JP6734925B2 - Silver paste for flexible substrates - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂等の耐熱性の低い基板に導電膜を形成することができる銀ペーストに関する。
本出願は、2016年9月16日に出願された日本国特許出願2016−182291号に基づく優先権を主張している。その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
The present invention relates to a silver paste capable of forming a conductive film on a substrate having low heat resistance such as resin.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-182291 filed on September 16, 2016. The entire content of that application is incorporated herein by reference.

電子部品を搭載する回路基板については、小型化、薄型化、軽量化および高機能化に伴い、無機基板に代えて、ポリマー基板上に導電膜を印刷することが行われてきている。ポリマー基板は無機基板に比較して耐熱性に劣ることから、導電膜を形成するための導電性ペーストに対しても低温(例えば400℃以下)で製膜が可能なことが求められる。特許文献1〜2には、例えば、低温での製膜を好適に行うための低温焼結性に優れた銀粉末と、この銀粉末を含む銀ペーストが開示されている。また特許文献3には、銀粉末と低温で硬化する熱可塑性樹脂とを含む銀ペーストが開示されている。 Regarding a circuit board on which electronic components are mounted, a conductive film has been printed on a polymer substrate in place of the inorganic substrate as the circuit board becomes smaller, thinner, lighter, and more sophisticated. Since the polymer substrate is inferior in heat resistance to the inorganic substrate, it is required that the conductive paste for forming the conductive film can be formed at a low temperature (for example, 400° C. or lower). Patent Documents 1 and 2 disclose, for example, a silver powder having excellent low-temperature sinterability for suitably performing film formation at low temperature, and a silver paste containing the silver powder. Patent Document 3 discloses a silver paste containing silver powder and a thermoplastic resin that cures at a low temperature.

国際公開第2014/084275号公報International Publication No. 2014/084275 日本国特許出願公開第2013−36057号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-36057 国際公開第2013/081664号公報International Publication No. 2013/081664

ところで、近年、薄くフレキシブルなポリマーフィルムを基板とし、銀ペーストに代表される導電性ペーストを印刷することで、フレキシブルプリント配線基板(Flexible printed circuits:FPC)をハイスループットかつ低コストで大量生産することが行われている。この種の基板に用いられる銀ペーストとしては、製膜された導電膜自体にも柔軟性が求められることから、基材の耐熱温度以下の温度で硬化する熱硬化性樹脂をバインダとして含む熱硬化型銀ペーストが汎用されている。しかしながら、この熱硬化型銀ペーストから得られる導電膜は、ポリマーフィルム基板を繰り返し湾曲させた場合に基板から剥離しやすいという問題があった。また、ポリマーフィルム基板は、薄層化により熱感受性が高まることから、従来よりも更に低温(例えば140℃以下)で製膜することが求められてもいる。 By the way, in recent years, a flexible printed circuit board (FPC) is mass-produced at high throughput and low cost by printing a conductive paste typified by a silver paste using a thin and flexible polymer film as a substrate. Is being done. As a silver paste used for this type of substrate, since the formed conductive film itself is required to have flexibility, a thermosetting resin containing a thermosetting resin that cures at a temperature lower than the heat resistant temperature of the base material as a binder is used. Mold silver paste is commonly used. However, the conductive film obtained from this thermosetting silver paste has a problem that it is easily peeled off from the substrate when the polymer film substrate is repeatedly curved. Further, since the polymer film substrate has higher heat sensitivity due to the thin layer, it is required to form the film at a temperature lower than that in the past (for example, 140° C. or lower).

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐熱性の低いフレキシブルな基板に低温で接着性の良い導電膜を形成することができるフレキシブル基板用銀ペーストを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a silver paste for a flexible substrate, which can form a conductive film having good adhesiveness at low temperature on a flexible substrate having low heat resistance. is there.

