JP2015115314A - レーザーエッチング用導電性銀ペースト、回路基板用基材および回路基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザーエッチング性に優れ、ファインピッチ化が可能であり、しかも低体積抵抗率の塗膜を形成できる、新規なレーザーエッチング用導電性銀ペーストを提供すること。
【解決手段】銀粒子(A)、平均一次粒子径が5nm〜20μmの光熱変換性カーボンフィラー(B)、樹脂結着剤(C)および有機溶剤(D)を含有するレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
【選択図】図1
【解決手段】銀粒子(A)、平均一次粒子径が5nm〜20μmの光熱変換性カーボンフィラー(B)、樹脂結着剤(C)および有機溶剤(D)を含有するレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
【選択図】図1
Description
本発明は、レーザーエッチング用導電性銀ペーストおよび、当該導電性銀ペーストからなる塗膜と基材とから構成される回路基板用基材、ならびに当該回路基板用基材の塗膜の表面をレーザー光でエッチング加工することにより得られる回路基板、に関する。
モバイル機器をはじめとするデジタル家電に用いる表面実装基板は、ファインピッチ化が一層進行しており、近年はその配線(回路)密度がライン幅/スペース幅=80μm/80μmに至るほどである。
配線を構成する材料としては、通常、その良好な導電性故に、銀粒子、樹脂結着剤および溶剤からなる導電性銀ペーストが賞用されている。また、基板上に導電性銀ペーストを供給する手段としては、コストや効率の観点より、凹版印刷やスクリーン印刷が一般的である。
しかし、そうした転写型の印刷方法では近年のファインピッチ化に対応できないケースも多い。例えばスクリーン印刷によってファインピッチ回路を基材の上に形成する場合、目標とするライン幅/スペース幅よりも目開き量が十分に小さいステンレスメッシュを用いる必要があるため、供給過剰/不足のバランスがとり難く、ダレやカスレ等の問題が生じやすい。
そこで斯界では、導電性銀ペーストからなる塗膜をレーザー光でエッチングする方法も採用されている(特許文献1を参照)。この方法によれば、前記した転写型の印刷方法では困難なファインピッチ化も可能になる。
しかし、本方法においては、彫刻後に得られる配線パターンのエッジ部分が滑らかであり粉末状の切り屑も発生しないことや(以下、レーザーエッチング性という。)、当該配線パターンの導電性が良好であること(以下、低体積抵抗率という。)が要求されるところ、これらを満たす導電性銀ペーストは本出願人が知る限りまだ知られていない。
本発明は、レーザーエッチング性に優れ、ファインピッチ化(高密度配線)が可能であり、しかも低体積抵抗率の塗膜を形成できる、新規なレーザーエッチング用導電性銀ペーストを提供することを課題とする。
本発明者は鋭意検討の結果、所定粒径を有する光熱変換性のカーボンフィラーを配合した導電性銀ペーストにより前記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、銀粒子(A)、平均一次粒子径が5nm〜20μmの光熱変換性カーボンフィラー(B)、樹脂結着剤(C)および有機溶剤(D)を含有するレーザーエッチング用導電性銀ペースト、ならびに当該レーザーエッチング用導電性銀ペーストからなる塗膜と基材とから構成される回路基板用基材、ならびに当該回路基板用基材の塗膜の表面をレーザー光でエッチング加工することにより得られる回路基板、に関する。
本発明の導電性銀ペーストは、レーザーエッチング性に優れているため、彫刻後に得られる配線パターンのエッジ部分が滑らかであり、また粉末状の切り屑も発生し難い。また、当該ペーストより得られる配線は体積抵抗率が小さく、導電性に優れる。なお、当該ペーストはファインピッチ化が可能なため、ライン幅/スペース幅=20μm〜80μm/20μm〜80μmの任意の範囲で高密度配線も可能と考えられる。
本発明のレーザーエッチング用導電性銀ペーストは、銀粒子(A)(以下、(A)成分という。)、平均一次粒子径が5nm〜20μmの光熱変換性カーボンフィラー(B)(以下、(B)成分という。)、樹脂結着剤(C)(以下、(C)成分という。)および有機溶剤(D)(以下、(D)成分という。)を含有する組成物である。
(A)成分としては、導電性銀ペーストに使用可能な銀粒子であれば各種公知のものを特に制限なく利用できる。また、該(A)成分には、銀のみからなる粒子のみならず、各種合金を芯材とする銀コート合金微粒子も含まれる。該芯材は特に限定されないが、銅、ニッケル、錫、亜鉛およびアルミニウムからなる群より選ばれる1種以上の金属を含む合金が挙げられる。そうした合金としては、銅−亜鉛や銅−亜鉛−ニッケル等を例示できる。
また、(A)成分の平均一次粒子径は5nm〜30μm程度であり、レーザーエッチング性、高密度配線性および低体積抵抗率のバランスを考慮すると、好ましくは1μm〜10μm程度である。なお、該粒子径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により得られる測定値である。
また、(A)成分の形状も特に限定されないが、低体積抵抗率の点より球状または鱗片状(フレーク状)のものが好ましい。
また、(A)成分とともに、金、銅、ニッケル、錫、亜鉛、パラジウムおよびアルミニウムならびにこれらの金属を含有する合金からなる1種以上の微粒子を併用できる。
(B)成分は、レーザー光を熱に転換する機能を有するカーボンフィラーであり、これを用いることにより、本発明の導電性銀ペーストからなる塗膜にレーザー光を焦点照射した際、高い精度のエッチングおよびファインピッチ化が可能となる。
また、(B)成分の平均一次粒子径は、レーザーエッチング性、高密度配線性および低体積抵抗率のバランスの観点より、通常5nm〜20μm程度、好ましくは10nm〜50nm程度である。なお、該粒子径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により得られる測定値である。
