JP5596524B2 - Conductor pattern forming ink, conductor pattern and wiring board - Google Patents
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Description
本発明は、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に関する。 The present invention relates to a conductor pattern forming ink, a conductor pattern, and a wiring board.
電子部品が実装される回路基板(配線基板)として、セラミックスで構成された基板(セラミックス基板)上に、金属材料で構成された配線が形成されたセラミックス回路基板が、広く用いられている。このようなセラミックス回路基板では、基板(セラミックス基板)自体が、多機能性材料で構成されているため、多層化による内装部品の形成、寸法の安定性等の点で有利である。
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。
As a circuit board (wiring board) on which electronic components are mounted, a ceramic circuit board in which wiring made of a metal material is formed on a board made of ceramics (ceramic board) is widely used. In such a ceramic circuit board, since the board (ceramic board) itself is made of a multifunctional material, it is advantageous in terms of formation of interior parts by multi-layering, dimensional stability, and the like.
Such a ceramic circuit board is provided with a composition containing metal particles in a pattern corresponding to a wiring (conductor pattern) to be formed on a ceramic molded body made of a material containing ceramic particles and a binder. Thereafter, the ceramic molded body to which the composition is applied is manufactured by degreasing and sintering.
セラミックス成形体上へのパターン形成の方法としては、スクリーン印刷法が広く用いられている。その一方で、近年、配線の微細化(例えば、線幅:60μm以下の配線)、狭ピッチ化による回路基板の高密度化が求められているが、スクリーン印刷法では、配線の微細化、狭ピッチ化に不利であり、上記のような要求に応えるのが困難である。そこで、近年、セラミックス成形体上へのパターン形成の方法として、液体吐出ヘッドから金属粒子を含む液体材料(導体パターン形成用インク)を液滴状に吐出する液滴吐出法、いわゆるインクジェット法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、従来の導体パターン形成用インクでは、セラミックス成形体に、脱脂、焼結処理を施した際に、セラミックス成形体の熱膨張によって、形成した導体パターンの一部に断線が生じてしまうといった問題があった。特に、近年の配線の微細化、狭ピッチ化による回路基板の高密度化に伴い、このような問題の発生が顕著であった。とりわけ、表層のような最外層において、断線の発生が顕著であった。 A screen printing method is widely used as a method for forming a pattern on a ceramic molded body. On the other hand, in recent years, miniaturization of wiring (for example, wiring with a line width of 60 μm or less) and high density circuit boards by narrowing the pitch have been demanded. It is disadvantageous for pitching and it is difficult to meet the above requirements. Therefore, in recent years, a so-called ink jet method has been proposed as a method for forming a pattern on a ceramic molded body, in which a liquid material containing metal particles (ink for forming a conductor pattern) is ejected in droplets from a liquid ejection head. (For example, refer to Patent Document 1). However, in the conventional conductor pattern forming ink, when the ceramic molded body is degreased and sintered, thermal breakage of the ceramic molded body may cause disconnection of a part of the formed conductor pattern. was there. In particular, the occurrence of such a problem has been remarkable with the recent increase in the density of circuit boards due to the miniaturization of wiring and the reduction in pitch. In particular, the occurrence of disconnection was remarkable in the outermost layer such as the surface layer.
また、導体パターンの形成に用いる液滴吐出装置(産業用)は、プリンターに適用されるもの(民生用)とは全く異なるものであり、例えば、大量生産を行うため、大量の液滴を長時間にわたって連続で吐出することが求められる。また、導体パターンの形成に用いるインク(産業用)では、プリンターに適用されるもの(民生用)で用いるインクに比べて、一般に、吐出時の液切れも悪く、インクジェットヘッドの吐出部(ノズル)や吐出面にインクが残存しやすい。この結果、継続して吐出した場合、インクに含まれる成分が液滴吐出装置のインクの流路に付着し、液滴吐出ヘッドへのインクの供給が不安定になりやすい。また、導体パターンの形成に用いるインク(産業用)は、プリンターに適用されるもの(民生用)で用いるインクに比べて、組成に制限が多く、乾燥性や再溶解性等の特性が十分ではなく、金属粒子等の固形分が析出、あるいは凝集して、液滴吐出ヘッドの吐出部の目詰まりを起こしやすく、液滴の飛行曲がりが頻発する問題があった。 In addition, a droplet discharge device (for industrial use) used for forming a conductor pattern is completely different from that applied to a printer (for consumer use). For example, a large number of droplets are long for mass production. It is required to discharge continuously over time. Also, the ink used for forming the conductor pattern (industrial) is generally poorer in liquid discharge during ejection than the ink used in printers (consumer use), and the ejection part (nozzle) of the inkjet head. Ink tends to remain on the discharge surface. As a result, when the ink is continuously discharged, the components contained in the ink adhere to the ink flow path of the droplet discharge device, and the supply of ink to the droplet discharge head tends to become unstable. Also, the ink used for forming the conductor pattern (industrial) has more compositional restrictions than those used in printers (consumer use) and has sufficient characteristics such as drying and re-dissolvability. In other words, solid content such as metal particles precipitates or aggregates, and the discharge portion of the droplet discharge head is likely to be clogged, resulting in a problem that droplets are frequently bent.
本発明の目的は、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、信頼性の高い導体パターンを提供すること、および、このような導体パターンを備え、信頼性の高い配線基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a conductive pattern forming ink that can form a highly reliable conductor pattern in which disconnection is prevented and has excellent droplet discharge stability, and a highly reliable conductor pattern. An object of the present invention is to provide a highly reliable wiring board having such a conductor pattern.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
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。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The conductive pattern forming ink of the present invention is a conductive pattern forming ink used for forming a conductive pattern, which is applied to a ceramic molded body made of a material containing ceramic particles and a binder by a droplet discharge method. And
Metal particles,
An aqueous dispersion medium in which the metal particles are dispersed;
A water-soluble polysaccharide having a weight average molecular weight of 1,000 or more and 5,000 or less;
A polyglycerin compound having a polyglycerin skeleton,
The content of the polysaccharide in the conductor pattern forming ink is 1.0 wt% or more and 28 wt% or less,
The content of the polyglycerin compound in the conductive pattern forming ink is 1.0% by weight or more and 28% by weight or less,
The viscosity at 25 ° C. is 20 mPa · s or less.
Thereby, a highly reliable conductor pattern in which disconnection is prevented can be formed, and a conductor pattern forming ink excellent in droplet discharge stability can be provided.
本発明の導体パターン形成用インクでは、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の関係を満足することが好ましい。
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。
In the conductive pattern forming ink of the present invention, the content of the polyglycerin compound in the conductive pattern forming ink is X (A) [wt%], and the content of the polysaccharide in the conductive pattern forming ink is X (B). When expressed as [wt%], it is preferable to satisfy the relationship of X (A) + X (B) ≦ 28.
As a result, the reliability of the formed conductor pattern can be made sufficiently high while the droplet discharge stability is particularly excellent.
本発明の導体パターン形成用インクでは、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)の関係を満足することが好ましい。
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。
In the conductive pattern forming ink of the present invention, the content of the polyglycerin compound in the conductive pattern forming ink is X (A) [wt%], and the content of the polysaccharide in the conductive pattern forming ink is X (B). It is preferable that the relationship of 7.5 ≦ X (A) + 4X (B) is satisfied when “wt%” is satisfied.
As a result, the dimensional accuracy and reliability of the formed conductor pattern can be made particularly excellent while the droplet ejection stability is sufficiently excellent.
本発明の導体パターン形成用インクでは、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。
In the conductive pattern forming ink of the present invention, the content of the polyglycerin compound in the conductive pattern forming ink is X (A) [wt%], and the content of the polysaccharide in the conductive pattern forming ink is X (B). It is preferable to satisfy the relationship of 0.12 ≦ X (A) / X (B) ≦ 12 when [wt%] is set.
Thereby, the discharge stability of the droplet and the reliability of the formed conductor pattern can be made particularly excellent.
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、常温で固体のマルトデキストリン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。
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。
In the conductive pattern forming ink of the present invention, it is preferable that maltodextrin that is solid at room temperature is included as the polysaccharide.
Thereby, the discharge stability of the droplet and the reliability of the formed conductor pattern can be made particularly excellent.
In the conductive pattern forming ink of the present invention, it is preferable that the polysaccharide contains a polysaccharide having a carbonyl group reduced.
Thereby, the discharge stability of the droplet and the reliability of the formed conductor pattern can be made particularly excellent.
本発明の導体パターンは、本発明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。
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。
The conductor pattern of the present invention is formed by the conductor pattern forming ink of the present invention.
Thereby, a highly reliable conductor pattern can be provided.
The wiring board of the present invention is provided with the conductor pattern of the present invention.
Thereby, a highly reliable wiring board can be provided.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
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。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a preferred embodiment of a wiring board (ceramic circuit board) of the present invention, and FIG. 2 shows a schematic process of the method for manufacturing the wiring board (ceramic circuit board) shown in FIG. FIG. 3 is a manufacturing process explanatory diagram of the wiring board (ceramic circuit board) of FIG. 1, FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of an ink jet apparatus (droplet discharge apparatus), and FIG. It is a schematic diagram for demonstrating schematic structure of the inkjet head (droplet discharge head) with which the droplet discharge apparatus of FIG.
《導体パターン形成用インク》
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。
<Conductor pattern forming ink>
The ink for forming a conductor pattern of the present invention is an ink used for forming a conductor pattern which is applied on a ceramic molded body composed of a material containing ceramic particles and a binder. It is an ink used to form a pattern.
In this embodiment, a case where a dispersion liquid in which silver particles are dispersed is used as a dispersion liquid in which metal particles are dispersed in an aqueous dispersion medium.
