JP6407014B2 - 薄膜印刷用導電性組成物及び薄膜導電パターン形成方法 - Google Patents
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Description
配合例1
5.4質量%に濃縮した銀ナノワイヤー(AgNW BlueNano社製 1質量%イソプロパノール分散液)のイソプロパノール分散液を46.3g、ビニルブチラール樹脂BM−1(積水化学(株)製)をターピネオール−C(日本テルペン工業(株)製)に溶解して、20質量%にしたもの4.105g、ターピネオール−C0.857gを混合しエバポレーターにより大部分のイソプロパノールを留去したのち、MTPH(日本テルペン化学(株)製、イソボルニルシクロヘキサノール)22.4g、扁平銀粒子としてAg Nano Flake N300(トクセン工業(株)製、Ag含有量85.5質量%のターピネオール分散ペースト)26.41gを加え、遊星型真空攪拌装置(ARV−310、シンキー社製)にて最大攪拌速度2000rpmで30分程度混合して、配合例1の薄膜印刷用導電性組成物(インク)を調製した。
配合例1におけるインク作製例と同様にして、銀ナノワイヤー、銀粒子、バインダー樹脂、溶媒を用いて作製した配合例2〜4および比較配合例1〜3,5の薄膜印刷用導電性組成物(インク)の組成を配合例1の結果とともに表1にまとめて示した。なお、比較配合例1〜3,5では銀ナノワイヤーを使用していない。このため、エバポレーターの操作は無く遊星型真空攪拌装置でいきなり攪拌した。また、比較配合例5では、MTPHを使用せず、ターピネオール−Cを増量(58.7質量%)している。
5.4質量%に濃縮した銀ナノワイヤー(AgNW BlueNano社製 1質量%イソプロパノール分散液)のイソプロパノール分散液を277.8g、ビニルブチラール樹脂BM−1(積水化学(株)製)をターピネオール−C(日本テルペン工業(株)製)に溶解して、20質量%にしたもの4.105g、ジヒドロターピネオール(日本テルペン工業(株)製)23.3gを混合しエバポレーターにより大部分のイソプロパノールを留去したのち、扁平銀粒子としてAg Nano Flake N300(トクセン工業(株)製、Ag含有量85.5質量%のターピネオール分散ペースト)11.69gを加え、遊星型真空攪拌装置(ARV−310、シンキー社製)にて最大攪拌速度2000rpmで30分程度混合して、サンプルを調製した。配合例5では、MTPHを使用しない代わりに銀ナノワイヤーの配合量を増量(27.7質量%)している。配合例5の組成も表1に示した。
配合例5におけるインク作製例と同様にして、銀ナノワイヤー、銀粒子、バインダー樹脂、溶媒を用いて作製した比較配合例4の組成も表1に示した。比較配合例4では、配合例5に比べて銀ナノワイヤーの配合量を減らしている(4.3質量%)。
ブルックフィールド社製E型粘度計DV−II+Proによりローター52を用いてローターの回転数が10RPM(剪断速度20s−1)のときの溶媒及び薄膜印刷用導電性組成物(インク)の粘度を25℃にて測定した。結果を表1に示す。また、表1において、チクソ比は、上記ローターの回転数が10RPMのときの粘度に加えてローターの回転数が1RPM(剪断速度2s−1)のときの粘度も測定し、ローターの回転数が1RPMと10RPMのときの粘度の比([剪断速度2s−1での粘度値]/[剪断速度20s−1での粘度値])として求めた。
実施例1
スクリーン版としてメッシュカウント640で線径15μmΦ カレンダー加工品のメッシュを用いて、乳剤IC−10000(ムラカミ社製)を用いて膜厚5μmで 硬膜処理して作製した2cm角のパターンを有するスクリーン版を用いて配合例1のインクを印刷した。なお、基板はポリイミド(PI)フィルム(カプトン(登録商標)100N、東レ・デュポン株式会社製)を用いた。前記の通り調製した薄膜印刷用導電性組成物(インク)を前記スクリーン版を用いて2cm角のパターンを基板表面に印刷した後、予備乾燥をせずに、140℃で60分間加熱焼成処理して薄膜導電パターンを形成した。
配合例2のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
配合例3のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
配合例4のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
配合例5のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
比較配合例1のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
比較配合例2のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
比較配合例3のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
比較配合例4のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
比較配合例5のインクを使用した以外は、実施例1と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
実施例6
配合例1で作製した薄膜印刷用導電性組成物(インク)を用い、ポリイミドフィルム(カプトン(登録商標)100N、東レ・デュポン株式会社製)に上記と同様に印刷して一晩風乾した。その後、NovaCentrix社製のキセノン照射装置Pulse Forge3300を使用してパルス光照射を行った。なお、パルス光の照射条件は、光源の駆動電圧400V、照射時間(ON)100μsecで4Hzの間隔(OFF)で30回照射して薄膜導電パターンを形成した。
比較配合例1のインクを使用した以外は、実施例6と同様にして薄膜導電パターンを形成した。
日立ハイテク株式会社製 FE−SEM S−5200により上記薄膜導電パターンの焼成後の膜厚を測定した。結果を表2に示す。