(B)成分の具体例としては、グラファイト粉末、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラック等が挙げられる。これらの中でも、特にレーザーエッチング性および高密度配線性の観点よりケッチェンブラックが好ましく、例えば、カーボンEC−PやケッチェンブラックEC−600JD、ケッチェンブラックEC−300J、バルカンXC−72HAFカーボン、SRFカーボン(いずれも商品名)などの市販品を例示できる。
なお、(B)成分とともに、硫酸バリウム、硫酸アルミニウム、アルミナ、硫酸カルシウム、シリカ、クレー、タルクおよび水酸化アルミニウムなどの非カーボン系無機フィラーを併用できる。
(C)成分としては、導電性銀ペーストに使用可能な樹脂結着剤であれば、各種公知の熱可塑性樹脂および/又は熱硬化性樹脂を特に制限なく利用できる。具体的には、例えば、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂およびポリウレタン樹脂からなる群より選ばれる1種が好ましい。
フェノール樹脂としては、例えば、フェノールやクレゾール、アルキルフェノール、ビスフェノールなどのフェノール類と、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドなどのアルデヒド類とを塩基性触媒や酸性触媒の存在下に付加縮合させて得られるレゾール型フェノール樹脂が挙げられる。また、これらフェノール樹脂に、メタノールやエタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコールを反応させることによりエーテル化したフェノール樹脂を用いることもできる。
ポリエステル樹脂としては、酸成分とグリコール成分とを反応させたものが挙げられる。酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸;コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、1,1´−ビシクロヘキサン−4,4´−ジカルボン酸、2,6−デカリンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸;無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等の3価以上のポリカルボン酸等が挙げられる。また、グリコール成分としては、例えば、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、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコ−ル、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジプロピレングリコール等の脂肪族系ジオール;1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF等の脂環系ジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ジグリセリン、トリグリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール等の3価以上のポリオールが挙げられる。なお、該ポリエステル樹脂の物性は特に限定されないが、通常、水酸基価が3〜200KOHmg/g程度であり、酸価が通常0.1〜50KOHmg/g程度である。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂や、ビスフェノール型エポキシ樹脂の水添物、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂にハロエポキシドを反応させて得られるノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂;これらエポキシ樹脂に各種公知のアミン類を反応させて得られるアミン変性樹脂;これらエポキシ樹脂に各種公知のアミン類とポリイソシアネート類とを反応させて得られるアミン・ウレタン変性樹脂(特開2010−235918号公報参照。)等が挙げられる。なお、前記ビスフェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA、テトラフルオロビスフェノールA等が挙げられる。また、前記アミン類としては、例えば、トルイジン類、キシリジン類、クミジン(イソプロピルアニリン)類、ヘキシルアニリン類、ノニルアニリン類、ドデシルアニリン類等の該芳香族アミン類;シクロペンチルアミン類、シクロヘキシルアミン類、ノルボニルアミン類等の脂環族アミン類;メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン、イコシルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘプチルアミン等の脂肪族アミン類;ジエタノ−ルアミン、ジイソプロパノ−ルアミン、ジ−2−ヒドロキシブチルアミン、N−メチルエタノ−ルアミン、N−エチルエタノ−ルアミン、N−ベンジルエタノ−ルアミン等のアルカノ−ルアミン類等が挙げられる。また、前記ポリイソシアネートとしては、例えば、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート等の各種の脂肪族系、脂環族系または芳香族系のジイソシアネートが挙げられる。該エポキシ樹脂としては、前記ビスフェノール類とエピクロルヒドリンとから誘導されるもの(いわゆるフェノキシ樹脂)、アミン変性エポキシ樹脂およびアミン・ウレタン変性エポキシ樹脂からなる群より選ばれる1種が好ましい。
なお、上記以外の樹脂結着剤としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、液晶ポリマー樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を例示できる。