ところで、セラミックス成形体上へのパターン形成の方法としては、スクリーン印刷法が広く用いられている。その一方で、近年、配線の微細化(例えば、線幅:60μm以下の配線)、狭ピッチ化による回路基板の高密度化が求められているが、スクリーン印刷法では、配線の微細化、狭ピッチ化に不利であり、上記のような要求に応えるのが困難である。そこで、近年、セラミックス成形体上へのパターン形成の方法として、液体吐出ヘッドから金属粒子を含む液体材料(導体パターン形成用インク)を液滴状に吐出する液滴吐出法、いわゆるインクジェット法が提案されている。しかしながら、従来の導体パターン形成用インクでは、セラミックス成形体に、脱脂、焼結処理を施した際に、セラミックス成形体の熱膨張によって、形成した導体パターンの一部に断線が生じてしまうといった問題があった。特に、近年の配線の微細化、狭ピッチ化による回路基板の高密度化に伴い、このような問題の発生が顕著であった。 By the way, a screen printing method is widely used as a method for forming a pattern on a ceramic molded body. On the other hand, in recent years, miniaturization of wiring (for example, wiring with a line width of 60 μm or less) and high density circuit boards by narrowing the pitch have been demanded. It is disadvantageous for pitching and it is difficult to meet the above requirements. Therefore, in recent years, a so-called ink jet method has been proposed as a method for forming a pattern on a ceramic molded body, in which a liquid material containing metal particles (ink for forming a conductor pattern) is ejected in droplets from a liquid ejection head. Has been. However, in the conventional conductor pattern forming ink, when the ceramic molded body is degreased and sintered, thermal breakage of the ceramic molded body may cause disconnection of a part of the formed conductor pattern. was there. In particular, the occurrence of such a problem has been remarkable with the recent increase in the density of circuit boards due to the miniaturization of wiring and the reduction in pitch.
また、導体パターンの形成に用いる液滴吐出装置(産業用)は、プリンターに適用されるもの(民生用)とは全く異なるものであり、例えば、大量生産を行うため、大量の液滴を長時間にわたって連続で吐出することが求められる。また、導体パターンの形成に用いるインク(産業用)では、プリンターに適用されるもの(民生用)で用いるインクに比べて、一般に、吐出時の液切れも悪く、インクジェットヘッドの吐出部(ノズル)や吐出面にインクが残存しやすい。この結果、継続して吐出した場合、インクに含まれる成分が液滴吐出装置のインクの流路に付着し、液滴吐出ヘッドへのインクの供給が不安定になりやすい。また、導体パターンの形成に用いるインク(産業用)は、プリンターに適用されるもの(民生用)で用いるインクに比べて、組成に制限が多く、乾燥性や再溶解性等の特性が十分ではなく、金属粒子等の固形分が析出、あるいは凝集して、液滴吐出ヘッドの吐出部の目詰まりを起こしやすく、液滴の飛行曲がりが頻発する問題があった。
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。
In addition, a droplet discharge device (for industrial use) used for forming a conductor pattern is completely different from that applied to a printer (for consumer use). For example, a large number of droplets are long for mass production. It is required to discharge continuously over time. Also, the ink used for forming the conductor pattern (industrial) is generally poorer in liquid discharge during ejection than the ink used in printers (consumer use), and the ejection part (nozzle) of the inkjet head. Ink tends to remain on the discharge surface. As a result, when the ink is continuously discharged, the components contained in the ink adhere to the ink flow path of the droplet discharge device, and the supply of ink to the droplet discharge head tends to become unstable. Also, the ink used for forming the conductor pattern (industrial) has more compositional restrictions than those used in printers (consumer use) and has sufficient characteristics such as drying and re-dissolvability. In other words, solid content such as metal particles precipitates or aggregates, and the discharge portion of the droplet discharge head is likely to be clogged, resulting in a problem that droplets are frequently bent.
Therefore, as a result of intensive studies, the present inventor has found that the above problems can be solved by configuring the conductor pattern forming ink as described below.
すなわち、本発明の導体パターン形成用インクは、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。なお、これらの要件のうち1つでも欠く場合には、上記のような問題を解決することはできない。 That is, the conductive pattern forming ink of the present invention includes metal particles, an aqueous dispersion medium in which the metal particles are dispersed, a water-soluble polysaccharide having a weight average molecular weight of 1,000 to 5,000, and polyglycerin. A polyglycerin compound having a skeleton, wherein the content of the polysaccharide in the conductor pattern forming ink is 1.0 wt% or more and 28 wt% or less, and the inclusion of the polyglycerin compound in the conductor pattern forming ink The rate is 1.0 wt% or more and 28 wt% or less, and the viscosity at 25 ° C. is 20 mPa · s or less. If even one of these requirements is missing, the above problem cannot be solved.
以下、導体パターン形成用インクの各構成成分について詳細に説明する。
[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。
Hereinafter, each component of the conductor pattern forming ink will be described in detail.
[Aqueous dispersion medium]
First, the aqueous dispersion medium will be described.
In the present invention, the “aqueous dispersion medium” refers to one composed of water and / or a liquid having excellent compatibility with water (for example, water at 25 ° C .: a liquid having a solubility in 100 g of 30 g or more). As described above, the aqueous dispersion medium is composed of water and / or a liquid having excellent compatibility with water, but is preferably composed mainly of water. It is preferably 70 wt% or more, more preferably 90 wt% or more.
水系分散媒の具体例としては、例えば、水、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒、ピリジン、ピラジン、ピロール等の芳香族複素環化合物系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMA)等のアミド系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、アセトアルデヒド等のアルデヒド系溶媒等が挙げられ、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。
Specific examples of the aqueous dispersion medium include, for example, water, methanol, ethanol, butanol, propanol, isopropanol and other alcohol solvents, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran (THF) and other ether solvents, pyridine, pyrazine, pyrrole and the like. Aromatic heterocyclic compound solvents, amide solvents such as N, N-dimethylformamide (DMF) and N, N-dimethylacetamide (DMA), nitrile solvents such as acetonitrile, and aldehyde solvents such as acetaldehyde. Of these, one or a combination of two or more can be used.
The content of the aqueous dispersion medium in the conductor pattern forming ink is preferably 25 wt% or more and 60 wt% or less, and more preferably 30 wt% or more and 53 wt% or less. Thereby, while making the viscosity of an ink suitable, the change of the viscosity by volatilization of a dispersion medium can be made small.
[銀粒子]
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。
[Silver particles]
Next, silver particles (metal particles) will be described.
Silver particles are the main component of the conductor pattern to be formed, and are components that impart conductivity to the conductor pattern.
The silver particles are dispersed in the ink.
銀粒子の平均粒径は、1nm以上100nm以下であるのが好ましく、10nm以上40nm以下であるのがより好ましい。これにより、インクの吐出安定性をより高いものとすることができるとともに、微細な導体パターンを容易に形成することができる。なお、本明細書では、「平均粒径」とは、特に断りのない限り、体積基準の平均粒径のことを指すものとする。 The average particle size of the silver particles is preferably 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 10 nm or more and 40 nm or less. As a result, the ink ejection stability can be further improved, and a fine conductor pattern can be easily formed. In the present specification, the “average particle size” means a volume-based average particle size unless otherwise specified.
また、インク中に含まれる銀粒子(分散剤が表面に吸着していない銀粒子(金属粒子))の含有量は、0.5wt%以上60wt%以下であるのが好ましく、10wt%以上45wt%以下であるのがより好ましい。これにより、導体パターンの断線をより効果的に防止することができ、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。
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。
Further, the content of silver particles (silver particles (metal particles) in which the dispersant is not adsorbed on the surface) contained in the ink is preferably 0.5 wt% or more and 60 wt% or less, and is preferably 10 wt% or more and 45 wt%. The following is more preferable. Thereby, disconnection of a conductor pattern can be prevented more effectively, and a more reliable conductor pattern can be provided.
The silver particles (metal particles) are preferably dispersed in an aqueous dispersion medium as silver colloid particles (metal colloid particles) having a dispersant attached to the surface thereof. Thereby, the dispersibility of the silver particles in the aqueous dispersion medium is particularly excellent, and the ink ejection stability is particularly excellent.
インク中における銀コロイド粒子の含有量は、1wt%以上60wt%以下であるのが好ましく、10wt%以上50wt%以下であるのがより好ましい。銀コロイド粒子の含有量が前記下限値未満であると、銀の含有量が少なく、導体パターンを形成した際、比較的厚い膜を形成する場合に、複数回重ね塗りする必要が生じる。一方、銀コロイド粒子の含有量が前記上限値を超えると、銀の含有量が多くなり、分散性が低下し、これを防ぐためには攪拌の頻度が高くなる。 The content of the silver colloid particles in the ink is preferably 1 wt% or more and 60 wt% or less, and more preferably 10 wt% or more and 50 wt% or less. When the content of the silver colloidal particles is less than the lower limit, the silver content is small, and when a conductive pattern is formed, it is necessary to apply a plurality of times when a relatively thick film is formed. On the other hand, when the content of the silver colloidal particles exceeds the upper limit, the silver content increases and the dispersibility decreases. To prevent this, the frequency of stirring increases.
また、銀コロイド粒子の熱重量分析における500℃までの加熱減量は、1wt%以上25wt%以下が好ましい。コロイド粒子(固形分)を500℃まで加熱すると、表面に付着した分散剤等が酸化分解され、大部分のものはガス化されて消失する。500℃までの加熱による減量は、銀コロイド粒子中の分散剤の量にほぼ相当すると考えられる。加熱減量が1wt%未満であると、銀粒子に対する分散剤の量が少なく、銀粒子の充分な分散性が低下する。一方、25wt%を超えると、銀粒子に対する残留分散剤の量が多くなり、導体パターンの比抵抗が高くなる。但し、比抵抗は、導体パターンの形成後に加熱焼結して有機分を分解消失させることである程度改善することができる。そのため、基板として、より高温で焼結されるセラミックス成形体等を用いた場合、このような効果を容易に得ることができる。 Further, the heat loss to 500 ° C. in the thermogravimetric analysis of the silver colloid particles is preferably 1 wt% or more and 25 wt% or less. When the colloidal particles (solid content) are heated to 500 ° C., the dispersant or the like attached to the surface is oxidized and decomposed, and most of them are gasified and disappear. The weight loss due to heating up to 500 ° C. is considered to substantially correspond to the amount of the dispersant in the silver colloid particles. When the loss on heating is less than 1 wt%, the amount of the dispersant with respect to the silver particles is small, and the sufficient dispersibility of the silver particles is lowered. On the other hand, when it exceeds 25 wt%, the amount of the residual dispersant with respect to the silver particles increases, and the specific resistance of the conductor pattern increases. However, the specific resistance can be improved to some extent by heating and sintering after formation of the conductor pattern to decompose and disappear organic components. Therefore, when a ceramic molded body or the like that is sintered at a higher temperature is used as the substrate, such an effect can be easily obtained.
