCフィルタ、複合高周波部品等を基板に形成してなるものである。
次に、上述したような配線基板の製造方法を、図2の概略工程図を参照して説明する。
以下、各工程について詳細に説明する。
[セラミックス成形体形成工程(基板準備工程)]
まず、原料粉体として、平均粒径が1μm以上2μm以下のアルミナ(Al2O3)や酸化チタン(TiO2)等からなるセラミックス粉末(セラミックス材料)と、平均粒径が1μm以上2μm以下のホウ珪酸ガラス等からなるガラス粉末とを用意し、これらを適宜な混合比、例えば1:1の重量比で混合する。
次に、得られたスラリーを、ドクターブレード、リバースコーター等を用いてPETフィルム上にシート状に形成し、製品の製造条件に応じて数μm以上数百μm以下の厚さのシートに成形し、その後、ロールに巻き取る。
次に、必要に応じて所定の位置に、CO2レーザー、YAGレーザー、機械式パンチ等によって孔開けを行うことでスルーホール(貫通孔)を形成する。
そして、このスルーホールに、金属粒子が分散した厚膜導電ペーストを充填することにより、コンタクト33となるべき部位(コンタクト前駆体16)を形成する。厚膜導電ペーストとしては、後述するような導体パターン形成用インクを用いることができる。
以上により、複数の基板(セラミックス成形体15)を準備する。
以上のようにして得られたセラミックス成形体15の一方の側の表面に、導体パターン20となる導体パターン前駆体10を、コンタクト前駆体16に連続した状態に形成する。すなわち、図3(a)に示すようにセラミックス成形体15上に、前述したような導体パターン形成用インク(以下単にインクともいう)1を液滴吐出(インクジェット)法により付与し、前記導体パターン前駆体10を形成する。
図4は、インクジェット装置100の斜視図である。図4において、X方向はベース130の左右方向であり、Y方向は前後方向であり、Z方向は上下方向である。
ベース130は、テーブル140、テーブル位置決め手段170、およびヘッド位置決め手段180等のインクジェット装置100の各構成部材を支持する台である。
また、テーブル140の裏面には、ラバーヒータ(図示せず)が配設されている。テーブル140上に載置されたセラミックス成形体15は、その上面全体がラバーヒータにて所定の温度に加熱されるようになっている。
テーブル位置決め手段170は、第1移動手段171と、モータ172とを有している。テーブル位置決め手段170は、ベース130におけるテーブル140の位置を決定し、これにより、ベース130におけるセラミックス成形体15の位置を決定する。
モータ172は、テーブル140を支持しており、θz方向にテーブル140を揺動および位置決めする。
第2移動手段181は、ベース130から立設する2本の支持柱と、当該支持柱同士の間に当該支持柱に支持されて設けられ、2本のレールを有するレール台と、レールに沿って移動可能でヘッド110を支持する支持部材(図示せず)とを有している。そして、支持部材がレールに沿って移動することにより、ヘッド110は、X方向に移動および位置決めされる。
モータ183、184、185は、ヘッド110を、それぞれα,β,γ方向に揺動および位置決めする。
以上のようなテーブル位置決め手段170およびヘッド位置決め手段180とにより、インクジェット装置100は、ヘッド110のインク吐出面115Pと、テーブル140上の基材Sとの相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールできるようになっている。
ヘッド本体111は、本体114と、その下端面にノズルプレート115とを有している。そして、本体114を板状のノズルプレート115と振動板112とが挟み込むことにより、空間としてのリザーバ116およびリザーバ116から分岐した複数のインク室117が形成されている。
また、ノズルプレート115は、本体114の下端面に装着されており、インク吐出面115Pを構成している。このノズルプレート115には、インク1を吐出する複数のノズル118が、各インク室117に対応して開口されている。そして、各インク室117から対応するノズル118に向かって、インク流路が形成されている。
ピエゾ素子113は、その振動板112のヘッド本体111と反対側に、各インク室117に対応して設けられている。ピエゾ素子113は、水晶等の圧電材料を一対の電極(不図示)で挟持したものである。その一対の電極は、駆動回路191に接続されている。