(D)成分としては、導電性銀ペーストに使用可能な有機溶剤であれば各種公知のものを特に制限なく利用できる。具体的には、例えば、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−i−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系アルコール;メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、トリエチレングリコール等の非エーテル系アルコール;乳酸エチル、乳酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルメトキシプロピオネート、エチルエトキシプロピオネート、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジエチル等のエステル溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン溶剤;テレピン油、テレピネオール、ボルネオール、α−ピネン等のテルペン溶剤;テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,4−ジクロロブタン、トリクロロエタン、クロルベンゼン、o−ジクロルベンゼン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジアセトンアルコール、炭酸プロピレン等のその他炭化水素溶剤が挙げられ、これらの中でも特にエーテル系アルコール溶剤および/またはエステル溶剤が好ましい。
なお、本発明の導電性銀ペーストには、基材との密着性を付与したり、チクソトロピック性を調整しスクリーン印刷適性を最適化したりする観点より、各種公知の有機金属化合物(E)(以下、(E)成分という。)を含めることができる。具体的には、例えば、チタン系有機金属化合物、ジルコニウム系有機金属化合物およびアルミニウム系有機金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
チタン系有機金属化合物としては、例えば、テトラ−i−プロポキシチタンおよびその重合物、テトラ−n−ブトキシチタンおよびその重合物、テトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)チタン、チタニウム−i−プロポキシオクチレングリコレート、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナト)チタン、プロパンジオキシチタンビス(エチルアセトアセテート)、トリ−n−ブトキシチタンモノステアレート、ジ−i−プロポキシチタンジステアレート、チタニウムステアレート、ジ−i−プロポキシチタンジイソステアレート、ジ−n−ブトキシ・ビス(トリエタノールアミナト)チタン等が挙げられる。なお、該チタン系有機金属化合物は市販品であってよく、例えば、TOT、TOG、T−50,T−60,A−1、A−10,B−1、B−2,B−4,B−7、B−10、TBSTA、DPSTA−25、S−151、S−152、S−181、TAT、TLA−A−50(いずれも日本曹達(株)製)、オルガチックスTA−10、オルガチックスTA−25、オルガチックスTA−22、オルガチックスTA−30、オルガチックスTC−100、オルガチックスTC−401、オルガチックスTC−200、オルガチックスTC−750、オルガチックスTC−400、オルガチックスTC−310、オルガチックスTC−300、オルガチックスTC−315、オルガチックスTPHS(いずれもマツモトファインケミカル(株)製)、プレンアクトKRTTS、プレンアクトKR46B、プレンアクトKR55、プレンアクトKR41B、プレンアクトKR38S、プレンアクトKR138S、プレンアクトKR238S、プレンアクト338X、プレンアクトKR44、プレンアクトKR9SA(いずれも味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。
ジルコニウム系有機金属化合物としては、例えば、テトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)ジルコニウム、ジルコニウム−i−プロポキシオクチレングリコレート、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、プロパンジオキシジルコニウムビス(エチルアセトアセテート)、トリ−n−ブトキシジルコニウムモノステアレート、ジ−i−プロポキシジルコニウムジステアレート、ジルコニウムステアレート、ジ−i−プロポキシジルコニウムジイソステアレート、ジ−n−ブトキシ・ビス(トリエタノールアミナト)ジルコニウム等が挙げられる。なお、該ジルコニウム系有機金属化合物は市販品であってよく、例えば、オルガチックスZA−45、オルガチックスZA−65、オルガチックスZC−150、オルガチックスZC−540、オルガチックスZC−580、オルガチックスZC−700、オルガチックスZB−320、オルガチックスZB−126(いずれもマツモトファインケミカル(株)製)等が挙げられる。
アルミニウム系有機金属化合物としては、例えば、アルミニウムテトライソプロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムアセトナート、アルミニウムアセチルセトナート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムジイソプロピレートモノブチレート、アルミニウムブチレート、アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。なお、該アルミニウム系有機金属化合物は市販品であってよく、例えば、AMD、ASBD、ALCH、ALCH−TR、アルミキレートM、アルミキレートD、アルミキレートA(W)(いずれも川研ファインケミカル(株)製)、プレンアクトAL−M(味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。