[分散剤]
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。
[Dispersant]
The conductor pattern forming ink preferably contains a dispersant.
The dispersing agent forms silver colloidal particles by adhering to the silver particles. Since such silver colloidal particles are excellent in dispersion stability, the discharge stability of the ink droplets for forming the conductor pattern is more excellent.
分散剤としては、特に限定されないが、COOH基とOH基とを合わせて3個以上有し、かつ、COOH基の数がOH基と同じか、それよりも多いヒドロキシ酸またはその塩を含むことが好ましい。これらの分散剤は、銀粒子の表面に吸着してコロイド粒子を形成し、分散剤中に存在するCOOH基の電気的反発力によって銀コロイド粒子を水溶液中に均一に分散させてコロイド液を安定化する働きを有する。このように、銀コロイド粒子が安定してインク中に存在することにより、より容易に微細な導体パターンを形成することができる。また、インクによって形成されたパターン(導体パターン前駆体)において銀粒子が均一に分布し、クラック、断線等が発生しにくいものとなる。これに対して、分散剤中のCOOH基とOH基の数が3個未満であったり、COOH基の数がOH基の数よりも少ないと、銀コロイド粒子の分散性が十分に得られない場合がある。
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。
Although it does not specifically limit as a dispersing agent, it has 3 or more of COOH groups and OH groups, and the number of COOH groups is the same as that of OH groups, or contains hydroxy acid or its salt more than it. Is preferred. These dispersants adsorb on the surface of silver particles to form colloidal particles, and the colloidal liquid is stabilized by uniformly dispersing silver colloidal particles in an aqueous solution by the electric repulsive force of COOH groups present in the dispersant. Has the function of As described above, since the silver colloid particles are stably present in the ink, a fine conductor pattern can be more easily formed. Further, silver particles are uniformly distributed in a pattern (conductor pattern precursor) formed with ink, and cracks, disconnections, and the like are less likely to occur. On the other hand, if the number of COOH groups and OH groups in the dispersant is less than 3 or the number of COOH groups is less than the number of OH groups, the dispersibility of the silver colloid particles cannot be sufficiently obtained. There is a case.
Examples of such a dispersing agent include citric acid, malic acid, trisodium citrate, tripotassium citrate, trilithium citrate, triammonium citrate, disodium malate, tannic acid, gallotannic acid, and pentaploid tannin. Of these, one or a combination of two or more can be used.
また、分散剤は、COOH基とSH基とを合わせて2個以上有するメルカプト酸またはその塩を含んでいてもよい。これらの分散剤は、メルカプト基が銀粒子の表面に吸着してコロイド粒子を形成し、分散剤中に存在するCOOH基の電気的反発力によってコロイド粒子を水溶液中に均一に分散させてコロイド液を安定化する働きを有する。このように、銀コロイド粒子が安定してインク中に存在することにより、より容易に微細な導体パターンを形成することができる。また、インクによって形成されたパターン(導体パターン前駆体)において銀粒子が均一に分布し、クラック、断線等が発生しにくいものとなる。これに対して、分散剤中のCOOH基とSH基の数が2個未満すなわち片方のみであると、銀コロイド粒子の分散性が十分に得られない場合がある。 Further, the dispersant may contain mercapto acid or a salt thereof having two or more COOH groups and SH groups. In these dispersants, mercapto groups are adsorbed on the surface of silver particles to form colloidal particles, and colloidal particles are uniformly dispersed in an aqueous solution by the electric repulsive force of COOH groups present in the dispersant. Has the function of stabilizing As described above, since the silver colloid particles are stably present in the ink, a fine conductor pattern can be more easily formed. Further, silver particles are uniformly distributed in a pattern (conductor pattern precursor) formed with ink, and cracks, disconnections, and the like are less likely to occur. On the other hand, when the number of COOH groups and SH groups in the dispersant is less than 2, that is, only one, the dispersibility of the silver colloidal particles may not be sufficiently obtained.
このような分散剤としては、例えば、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、チオジプロピオン酸、メルカプトコハク酸、チオ酢酸、メルカプト酢酸ナトリウム、メルカプトプロピオン酸ナトリウム、チオジプロピオン酸ナトリウム、メルカプトコハク酸二ナトリウム、メルカプト酢酸カリウム、メルカプトプロピオン酸カリウム、チオジプロピオン酸カリウム、メルカプトコハク酸二カリウム等が挙げられ、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。 Examples of such dispersants include mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, thiodipropionic acid, mercaptosuccinic acid, thioacetic acid, sodium mercaptoacetate, sodium mercaptopropionate, sodium thiodipropionate, disodium mercaptosuccinate, Examples include potassium mercaptoacetate, potassium mercaptopropionate, potassium thiodipropionate, dipotassium mercaptosuccinate, and the like, and one or more of these can be used in combination.
[多糖類]
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。
[Polysaccharides]
The conductive pattern forming ink according to the present invention contains a water-soluble polysaccharide having a weight average molecular weight of 1,000 or more and 5,000 or less. By including such a polysaccharide together with a polyglycerin compound, which will be described in detail later, in the conductive pattern formed using the conductive pattern forming ink, it is ensured that unintentional cracks, disconnections, etc. occur. Therefore, the reliability of the formed conductor pattern can be increased.
導体パターン形成用インクは、常温(25℃)で固体の多糖類を含むのが好ましい。これにより、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。
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。
The conductive pattern forming ink preferably contains a polysaccharide that is solid at room temperature (25 ° C.). Thereby, the reliability of the conductor pattern formed can be made especially excellent.
The weight average molecular weight of the polysaccharide is from 1,000 to 5,000, preferably from 1,200 to 4,500, more preferably from 1,500 to 4,000. . Thereby, the effects as described above are more remarkably exhibited.
Examples of the polysaccharide include cellulose, guar gum, starch (amylose, amylopectin), pullulan, dextrin, fructan, glucomannan, agarose, agaropectin, carrageenan, chitin, chitosan, pectin, alginic acid, hyaluronic acid, maltodextrin, or these Derivatives (for example, polysaccharides in which a carbonyl group is reduced) and the like can be mentioned, and one or more of these can be used in combination.
導体パターン形成用インクは、上記の中でも、常温(25℃)で固体のマルトデキストリン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。
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。
Among the above, the conductive pattern forming ink preferably contains a solid maltodextrin at room temperature (25 ° C.). Thereby, the discharge stability of the droplet and the reliability of the formed conductor pattern can be made particularly excellent.
In addition, the conductor pattern forming ink preferably contains a polysaccharide having a carbonyl group reduced as the polysaccharide. Thereby, the discharge stability of the droplet and the reliability of the formed conductor pattern can be made particularly excellent.
導体パターン形成用インク中における多糖類の含有率X(B)は、1.0重量%以上28重量%以下である。これにより、導体パターン形成用インクの吐出安定性を特に優れたものとしつつ、クラック、断線の発生をより効果的に防止することができる。これに対して、多糖類の含有量が前記下限値未満であると、クラックの発生を確実に防止することが困難になる。一方、多糖類の含有量が前記上限値を超えると、導体パターン形成用インクの粘度を十分に低いものとすることが困難となり、液滴の吐出安定性を十分に優れたものとすることが困難となる。 The polysaccharide content X (B) in the conductive pattern forming ink is 1.0% by weight or more and 28% by weight or less. This makes it possible to more effectively prevent the occurrence of cracks and disconnections while making the ejection stability of the conductor pattern forming ink particularly excellent. On the other hand, if the content of the polysaccharide is less than the lower limit, it is difficult to reliably prevent the occurrence of cracks. On the other hand, if the content of the polysaccharide exceeds the upper limit, it becomes difficult to make the viscosity of the conductor pattern forming ink sufficiently low, and the droplet ejection stability is made sufficiently excellent. It becomes difficult.
上記のように、導体パターン形成用インク中における多糖類の含有率X(B)は、1.0重量%以上28重量%以下であるが、1.1重量%以上14重量%以下であるのが好ましく、2.2重量%以上10.5重量%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。なお、導体パターン形成用インクが多糖類として2種以上の成分を含む場合には、これらの成分の含有率の和が上記範囲内の値であるのが好ましい。 As described above, the polysaccharide content X (B) in the conductor pattern forming ink is 1.0 wt% or more and 28 wt% or less, but 1.1 wt% or more and 14 wt% or less. Is preferable, and it is more preferable that it is 2.2 weight% or more and 10.5 weight% or less. Thereby, the effects as described above are more remarkably exhibited. When the conductor pattern forming ink contains two or more components as polysaccharides, the sum of the content ratios of these components is preferably within the above range.
[ポリグリセリン化合物]
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。
[Polyglycerin compound]
The ink for forming a conductor pattern according to the present invention contains a polyglycerol compound having a polyglycerol skeleton. By including such a polyglycerin compound together with the polysaccharide as described above, it is possible to reliably prevent unintentional cracks, disconnections, etc. from occurring in the conductive pattern formed using the conductive pattern forming ink. And the reliability of the formed conductor pattern can be increased.
ポリグリセリン化合物は、ポリグリセリン骨格(複数個のグリセリン分子が縮合した構造)を有するものであればいかなるものであってもよいが、ポリグリセリン化合物としては、例えば、ポリグリセリンのほか、ポリグリセリンのモノステアレート、トリステアレート、テトラステアレート、モノオレエート、ペンタオレエート、モノラウレート、モノカプリレート、ポリシノレート、セスキステアレート、デカオレエート、セスキオレエート等のポリグリセリンエステル等が挙げられ、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。中でも、ポリグリセリン化合物としては、ポリグリセリンが好ましい。ポリグリセリンは、導体パターン形成用インクが付与されるセラミックス成形体の温度変化による膨張・収縮への追従性が特に優れるとともに、セラミックス成形体の焼結後には、導体パターン中からより確実に除去することができる成分である。その結果、導体パターンの電気的特性をより高いものとすることができる。さらに、ポリグリセリンは、水系分散媒への溶解度も高いので、好適に用いることができる。 The polyglycerin compound may be any one as long as it has a polyglycerin skeleton (a structure in which a plurality of glycerin molecules are condensed). Examples of the polyglycerin compound include polyglycerin and polyglycerin. Examples include monostearate, tristearate, tetrastearate, monooleate, pentaoleate, monolaurate, monocaprylate, polycinnolate, sesquistearate, decaoleate, and sesquioleate. One kind or a combination of two or more kinds can be used. Among these, as the polyglycerol compound, polyglycerol is preferable. Polyglycerin is particularly excellent in the ability to follow expansion and contraction due to temperature changes of the ceramic molded body to which the conductive pattern forming ink is applied, and more reliably removed from the conductive pattern after the ceramic molded body is sintered. Is a component that can. As a result, the electrical characteristics of the conductor pattern can be made higher. Furthermore, since polyglycerin has high solubility in an aqueous dispersion medium, it can be suitably used.