制御装置190は、インクジェット装置100の各部位を制御する。例えば、駆動回路191で生成する印加電圧の波形を調節してインク1の吐出条件を制御したり、テーブル位置決め手段170およびヘッド位置決め手段180を制御することにより基板Sへのインク1の吐出位置を制御する。
また、一般の導体パターン前駆体の形成時においては、水系分散媒の揮発に伴って、銀粒子同士が凝集し、バルジやクラックが生じる問題があったが、導体パターン前駆体10は、上述したような多糖類およびポリグリセリン化合物を含むことにより、このような問題が防止されている。
また、この場合において、上述したような多糖類およびポリグリセリン化合物は、化学的、物理的に安定な化合物であるので、インクを付与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、再度インクを付与することが可能になり、均質なパターンを形成できる。これにより、導体パターン前駆体10自体が多層構造になるおそれがなく、この結果、層間同士の間の比抵抗が上昇して導体パターン20全体の比抵抗が増大するおそれがない。
このようにして導体パターン前駆体10を形成したら、同様の工程により、導体パターン前駆体10を形成したセラミックス成形体15を必要枚数、例えば10枚から20枚程度作製する。
次いで、これらセラミックス成形体15からPETフィルムを剥がし、図3(b)に示すようにこれらを積層することにより、積層体17を得る。
この際に、積層するセラミックス成形体15については、上下に重ねられるセラミックス成形体15間で、それぞれの導体パターン前駆体10が必要に応じてコンタクト前駆体16を介して接続するように配置する。
このようにして積層体17を形成したら、例えば、ベルト炉などによって加熱処理する。これにより、各セラミックス成形体15は焼結されることで、図1に示すようにセラミックス基板31となり、また、導体パターン前駆体10は、これを構成する銀コロイド粒子が焼結して配線パターンや電極パターンからなる導体パターン(回路)20となる。そして、このように積層体17が加熱処理されることで、この積層体17は図1に示した積層基板32となる。
ここで、セラミックス成形体15上に配されたインク1中の金属は、加熱処理によって互いに融着し、連続することによって導電性を示すようになる。
なお、このような加熱処理により、導体パターン20Aについても前記導体パターン20と同時に形成することができ、これによってセラミックス回路基板(配線基板)30を得ることができる。
例えば、前述した実施形態では、金属粒子を溶媒に分散してなる分散液として、コロイド液を用いる場合について説明したが、コロイド液でなくてもよい。
また、前述した実施形態では、導体パターン形成用インクは、銀粒子が分散したものとして説明したが、銀以外のものであってもよい。金属粒子に含まれる金属としては、例えば、銀、銅、パラジウム、白金、金、または、これらの合金等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。金属粒子が合金である場合、前記金属が主とするもので、他の金属を含む合金であってもよい。また、上記金属同士が任意の割合で混ざった合金であってもよい。また、混合粒子(例えば、銀粒子と銅粒子とパラジウム粒子とが任意の比率で存在するもの)が液中に分散したものであってもよい。これら金属は、抵抗率が小さく、かつ、加熱処理によって酸化されない安定なものであるから、これらの金属を用いることにより、低抵抗で安定な導体パターンを形成することが可能になる。
また、例えば、前述した実施形態では、液滴吐出方式としてピエゾ方式を用いたが、これに限定されず、例えば、インクを加熱して発生した泡(バブル)によりインクを吐出させる方式など、公知の種々の技術を適用することができる。
[1]導体パターン形成用インクの製造
(実施例1)
10N−NaOH水溶液を3mL添加してアルカリ性にした水50mLに、クエン酸三ナトリウム二水和物17g、タンニン酸0.36gを溶解した。得られた溶液に対して3.87mol/L硝酸銀水溶液3mLを添加し、2時間攪拌を行い銀コロイド液を得た。得られた銀コロイド液に対し、導電率が30μS/cm以下になるまで透析することで脱塩を行った。透析後、3000rpm、10分の条件で遠心分離を行うことで、粗大金属コロイド粒子を除去した。
導体パターン形成用インクの調製に用いる各材料の種類、材料を表1に示すように変更した以外は、前記実施例1と同様にして導体パターン形成用インクを製造した。