本発明の導電性銀ペーストにおける(A)成分〜(E)成分の含有量は特に限定されないが、レーザーエッチング性、高密度配線形成性および低体積抵抗率のバランスの観点より、当該導電性銀ペーストの全体を100質量%とした場合において、通常は以下の通りである。
(A)成分:75〜95質量%程度、好ましくは80〜90質量%程度
(B)成分:0.001〜0.1質量%程度、好ましくは0.01〜0.05質量%程度
(C)成分:1〜40質量%程度、好ましくは5〜30質量%程度
(D)成分:3.999〜35質量%程度、好ましくは3.99〜30質量%程度
(E)成分:0〜5質量%程度、好ましくは1〜3質量%程度
(A)成分:75〜95質量%程度、好ましくは80〜90質量%程度
(B)成分:0.001〜0.1質量%程度、好ましくは0.01〜0.05質量%程度
(C)成分:1〜40質量%程度、好ましくは5〜30質量%程度
(D)成分:3.999〜35質量%程度、好ましくは3.99〜30質量%程度
(E)成分:0〜5質量%程度、好ましくは1〜3質量%程度
なお、本発明の導電性銀ペーストには、必要に応じて、各種公知の界面活性剤(分散剤)やチタン系カップリング剤、硬化剤、導電補助剤、レベリング剤、消泡剤などの添加剤を配合できる。
界面活性剤は、これを用いることにより、本発明の導電性銀ペーストをエッチングした後に生ずる残渣の洗浄が容易になる。その具体種としては、例えば、アルキルベタインやアルキルアミンオキサイド等の両性界面活性剤;アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、脂肪酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物の塩、ポリカルボン酸型高分子界面活性剤、アルケニルコハク酸塩、アルカンスルホン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのリン酸エステルおよびその塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルのリン酸エステルおよびその塩等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン硬化ひまし油、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシアルキルアルキレンアミン、アルキルアルカノールアミド等のカチオン性界面活性剤、その他各種のノニオン性界面活性剤が挙げられる。なお、該界面活性剤の使用量は特に限定されないが、通常、(A)成分〜(E)成分の合計を100質量部とした場合において、通常通常0.01〜3.0質量部程度、好ましくは0.05〜2.0質量部程度である。
チタン系カップリング剤は、これを用いることにより、本発明の導電性銀ペーストと基材との密着性が向上する。その具体種としては、例えば、3‐グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2‐(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ官能性シラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ官能性シラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルフェニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン等のオレフィン官能性シラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリル官能性シラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のメタクリル官能性シラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト官能性シラン等が用いられる。なお、該界面活性剤の使用量は特に限定されないが、通常、(A)成分〜(E)成分の合計を100質量部とした場合において、通常0.1〜15質量部程度、好ましくは0.1〜10質量部程度である。
硬化剤としては、本発明の導電性銀ペースト中で前記(C)成分を架橋する化合物であれば各種公知のものを特に制限なく利用できる。具体的には、前記(C)成分が分子内に水酸基を含有するものであれば、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、ならびにヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートおよびリジンジイソシアネー等の脂肪族ジイソシアネート、ならびにジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、水添キシレンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物や、それらの二量体や三量体、ならびにそれらのアダクト体やブロック体といったイソシアネート系硬化剤を利用できる。また、前記(C)成分がエポキシ樹脂であれば、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、スピログアナミンおよびジシアンジアミド等のアミノ系硬化剤を利用できる。
導電補助剤としては、酸化インジウムスズ(ITO)、三酸化アンチモン(ATO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)もしくはアルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)などの金属酸化物が挙げられる。なお、該金属酸化物は市販品であってよく、例えば、これら金属酸化物はものを使用できる。ものとしては、例えば、日本アエロジル(株)製のAEROXIDE(R)Alu、AEROXIDE(R)TiO2、AEROXIDE(R)TiO2P25S、VP AEROPERL(R)P25/20、VP Zirconium Oxide 3‐YSZ、VP Zirconium Oxide PH、AEROXIDE(R)TiO2T805、AEROXIDE(R)AluC805、AEROSIL(R)MOX80、AEROSIL(R)MOX170、AEROSIL(R)COK84を例示できる。