ポリグリセリン化合物の重量平均分子量は、300以上3000以下であるのが好ましく、400以上1000以下であるのがより好ましく、400以上600以下であるのがさらに好ましい。これにより、導体パターン形成用インクを用いて形成されたパターンを乾燥した際に、クラックの発生をより確実に防止することができる。これに対し、ポリグリセリン化合物の重量平均分子量が前記下限値未満であると、ポリグリセリン化合物の組成によっては、水系分散媒を除去する際にポリグリセリン化合物が分解しやすい傾向があり、クラックの発生を防止する効果が小さくなる。また、ポリグリセリン化合物の重量平均分子量が前記上限値を超えると、ポリグリセリン化合物の組成によっては、排除体積効果等により導体パターン形成用インク中への溶解性、分散性が低下する場合がある。 The weight average molecular weight of the polyglycerin compound is preferably 300 or more and 3000 or less, more preferably 400 or more and 1000 or less, and further preferably 400 or more and 600 or less. Thereby, when the pattern formed using the conductor pattern forming ink is dried, the generation of cracks can be more reliably prevented. On the other hand, when the weight average molecular weight of the polyglycerin compound is less than the lower limit, depending on the composition of the polyglycerin compound, the polyglycerin compound tends to be decomposed when removing the aqueous dispersion medium, and cracks are generated. The effect of preventing is reduced. When the weight average molecular weight of the polyglycerin compound exceeds the above upper limit, depending on the composition of the polyglycerin compound, the solubility and dispersibility in the conductor pattern forming ink may decrease due to the excluded volume effect or the like.
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X(A)は、1.0重量%以上28重量%以下である。これにより、導体パターン形成用インクの吐出安定性を特に優れたものとしつつ、クラック、断線の発生をより効果的に防止することができる。これに対して、ポリグリセリン化合物の含有量が前記下限値未満であると、クラックの発生を確実に防止することが困難になる。一方、ポリグリセリン化合物の含有量が前記上限値を超えると、導体パターン形成用インクの粘度を十分に低いものとすることが困難となり、液滴の吐出安定性を十分に優れたものとすることが困難となる。 The content X (A) of the polyglycerol compound in the conductive pattern forming ink is 1.0% by weight or more and 28% by weight or less. This makes it possible to more effectively prevent the occurrence of cracks and disconnections while making the ejection stability of the conductor pattern forming ink particularly excellent. On the other hand, when the content of the polyglycerin compound is less than the lower limit, it is difficult to reliably prevent the occurrence of cracks. On the other hand, if the content of the polyglycerin compound exceeds the upper limit, it becomes difficult to make the viscosity of the conductive pattern forming ink sufficiently low, and the droplet ejection stability is made sufficiently excellent. It becomes difficult.
上記のように、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X(A)は、1.0重量%以上28重量%以下であるが、1.1重量%以上14重量%以下であるのが好ましく、2.0重量%以上9.3重量%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。なお、導体パターン形成用インクがポリグリセリン化合物として2種以上の成分を含む場合には、これらの成分の含有率の和が上記範囲内の値であるのが好ましい。 As described above, the content X (A) of the polyglycerin compound in the conductor pattern forming ink is 1.0 wt% or more and 28 wt% or less, but 1.1 wt% or more and 14 wt% or less. And is more preferably 2.0 wt% or more and 9.3 wt% or less. Thereby, the effects as described above are more remarkably exhibited. When the conductor pattern forming ink contains two or more components as the polyglycerin compound, the sum of the content ratios of these components is preferably a value within the above range.
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の関係を満足するのが好ましく、X(A)+X(B)≦20の関係を満足するのがより好ましく、X(A)+X(B)≦15の関係を満足するのがさらに好ましい。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。また、過剰な有機物の存在によりプレス工程での配線の変形を抑制することができる。 When the content of the polyglycerin compound in the conductor pattern forming ink is X (A) [wt%] and the content of the polysaccharide in the conductor pattern forming ink is X (B) [wt%], X (B A) + X (B) ≦ 28 is preferably satisfied, X (A) + X (B) ≦ 20 is more preferable, and X (A) + X (B) ≦ 15 is satisfied. It is more preferable to satisfy. As a result, the reliability of the formed conductor pattern can be made sufficiently high while the droplet discharge stability is particularly excellent. Moreover, the deformation of the wiring in the pressing process can be suppressed due to the presence of excess organic matter.
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)の関係を満足するのが好ましく、12≦X(A)+4X(B)の関係を満足するのがより好ましい。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。 When the content of the polyglycerin compound in the conductive pattern forming ink is X (A) [wt%] and the content of the polysaccharide in the conductive pattern forming ink is X (B) [wt%], 7. It is preferable to satisfy the relationship 5 ≦ X (A) + 4X (B), and it is more preferable to satisfy the relationship 12 ≦ X (A) + 4X (B). As a result, the dimensional accuracy and reliability of the formed conductor pattern can be made particularly excellent while the droplet ejection stability is sufficiently excellent.
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の関係を満足するのが好ましく、0・20≦X(A)/X(B)≦6の関係を満足するのがより好ましい。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、内層および表層での断線の発生をより効果的に抑制することができる。 When the content of the polyglycerin compound in the conductive pattern forming ink is X (A) [wt%] and the content of the polysaccharide in the conductive pattern forming ink is X (B) [wt%], 0. It is preferable to satisfy the relationship of 12 ≦ X (A) / X (B) ≦ 12, and it is more preferable to satisfy the relationship of 0 · 20 ≦ X (A) / X (B) ≦ 6. Thereby, the discharge stability of the droplet can be made particularly excellent, and the occurrence of disconnection in the inner layer and the surface layer can be more effectively suppressed.
[その他の成分]
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。
[Other ingredients]
The constituent components of the conductor pattern forming ink are not limited to the above components, and may include components other than those described above.
For example, the conductive pattern forming ink includes polyethylene glycol # 200 (weight average molecular weight 200), polyethylene glycol # 300 (weight average molecular weight 300), polyethylene glycol # 400 (average molecular weight 400), polyethylene glycol # 600 (weight average molecular weight 600). ), Polyethylene glycols such as polyethylene glycol # 1000 (weight average molecular weight 1000), polyethylene glycol # 1500 (weight average molecular weight 1500), polyethylene glycol # 1540 (weight average molecular weight 1540), polyethylene glycol # 2000 (weight average molecular weight 2000), Polyvinyl alcohol # 200 (weight average molecular weight: 200), polyvinyl alcohol # 300 (weight average molecular weight: 300), polyvinyl alcohol # 400 (flat Molecular weight: 400), polyvinyl alcohol # 600 (weight average molecular weight: 600), polyvinyl alcohol # 1000 (weight average molecular weight: 1000), polyvinyl alcohol # 1500 (weight average molecular weight: 1500), polyvinyl alcohol # 1540 (weight average molecular weight: 1540) and an organic binder such as polyvinyl alcohol such as polyvinyl alcohol # 2000 (weight average molecular weight: 2000).
Further, it may contain a surface tension adjusting agent such as acetylene glycol compound, polyhydric alcohol such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butylene glycol, propylene glycol, urea, thiourea, etc. Good.
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。これにより、液滴の吐出安定性を十分に優れたものとすることができる。
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。
The viscosity at 25 ° C. of the conductive pattern forming ink is 20 mPa · s or less. Thereby, the discharge stability of the droplets can be made sufficiently excellent.
As described above, the viscosity at 25 ° C. of the conductive pattern forming ink is 20 mPa · s or less, preferably 1.5 mPa · s or more and 8.0 mPa · s or less, and preferably 2.0 mPa · s or more and 6. More preferably, it is 0 mPa · s or less. As a result, the discharge stability of the droplets can be made particularly excellent, the wetting and spreading of the ink that has landed on the ceramic molded body can be prevented, and a conductor pattern precursor having a fine line width is formed. be able to.
導体パターン形成用インクとセラミックス成形体との接触角は、特に限定されないが、40°以上80°以下であることが好ましく、50°以上80°以下であることがより好ましい。接触角が小さすぎると、微細な線幅の導体パターンを形成するのが困難となる場合がある。一方、接触角が大きすぎると、吐出条件等によっては、均一な線幅の導体パターンを形成するのが困難となる場合がある。また、着弾した液滴とセラミックス成形体との接触面積が小さくなりすぎてしまい、着弾した液滴が着弾位置からずれてしまう場合がある。
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。
The contact angle between the conductor pattern forming ink and the ceramic molded body is not particularly limited, but is preferably 40 ° or more and 80 ° or less, and more preferably 50 ° or more and 80 ° or less. If the contact angle is too small, it may be difficult to form a conductor pattern with a fine line width. On the other hand, if the contact angle is too large, it may be difficult to form a conductor pattern with a uniform line width depending on the discharge conditions and the like. In addition, the contact area between the landed droplet and the ceramic molded body may be too small, and the landed droplet may be displaced from the landing position.
The surface tension of the conductor pattern forming ink is preferably 30 mN / m or more and 50 mN / m or less.
《導体パターン形成用インクの製造方法》
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。
<< Method for producing conductive pattern forming ink >>
Next, an example of a method for producing the above-described conductor pattern forming ink will be described.
In this embodiment, the conductor pattern forming ink will be described as a colloidal liquid in which silver colloidal particles are dispersed in an aqueous dispersion medium.
When manufacturing the ink of this embodiment, first, an aqueous solution in which the dispersant and the reducing agent are dissolved is prepared.