従来のこの種の熱硬化型銀ペーストから得られる導電膜は、厚みが概ね10〜30μm程度である。本発明者らの検討によると、熱硬化型銀ペーストから形成された導電膜を備えるポリマーフィルム基板を繰り返し湾曲させると、導電膜はその硬さと厚みとに起因して剥離し易くなることを知見した。ここで、この種の熱硬化型銀ペーストは、絶縁性の熱硬化型樹脂を銀粒子のバインダとして用いている。そのため、形成される導電膜の導電性を確保するためには、微細で比表面積の大きい銀ナノ粒子を用いることはバインダの増大に繋がるため困難であり、平均粒子径がおおよそ2〜5μm以上のフレーク形状の銀粉末を用いることが必要であった。その結果、かかる平均粒子径の粒子から形成される導電膜が安定して形成されるのは、厚みがおおよそ10μm以上の場合となってしまい、導電膜の導電性と、膜強度や接着性等の物理特性との両立を考慮した場合、導電膜の厚みを薄くすることは困難であった。 A conventional conductive film obtained from this type of thermosetting silver paste has a thickness of about 10 to 30 μm. According to the study of the present inventors, it was found that when a polymer film substrate including a conductive film formed of a thermosetting silver paste is repeatedly curved, the conductive film is easily peeled off due to its hardness and thickness. did. Here, this type of thermosetting silver paste uses an insulating thermosetting resin as a binder for silver particles. Therefore, in order to secure the conductivity of the formed conductive film, it is difficult to use fine silver nanoparticles having a large specific surface area because it leads to an increase in the binder, and the average particle diameter is about 2 to 5 μm or more. It was necessary to use flake-shaped silver powder. As a result, a conductive film formed of particles having such an average particle diameter is stably formed only when the thickness is approximately 10 μm or more, and the conductivity of the conductive film and the film strength, adhesiveness, etc. It was difficult to reduce the thickness of the conductive film in consideration of compatibility with the physical characteristics of.

そこで本発明者らは、フレキシブルな基板にフレキシブルな導電膜を形成するには、ナノメートルオーダーの銀粉末の使用が欠かせない、との視点から鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決すべく本発明が提供するフレキシブル基板用銀ペースト(以下、単に「銀ペースト」、「ペースト」等という場合がある。)は、フレキシブルフィルム基板に導電膜を形成するための銀ペーストである。このフレキシブル基板用銀ペーストは、(A)銀粉末と、(B)バインダとしての熱可塑性ポリエステル樹脂と、(C)上記熱可塑性ポリエステル樹脂を溶解させる溶剤と、を含んでいる。そして(A)銀粉末は、平均粒子径が40nm以上100nm以下であることを特徴としている。また、(B)熱可塑性ポリエステル樹脂は、ガラス転移点が60℃以上90℃以下であって、銀粉末100質量部に対して、5質量部以上8質量部以下の割合で含まれることを特徴としている。そして(C)溶剤は、沸点が180℃以上250℃以下であって、分子構造にフェニル基を含むことを特徴としている。 Therefore, the present inventors have completed the present invention as a result of earnest research from the viewpoint that the use of nanometer-order silver powder is indispensable for forming a flexible conductive film on a flexible substrate. It was That is, the silver paste for a flexible substrate (hereinafter, may be simply referred to as “silver paste”, “paste”, etc.) provided by the present invention to solve the above problems is used for forming a conductive film on a flexible film substrate. It is a silver paste. The silver paste for a flexible substrate contains (A) silver powder, (B) a thermoplastic polyester resin as a binder, and (C) a solvent that dissolves the thermoplastic polyester resin. The silver powder (A) is characterized by having an average particle diameter of 40 nm or more and 100 nm or less. Further, the thermoplastic polyester resin (B) has a glass transition point of 60° C. or higher and 90° C. or lower, and is contained in a ratio of 5 parts by mass or more and 8 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silver powder. I am trying. The solvent (C) is characterized by having a boiling point of 180° C. or higher and 250° C. or lower and containing a phenyl group in its molecular structure.