レベリング剤としては、シリコーン系レベリング剤、フッ素系レベリング剤、アクリル系レベリング剤等が挙げられる。
本発明の導電性銀ペーストは、前記(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分、ならびに必要に応じて前記(E)およびその他添加剤(硬化剤、分散剤等)を、3本ロールミル、超音波分散機、サンドミル、アトライター、パールミル、スーパーミル、ボールミル、インペラー、デスパーザー、KDミル、コロイドミル、ダイナトロン、遊星ミルおよび加圧ニーダー等の各種公知の分散手段に付すことにより得ることができる。
本発明の回路基板は、本発明の導電性銀ペーストを各種基材に塗布し、レーザーエッチングにより回路を描写することにより得られる。基材は特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチル・メタクリレート等のプラスチックフィルムや、当該プラスチックフィルムにITOスパッタして得られるITOフィルム、ガラス板等が挙げられる。
エッチングのために使用するレーザー光の波長は特に限定されないが、エッチング性を考慮すると、紫外域(10〜400nm程度)であるのが好ましい。
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<(A)成分として銀粒子(非コートタイプ)を使用した態様>
実施例1
銀フレーク粉(商品名「AgC−201Z」、福田金属箔工業(株)製、平均一次粒子径2.6μm)86.0質量部、カーボンフィラー(商品名「カーボンEC−P」、ライオン(株)製、平均一次粒子径39.4nm)3.0質量部、 アミン・ウレタン変性エポキシ樹脂(商品名「KA−1479」、荒川化学工業(株)製、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート溶液、固形分35質量%)24.5質量部、ポリエステル樹脂(商品名「XA−0847」、ユニチカ(株)製、酸価10mgKOH/g、固形分40質量%)4.2質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート45.0質量部、およびチタン系有機化合物(商品名「プレンアクトKRTTS」、味の素ファインテクノ(株)製)2.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
銀フレーク粉(商品名「AgC−201Z」、福田金属箔工業(株)製、平均一次粒子径2.6μm)86.0質量部、カーボンフィラー(商品名「カーボンEC−P」、ライオン(株)製、平均一次粒子径39.4nm)3.0質量部、 アミン・ウレタン変性エポキシ樹脂(商品名「KA−1479」、荒川化学工業(株)製、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート溶液、固形分35質量%)24.5質量部、ポリエステル樹脂(商品名「XA−0847」、ユニチカ(株)製、酸価10mgKOH/g、固形分40質量%)4.2質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート45.0質量部、およびチタン系有機化合物(商品名「プレンアクトKRTTS」、味の素ファインテクノ(株)製)2.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
実施例2
銀粉(商品名「E−20」、(株)徳力化学研究所製、平均一次粒子径11.5μm)60.2質量部および銀粉(商品名「AC−4048」、Metalor Technologies USA製、平均一次粒子径1.5μm)25.8質量部、ならびにカーボンEC−P 1.5質量部、ポリエステル樹脂(商品名「UE9800−40DBE」、ユニチカ(株)製)35.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート15.0質量部、およびプレンアクトKRTTS1.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
銀粉(商品名「E−20」、(株)徳力化学研究所製、平均一次粒子径11.5μm)60.2質量部および銀粉(商品名「AC−4048」、Metalor Technologies USA製、平均一次粒子径1.5μm)25.8質量部、ならびにカーボンEC−P 1.5質量部、ポリエステル樹脂(商品名「UE9800−40DBE」、ユニチカ(株)製)35.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート15.0質量部、およびプレンアクトKRTTS1.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
実施例3
銀粉(E−20)60.2質量部および銀粉(AC−4048)25.8質量部、ならびにカーボンEC−P 3.0質量部、水酸基含有ポリエステル樹脂(商品名「UE3600」、ユニチカ(株)製、固形分35質量%)40質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート26.0質量部およびポリイソシアネート系硬化剤(商品名「MF−B60X」、旭化成(株)製)0.5質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
銀粉(E−20)60.2質量部および銀粉(AC−4048)25.8質量部、ならびにカーボンEC−P 3.0質量部、水酸基含有ポリエステル樹脂(商品名「UE3600」、ユニチカ(株)製、固形分35質量%)40質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート26.0質量部およびポリイソシアネート系硬化剤(商品名「MF−B60X」、旭化成(株)製)0.5質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