分散剤の配合量としては、出発物質である硝酸銀のような銀塩中の銀と分散剤とのモル比が1:1〜1:100程度となるように配合することが好ましい。銀塩に対する分散剤のモル比が大きくなると、銀粒子の粒径が小さくなって導体パターン形成後の粒子同士の接触点が増えるため、体積抵抗値の低い被膜を得ることができる。
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。
As a blending amount of the dispersing agent, it is preferable to blend so that a molar ratio of silver and the dispersing agent in a silver salt such as silver nitrate as a starting material is about 1: 1 to 1: 100. When the molar ratio of the dispersant to the silver salt is increased, the particle size of the silver particles is reduced and the contact points between the particles after the formation of the conductor pattern is increased, so that a film having a low volume resistance value can be obtained.
The reducing agent has a function of generating silver particles by reducing Ag + ions in a silver salt such as silver nitrate (Ag + NO 3− ) which is a starting material.
還元剤としては、特に限定されず、例えば、ヒドラジン、ジメチルアミノエタノール、メチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン系;水酸化ホウ素ナトリウム、水素ガス、ヨウ化水素等の水素化合物系;一酸化炭素、亜硫酸次亜リン酸等の酸化物系、Fe(II)化合物、Sn(II)化合物等の低原子価金属塩系、D−グルコースのような糖類、ホルムアルデヒド等の有機化合物系、あるいは上記の分散剤として挙げたヒドロキシ酸であるクエン酸、りんご酸や、ヒドロキシ酸塩である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やタンニン酸等が挙げられる。中でも、タンニン酸や、ヒドロキシ酸は還元剤として機能すると同時に分散剤としての効果を発揮するため好適に用いることができる。あるいは、金属表面で安定した結合を形成する分散剤として上記に挙げたメルカプト酸であるメルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、チオジプロピオン酸、メルカプトコハク酸、チオ酢酸やメルカプト酸塩であるメルカプト酢酸ナトリウム、メルカプトプロピオン酸ナトリウム、チオジプロピオン酸ナトリウム、メルカプトコハク酸ナトリウム、メルカプト酢酸カリウム、メルカプトプロピオン酸カリウム、チオジプロピオン酸カリウム、メルカプトコハク酸カリウム等を好適に用いることができる。これらの分散剤や還元剤は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。これらの化合物を使用する際には、光や熱を加えて還元反応を促進させてもよい。
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。
The reducing agent is not particularly limited, and examples thereof include amines such as hydrazine, dimethylaminoethanol, methyldiethanolamine, and triethanolamine; hydrogen compounds such as sodium borohydride, hydrogen gas, and hydrogen iodide; carbon monoxide, Oxides such as hyposulfite hypophosphorous acid, low valent metal salts such as Fe (II) compounds and Sn (II) compounds, saccharides such as D-glucose, organic compounds such as formaldehyde, or the above dispersions Citric acid and malic acid which are the hydroxy acids mentioned as agents, and trisodium citrate, tripotassium citrate, trilithium citrate, triammonium citrate, disodium malate and tannic acid which are hydroxy acid salts It is done. Among them, tannic acid and hydroxy acid can be suitably used because they function as a reducing agent and at the same time exert an effect as a dispersant. Alternatively, mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, thiodipropionic acid, mercaptosuccinic acid, mercaptosuccinic acid, sodium mercaptoacetate, which is thioacetic acid or mercaptoate, listed above as a dispersant that forms a stable bond on the metal surface, Sodium mercaptopropionate, sodium thiodipropionate, sodium mercaptosuccinate, potassium mercaptoacetate, potassium mercaptopropionate, potassium thiodipropionate, potassium mercaptosuccinate and the like can be suitably used. These dispersants and reducing agents may be used alone or in combination of two or more. When these compounds are used, the reduction reaction may be promoted by applying light or heat.
In addition, the amount of the reducing agent is required to be an amount that can completely reduce the silver salt that is the starting material. However, the excessive reducing agent remains as impurities in the silver colloidal solution, and the film is formed after film formation. The necessary minimum amount is preferable because it causes deterioration of conductivity. Specifically, the molar ratio of the silver salt to the reducing agent is about 1: 1 to 1: 3.
本実施形態において、分散剤と還元剤とを溶解して水溶液を調製した後、この水溶液のpHを6〜12に調整することが好ましい。
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)
In this embodiment, it is preferable to adjust the pH of the aqueous solution to 6 to 12 after dissolving the dispersant and the reducing agent to prepare the aqueous solution.
This is due to the following reasons. For example, when trisodium citrate, which is a dispersant, and ferrous sulfate, which is a reducing agent, are mixed, the pH is about 4 to 5 and lower than the above pH 6, although it depends on the overall concentration. The hydrogen ions present at this time move the equilibrium of the reaction represented by the following reaction formula (1) to the right side, and the amount of COOH increases. Therefore, thereafter, the electric repulsive force on the surface of the silver particles obtained by dropping the silver salt solution decreases, and the dispersibility of the silver particles (colloid particles) decreases.
−COO − + H + → −COOH (1)
そこで、分散剤と還元剤とを溶解して水溶液を調製した後、この水溶液にアルカリ性の化合物を添加し、水素イオン濃度を低下させる。
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。
Therefore, after dissolving the dispersant and the reducing agent to prepare an aqueous solution, an alkaline compound is added to the aqueous solution to reduce the hydrogen ion concentration.
It does not specifically limit as an alkaline compound to add, For example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, ammonia water, the alkanolamine mentioned above, etc. can be used. Among these, when alkanolamine is used, the pH can be easily adjusted and the dispersion stability of the formed silver colloidal particles can be further improved.
In addition, when there is too much addition amount of an alkaline compound and pH exceeds 12, precipitation of the hydroxide of the ion of the remaining reducing agent like iron ion will occur easily.
次に、本実施形態のインクの製造工程では、調製した分散剤と還元剤とが溶解した水溶液に銀塩を含む水溶液を滴下する。
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。
Next, in the ink manufacturing process of this embodiment, an aqueous solution containing a silver salt is dropped into an aqueous solution in which the prepared dispersant and reducing agent are dissolved.
The silver salt is not particularly limited, and for example, silver acetate, silver carbonate, silver oxide, silver sulfate, silver nitrite, silver chlorate, silver sulfide, silver chromate, silver nitrate, silver dichromate and the like can be used. . Among these, silver nitrate having a high solubility in water is preferable.
また、銀塩の量は、目的とするコロイド粒子の含有量、および、還元剤により還元される割合を考慮して定められるが、例えば、硝酸銀の場合、水溶液100重量部に対して15〜70重量部程度とするのが好ましい。
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。
The amount of the silver salt is determined in consideration of the content of the desired colloidal particles and the ratio reduced by the reducing agent. For example, in the case of silver nitrate, 15 to 70 parts per 100 parts by weight of the aqueous solution. The amount is preferably about parts by weight.
The silver salt aqueous solution is prepared by dissolving the silver salt in pure water, and the prepared silver salt aqueous solution is gradually dropped into the aqueous solution in which the dispersing agent and reducing agent described above are dissolved.
この工程において、銀塩は還元剤により銀粒子に還元され、さらに、該銀粒子の表面に分散剤が吸着して銀コロイド粒子が形成される。これにより、銀コロイド粒子が水溶液中にコロイド状に分散した水溶液が得られる。
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。
In this step, the silver salt is reduced to silver particles by a reducing agent, and the dispersant is adsorbed on the surface of the silver particles to form silver colloidal particles. As a result, an aqueous solution in which silver colloidal particles are colloidally dispersed in the aqueous solution is obtained.
In the obtained solution, in addition to the colloidal particles, a reducing agent residue and a dispersing agent are present, and the ion concentration of the whole liquid is high. The liquid in such a state is likely to coagulate and precipitate easily. Therefore, it is desirable to perform cleaning in order to remove excess ions in such an aqueous solution and lower the ion concentration.
洗浄の方法としては、例えば、得られたコロイド粒子を含む水溶液を一定期間静置し、生じた上澄み液を取り除いた上で、純水を加えて再度攪拌し、さらに一定期間静置して生じた上澄み液を取り除く工程を幾度が繰り返す方法、上記静置の代わりに遠心分離を行う方法、限外濾過等でイオンを取り除く方法等を挙げることができる。
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。
As a washing method, for example, the aqueous solution containing the obtained colloidal particles is allowed to stand for a certain period, and the resulting supernatant liquid is removed, and then pure water is added and stirred again, and further left to stand for a certain period. In addition, a method of repeating the step of removing the supernatant liquid several times, a method of performing centrifugation instead of the above-mentioned standing, a method of removing ions by ultrafiltration, and the like can be mentioned.
Alternatively, cleaning may be performed by the following method. After the solution is prepared, the pH of the solution is adjusted to an acidic region of 5 or less, and the electric repulsive force on the surface of the silver particles is reduced by moving the equilibrium of the reaction of the above reaction formula (1) to the right side. It is possible to remove salts and solvents by washing in a state where metal colloidal particles are aggregated. In the case of a metal colloid particle having a low molecular weight sulfur compound such as mercapto acid on the particle surface as a dispersant, a stable bond is formed on the metal surface. Therefore, the aggregated metal colloid particle has an alkaline pH of 6 or more. By re-adjusting to this region, it is possible to obtain a metal colloid liquid that is easily redispersed and excellent in dispersion stability.
本実施形態のインクの製造過程では、上記工程の後、必要により銀コロイド粒子が分散した水溶液に水酸化アルカリ金属水溶液を添加し、最終的なpHを6〜11に調整することが好ましい。
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)
In the ink production process of the present embodiment, it is preferable to adjust the final pH to 6 to 11 by adding an aqueous alkali metal hydroxide solution to an aqueous solution in which silver colloidal particles are dispersed as necessary after the above step.
This is because the concentration of sodium, which is an electrolyte ion, may be decreased because washing is performed after reduction. In the solution in such a state, the equilibrium of the reaction represented by the following reaction formula (2) moves to the right side. To do. If this is the case, the electrical repulsive force of the silver colloid is reduced and the dispersibility of the silver particles is lowered. Therefore, by adding an appropriate amount of alkali hydroxide, the equilibrium of the reaction formula (2) is shifted to the left side, and silver It stabilizes the colloid.
