JP2020145294A - 導電性金属ペースト及び金属配線の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】細線且つ低抵抗で欠陥のない金属配線を高い印刷特性で形成することが可能な導電性金属ペースト及び金属配線の形成方法を提供する。【解決手段】グラビアオフセット印刷用の本発明の導電性金属ペースト2は、平均粒子径が1〜50nmの金属微粒子と、金属微粒子の表面を覆う炭素数6〜18の脂肪酸及び炭素数6〜18の脂肪族アミンの少なくとも一方で構成される分散剤と、分散剤で覆われた金属微粒子21を分散させるための有機溶媒22とを含む。有機溶媒は、ブランケット膨潤率が5.0〜30.0%の範囲内である低極性溶媒からなる。【選択図】図1
Description
本発明は、導電性金属ペースト及び金属配線の形成方法に関する。
電子デバイスの製造工程において、プラスチックフィルムやガラス基板等の基材の表面に金属配線を形成する工程があり、金属配線の形成方法として簡便なグラビアオフセット印刷法が用いられることがある。グラビアオフセット印刷法では、グラビア版の表面に形成された凹部に導電性金属ペーストを充填し、凹部に充填された導電性金属ペーストをブランケットに一旦転写し、更にブランケットから基材表面に転写した後、基材表面に転写された導電性金属ペーストを焼成することで金属配線が形成される。
グラビアオフセット印刷用の導電性金属ペーストとして、銀微粒子と、銀微粒子の表面を覆う分散剤と、分散剤で覆われた銀微粒子を分散させる有機溶媒とを含むものが、例えば特許文献1で知られている。このものでは、有機溶媒は所謂ブランケット膨潤率が2.0%以下である低膨潤性有機溶媒を含み、この低膨潤性有機溶媒として多価アルコールのような極性の高いものが用いられている。極性の高い有機溶媒は、シリコーンゴムからなるブランケット表面に吸収され難いため、ブランケット表面に付着している間に導電性金属ペーストの乾燥を抑制でき、その結果として、金属配線の細線化に対応できるようにしている。
ところで、金属配線を細線化するためには、ブランケット表面に対して導電性金属ペーストが良好になじむ必要がある。然し、上記従来例の如く極性の高い有機溶媒を用いると、ブランケット表面に対する導電性金属ペーストのなじみが悪く、ブランケット表面にて導電性金属ペーストのはじきが生じ、金属配線に欠けや歪みといった欠陥が生じるという問題がある。
また、低抵抗の金属配線を形成するためには、導電性金属ペースト中の有機溶媒の含有率を例えば10〜20wt%の範囲内に抑える必要があるが、上記従来例の如く極性の高い有機溶媒を用いる場合、導電性金属ペーストの過度な増粘が生じ(導電性金属ペーストの粘度がグラビアオフセット印刷法に適した粘度領域を超えてしまい)、グラビア版の凹部への導電性金属ペーストの充填不良が生じたり、グラビア版の凹部からブランケットへの転写性が悪化したりする。過度な増粘を防止するために、導電性金属ペーストに粘性調整剤を添加することが考えられるが、粘性調整剤は樹脂や粘度鉱物等を主成分として含有するため、金属配線に残存する不純物の量が多くなり、金属配線の高抵抗化を招来する。
本発明は、以上の点に鑑み、細線且つ低抵抗で欠陥のない金属配線を高い印刷特性で形成することが可能な導電性金属ペースト及び金属配線の形成方法を提供することをその課題とするものである。
上記課題を解決するために、グラビアオフセット印刷用の本発明の導電性金属ペーストは、平均粒子径が1〜50nmの金属微粒子と、金属微粒子の表面を覆う炭素数6〜18の脂肪酸及び炭素数6〜18の脂肪族アミンの少なくとも一方で構成される分散剤と、分散剤で覆われた金属微粒子を分散させるための有機溶媒とを含み、前記低極性溶媒は、ブランケット膨潤率が5.0〜30.0%の範囲内である低極性溶媒からなることを特徴とする。本発明において、「ブランケット膨潤率」とは、シリコーンゴム製のブランケットを有機溶媒に所定時間浸漬させた際の、当該ブランケットの重量変化率(%)をいう。後述の如く、ブランケットを20mm角にカットしたものを試験片とし、この試験片を有機溶媒に室温(25℃±5℃)で10時間浸漬し、浸漬前後の重量変化率を求めることで、ブランケット膨潤率が求められる。
本発明では、グラビアオフセット印刷法により基材表面に金属配線を形成する場合を例に説明すると、導電性金属ペーストの有機溶媒としてブランケット膨潤率が5.0〜30.0%の範囲内の低極性溶媒を用いることで、ブランケット表面にて導電性金属ペーストのはじきが生じることを防止できる。しかも、ブランケット表面に転写された導電性金属ペーストの低極性溶媒がブランケットに適度に吸収されるため、導電性金属ペーストとブランケットとの界面に低極性溶媒の層が形成され、この低極性溶媒の層が導電性金属ペーストの剥離層としての役割を果たすため、上記はじきが生じないことと相俟って、金属配線に欠けや歪みといった欠陥が生じることを防止できる(つまり、印刷特性が向上する)。さらに、細線の金属配線を形成するために導電性金属ペースト中の低極性溶媒の含有率を低くしても、従来例のような増粘が生じないため、金属配線の高抵抗化を招く不純物となる粘性調整剤を導電性金属ペーストに添加する必要がない。従って、本発明によれば、細線且つ低抵抗で欠陥のない金属配線を高い印刷特性で形成することができる。