(実施例21〜28)
導体パターン形成用インクの調製に用いる多糖類として、還元マルトデキストリン(重量平均分子量:1200)が常温(25℃)で固体のものであり、カルボニル基の一部が還元されている以外は、各材料の種類、材料を表2に示すように変更した以外は、前記実施例1と同様に各材料の種類、材料を表2に示すように変更して導体パターン形成用インクを製造した。
(比較例1〜11)
導体パターン形成用インクの調製に用いる各材料の種類、材料を表2に示すように変更した以外は、前記実施例1と同様にして導体パターン形成用インクを製造した。
表1、表2に各実施例および各比較例の導体パターン形成用インクの組成を示す。
[2.1]着弾位置精度評価
室温25℃、相対湿度50%、クラス100のクリーンルーム内に設置した図4、図5に示すようなインクジェット装置に、前記各実施例および比較例1〜8、10の導体パターン形成用インクを充填し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、インクジェットヘッドの各ノズルから、50000発(50000滴)の液滴の連続吐出を行った。導体パターン形成用インクを充填した後の、インクジェットヘッドの中央部付近の指定したノズルから吐出された50000発の液滴について、着弾した各液滴の中心位置の中心狙い位置からのズレ量dの平均値を求め、以下の4段階の基準に従い、評価した。この値が小さいほど飛行曲がりの発生が効果的に防止されていると言える。
A:ズレ量dの平均値が0.03μm未満。
B:ズレ量dの平均値が0.03μm以上、0.08μm未満。
C:ズレ量dの平均値が0.08μm以上、0.12μm未満。
D:ズレ量dの平均値が0.12μm以上。
室温25℃、相対湿度50%、クラス100のクリーンルーム内に設置した図4、図5に示すようなインクジェット装置内に、前記各実施例および比較例1〜8、10の導体パターン形成用インクを充填し、インクジェット装置を36時間、連続で運転させることにより、導体パターン形成用インクの吐出を行った。連続運転後における、インクジェットヘッドを構成するノズルの目詰まりの発生率([(目詰まりノズル数)/(全ノズル数)]×100)を求め、ノズルの目詰まりが発生しているものについては、可塑材料で構成されたクリーニング部材により、目詰まりの解消が可能であるか否かを調べた。その結果を、以下の4段階の基準に従い、評価した。
なお、比較例9、11の導体パターン形成用インクは、液滴吐出が困難であり、連続吐出試験(目詰まり評価)を行うことができなかった。
B:ノズルの目詰まりの発生率が0.5%未満(ただし、ゼロを除く)であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
C:ノズルの目詰まりの発生率が0.5%以上、1.0%未満であり、かつ、クリーニングによる目詰まりの解消が可能。
D:ノズルの目詰まりの発生率が1.0%以上、または、クリーニングによる目詰まりの解消が不可能。
なお、上記の評価は、各実施例および比較例1〜8、10について、同様の条件で行った。
室温25℃、相対湿度50%、クラス100のクリーンルーム内に設置した図4、図5に示すようなインクジェット装置内に、前前記各実施例および比較例1〜8、10の導体パターン形成用インクを充填し、ピエゾ素子の駆動波形を最適化した状態で、インクジェットヘッドの各ノズルから、100000発(100000滴)の液滴の連続吐出を行った。インクジェットヘッドの左右両端の指定の2つのノズルについて、吐出された液滴の総重量を求め、上記2つのノズルから吐出された液滴の平均吐出量の差の絶対値ΔW[ng]を求めた。このΔWの、液滴の目標吐出量WT[ng]に対する比率(ΔW/WT)を求め、以下の4段階の基準に従い、評価した。ΔW/WTの値が小さいほど、液滴吐出量の安定性に優れていると言える。
A:ΔW/WTの値が、0.020未満。
B:ΔW/WTの値が、0.020以上、0.420未満。
C:ΔW/WTの値が、0.420以上、0.720未満。
D:ΔW/WTの値が、0.720以上。
各実施例および比較例1〜8、10で得られた導体パターン形成用インクを、それぞれ図4、図5に示すようなインクジェット装置に投入した。
次に、上記セラミックスグリーンシートを60℃に昇温保持した。各吐出ノズルからそれぞれ1滴当り15ngの液滴を順次吐出し、線幅が35μm、厚み15μm、長さが10.0cmのライン(前駆体)を20本描画した。各ライン間の距離は、5mmとした。そして、このラインが形成されたセラミックスグリーンシートを乾燥炉に入れ、60℃で30分間加熱して乾燥した。