このようなフレキシブル基板用銀ペーストを用いることで、フレキシブル基板に、140℃以下の低温で、例えば3μm以下の厚みのフレキシブルな導電膜を密着性良く好適に形成することができる。このことにより、基板から剥がれ難く、例えば基板を繰り返し湾曲させた場合であっても剥離の抑制された導電膜を形成することができる。また例えば、基板を90°に折り曲げたり、伸ばしたり(真っ直ぐに広げたり)した場合であっても、剥離の抑制された導電膜を形成することができる。 By using such a silver paste for a flexible substrate, a flexible conductive film having a thickness of, for example, 3 μm or less can be favorably formed on the flexible substrate at a low temperature of 140° C. or less with good adhesion. This makes it possible to form a conductive film which is hard to peel off from the substrate and whose peeling is suppressed even when the substrate is repeatedly curved, for example. Further, for example, even when the substrate is bent at 90° or stretched (straightened out), a conductive film in which peeling is suppressed can be formed.

なお、銀粉末の平均粒子径は、電子顕微鏡観察に基づき測定された個数基準の粒度分布における、累積50%粒子径を意味する。粒度分布は、具体的には、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)等を用い、適切な倍率(例えば5万倍)で銀粉末を観察し、100個以上(例えば100〜1000個)の銀粒子について求めた円相当径を基に作成することができる。 The average particle size of the silver powder means a cumulative 50% particle size in the number-based particle size distribution measured based on electron microscope observation. For the particle size distribution, specifically, for example, using a scanning electron microscope (SEM) or the like, the silver powder is observed at an appropriate magnification (for example, 50,000 times), and 100 or more (for example, 100 to 1000) silver particles are observed. It can be created based on the equivalent circle diameter obtained for the particles.

また、熱可塑性ポリエステル樹脂のガラス転移点は、JIS K7121:1987「プラスチックの転移温度測定方法」に規定されるガラス転移点の測定方法に準じて測定することができる。熱可塑性ポリエステル樹脂のガラス転移点は、具体的には、例えば、示差熱分析(DTA)装置または示差走査熱量測定(DSC)装置を用い、測定試料と標準物質とを一定の速さで加熱し、試料中の熱容量の変化に基づく試料と標準物質との間の熱量の差を計測することで、試料のガラス転移点を把握することができる。加熱に際しては、例えば、試料のガラス転移終了時より少なくとも約30℃高い温度まで加熱し、当該温度に10分間程度保持したのちに、ガラス転移点よりも約50℃低い温度まで急冷することが好ましい。なお、市販の熱可塑性ポリエステル樹脂を用いる場合は、当該製品のデータシート等に記載されたガラス転移点を採用することができる。 The glass transition point of the thermoplastic polyester resin can be measured according to the glass transition point measuring method defined in JIS K7121:1987 "Plastic transition temperature measuring method". Specifically, the glass transition point of the thermoplastic polyester resin is measured, for example, by using a differential thermal analysis (DTA) device or a differential scanning calorimetry (DSC) device to heat a measurement sample and a standard substance at a constant rate. The glass transition point of the sample can be grasped by measuring the difference in the amount of heat between the sample and the standard substance based on the change in the heat capacity of the sample. Upon heating, for example, it is preferable that the sample is heated to a temperature at least about 30° C. higher than that at the end of the glass transition, held at that temperature for about 10 minutes, and then rapidly cooled to a temperature about 50° C. lower than the glass transition point. .. When a commercially available thermoplastic polyester resin is used, the glass transition point described in the data sheet of the product can be used.