尚、低極性溶媒のブランケット膨潤率が5%よりも低いと、低極性溶媒がブランケットに殆ど吸収されないため、導電性金属ペーストとブランケットとの界面に剥離層として機能し得る低極性溶媒の層が形成されず、ブランケット表面で導電性金属ペーストのはじきが生じ、金属配線の欠けが生じる(印刷特性が低下する)。一方、低極性溶媒のブランケット膨潤率が30%を超えると、ブランケットが膨潤し過ぎてしまい、金属配線の歪みが生じる(印刷特性が低下する)。
また、本発明において用いられる金属は、Ag、Au、Cu、Ni、Pd、Rh、Ru、Pt、In及びSnから選択された少なくとも1種の金属又はこれらの金属の少なくとも2種からなる合金であり、目的・用途に応じて適宜選択することができる。また、金属微粒子の平均粒子径が1nm未満になると、比表面積が増大することに伴って金属微粒子表面に吸着する分散剤の量が増大するため、焼成時に分散剤の脱離が不十分になり、金属配線が高抵抗化する場合がある。一方、平均粒子径が50nmを超えると、導電性金属ペースト中の金属微粒子の分散性が低下する場合がある。
また、分散剤たる脂肪酸及び脂肪族アミンの少なくとも一方の炭素数が6未満では、導電性金属ペースト中での金属微粒子の分散性が低下する場合がある。一方、炭素数が19を超えると、焼成時に脂肪酸や脂肪族アミンの脱離が不十分となり、焼成の結果得られる金属配線の導電性が低下する(抵抗値が高くなる)場合がある。炭素数が6〜19の脂肪酸としては、ヘキサン酸、2−エチル酪酸、ネオヘキサン酸(2,2−ジメチル酪酸)、ヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、シクロヘキサンカルボン酸、オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、ネオオクタン酸(2,2−ジメチルヘキサン酸)、ノナン酸、デカン酸、ネオデカン酸(2,2−ジメチルオクタン酸)、ウンデカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸から選択された少なくとも1種を単独でまたは組み合わせて用いることができる。脂肪族アミンとしては、例えば、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン及びテトラドデシルアミンから選択された少なくとも1種を単独でまたは組み合わせて用いることができる。
本発明において、前記低極性溶媒の含有率が10〜20wt%であることが好ましい。10wt%未満では、導電性金属ペーストに低極性溶媒が吸収されたときに、導電性金属ペーストに含まれる低極性溶媒が少なくなり、導電性金属ペーストが過乾燥状態となる場合がある。一方、20wt%を超えると、金属微粒子の含有率が低くなり、形成される金属配線の膜厚が薄くなるため、結果としては金属配線が高抵抗化する場合がある。
本発明において、前記低極性溶媒は、炭化水素溶媒と脂肪族アルコール溶媒との少なくとも一方を含むことが好ましい。前記低極性溶媒が前記炭化水素溶媒と前記脂肪族アルコール溶媒との両方を含む場合、前記炭化水素溶媒及び前記脂肪族アルコール溶媒の合計の重量に対する前記炭化水素溶媒の重量比が65wt%以上であることが好ましい。炭化水素溶媒の重量比が65wt%未満では、ブランケット表面と導電性金属ペーストのなじみが不足し、はじきが生じ、金属配線に欠けや歪みといった欠陥が発生する場合がある。また、前記炭化水素溶媒及び前記脂肪族アルコール溶媒の沸点が200℃以上であることが好ましい。沸点が200℃未満のものでは、グラビア版上またはブランケット表面で乾燥過多の状態となり、転写不良により形成される金属配線に欠けが発生する場合がある。本発明において、前記炭化水素溶媒としては、ドデカン、テトラデカン、シクロヘキシルベンゼン、オクチルベンゼン、ドデシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、トリイソプロピルベンゼン、シクロドデカン及びシクロドデセンから選ばれる少なくとも1種を単独でまたは組み合わせて用いることができ、また、前記脂肪族アルコール溶媒としては、ドデカノール及びテルピネオールから選ばれる少なくとも1種を単独でまたは組み合わせて用いることができる。
また、上記課題を解決するために、グラビアオフセット印刷法を用いて基材の表面に金属配線を形成する本発明の金属配線の形成方法は、上記導電性金属ペーストをグラビア版の凹部に充填する工程と、グラビア版の凹部に充填された導電性金属ペーストをブランケットに転写する工程と、ブランケットに転写された導電性金属ペーストを基材の表面に転写する工程と、基材の表面に転写された導電性金属ペーストを焼成する工程とを含むことを特徴とする。
以下、グラビアオフセット印刷用のAgペーストを例に、本発明の導電性金属ペーストの実施形態について説明する。
本実施形態のAgペーストは、平均粒子径が1nm〜50nmの範囲内であるAg微粒子と、Ag微粒子の表面を覆う、炭素数6〜18の脂肪酸及び炭素数6〜18の脂肪族アミンの少なくとも一方で構成される分散剤と、分散剤で覆われたAg微粒子を分散させるための有機溶媒とを含む。