次に、第2のセラミックスグリーンシートの下に第1のセラミックスグリーンシートを積層し、さらに無加工のセラミックスグリーンシートを補強層として2枚積層し、生の積層体を得た。この生の積層体を各インクにつき、第1のセラミックスグリーンシート20枚それぞれに作成し、各インクにつき20ブロックずつ作成した。
冷却後、各セラミックス回路基板について、20本の導体パターン上に形成された端子部間にテスタをあて、それぞれ導通の有無を確認し、導通率が100%であったものを良品とした。なお、導通率は、各セラミックス回路基板中にある導通のあった導体パターンの数を、形成した導体パターンの数(20本)で除したものとした。
各実施例および比較例1〜8、10で得られた導体パターン形成用インクを、それぞれ図4、図5に示すようなインクジェット装置に投入した。
次に、上記セラミックスグリーンシートを60℃に昇温保持した。各吐出ノズルからそれぞれ1滴当り15ngの液滴を順次吐出し、線幅が35μm、厚み15μm、長さが10.0cmのライン(前駆体)を20本描画した。各ライン間の距離は、5mmとした。それぞれのラインの両端部には、1.5mm角のパターンを形成し、端子部とした。そして、このラインが形成されたセラミックスグリーンシートを乾燥炉に入れ、60℃で30分間加熱して乾燥した。
上記のようにして、ラインが形成されたセラミックスグリーンシートを第1のセラミックスグリーンシートとした。この第1のセラミックスグリーンシートを各インクにつき、20枚ずつ作成した。
冷却後、各セラミックス回路基板について、20本の導体パターン上に形成された端子部間にテスタをあて、それぞれ導通の有無を確認し、導通率が100%であったものを良品とした。なお、導通率は、各セラミックス回路基板中にある導通のあった導体パターンの数を、形成した導体パターンの数(20本)で除したものとした。
これらの結果を表3に示す。
また、インク中における銀コロイド粒子の含有量を20wt%、30wt%に変更したところ、上記と同様の結果が得られた。
Claims (8)
- 液滴吐出法により、セラミックス粒子とバインダーとを含む材料で構成されたセラミックス成形体上に付与され、導体パターンの形成に用いられる導体パターン形成用インクであって、
金属粒子と、
前記金属粒子が分散した水系分散媒と、
重量平均分子量が1,000以上5,000以下である水溶性の多糖類と、
ポリグリセリン骨格を有するポリグリセリン化合物とを含み、
導体パターン形成用インク中における前記多糖類の含有率が1.0重量%以上28重量%以下であり、
導体パターン形成用インク中における前記ポリグリセリン化合物の含有率が1.0重量%以上28重量%以下であり、
25℃における粘度が20mPa・s以下であることを特徴とする導体パターン形成用インク。 - 導体パターン形成用インク中におけるポリグリセリン化合物の含有率をX(A)[重量%]、導体パターン形成用インク中における多糖類の含有率をX(B)[重量%]としたとき、X(A)+X(B)≦28の関係を満足する請求項1に記載の導体パターン形成用インク。
- 導体パターン形成用インク中におけるポリグリセリン化合物の含有率をX(A)[重量%]、導体パターン形成用インク中における多糖類の含有率をX(B)[重量%]としたとき、7.5≦X(A)+4X(B)の関係を満足する請求項1または2に記載の導体パターン形成用インク。
- 導体パターン形成用インク中におけるポリグリセリン化合物の含有率をX(A)[重量%]、導体パターン形成用インク中における多糖類の含有率をX(B)[重量%]としたとき、0.12≦X(A)/X(B)≦12の関係を満足する請求項1ないし3のいずれかに記載の導体パターン形成用インク。
- 前記多糖類として、常温で固体のマルトデキストリンを含む請求項1ないし4のいずれかに記載の導体パターン形成用インク。
- 前記多糖類として、カルボニル基が還元された多糖類を含む請求項1ないし5のいずれかに記載の導体パターン形成用インク。
- 請求項1ないし6のいずれかに記載の導体パターン形成用インクによって形成されたことを特徴とする導体パターン。
- 請求項7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配線基板。
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