ここに開示されるフレキシブル基板用銀ペーストの好ましい一態様において、(A)銀粉末は、アスペクト比が1.5以下の球形銀微粒子と、アスペクト比が1.5超過の非球形銀微粒子とを含むことを特徴としている。このことにより、銀粉末の焼結が好適に促進されて、よりシート抵抗の低い導電膜を形成することができる。 In a preferred embodiment of the silver paste for a flexible substrate disclosed herein, the silver powder (A) comprises spherical silver fine particles having an aspect ratio of 1.5 or less and non-spherical silver fine particles having an aspect ratio of more than 1.5. It is characterized by including. By this, the sintering of the silver powder is favorably promoted, and a conductive film having a lower sheet resistance can be formed.

ここに開示されるフレキシブル基板用銀ペーストの好ましい一態様において、(A)銀粉末の表面には、炭素数5以下の有機アミンからなる保護剤が付着していることを特徴としている。このことにより、ペースト中での銀粉末の分散安定性が高まり、ペースト保存状態から、ペーストを基板に塗布し焼成する間にわたり、銀粒子同士が互いに好適なポジションに配置され、緻密で均質な導電膜を形成することができる。 In a preferred embodiment of the silver paste for a flexible substrate disclosed herein, a protective agent composed of an organic amine having 5 or less carbon atoms is attached to the surface of (A) silver powder. This increases the dispersion stability of the silver powder in the paste, and the silver particles are arranged at suitable positions from the storage state of the paste until the paste is applied to the substrate and baked, resulting in a dense and uniform conductivity. A film can be formed.

他の側面において、ここに開示される技術は電子素子を提供する。この電子素子は、フレキシブルフィルム基板と、フレキシブルフィルム基板上に備えられた導電膜と、を含む。そして導電膜は、上記のいずれかに記載のフレキシブル基板用銀ペーストの硬化物であることにより特徴づけられる。上記の銀ペーストは、フレキシブル基板の湾曲および折れ曲がりに対して追随性および接着性の良好な導電膜を形成することができる。したがって、基板を湾曲させたり折り曲げたりした場合であっても、導電膜の浮きや剥離等が抑制された電子素子が実現される。 In another aspect, the technology disclosed herein provides an electronic device. The electronic device includes a flexible film substrate and a conductive film provided on the flexible film substrate. The conductive film is characterized by being a cured product of the silver paste for a flexible substrate described in any of the above. The silver paste described above can form a conductive film having good followability and adhesiveness with respect to bending and bending of the flexible substrate. Therefore, even when the substrate is bent or bent, an electronic element in which floating and peeling of the conductive film are suppressed can be realized.

ここに開示される電子素子の好ましい一態様において、上記導電膜の平均厚みは、0.2μm以上3μm以下である。例えば、上記導電膜のシート抵抗は、導電膜の厚みを10μmに換算したときの値で、100mΩ/□以下であることにより特徴づけられる。これにより、シート抵抗とフレキシブル性のバランスがより良好な導電膜を備える電子素子が実現される。 In a preferred aspect of the electronic device disclosed herein, the average thickness of the conductive film is 0.2 μm or more and 3 μm or less. For example, the sheet resistance of the conductive film is characterized by being 100 mΩ/□ or less in terms of a value when the thickness of the conductive film is converted to 10 μm. This realizes an electronic element including a conductive film having a better balance between sheet resistance and flexibility.