—COO — Na + + H 2 O → —COOH + Na + + OH − (2)
このときに使用する上記水酸化アルカリ金属としては、例えば、最初にpHを調整する際に用いた化合物と同様の化合物を挙げることができる。
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。
As said alkali metal hydroxide used at this time, the compound similar to the compound used when adjusting pH first can be mentioned, for example.
If the pH is less than 6, the equilibrium of the reaction formula (2) shifts to the right side, so that the colloidal particles become unstable. On the other hand, if the pH exceeds 11, hydroxides of remaining ions such as iron ions This is not preferable because precipitation of selenium tends to occur. However, if iron ions or the like are removed in advance, there is no major problem even if the pH exceeds 11.
なお、ナトリウムイオン等の陽イオンは水酸化物の形で加えるのが好ましい。これは、水の自己プロトリシスを利用できるため最も効果的にナトリウムイオン等の陽イオンを水溶液中に加えることができるからである。
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。
Cations such as sodium ions are preferably added in the form of hydroxides. This is because the self-protolysis of water can be used, so that cations such as sodium ions can be added to the aqueous solution most effectively.
Moreover, in the said process of adjusting pH to 6-11, you may use an alkanolamine instead of an alkali metal hydroxide aqueous solution.
以上のようにして得られた銀コロイド粒子が分散した水溶液に、上述したような多糖類、ポリグリセリン化合物等の他の成分を添加することにより、導体パターン形成用インク(本発明の導体パターン形成用インク)を得る。
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。
By adding other components such as polysaccharides and polyglycerin compounds as described above to the aqueous solution in which silver colloidal particles obtained as described above are dispersed, an ink for forming a conductor pattern (the conductor pattern formation of the present invention) Ink).
In addition, the addition time of other components, such as a polysaccharide and a polyglycerin compound, is not specifically limited, As long as it is after formation of a silver colloid particle, it may be sufficient.
《導体パターンおよび配線基板》
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。
<< Conductor pattern and wiring board >>
Next, the conductor pattern and wiring board of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, a wiring board (ceramic circuit board) 30 includes a
積層基板32は、積層されたセラミックス基板31、31間に、導体パターン(回路、本発明の導体パターン)20を備えている。
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。
The
The
このような導体パターン20は、本発明の導体パターン形成用インクを用いて形成されている。このため、その前駆体10は、精度よく形成されており、クラックの発生が防止されている。また、導体パターン20は、断線の発生が防止された、信頼性の高いものとなっている。
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。
Such a
The
なお、導体パターン20は、導体パターン前駆体10を焼結処理として160℃以上で20分以上の条件で加熱することにより得られる。なお、この導体パターン前駆体10の焼結は、後述するようにセラミックス成形体15の脱脂、焼結とともに行うことができる。
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。
The
The
セラミックス基板31は、シート状をなしており、導体パターン20を支持する。
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。
The
In addition, a contact (via) 33 connected to the
As will be described later, the
以上のような配線基板30は、本発明の導体パターン形成用インクを用いて形成されているため、導体パターン20の断線が防止され、信頼性の高いものとなっている。
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。
Since the
The
《配線基板の製造方法》
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。
<Method for manufacturing wiring board>
Next, a method of manufacturing the wiring board as described above will be described with reference to the schematic process diagram of FIG.
Hereinafter, each step will be described in detail.
[Ceramic compact formation process (substrate preparation process)]
First, as a raw material powder, ceramic powder (ceramic material) made of alumina (Al 2 O 3 ) or titanium oxide (TiO 2 ) having an average particle diameter of 1 μm to 2 μm, and an average particle diameter of 1 μm to 2 μm A glass powder made of borosilicate glass or the like is prepared, and these are mixed at an appropriate mixing ratio, for example, a weight ratio of 1: 1.
次に、得られた混合粉末に適宜なバインダー(結合剤)や可塑剤、有機溶剤(分散剤)等を加え、混合・撹拌することにより、スラリーを得る。ここで、バインダーとしては、ポリビニルブチラールが好適に用いられるが、これは水に不溶であり、かつ、いわゆる油系の有機溶媒に溶解しあるいは膨潤し易いものである。
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。
Next, a suitable binder (binder), a plasticizer, an organic solvent (dispersant), etc. are added to the obtained mixed powder, and a slurry is obtained by mixing and stirring. Here, polyvinyl butyral is preferably used as the binder, but it is insoluble in water and easily dissolved or swelled in a so-called oil-based organic solvent.
Next, the resulting slurry is formed into a sheet on a PET film using a doctor blade, reverse coater, etc., and formed into a sheet having a thickness of several μm or more and several hundreds μm or less depending on the manufacturing conditions of the product. Then, it is wound on a roll.
続いて、製品の用途に合わせて切断し、さらに所定寸法のシートに裁断する。本実施形態では、例えば1辺の長さを200mmとする正方形状に裁断する。
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。
Subsequently, the sheet is cut according to the use of the product, and further cut into a sheet having a predetermined size. In this embodiment, for example, it is cut into a square shape having a side length of 200 mm.
Next, a through hole (through hole) is formed at a predetermined position by drilling with a CO 2 laser, a YAG laser, a mechanical punch or the like as necessary.
Then, by filling the through-hole with a thick film conductive paste in which metal particles are dispersed, a portion (contact precursor 16) to be the
Thus, a plurality of substrates (ceramic compact 15) are prepared.
[導体パターン前駆体形成工程]
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。
[Conductor pattern precursor forming step]
On the surface of one side of the ceramic molded
本実施形態において、導体パターン形成用インクの吐出は、例えば図4および図5に示すインクジェット装置(液滴吐出装置)100を用いることにより行うことができる。以下に、インクジェット装置100について説明する。
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。
In the present embodiment, the conductive pattern forming ink can be discharged by using, for example, an ink jet apparatus (droplet discharge apparatus) 100 shown in FIGS. Hereinafter, the
FIG. 4 is a perspective view of the
インクジェット装置100は、図5に示すインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド。以下、単にヘッドと呼ぶ)110と、ベース130と、テーブル140と、制御装置190と、テーブル位置決め手段170と、ヘッド位置決め手段180とを有している。
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。
The
The
テーブル140は、テーブル位置決め手段170を介してベース130に設置されている。また、テーブル140は、基材S(本実施形態ではセラミックス成形体15)を載置するものである。
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。
The table 140 is installed on the
A rubber heater (not shown) is disposed on the back surface of the table 140. The ceramic molded
セラミックス成形体15に着弾したインク1は、その表面側から水系分散媒の少なくとも一部が蒸発する。このとき、セラミックス成形体15は加熱されているので、水系分散媒の蒸発が促進される。そして、セラミックス成形体15に着弾したインク1は、乾燥とともにその表面の外縁から増粘し、つまり、中央部に比べて外周部における固形分(粒子)濃度が速く飽和濃度に達することから表面の外縁から増粘していく。外縁の増粘したインク1は、セラミックス成形体15の面方向に沿う自身の濡れ広がりを停止するため、着弾径しいては線幅の制御が容易になる。
At least part of the aqueous dispersion medium evaporates from the surface side of the ink 1 that has landed on the ceramic molded
セラミックス成形体15の加熱温度としては、例えば、40℃以上100℃以下で行うのが好ましく、50℃以上70℃以下で行うのがより好ましい。このような条件とすることにより、水系分散媒が蒸発した際に、クラックが発生するのをより効果的に防止することができる。
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。
The heating temperature of the ceramic molded
The
第1移動手段171は、Y方向と略平行に設けられた2本のレールと、当該レール上を移動する支持台とを有している。第1移動手段171の支持台は、モータ172を介してテーブル140を支持している。そして、支持台がレール上を移動することにより、基材Sを載置するテーブル140は、Y方向に移動および位置決めされる。
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。
The first moving means 171 has two rails provided substantially parallel to the Y direction and a support base that moves on the rails. The support base of the first moving means 171 supports the table 140 via the
The
ヘッド位置決め手段180は、第2移動手段181と、リニアモータ182と、モータ183、184、185とを有している。ヘッド位置決め手段180は、ヘッド110の位置を決定する。
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。
The
The second moving means 181 is provided with two support pillars standing from the
リニアモータ182は、支持部材付近に設けられており、ヘッド110のZ方向の移動および位置決めをすることができる。
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。
The
By the
図5に示すように、ヘッド110は、インクジェット方式(液滴吐出方式)によってインク1をノズル(突出部)118から吐出するものである。本実施形態では、ヘッド110は、圧電体素子としてのピエゾ素子113を用いてインクを吐出させるピエゾ方式を用いている。ピエゾ方式は、インク1に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えないなどの利点を有する。
As shown in FIG. 5, the
ヘッド110は、ヘッド本体111と、振動板112と、ピエゾ素子113とを有している。
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。
The
The head main body 111 has a
リザーバ116には、図示せぬインクタンクよりインク1が供給される。リザーバ116は、各インク室117にインク1を供給するための流路を形成している。
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。
Ink 1 is supplied to the
The
振動板112は、ヘッド本体111の上端面に装着されており、各インク室117の壁面を構成している。振動板112は、ピエゾ素子113の振動に応じて振動可能となっている。
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。
The
The
そして、駆動回路191からピエゾ素子113に電気信号を入力すると、ピエゾ素子113が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子113が収縮変形すると、インク室117の圧力が低下して、リザーバ116からインク室117にインク1が流入する。また、ピエゾ素子113が膨張変形すると、インク室117の圧力が増加して、ノズル118からインク1が吐出される。なお、印加電圧を変化させることにより、ピエゾ素子113の変形量を制御することができる。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子113の変形速度を制御することができる。すなわち、ピエゾ素子113への印加電圧を制御することにより、インク1の吐出条件を制御し得るようになっている。
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。
When an electric signal is input from the
The
以上のようなインクジェット装置100を用いることにより、インク1を、セラミックス成形体15(基材S)上の所望する場所に所望の量、精度良く吐出し、配することができる。さらに、インク1は、導体パターン形成用インクであるので、図5(a)に示したように導体パターン前駆体10を、長時間にわたって、精度良くしかも容易に形成することができる。また、インク1の付与を一時的に停止して、長期間放置した場合であっても、ヘッド110のノズル118の目詰まりが防止されており、極めて短時間の予備運転で、インク1についての優れた液滴の吐出安定性が得られる。
By using the
なお、形成した導体パターン前駆体10について、さらに乾燥処理を行ってもよい。乾燥処理は、上記の液滴吐出時におけるセラミックス成形体15の加熱温度と同様の条件で行うことができる。
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。
In addition, you may perform a drying process about the formed