Ag微粒子の平均粒子径が1nm未満では、比表面積が増大してAg微粒子表面を被覆する分散剤の量が増大するため、焼成時に分散剤の脱離が不十分になり、Ag配線が高抵抗化する場合がある。一方、Ag微粒子の平均粒子径が50nmを超えると、Agペースト中のAg微粒子の分散性が低下するという場合がある。
分散剤を構成する脂肪酸や脂肪族アミンの炭素数が6未満では、Agペースト中でのAg微粒子の分散性が低下する場合がある一方で、炭素数が18を超えると、焼成時にAg微粒子表面からの脂肪酸や脂肪族アミンの脱離が不十分となり、Ag配線が高抵抗化する場合がある。炭素数6〜18の脂肪酸としては、例えば、カルボン酸を用いることができ、具体的には、炭素数6のヘキサン酸、2−エチル酪酸、ネオヘキサン酸(2,2−ジメチル酪酸);炭素数7のヘプタン酸、2−メチルヘキサン酸、シクロヘキサンカルボン酸;炭素数8のオクタン酸、2−エチルヘキサン酸、ネオオクタン酸(2,2−ジメチルヘキサン酸);炭素数9のノナン酸;炭素数10のデカン酸、ネオデカン酸(2,2−ジメチルオクタン酸);炭素数11のウンデカン酸;炭素数12のドデカン酸;炭素数14のテトラデカン酸;炭素数16のパルミチン酸;及び炭素数18のステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸から選択された少なくとも1種を単独でまたは組み合わせて用いることができる。炭素数6〜18の脂肪族アミンとしては、例えば、炭素数6のヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、アニリン;炭素数7のヘプチルアミン;炭素数8のオクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン;炭素数9のノニルアミン;炭素数10のデシルアミン;炭素数12のドデシルアミン;及び炭素数14のテトラドデシルアミンから選択された少なくとも1種を単独でまたは組み合わせて用いることができる。
本実施形態では、有機溶媒として、ブランケット膨潤率が5.0〜30.0%(より好ましくは、10〜25%)の範囲内の低極性溶媒を用いる点に特徴を有する。低極性溶媒のブランケット膨潤率が5.0%未満では、ブランケット表面に対するなじみが悪く、導電性金属ペーストのはじきが生じ、金属配線に歪みや欠け等の欠陥が生じる場合がある一方で、ブランケット膨潤率が30.0%を超えると、ブランケットに低極性溶媒が吸収され過ぎて、ブランケット表面にて導電性金属ペーストが過乾燥状態となるという不具合がある。ここで、「ブランケット膨潤率」とは、上述したように、シリコーンゴム製のブランケットを有機溶媒に浸漬させた際の、当該ブランケットの重量変化率(%)をいう。具体的には、ブランケットを20mm角にカットしたものを試験片とし、この試験片を低極性溶媒に室温で10時間浸漬し、浸漬前後の重量変化率を求めることで、ブランケット膨潤率を求めることができる。上記範囲のブランケット膨潤率を持つ低極性溶媒としては、炭化水素溶媒と脂肪族アルコール溶媒との少なくとも一方を用いることができる。炭化水素溶媒としては、ドデカン、テトラデカン、シクロヘキシルベンゼン、オクチルベンゼン、ドデシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、トリイソプロピルベンゼン、シクロドデカン及びシクロドデセンから選ばれる少なくとも1種を単独でまたは組み合わせて用いることができ、また、脂肪族アルコール溶媒としては、ドデカノール及びテルピネオールから選ばれる少なくとも1種を単独でまたは組み合わせて用いることができる。低極性溶媒として炭化水素溶媒と脂肪族アルコール溶媒とを組み合わせて用いる場合、これら炭化水素溶媒と脂肪族アルコール溶媒の合計の重量に対する炭化水素溶媒の重量比を65wt%以上に設定することが好ましい。炭化水素溶媒の重量比が65wt%未満では、ブランケット表面と導電性金属ペーストのなじみが不足し、はじきが生じ、金属配線に欠けや歪みといった欠陥が発生する場合がある。また、炭化水素溶媒及び脂肪族アルコール溶媒の沸点が200℃以上であることが好ましい。沸点が200℃未満では、グラビア版上またはブランケット表面で乾燥過多の状態となり、転写不良により形成される金属配線に欠けが発生する場合がある。尚、炭化水素溶媒及び脂肪族アルコール溶媒の沸点の上限値は、常温では液体であり、焼成工程時に乾燥することを考慮して、設定することができる。
次に、上記Agペーストの製造方法について説明する。
先ず、平均粒子径が1nm〜50nmのAg微粒子の分散液(溶媒はトルエン等)をガラス製容器に収容し、エバポレータを用いて溶媒を除去する。ここで、Ag微粒子の分散液の市販の製品の商品名としては、例えば、AgナノメタルインクAg1T、L−Ag1T(株式会社アルバック製)を例示することができる。Ag微粒子の分散液から溶媒を除去することにより、表面が上記炭素数6〜18の脂肪酸および炭素数6〜18の脂肪族アミンの少なくともいずれか一方で構成される分散剤で覆われたAg微粒子が得られる。尚、Ag微粒子の分散液の製造方法は公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