三菱化学株式会社製LORESTA(登録商標)−GP MCP−T610 4探針法表面抵抗率、体積抵抗率測定装置を使用して形成された薄膜導電パターンの焼成後の体積抵抗率を測定した。結果を表2に示す。
Claims (12)
- 扁平状または球状の金属粒子、金属ナノワイヤー及び/または金属ナノチューブ、バインダー樹脂並びに溶媒を含み、前記金属粒子と金属ナノワイヤー及び/または金属ナノチューブの比率(金属粒子:金属ナノワイヤー及び/または金属ナノチューブ)が97:3〜40:60であり、前記金属粒子と前記金属ナノワイヤー及び/または金属ナノチューブとの合計の含有率が15〜60質量%であり、前記溶媒の含有率が30〜85質量%であり、前記金属粒子と前記金属ナノワイヤー及び/または金属ナノチューブとの合計量100質量部に対して前記バインダー樹脂を0.5〜15質量部含有し、25℃における粘度が1.0×103〜5.0×105mPa・sであることを特徴とする薄膜印刷用導電性組成物。
- 前記金属粒子には、扁平金属粒子が含まれ、前記扁平金属粒子の厚さの最大値が500nmである、請求項1に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- [剪断速度2s−1での粘度値]/[剪断速度20s−1での粘度値]で表されるチクソ比が1.5〜20の範囲である、請求項1または2に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 前記溶媒には、橋かけ環骨格を有する炭化水素基と水酸基とを有する有機化合物が5〜90質量%含まれる、請求項1から3のいずれか一項に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 前記橋かけ環骨格を有する炭化水素基と水酸基とを有する有機化合物は、イソボルニルシクロヘキサノール、トリシクロデカンジメタノールまたはヒドロキシジシクロペンタジエンのいずれか、またはこれらの混合物である、請求項4に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 前記バインダー樹脂は、ポリ−N−ビニルアミド、ポリアルキレングリコール、ポリウレタン、セルロース樹脂およびその誘導体、ポリエステル樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂のいずれかである、請求項1から5のいずれか一項に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 前記ポリ−N−ビニルアミドは、ポリ−N−ビニルホルムアミド、ポリ−N−ビニルアセトアミド、ポリ−N−ビニルピロリドンおよびポリ−N−ビニルカプロラクタム、もしくはそれらのモノマーと他のビニル化合物との共重合体からなる群から選択される少なくとも一種であり、前記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレングリコールとプロピレングリコールとの共重合体、ポリTHFからなる群から選択される少なくとも一種であり、前記セルロース樹脂は、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシセルロース、メチルヒドロキシセルロース、セルロースアセテートからなる群から選択される少なくとも一種であり、前記エポキシ樹脂は、ビスフェノール−A−型エポキシ樹脂、ビスフェノール−F−型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族多価エポキシ樹脂、脂環族グリシジル型多価エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項6に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 前記ポリウレタンは、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオールから選択される少なくとも一種のポリオール、またはペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、グリセリンから選択される少なくとも一種のポリオール、またはパラトルエンスルホン酸のエチレンオキサイド及び/またはプロピレンオキサイド付加物から選択される少なくとも一種の水酸基含有化合物と、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート、トリレンジイソシアネートから選択される少なくとも一種のイソシアネート基含有化合物との反応物である、請求項6に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 扁平状の金属粒子を、前記金属粒子、金属ナノワイヤー及び/または金属ナノチューブを含む金属成分全体中に5質量%以上90質量%以下含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 前記金属粒子と前記金属ナノワイヤー及び/または金属ナノチューブとの合計量100質量部に対して前記バインダー樹脂を0.5〜5質量部含有する、請求項1から9のいずれか一項に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 厚さが5μm以下の薄膜導電パターンのスクリーン印刷に使用される、請求項1から10のいずれか一項に記載の薄膜印刷用導電性組成物。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の薄膜印刷用導電性組成物により、基板上に任意の形状のパターンをスクリーン印刷する工程と、
前記パターンに300℃以下の加熱焼成またはパルス光を照射する工程と、
を有することを特徴とする薄膜導電パターン形成方法。
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