In addition, when forming a general conductor pattern precursor, there was a problem that silver particles aggregated together with volatilization of the aqueous dispersion medium, resulting in bulges and cracks, but the
また、液滴吐出方法によりインク1を付与してから、セラミックス成形体15を加熱して水等の分散媒を蒸発させ、当該加熱後の導体パターン前駆体10の上に再度インク1を付与する、といった工程を繰り返し行うことで、厚膜の導体パターン前駆体10を形成してもよい。このような場合、セラミックス成形体15に一旦付与されたインク1の粘度が上昇することから、インク1がセラミックス成形体15上に過度に濡れ広がることを防止し、導体パターン前駆体10の厚さ、線幅等をより精度よく目的のものとすることができる。
Further, after applying ink 1 by the droplet discharge method, the ceramic molded
また、この場合において、分散媒を蒸発させた後のインク1に乾燥抑制剤が含まれる場合、形成された導体パターン前駆体10が完全に乾燥しない状態でもパターンが流失してしまうおそれがない。従って、一旦、インク1を付与して乾燥してから長時間放置し、その後、再度インク1を付与することが可能になる。
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。
Further, in this case, when the drying inhibitor is included in the ink 1 after the dispersion medium is evaporated, there is no possibility that the pattern is lost even when the formed
In this case, since the polysaccharides and polyglycerin compounds as described above are chemically and physically stable compounds, the ink changes in quality even if the ink is applied and dried and left for a long time. There is no fear, ink can be applied again, and a uniform pattern can be formed. Thereby, there is no possibility that the
After the
[積層工程]
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。
[Lamination process]
Next, the PET film is peeled off from these ceramic molded
At this time, the ceramic molded
その後、セラミックス成形体15を構成するバインダーのガラス転移点以上に加熱しつつ、各セラミックス成形体15同士を圧着する。これにより、積層体17を得る。なお、一般の導体パターン形成用インクには、液滴の吐出安定性を優れたものとするために乾燥抑制剤を大量に添加する場合があり、このような場合、添加剤が結晶として本工程において析出しやすい問題があった。しかしながら、本発明では、導体パターン形成用インク1に上述したような多糖類およびポリグリセリン化合物が含まれることにより、乾燥抑制剤の含有量を比較的低いものとすることができ、このような問題を防止することができる。
Thereafter, the
[加熱工程]
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。
[Heating process]
When the
ここで、積層体17の加熱温度としては、セラミックス成形体15中に含まれるガラス材料の軟化点以上とするのが好ましく、具体的には、600℃以上900℃以下とするのが好ましい。また、加熱条件としては、適宜な速度で温度を上昇させ、かつ下降させるようにし、さらに、最大加熱温度、すなわち前記の600℃以上900℃以下の温度では、その温度に応じて適宜な時間保持するようにする。
Here, the heating temperature of the
このようにガラスの軟化点以上の温度、すなわち前記温度範囲にまで加熱温度を上げることにより、得られるセラミックス基板31のガラス成分を軟化させることができる。したがって、その後常温にまで冷却し、ガラス成分を硬化させることにより、積層基板32を構成する各セラミックス基板31と導体パターン20との間がより強固に固着するようになる。
Thus, the glass component of the
また、このような温度範囲で加熱することにより、得られるセラミックス基板31は、900℃以下の温度で焼結されて形成された、低温焼結セラミックス(LTCC)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。
Further, by heating in such a temperature range, the obtained
Here, the metals in the ink 1 arranged on the ceramic molded
このような加熱処理によって導体パターン20は、セラミックス基板31中のコンタクト33に直接接続させられ、導通させられて形成されたものとなる。ここで、この導体パターン20が単にセラミックス基板31上に載っているだけでは、セラミックス基板31に対する機械的な接続強度が確保されず、したがって衝撃等によって破損してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態では、前述したようにセラミックス成形体15中のガラスを一旦軟化させ、その後硬化させることにより、導体パターン20をセラミックス基板31に対し強固に固着させている。したがって、形成された導体パターン20は、機械的にも高い強度を有するものとなる。
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。
By such heat treatment, the
By such heat treatment, the
以上のようなセラミックス回路基板30の製造方法では、導体パターンの形成に際し、インク1を使用しているため、インク1の液滴の吐出安定性が優れており、導体パターン前駆体10を精度よく形成できる。また得られる導体パターン20は、クラックの発生、断線が防止された信頼性の高いものとなっている。また、製造されるセラミックス回路基板30も、信頼性の高いものとなっている。
In the manufacturing method of the
以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
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。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to these.
For example, in the above-described embodiment, the case where the colloid liquid is used as the dispersion liquid in which the metal particles are dispersed in the solvent has been described, but the colloid liquid may not be used.
In the above-described embodiment, the conductor pattern forming ink is described as having silver particles dispersed therein, but may be other than silver. Examples of the metal contained in the metal particles include silver, copper, palladium, platinum, gold, and alloys thereof. One or more of these can be used in combination. When the metal particles are an alloy, the metal is mainly used, and an alloy containing another metal may be used. Moreover, the alloy which the said metals mixed with arbitrary ratios may be sufficient. Further, mixed particles (for example, particles in which silver particles, copper particles, and palladium particles are present in an arbitrary ratio) may be dispersed in a liquid. Since these metals have a low resistivity and are stable and are not oxidized by heat treatment, it is possible to form a stable conductor pattern with a low resistance by using these metals.
Further, for example, in the above-described embodiment, the piezo method is used as the droplet discharge method. However, the present invention is not limited to this, and for example, a method of discharging ink by bubbles generated by heating the ink is known. Various techniques can be applied.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
[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。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[1] Production of conductor pattern forming ink (Example 1)
17 mL of trisodium citrate dihydrate and 0.36 g of tannic acid were dissolved in 50 mL of water made alkaline by adding 3 mL of 10N-NaOH aqueous solution. To the obtained solution, 3 mL of 3.87 mol / L silver nitrate aqueous solution was added and stirred for 2 hours to obtain a silver colloid solution. The obtained silver colloid solution was desalted by dialysis until the electrical conductivity was 30 μS / cm or less. After dialysis, the coarse metal colloid particles were removed by centrifugation at 3000 rpm for 10 minutes.
この銀コロイド液に、ポリグリセリン化合物としてのポリグリセリン(重量平均分子量:500)と、多糖類としてのマルトデキストリン(重量平均分子量:4100)と、表面張力調整剤としてのサーフィノール104PG−50(日信化学工業社製)およびオルフィンEXP4036(日信化学工業社製)とを添加し、さらに濃度調整用のイオン交換水を添加して調整し、導体パターン形成用インクとした。なお、導体パターン形成用インクの調製に用いた多糖類としてのマルトデキストリンは、常温(25℃)で固体のものであった。 To this silver colloidal solution, polyglycerin (weight average molecular weight: 500) as a polyglycerin compound, maltodextrin (weight average molecular weight: 4100) as a polysaccharide, and Surfynol 104PG-50 (day Shinshin Chemical Industry Co., Ltd.) and Olphine EXP4036 (Nisshin Chemical Industry Co., Ltd.) were added, and ion-exchanged water for adjusting the concentration was further added to prepare a conductor pattern forming ink. The maltodextrin as a polysaccharide used for the preparation of the conductor pattern forming ink was solid at room temperature (25 ° C.).
(実施例2〜20)
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。
(Examples 2 to 20)
A conductor pattern forming ink was produced in the same manner as in Example 1 except that the types and materials of the materials used for preparing the conductor pattern forming ink were changed as shown in Table 1.
(Examples 21 to 28)
As the polysaccharide used for the preparation of the conductive pattern forming ink, each of the reduced maltodextrins (weight average molecular weight: 1200) is solid at room temperature (25 ° C.), except that a part of the carbonyl group is reduced. Except for changing the type of material and the material as shown in Table 2, the type and material of each material were changed as shown in Table 2 in the same manner as in Example 1 to produce a conductor pattern forming ink.
(Comparative Examples 1-11)
A conductor pattern forming ink was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the types and materials of the materials used for the preparation of the conductor pattern forming ink were changed as shown in Table 2.
Tables 1 and 2 show the compositions of the conductor pattern forming inks of the examples and comparative examples.
[2]液滴吐出の安定性評価(安定吐出性評価)
[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。
[2] Droplet ejection stability evaluation (stable ejection performance evaluation)
[2.1] Evaluation of landing position accuracy Room temperature 25 ° C., relative humidity 50%, the ink jet apparatus as shown in FIGS. 4 and 5 installed in a
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、着弾位置精度評価を行うことができなかった。
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。
In addition, it was difficult for the ink for forming a conductor pattern of Comparative Examples 9 and 11 to eject droplets, and thus the landing position accuracy could not be evaluated.
A: The average value of the shift amounts d is less than 0.03 μm.
B: The average value of the shift amount d is 0.03 μm or more and less than 0.08 μm.
C: The average value of the shift amount d is 0.08 μm or more and less than 0.12 μm.
D: The average value of the shift amount d is 0.12 μm or more.
[2.2]連続吐出試験(目詰まり評価)
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。
[2.2] Continuous discharge test (clogging evaluation)
The ink for forming a conductor pattern of each of the examples and comparative examples 1 to 8 and 10 was placed in an ink jet apparatus as shown in FIGS. 4 and 5 installed in a clean room of room temperature 25 ° C., relative humidity 50% and
In addition, it was difficult for the conductive pattern forming inks of Comparative Examples 9 and 11 to discharge droplets, and a continuous discharge test (clogging evaluation) could not be performed.
A:ノズルの目詰まりの発生がない。
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。
A: No nozzle clogging occurs.
B: The occurrence rate of nozzle clogging is less than 0.5% (excluding zero), and clogging can be eliminated by cleaning.
C: The occurrence rate of nozzle clogging is 0.5% or more and less than 1.0%, and clogging can be eliminated by cleaning.