次いで、分散剤で覆われたAg微粒子にアセトン等の極性溶媒を加えてAg微粒子を沈降させ、その上澄み液をデカンテーションなどにより流出させる(以降、この作業を「洗浄工程」という)。この洗浄工程を複数回繰り返し、溶媒を除去して、分散剤で覆われたAg微粒子を得る。このようにして得たAg微粒子と、低極性溶媒とを配合し、攪拌することでAgペーストが得られる。
ここで、低極性溶媒として、炭化水素溶媒を単独で用いることができ、また、炭化水素溶媒に脂肪族アルコール溶媒を組み合わせて用いることもできる。炭化水素溶媒と脂肪族アルコール溶媒とを混合で用いる場合、これら炭化水素溶媒及び脂肪族アルコール溶媒の合計の重量に対する炭化水素溶媒の重量比が65wt%以上に設定することが好ましい。65wt%未満では、ブランケット表面と導電性金属ペーストのなじみが不足し、はじきが生じ、金属配線に欠けや歪みといった欠陥が発生する場合がある。
以下、被印刷物たる基材をプラスチック製フィルムとし、上記Agペーストを用いてグラビアオフセット印刷法により基材の表面にAg配線を形成する場合を例に、本実施形態の金属配線の形成方法について説明する。図1は、本実施形態の金属配線の形成方法を実施する印刷装置PMを示す。
先ず、上記のようにして得たAgペースト2を印刷装置PMのタンク1内に入れる。次に、グラビア版(グラビア胴)3を回転させて、グラビア版3の表面に、金属配線の幅に対応する幅で形成された凹部(型)31をタンク1内のAgペースト2に浸漬させることにより、凹部31内にAgペースト2aを充填する。尚、凹部31からはみ出たAgペースト2は、図示省略するドクターブレードにより削ぎ落とされタンク1内へと戻される。この凹部31に充填されたAgペースト2aをシリコーンゴム製のブランケット(ブランケット胴)4の表面に一旦転写する。そして、ブランケット4に転写されたAgペースト2aを基材Swに転写する。このとき、図示省略の圧胴により、基材Swに圧力を加えてもよい。最後に、図示省略するが、基材Swに転写されたAgペースト2aを150〜250℃の温度で焼成することにより、Ag微粒子21の表面を被覆する分散剤が脱離してAg微粒子21同士が焼結してAg配線が形成される。
ここで、Agペースト2の有機溶媒として、ブランケット膨潤率が5.0〜30.0%の範囲内の低極性溶媒22を用いることで、ブランケット4表面に対してAgペースト2aのなじみが良く、ブランケット4表面にてAgペースト2aのはじきが生じない。このため、ブランケット4から基材Sw表面に転写されたAgペースト2aに欠けや歪みが生じることを防止できる。しかも、ブランケット4に転写されたAgペースト2aの低極性溶媒22がブランケット4に適度に吸収されるため、Agペースト2aとブランケット4との界面に低極性溶媒の層R22が形成され、この低極性溶媒の層R22がAgペースト2aの剥離層としての役割を果たすため、ブランケット4から基材SwへのAgペース2aの剥離性及び転写性が向上する。さらに、細線の金属配線を形成するためにAgペースト2aの低極性溶媒22の含有率を低くしても、従来例のような増粘が生じないため、金属配線の高抵抗化を招く不純物となる粘性調整剤をAgペースト2aに添加する必要がない。従って、細線且つ低抵抗で欠陥のない金属配線を高い印刷特性で形成することができる。
次に、本発明の実施例について説明する。先ず、下記実施例及び比較例で用いる各種低極性溶媒のブランケット膨潤率を、以下の方法により測定した。ブランケット膨潤率の測定には、下記実施例及び比較例で用いるブランケット(金陽社製の商品名「シルブランTest7」、以下「ブランケットA」ともいう)と、他のブランケット(金陽社製の商品名「シルブランTA4A58」、以下「ブランケットB」ともいう)とを用いた。各ブランケットA,Bを20mm角に切り出したものを夫々試験片とし、試験片の(浸漬前の)重量を測定した。その後、試験片を室温(25℃±5℃)にて各種低極性溶媒(500μl)に10時間浸漬させた。10時間経過後、低極性溶媒から試験片を取り出し、試験片に付着した余分な低極性溶媒を拭き取った後、(浸漬後の)重量を測定した。浸漬前後の重量増加率をブランケット膨潤率とした。表1に、各種低極性溶媒の沸点及びブランケット膨潤率を示す。これによれば、特定の低極性溶媒のブランケットA,Bに対するブランケット膨潤率は、全体的にほぼ同等とみなすことができる。
(実施例1)