実施例4
銀粉(E−20)60.2質量部および銀粉(AC−4048) 25.8質量部、ならびにカーボンEC−P 1.5質量部、ポリエステル樹脂UE3600 40.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート26.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
銀粉(E−20)60.2質量部および銀粉(AC−4048) 25.8質量部、ならびにカーボンEC−P 1.5質量部、ポリエステル樹脂UE3600 40.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート26.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
実施例5
銀粉(E−20)27.0質量部および銀粉(商品名「K−1321P」、Metalor Technologies USA製、平均一次粒子径1.2μm)64.0質量部、ならびにケッチェンブラックEC300J(ライオン(株)製)0.5質量部、ポリエステル樹脂(商品名「バイロン103−ECR」、東洋紡(株)製、固形分40質量%)24.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート2.0質量部、およびブロックイソシアネート(旭化成(株)製、MF−B60X)1.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
銀粉(E−20)27.0質量部および銀粉(商品名「K−1321P」、Metalor Technologies USA製、平均一次粒子径1.2μm)64.0質量部、ならびにケッチェンブラックEC300J(ライオン(株)製)0.5質量部、ポリエステル樹脂(商品名「バイロン103−ECR」、東洋紡(株)製、固形分40質量%)24.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート2.0質量部、およびブロックイソシアネート(旭化成(株)製、MF−B60X)1.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
実施例6
にカーボンフィラー(商品名「ケッチェンブラックEC600JD」、ライオン(株)製、平均一次粒子径34nm)0.5質量部、ポリウレタン樹脂(商品名「ユリアーノ800
ールモノエチルエーテルアセテート7.0質量部、ブロックイソシアネート系硬化剤(商品名「SBN−70D」、旭化成(株)製)5.5質量部、および分散剤(商品名「BYK4510」、ビッグケミー(株)製)3.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
にカーボンフィラー(商品名「ケッチェンブラックEC600JD」、ライオン(株)製、平均一次粒子径34nm)0.5質量部、ポリウレタン樹脂(商品名「ユリアーノ800
ールモノエチルエーテルアセテート7.0質量部、ブロックイソシアネート系硬化剤(商品名「SBN−70D」、旭化成(株)製)5.5質量部、および分散剤(商品名「BYK4510」、ビッグケミー(株)製)3.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
実施例7
銀粉(E−20)60.5質量部および銀粉(AC−4048)26.0質量部、ならびにケッチェンブラックEC600JD 2.3質量部、ポリエステル樹脂UE−3600 37.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート21.0質量
により、導電性銀ペーストを得た。
銀粉(E−20)60.5質量部および銀粉(AC−4048)26.0質量部、ならびにケッチェンブラックEC600JD 2.3質量部、ポリエステル樹脂UE−3600 37.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート21.0質量
により、導電性銀ペーストを得た。
<(A)成分として銀コート粒子を使用した態様>
実施例8
銀コート銅亜鉛粉(商品名「AO−SCX−1」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径2μm、タイプA1)64.5質量部および銀粉(E−20)64.5質量部、ならびにカーボンEC−P 2.3質量部、ポリエステル樹脂UE−9800−40DBE?52.5質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート21.0質量部およびプレンアクトKRTTS 1.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
銀コート銅亜鉛粉(商品名「AO−SCX−1」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径2μm、タイプA1)64.5質量部および銀粉(E−20)64.5質量部、ならびにカーボンEC−P 2.3質量部、ポリエステル樹脂UE−9800−40DBE?52.5質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート21.0質量部およびプレンアクトKRTTS 1.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
実施例9
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛粉(商品名「AO−SCX−26」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径2μm、タイプB1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛粉(商品名「AO−SCX−26」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径2μm、タイプB1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例10