さらに他の側面において、ここに開示される技術は、電子素子の製造方法を提供する。この製造方法は、フレキシブルフィルム基板を用意すること、上記のいずれかのフレキシブル基板用銀ペーストを用意すること、上記フレキシブルフィルム基板上に、上記フレキシブル基板用銀ペーストを供給すること、上記フレキシブル基板用銀ペーストが供給された上記フレキシブルフィルム基板を、乾燥させること、上記乾燥された上記フレキシブル基板用銀ペーストが供給された上記フレキシブルフィルム基板を、熱処理して導電膜を形成すること、を含む。そして、上記フレキシブル基板用銀ペーストの供給は、形成される上記導電膜の平均厚みが3μm以下となるように実施し、上記乾燥のための温度は、上記フレキシブル基板用銀ペーストに含まれる上記熱可塑性ポリエステル樹脂のガラス転移点よりも低い温度であり、上記熱処理の温度は、上記ガラス転移点よりも20℃以上高い温度であることを特徴とする。これにより、ここに開示されるフレキシブル基板用銀ペーストを用いて、フレキシブル基板上に、接着性および導電性が良好な導電膜を備える電子素子を好適に製造することができる。 In yet another aspect, the technology disclosed herein provides a method for manufacturing an electronic device. This manufacturing method comprises preparing a flexible film substrate, preparing any one of the above-described flexible substrate silver pastes, supplying the above-mentioned flexible film substrate with the above-mentioned flexible substrate silver paste, and the above-mentioned flexible substrate Drying the flexible film substrate supplied with the silver paste, and heat treating the dried flexible film substrate supplied with the dried silver paste for flexible substrate to form a conductive film. The silver paste for a flexible substrate is supplied so that the average thickness of the conductive film to be formed is 3 μm or less, and the temperature for drying is the heat contained in the silver paste for a flexible substrate. The temperature is lower than the glass transition point of the plastic polyester resin, and the temperature of the heat treatment is 20° C. or more higher than the glass transition point. Accordingly, the silver paste for a flexible substrate disclosed herein can be used to favorably manufacture an electronic element including a conductive film having good adhesiveness and conductivity on the flexible substrate.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項(例えば、フレキシブル基板用銀ペーストの構成やその性状)以外の事柄であって、本発明の実施に必要な事柄(例えば、当該ペーストの基材への適用するための詳細な手法等)は、本明細書により教示されている技術内容と、当該分野における当業者の一般的な技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において数値範囲を示す「A〜B」との表記は、A以上B以下を意味する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. In addition, matters other than matters particularly referred to in the present specification (for example, the configuration and properties of the silver paste for a flexible substrate) and matters necessary for carrying out the present invention (for example, a base material of the paste). The detailed technique for applying the above) can be carried out based on the technical contents taught by the present specification and general technical common sense of those skilled in the art. In this specification, the notation “A to B” indicating a numerical range means A or more and B or less.

[フレキシブル基板用銀ペースト]
ここで開示されるフレキシブル基板用銀ペーストは、本質的に、低温(例えば140℃以下)での熱処理により硬化物を形成し得るとともに、その硬化物が電気伝導性(導電性)を示す導電膜である。なお、熱処理に先行して、銀ペーストは乾燥されていてもよい。ここで特徴的なことに、この導電膜は、それ自体が基板に対する柔軟性と接着性とを備えており、例えばフレキシブルな基板に対しても良好な基板追随性を示すものとして実現される。このようなフレキシブル基板用銀ペーストは、主たる構成成分として、(A)銀粉末と、(B)バインダとしての熱可塑性ポリエステル樹脂と、(C)熱可塑性ポリエステル樹脂を溶解させる溶剤と、を含む。以下、ここに開示されるフレキシブル基板用銀ペーストの各構成成分について説明する。
[Silver paste for flexible substrates]
The silver paste for a flexible substrate disclosed herein can essentially form a cured product by a heat treatment at a low temperature (for example, 140° C. or lower), and the cured product is a conductive film exhibiting electrical conductivity (conductivity). Is. The silver paste may be dried prior to the heat treatment. Characteristically, the conductive film itself is provided with flexibility and adhesiveness to the substrate, and is realized, for example, as having good substrate followability even on a flexible substrate. Such a silver paste for a flexible substrate contains (A) silver powder, (B) a thermoplastic polyester resin as a binder, and (C) a solvent that dissolves the thermoplastic polyester resin as main components. Hereinafter, each constituent component of the silver paste for a flexible substrate disclosed herein will be described.