平均粒子径4nmのAg微粒子の分散液(株式会社アルバック製の商品名「AgナノメタルインクAg1T」)100gに、アセトン500gを加えてAg微粒子を沈降させ、上澄み液をデカンテーションなどにより流出させる「洗浄工程」を複数回繰り返し、炭素数6〜18の脂肪酸及び炭素数6〜18の脂肪族アミンの少なくとも一方で表面が構成される分散剤で覆われたAg微粒子を得た。表2に示すように、分散剤で覆われたAg微粒子20gと、低極性溶媒として炭化水素溶媒であるドデシルベンゼン(沸点290℃)3.2gとを配合し(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.8wt%)、この配合したものを3本ロールミルにより混練してAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がドデシルベンゼン中に均一に分散していることが確認された。尚、Agペーストの粘度を、東機産業株式会社製の粘度計を用い、23℃、50rpmの条件で測定したところ、3000mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲(2000〜10000mPa・s)内であること(過度な増粘が生じていないこと)が確認された。このAgペーストをグラビア版の凹部に充填し、グラビア版からブランケット(金陽社製の商品名「シルブランTest7」)に一旦転写した後、ブランケットから基材表面にAgペーストを転写した。基材に転写されたAgペーストを180℃で60分焼成することで、線幅が5μmのAg配線が形成された。Ag配線の比抵抗値は8.3μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
平均粒子径4nmのAg微粒子の分散液(株式会社アルバック製の商品名「AgナノメタルインクAg1T」)100gに、アセトン500gを加えてAg微粒子を沈降させ、上澄み液をデカンテーションなどにより流出させる「洗浄工程」を複数回繰り返し、炭素数6〜18の脂肪酸及び炭素数6〜18の脂肪族アミンの少なくとも一方で表面が構成される分散剤で覆われたAg微粒子を得た。表2に示すように、分散剤で覆われたAg微粒子20gと、低極性溶媒として炭化水素溶媒であるドデシルベンゼン(沸点290℃)3.2gとを配合し(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.8wt%)、この配合したものを3本ロールミルにより混練してAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がドデシルベンゼン中に均一に分散していることが確認された。尚、Agペーストの粘度を、東機産業株式会社製の粘度計を用い、23℃、50rpmの条件で測定したところ、3000mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲(2000〜10000mPa・s)内であること(過度な増粘が生じていないこと)が確認された。このAgペーストをグラビア版の凹部に充填し、グラビア版からブランケット(金陽社製の商品名「シルブランTest7」)に一旦転写した後、ブランケットから基材表面にAgペーストを転写した。基材に転写されたAgペーストを180℃で60分焼成することで、線幅が5μmのAg配線が形成された。Ag配線の比抵抗値は8.3μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
(実施例2)
本実施例2では、表2に示すように、低極性溶媒として炭化水素溶媒であるシクロヘキシルベンゼン(沸点236℃)3.3gを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は14.2wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がシクロヘキシルベンゼン中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、3500mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は7.9μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
本実施例2では、表2に示すように、低極性溶媒として炭化水素溶媒であるシクロヘキシルベンゼン(沸点236℃)3.3gを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は14.2wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がシクロヘキシルベンゼン中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、3500mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は7.9μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
(実施例3)
本実施例3では、表2に示すように、低極性溶媒として炭化水素溶媒であるドデカン(沸点215℃)3.5gを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は14.9wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がドデカン中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、2400mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は9.9μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