D: The occurrence rate of nozzle clogging is 1.0% or more, or clogging cannot be eliminated by cleaning.
In addition, said evaluation was performed on the same conditions about each Example and Comparative Examples 1-8, and 10.
[2.3]液滴吐出量の安定性評価
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。
[2.3] Evaluation of Stability of Droplet Discharge Amount In the ink jet apparatus as shown in FIGS. 4 and 5 installed in a clean room of room temperature 25 ° C., relative humidity 50%,
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、液滴吐出量の安定性評価を行うことができなかった。
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。
In addition, the conductive pattern forming inks of Comparative Examples 9 and 11 were difficult to eject droplets, and the stability of the droplet ejection amount could not be evaluated.
A: The value of ΔW / W T is less than 0.020.
B: The value of ΔW / W T is 0.020 or more and less than 0.420.
C: The value of ΔW / W T is 0.420 or more and less than 0.720.
D: The value of ΔW / W T is 0.720 or more.
[3]セラミックス回路基板の作製および評価
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。
[3] Production and Evaluation of Ceramic Circuit Board The conductor pattern forming inks obtained in the respective Examples and Comparative Examples 1 to 8 and 10 were put into an ink jet apparatus as shown in FIGS. 4 and 5, respectively.
Next, the ceramic green sheet was heated to 60 ° C. and held. Drops of 15 ng per droplet were sequentially discharged from each discharge nozzle, and 20 lines (precursors) having a line width of 35 μm, a thickness of 15 μm, and a length of 10.0 cm were drawn. The distance between each line was 5 mm. And the ceramic green sheet in which this line was formed was put into the drying furnace, and it heated and dried at 60 degreeC for 30 minutes.
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。また、各シートについて、クラックがあるか否かを確認した。この結果を表3に示した。なお、表3には、第1のセラミックスグリーンシートのうち、ラインにクラックの入っていない良品の数を示した。 The ceramic green sheet on which the line was formed as described above was used as the first ceramic green sheet. 20 sheets of this first ceramic green sheet were prepared for each ink. Each sheet was checked for cracks. The results are shown in Table 3. Table 3 shows the number of non-defective products having no cracks in the line among the first ceramic green sheets.
次に、別のセラミックスグリーンシートに上記の金属配線の両端位置に機械式パンチ等によって孔開けを行うことで計40箇所に直径100μmのスルーホールを形成し、得られた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することでコンタクト(ビア)を形成した。さらに、このコンタクト(ビア)上に2mm角のパターンを、得られた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用いて上記液滴吐出装置を用いて端子部を形成した。 Next, through holes having a diameter of 100 μm were formed in a total of 40 locations by punching another ceramic green sheet with mechanical punches or the like at both ends of the metal wiring, and each of the obtained Examples and Comparative Examples Contacts (vias) were formed by filling 1 to 8 and 10 conductor pattern forming inks. Further, a 2 mm square pattern is formed on the contact (via), and a terminal portion is formed by using the above-described droplet discharge device using the conductive pattern forming inks of the respective Examples and Comparative Examples 1 to 8 and 10. did.
この端子部が形成されたセラミックスグリーンシートを第2のセラミックスグリーンシートとした。
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。
The ceramic green sheet on which this terminal portion was formed was used as the second ceramic green sheet.
Next, the first ceramic green sheet was laminated under the second ceramic green sheet, and two unprocessed ceramic green sheets were laminated as reinforcing layers to obtain a raw laminate. This raw laminate was prepared for each of the 20 first ceramic green sheets for each ink, and 20 blocks were prepared for each ink.
次に、生の積層体を、95℃の温度において、250kg/cm2の圧力で30分間プレスした後、大気中において、昇温速度66℃/時間で約6時間、昇温速度10℃/時間で約5時間、昇温速度85℃/時間で約4時間といった連続的に昇温する昇温過程を経て、最高温度890℃で30分間保持するといった焼結プロファイルに従って焼結し、セラミックス回路基板を得た。
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。
Next, the raw laminate was pressed at a temperature of 95 ° C. at a pressure of 250 kg / cm 2 for 30 minutes, and then in the atmosphere at a temperature rising rate of 66 ° C./hour for about 6 hours and a temperature rising rate of 10 ° C. / The ceramic circuit is sintered according to a sintering profile in which the temperature is continuously raised, such as about 5 hours in time and about 4 hours at a rate of temperature increase of 85 ° C./hour, and then held at a maximum temperature of 890 ° C. for 30 minutes. A substrate was obtained.
After cooling, for each ceramic circuit board, a tester was applied between the terminal portions formed on the 20 conductor patterns to confirm the presence or absence of conduction, and those with a conductivity of 100% were regarded as non-defective products. The conductivity was obtained by dividing the number of conductive patterns in each ceramic circuit board by the number of formed conductive patterns (20).
[4]セラミックス回路基板の作製および評価
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。
[4] Production and Evaluation of Ceramic Circuit Board The conductor pattern forming inks obtained in the respective Examples and Comparative Examples 1 to 8 and 10 were put into an ink jet apparatus as shown in FIGS. 4 and 5, respectively.
Next, the ceramic green sheet was heated to 60 ° C. and held. Drops of 15 ng per droplet were sequentially discharged from each discharge nozzle, and 20 lines (precursors) having a line width of 35 μm, a thickness of 15 μm, and a length of 10.0 cm were drawn. The distance between each line was 5 mm. A 1.5 mm square pattern was formed at both ends of each line to form terminal portions. And the ceramic green sheet in which this line was formed was put into the drying furnace, and it heated and dried at 60 degreeC for 30 minutes.
The ceramic green sheet on which the line was formed as described above was used as the first ceramic green sheet. 20 sheets of this first ceramic green sheet were prepared for each ink.
次に、第1のセラミックスグリーンシートの下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3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。次に、生の積層体を、95℃の温度において、250kg/cm2の圧力で30分間プレスした。各ブロックについて、ラインの線幅がプレス工程による変形があるか否かを確認した。判定は描画後線幅35μmに対して10μm以上の変形が1つもないものを良品として、この結果を表3に示した。なお、表3には、良品の数を示した。 Next, three unprocessed ceramic green sheets were laminated as reinforcing layers under the first ceramic green sheet to obtain a raw laminate. This raw laminate was prepared for each of the 20 first ceramic green sheets for each ink, and 20 blocks were prepared for each ink. The raw laminate was then pressed for 30 minutes at a temperature of 95 ° C. and a pressure of 250 kg / cm 2 . About each block, it was confirmed whether the line width of a line had a deformation | transformation by a press process. For the determination, those having no deformation of 10 μm or more with respect to the line width of 35 μm after drawing are regarded as non-defective products, and the results are shown in Table 3. Table 3 shows the number of non-defective products.
次に、大気中において、昇温速度66℃/時間で約6時間、昇温速度10℃/時間で約5時間、昇温速度85℃/時間で約4時間といった連続的に昇温する昇温過程を経て、最高温度890℃で30分間保持するといった焼結プロファイルに従って焼結し、セラミックス回路基板を得た。
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。
Next, in the atmosphere, the temperature is increased continuously at a temperature rising rate of 66 ° C./hour for about 6 hours, a temperature rising rate of 10 ° C./hour for about 5 hours, and a temperature rising rate of 85 ° C./hour for about 4 hours. The ceramic circuit board was obtained through a temperature process and sintering according to a sintering profile of holding at a maximum temperature of 890 ° C. for 30 minutes.
After cooling, for each ceramic circuit board, a tester was applied between the terminal portions formed on the 20 conductor patterns to confirm the presence or absence of conduction, and those with a conductivity of 100% were regarded as non-defective products. The conductivity was obtained by dividing the number of conductive patterns in each ceramic circuit board by the number of formed conductive patterns (20).
These results are shown in Table 3.
表3に示すように、本発明の導体パターン形成用インクでは、吐出安定性に優れるものであった。また、本発明の導体パターン形成用インクを用いて形成された導体パターンおよび配線基板は、優れた導通率を示し、信頼性の高いものであった。これに対して、比較例では、満足な結果が得られなかった。
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。
As shown in Table 3, the conductor pattern forming ink of the present invention was excellent in ejection stability. In addition, the conductor pattern and the wiring board formed using the conductor pattern forming ink of the present invention showed excellent electrical conductivity and high reliability. On the other hand, in the comparative example, a satisfactory result was not obtained.
Further, when the content of the silver colloid particles in the ink was changed to 20 wt% and 30 wt%, the same result as above was obtained.
1…導体パターン形成用インク(インク) 10…導体パターン前駆体(前駆体) 15…セラミックス成形体(セラミックスグリーンシート) 16…コンタクト前駆体 17…積層体 20、20A…導体パターン(回路) 30…セラミックス回路基板(配線基板) 31…セラミックス基板 32…積層基板 33…コンタクト 100…インクジェット装置(液滴吐出装置) 110…インクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド、ヘッド) 111…ヘッド本体 112…振動板 113…ピエゾ素子 114…本体 115…ノズルプレート 115P…インク吐出面 116…リザーバ 117…インク室 118…ノズル(突出部) 130…ベース 140…テーブル 170…テーブル位置決め手段 171…第1移動手段 172…モータ 180…ヘッド位置決め手段 181…第2移動手段 182…リニアモータ 183、184、185…モータ 190…制御装置 191…駆動回路 S…基材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conductor pattern formation ink (ink) 10 ... Conductor pattern precursor (precursor) 15 ... Ceramic molding (ceramics green sheet) 16 ...
Claims (8)
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。 A conductive pattern forming ink that is applied to a ceramic molded body composed of a material containing ceramic particles and a binder by a droplet discharge method, and is used to form a conductive pattern,
Metal particles,
An aqueous dispersion medium in which the metal particles are dispersed;
A water-soluble polysaccharide having a weight average molecular weight of 1,000 or more and 5,000 or less;
A polyglycerin compound having a polyglycerin skeleton,
The content of the polysaccharide in the conductor pattern forming ink is 1.0 wt% or more and 28 wt% or less,
The content of the polyglycerin compound in the conductive pattern forming ink is 1.0% by weight or more and 28% by weight or less,
An ink for forming a conductor pattern, wherein the viscosity at 25 ° C. is 20 mPa · s or less.
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