(A)銀粉末
銀粉末は、電子素子等における電極、導線や電導膜等の電気伝導性(以下、単に「導電性」という。)の高い膜体(導電膜)を主として形成するため材料である。銀(Ag)は、金(Au)ほど高価ではなく、酸化され難くかつ導電性に優れることから導体材料として好ましい。銀粉末は、銀を主成分とする粉末(粒子の集合)であればその組成は特に制限されず、所望の導電性やその他の物性を備える銀粉末を用いることができる。ここで主成分とは、銀粉末を構成する成分のうちの最大成分であることを意味する。銀粉末を構成する銀粒子としては、例えば、銀および銀合金ならびにそれらの混合物または複合体等から構成された粒子が一例として挙げられる。銀合金としては、例えば、銀−パラジウム(Ag−Pd)合金、銀−白金(Ag−Pt)合金、銀−銅(Ag−Cu)合金等が好ましい例として挙げられる。例えば、コアが銀以外の銅や銀合金等の金属から構成され、コアを覆うシェルが銀からなるコアシェル粒子等を用いることもできる。
(A) Silver Powder Silver powder is a material mainly for forming a film body (conductive film) having high electric conductivity (hereinafter, simply referred to as “conductivity”) such as electrodes, lead wires and conductive films in electronic devices and the like. is there. Silver (Ag) is preferable as a conductor material because it is less expensive than gold (Au), is less likely to be oxidized, and has excellent conductivity. The composition of silver powder is not particularly limited as long as it is a powder (aggregate of particles) containing silver as a main component, and silver powder having desired conductivity and other physical properties can be used. Here, the main component means that it is the maximum component among the components constituting the silver powder. Examples of silver particles constituting the silver powder include particles made of silver and silver alloys, and mixtures or composites thereof. Preferred examples of the silver alloy include silver-palladium (Ag-Pd) alloy, silver-platinum (Ag-Pt) alloy, and silver-copper (Ag-Cu) alloy. For example, core-shell particles in which the core is made of a metal other than silver, such as copper or a silver alloy, and the shell covering the core is made of silver can be used.

銀粉末は、純度(銀(Ag)の含有量)が高いほど導電性が高くなる傾向があることから、純度の高いものを使用することが好ましい。銀粉末は、純度95%以上が好ましく、97%以上がより好ましく、99%以上が特に好ましい。例えば、純度が99.5%程度以上(例えば99.8%程度以上)の銀粉末を使用することで、極めて低抵抗の導電膜を形成できるためにより好ましい。 As the silver powder, the higher the purity (content of silver (Ag)), the higher the conductivity tends to be. Therefore, it is preferable to use silver powder having high purity. The silver powder preferably has a purity of 95% or more, more preferably 97% or more, particularly preferably 99% or more. For example, it is more preferable to use a silver powder having a purity of about 99.5% or more (for example, about 99.8% or more) because a conductive film having an extremely low resistance can be formed.