本実施例3では、表2に示すように、低極性溶媒として炭化水素溶媒であるドデカン(沸点215℃)3.5gを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は14.9wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がドデカン中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、2400mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は9.9μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
(実施例4)
本実施例4では、表2に示すように、低極性溶媒として脂肪族アルコール溶媒であるテルピネオール(沸点219℃)3.5gを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がテルピネオール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、6400mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は9.9μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
本実施例4では、表2に示すように、低極性溶媒として脂肪族アルコール溶媒であるテルピネオール(沸点219℃)3.5gを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がテルピネオール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、6400mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は9.9μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
(実施例5)
本実施例5では、表2に示すように、低極性溶媒として脂肪族アルコール溶媒であるドデカノール(沸点259℃)3.0gを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がドデカノール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、7100mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は11.5μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
本実施例5では、表2に示すように、低極性溶媒として脂肪族アルコール溶媒であるドデカノール(沸点259℃)3.0gを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、分散剤で覆われたAg微粒子がドデカノール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、7100mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は11.5μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく(過乾燥状態とならず)、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
(実施例6)
本実施例6では、表2に示すように、低極性溶媒として、炭化水素溶媒であるドデシルベンゼン(沸点290℃)2.0gと脂肪族アルコール溶媒であるドデカノール(沸点259℃)1.0gとを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%であり、低極性溶媒の合計重量に対する炭化水素溶媒の重量比率は66.7wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がドデシルベンゼンとドデカノール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、4500mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は9.7μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
本実施例6では、表2に示すように、低極性溶媒として、炭化水素溶媒であるドデシルベンゼン(沸点290℃)2.0gと脂肪族アルコール溶媒であるドデカノール(沸点259℃)1.0gとを配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%であり、低極性溶媒の合計重量に対する炭化水素溶媒の重量比率は66.7wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がドデシルベンゼンとドデカノール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、4500mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法で形成したAg配線の比抵抗値は9.7μΩ・cmであり、細線かつ低抵抗のAg配線を形成できることが確認された。また、ブランケットの表面でAgペーストのはじきは生じず、ブランケット表面におけるAgペーストの乾燥も早くなく、Ag配線の欠けや歪みといった不良が生じないことから、印刷性能が高いことが確認された。