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛粉(商品名「A0−SCX−15」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径3μm、タイプA1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛粉(商品名「A0−SCX−15」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径3μm、タイプA1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例11
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛粉(商品名「A0−SCX−23」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径4μm、タイプB1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛粉(商品名「A0−SCX−23」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径4μm、タイプB1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例12
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛粉(商品名「A0−SCX−2」DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径5μm、タイプA1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛粉(商品名「A0−SCX−2」DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径5μm、タイプA1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例13
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛ニッケル粉(商品名「A0−SCX−9」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径5μm、タイプA1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例1において、銀コート銅亜鉛粉AO−SCX−1を銀コート銅亜鉛ニッケル粉(商品名「A0−SCX−9」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径5μm、タイプA1)に変更した他は同様にして、導電性銀ペーストを得た。
実施例14
銀コート銅亜鉛粉(商品名「AO−SCX−26」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径2μm、タイプB1)61.5質量部および銀粉(E−20)26.4質量部、ならびにカーボンEC−P 1.0質量部、ポリエステル樹脂(商品名「ポリエスターTP−236」、日本合成化学(株)製、40%溶液)9.0質量部、フェノキシ樹脂(商品名「YP−50」、新日鉄住金化学(株)製、固形分35質量%)24.0質量部およびエステル溶剤(商品名「DBE」、山一化学(株)製)8.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
銀コート銅亜鉛粉(商品名「AO−SCX−26」、DOWAエレクトロニクス(株)製、平均粒子径2μm、タイプB1)61.5質量部および銀粉(E−20)26.4質量部、ならびにカーボンEC−P 1.0質量部、ポリエステル樹脂(商品名「ポリエスターTP−236」、日本合成化学(株)製、40%溶液)9.0質量部、フェノキシ樹脂(商品名「YP−50」、新日鉄住金化学(株)製、固形分35質量%)24.0質量部およびエステル溶剤(商品名「DBE」、山一化学(株)製)8.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
比較例1
実施例1において、カーボンEC−PおよびプレンアクトKRTTSを用いなかった他は同様にして導電性銀ペーストを得た。
実施例1において、カーボンEC−PおよびプレンアクトKRTTSを用いなかった他は同様にして導電性銀ペーストを得た。
比較例2
実施例2において、カーボンEC−PおよびプレンアクトKRTTSを用いなかった他は同様にして導電性銀ペーストを得た。
実施例2において、カーボンEC−PおよびプレンアクトKRTTSを用いなかった他は同様にして導電性銀ペーストを得た。
比較例3
実施例3において、カーボンEC−Pを用いなかった他は同様にして導電性銀ペーストを得た。
実施例3において、カーボンEC−Pを用いなかった他は同様にして導電性銀ペーストを得た。
比較例4
実施例4において、カーボンEC−Pを用いなかった他は同様にして導電性銀ペーストを得た。
実施例4において、カーボンEC−Pを用いなかった他は同様にして導電性銀ペーストを得た。
比較例5
銀粉(E−20)60.2質量部および銀粉(AC−4048)25.8質量部、ならびにポリエステル樹脂UE−9800 35.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート14.0質量部、およびプレンアクトKRTTS 1.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