次に、上記実施例に対する比較例について説明する。
(比較例1)
本比較例1では、表2に示すように、低極性溶媒として、芳香族炭化水素溶媒であるメシチレン(沸点165℃)を3.0g配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がメシチレン中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、2400mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法でAg配線を形成しようとしたが、ブランケット表面でのAgペーストの乾燥が早すぎるため、転写不良が発生することが確認された。これは、低極性溶媒として、沸点が200℃未満であるメシチレンを用いたことに起因するものと考えられる。
本比較例1では、表2に示すように、低極性溶媒として、芳香族炭化水素溶媒であるメシチレン(沸点165℃)を3.0g配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がメシチレン中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、2400mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法でAg配線を形成しようとしたが、ブランケット表面でのAgペーストの乾燥が早すぎるため、転写不良が発生することが確認された。これは、低極性溶媒として、沸点が200℃未満であるメシチレンを用いたことに起因するものと考えられる。
(比較例2)
本比較例2では、表2に示すように、低極性溶媒として、テトラリン(沸点208℃)を3.2g配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.8wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がテトラリン中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、2800mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法でAg配線を形成したが、ブランケットの膨潤が大きく、Ag配線に欠けが生じることが確認された。これは、低極性溶媒として、ブランケット膨潤率が30%を超えているテトラリンを用いたことに起因するものと考えられる。
本比較例2では、表2に示すように、低極性溶媒として、テトラリン(沸点208℃)を3.2g配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.8wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がテトラリン中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、2800mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法でAg配線を形成したが、ブランケットの膨潤が大きく、Ag配線に欠けが生じることが確認された。これは、低極性溶媒として、ブランケット膨潤率が30%を超えているテトラリンを用いたことに起因するものと考えられる。
(比較例3)
本比較例3では、表2に示すように、低極性溶媒として、デカノール(沸点233℃)を3.5g配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がデカノール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、4800mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法でAg配線を形成したが、ブランケットの表面でAgペーストのはじきが生じ、Ag配線に欠け(欠陥)が生じることが確認された。これは、低極性溶媒として、ブランケット膨潤率が5%未満であるデカノールを用いたことに起因するものと考えられる。
本比較例3では、表2に示すように、低極性溶媒として、デカノール(沸点233℃)を3.5g配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.0wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がデカノール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、4800mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法でAg配線を形成したが、ブランケットの表面でAgペーストのはじきが生じ、Ag配線に欠け(欠陥)が生じることが確認された。これは、低極性溶媒として、ブランケット膨潤率が5%未満であるデカノールを用いたことに起因するものと考えられる。