銀粉(E−20)60.2質量部および銀粉(AC−4048)25.8質量部、ならびにポリエステル樹脂UE−9800 35.0質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート14.0質量部、およびプレンアクトKRTTS 1.0質量部を混合し、3本ロールにて混練することにより、導電性銀ペーストを得た。
<導電性塗膜の形成>
各実施例および比較例の導電性銀ペーストをそれぞれ、厚さ100μmのPETフィルム(50mm×30mm、厚み100μm)上に下記条件でスクリーン印刷にて厚さ8μmとなるように全面塗布し、130℃で20分間乾燥・硬化させた。次いで、塗膜の体積抵抗率を市販の四端子型抵抗率計(製品名「ミリオームハイテスタ」、日置電気(株)製)を用いて測定した。
各実施例および比較例の導電性銀ペーストをそれぞれ、厚さ100μmのPETフィルム(50mm×30mm、厚み100μm)上に下記条件でスクリーン印刷にて厚さ8μmとなるように全面塗布し、130℃で20分間乾燥・硬化させた。次いで、塗膜の体積抵抗率を市販の四端子型抵抗率計(製品名「ミリオームハイテスタ」、日置電気(株)製)を用いて測定した。
スクリーン印刷版:ポリエステル180メッシュ(線径48μm)、乳剤=25μm
版フレームサイズ:320mm×320mm
スキ―ジスピード:200mm/sec
スキ―ジ硬度 :80度
スキ―ジ角度 :65度
ドクタースピード:200mm/sec
クリアランス :1.5mm
版フレームサイズ:320mm×320mm
スキ―ジスピード:200mm/sec
スキ―ジ硬度 :80度
スキ―ジ角度 :65度
ドクタースピード:200mm/sec
クリアランス :1.5mm
<レーザーエッチング性および高密度配線性の評価>
固体UVレーザー発生装置(製品名「HDP 600」、HARDRAM社製)、レーザー光で、各実施例および比較例に係る塗膜の表面を下記条件でスキャンし、エッチングにより配線を形成した。
固体UVレーザー発生装置(製品名「HDP 600」、HARDRAM社製)、レーザー光で、各実施例および比較例に係る塗膜の表面を下記条件でスキャンし、エッチングにより配線を形成した。
レーザー光:固体UVレーザー(波長355nm)
レーザー出力:3.0W
レーザー繰り返し周波数:30KHz
加工条件:アッテネータにて90μJ/パルス
スキャン回数:1回
スペース:約15μm
レーザー出力:3.0W
レーザー繰り返し周波数:30KHz
加工条件:アッテネータにて90μJ/パルス
スキャン回数:1回
スペース:約15μm
レーザーエッチング性は、以下の基準で評価した。
○:レーザー光による導電性銀ペースト硬化物の除去性が良い(エッジ部分が滑らかであり、粉末状の切り屑も発生していない)。
×:レーザー光による導電性銀ペースト硬化物の除去性が悪い(エッジ部分が滑らかでないか、粉末状の切り屑が発生している)
○:レーザー光による導電性銀ペースト硬化物の除去性が良い(エッジ部分が滑らかであり、粉末状の切り屑も発生していない)。
×:レーザー光による導電性銀ペースト硬化物の除去性が悪い(エッジ部分が滑らかでないか、粉末状の切り屑が発生している)
また、高密度配線形成性は、以下の基準で評価した。
○:高密度配線形成ができた。
×:高密度配線形成ができなかった。
○:高密度配線形成ができた。
×:高密度配線形成ができなかった。
Claims (10)
- 銀粒子(A)、平均一次粒子径が5nm〜20μmの光熱変換性カーボンフィラー(B)、樹脂結着剤(C)および有機溶剤(D)を含有するレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
- (A)成分が銀コート合金微粒子である、請求項1のレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
- 銀コート合金微粒子をなす芯材が、銅、ニッケル、錫、亜鉛およびアルミニウムからなる群より選ばれる1種以上の金属を含む合金である、請求項2のレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
- (B)成分がケッチェンブラックである、請求項1〜3のいずれかのレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
- (C)成分が、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂およびポリウレタン樹脂からなる群より選ばれる1種である、請求項1〜4のいずれかのレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
- (D)成分がエーテル系アルコール溶剤および/またはエステル溶剤である、請求項1〜5のいずれかのレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
- さらに有機金属化合物(E)を含有する、請求項1〜6のいずれかのレーザーエッチング用導電性銀ペースト
- (E)成分が、チタン系有機金属化合物、ジルコニウム系有機金属化合物およびアルミニウム系有機金属化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項7のレーザーエッチング用導電性銀ペースト。
- 請求項1〜8のいずれかのレーザーエッチング用導電性銀ペーストからなる塗膜と基材とから構成される回路基板用基材。
- 請求項9の回路基板用基材の塗膜の表面をレーザー光でエッチング加工することにより得られる回路基板。
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- 2013-12-12 JP JP2013273776A patent/JP2015115314A/ja active Pending
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CN109754904A (zh) * | 2019-02-21 | 2019-05-14 | 珠海纳金科技有限公司 | 一种激光刻蚀用导电浆料及其制备方法 |
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