(比較例4)
本比較例4では、表2に示すように、低極性溶媒として、シトロネロール(沸点225℃)を3.2g配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.8wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がシトロネロール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、4100mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法でAg配線を形成したが、ブランケットの表面でAgペーストのはじきが生じ、Ag配線に欠け(欠陥)が生じることが確認された。これも、低極性溶媒として、ブランケット膨潤率が5%未満であるシトロネロールを用いたことに起因するものと考えられる。
本比較例4では、表2に示すように、低極性溶媒として、シトロネロール(沸点225℃)を3.2g配合する(このとき、低極性溶媒の重量比率は13.8wt%)点以外は、上記実施例1と同様の方法でAgペーストを得た。得られたAgペーストでは、Ag微粒子がシトロネロール中に均一に分散していることが確認された。上記実施例1と同様の条件でAgペーストの粘度を測定したところ、4100mPa・sであり、グラビアオフセット印刷法に適した粘度範囲内であることが確認された。このAgペーストを用いて、上記実施例1と同様の方法でAg配線を形成したが、ブランケットの表面でAgペーストのはじきが生じ、Ag配線に欠け(欠陥)が生じることが確認された。これも、低極性溶媒として、ブランケット膨潤率が5%未満であるシトロネロールを用いたことに起因するものと考えられる。
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態及び実施例では、金属としてAgを用いる場合を例に説明したが、例えば、Au、Cu、Ni、Pd、Rh、Ru、Pt、In及びSnから選択された少なくとも1種の金属又はこれらの金属の少なくとも2種からなる合金を、目的や用途に応じて適宜選択して用いることができる。
2…Agペースト(導電性金属ペースト)、21…分散剤で覆われたAg微粒子(金属微粒子)、22…有機溶媒,低極性溶媒。
Claims (7)
- グラビアオフセット印刷用の導電性金属ペーストであって、
平均粒子径が1〜50nmの金属微粒子と、金属微粒子の表面を覆う炭素数6〜18の脂肪酸及び炭素数6〜18の脂肪族アミンの少なくとも一方で構成される分散剤と、分散剤で覆われた金属微粒子を分散させるための有機溶媒とを含むものにおいて、
前記有機溶媒は、ブランケット膨潤率が5.0〜30.0%の範囲内である低極性溶媒からなることを特徴とする導電性金属ペースト。 - 前記低極性溶媒の含有率が10〜20wt%であることを特徴とする請求項1記載の導電性金属ペースト。
- 前記低極性溶媒は、炭化水素溶媒と脂肪族アルコール溶媒との少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1または請求項2記載の導電性金属ペースト。
- 請求項3記載の導電性金属ペーストであって、前記低極性溶媒は、前記炭化水素溶媒と前記脂肪族アルコール溶媒との両方を含むものにおいて、
前記炭化水素溶媒及び前記脂肪族アルコール溶媒の合計の重量に対する前記炭化水素溶媒の重量比が65wt%以上であることを特徴とする導電性金属ペースト。 - 前記炭化水素溶媒及び前記脂肪族アルコール溶媒の沸点が200℃以上であることを特徴とする請求項3または請求項4記載の導電性金属ペースト。
- 前記炭化水素溶媒は、ドデカン、テトラデカン、シクロヘキシルベンゼン、オクチルベンゼン、ドデシルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、トリイソプロピルベンゼン、シクロドデカン及びシクロドデセンから選ばれる少なくとも1種であり、前記脂肪族アルコール溶媒は、ドデカノール及びテルピネオールから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項記載の導電性金属ペースト。
- グラビアオフセット印刷法を用いて基材の表面に金属配線を形成する金属配線の形成方法において、
請求項1〜6のいずれか1項記載の導電性金属ペーストをグラビア版の凹部に充填する工程と、
グラビア版の凹部に充填された導電性金属ペーストをブランケットに転写する工程と、
ブランケットに転写された導電性金属ペーストを基材の表面に転写する工程と、
基材の表面に転写された導電性金属ペーストを焼成する工程とを含むことを特徴とする金属配線の形成方法。
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