また、ここに開示される技術では、比較的低温(例えば140℃以下、典型的には、110℃〜135℃程度)の熱処理による焼結が好適に実現されるように、銀粉末として平均粒子径が40nm以上100nm以下のものを用いるようにしている。一般に、粒径の微小な粒子(例えば数nm〜数10nmの微細粒子)ほど低温での焼結性が高まるため、バインダの使用量を低減できる点において好ましいと言える。しかしながら、バインダレスの銀粒子の焼結体は緻密な焼結体を形成し、バルク特性が強く発現されて、導電膜を湾曲させた場合に割れが発生してしまう。すなわち、フレキシブル性(柔軟性)を発揮し得ない。また、平均粒子径が40nmよりも小さいと、熱処理よりも低い温度(例えば銀ペーストの基材への供給時や、乾燥時といったより低温環境;例えば20℃〜100℃程度)においても銀粒子が焼結(自己焼結を含む。)を起こし易く、安定した成膜が不可能となるために好ましくない。かかる観点から、銀粉末の平均粒子径は40nm以上(40nm超過)が好ましく、45nm以上がより好ましく、50nm以上が特に好ましい。 In addition, in the technique disclosed herein, average particles are used as silver powder so that sintering by heat treatment at a relatively low temperature (for example, 140° C. or lower, typically about 110° C. to 135° C.) is preferably realized. The diameter is 40 nm or more and 100 nm or less. Generally, finer particles (for example, fine particles of several nm to several tens of nm) have higher sinterability at low temperatures, and are therefore preferable in that the amount of binder used can be reduced. However, a binderless silver particle sintered body forms a dense sintered body, and bulk properties are strongly exhibited, and cracks occur when the conductive film is curved. That is, the flexibility (flexibility) cannot be exhibited. When the average particle size is smaller than 40 nm, silver particles are generated even at a temperature lower than the heat treatment (for example, a lower temperature environment such as supply of silver paste to a base material or drying; for example, about 20° C. to 100° C.). Sintering (including self-sintering) is likely to occur and stable film formation becomes impossible, which is not preferable. From this viewpoint, the average particle size of the silver powder is preferably 40 nm or more (exceeding 40 nm), more preferably 45 nm or more, and particularly preferably 50 nm or more.

その一方で、銀粒子の平均粒子径が大きすぎると、低温での焼結が困難となり、導電性の良好な導電膜を得ることが困難となり得る。また、低温での焼結が可能であっても、低抵抗に安定して成膜できる導電膜の最低厚みが大きくなり、その結果、導電膜の厚みにより十分な柔軟性を発現し難くなる。かかる観点から、銀粉末の平均粒子径は100nm以下(100nm未満)が好ましく、95nm以下がより好ましく、90nm以下が特に好ましい。例えば、55nm以上85nm以下が好適である。 On the other hand, if the average particle size of the silver particles is too large, it may be difficult to sinter at low temperature, and it may be difficult to obtain a conductive film having good conductivity. Further, even if it can be sintered at a low temperature, the minimum thickness of the conductive film that can be stably deposited with low resistance becomes large, and as a result, it becomes difficult to exhibit sufficient flexibility due to the thickness of the conductive film. From this viewpoint, the average particle size of the silver powder is preferably 100 nm or less (less than 100 nm), more preferably 95 nm or less, and particularly preferably 90 nm or less. For example, 55 nm or more and 85 nm or less is suitable.

なお、銀粉末は品質安定性の観点から、粒径の細かすぎる粒子や粒径の粗大すぎる粒子を含まないことが好ましい。例えば、好ましくは、銀粉末の個数基準の粒度分布において、粒径の最小値(Dmin)は10nm以上が好ましく、20nm以上がより好ましく、例えば30nm以上が特に好ましい。換言すれば、10nm未満、好ましくは20nm未満、例えば30nm未満の超微粒子を実質的に含有しないことが好ましい。また例えば、個数基準の粒度分布において、粒径の最大値(Dmax)は300nm以下が好ましく、250nm以下がより好ましく、例えば200nm以下が特に好ましい。換言すれば、300nm超過、好ましくは250nm超過、例えば200nm超過の粗大な粒子を実質的に含有しないことが好ましい。 From the viewpoint of quality stability, it is preferable that the silver powder does not contain particles having a too small particle diameter or particles having a too large particle diameter. For example, preferably, in the particle size distribution based on the number of silver powder, the minimum value (Dmin) of the particle size is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, and particularly preferably 30 nm or more. In other words, it is preferable that substantially no ultrafine particles of less than 10 nm, preferably less than 20 nm, for example less than 30 nm are contained. Further, for example, in the number-based particle size distribution, the maximum value (Dmax) of the particle size is preferably 300 nm or less, more preferably 250 nm or less, and particularly preferably 200 nm or less. In other words, it is preferable that substantially no coarse particles exceeding 300 nm, preferably exceeding 250 nm, for example exceeding 200 nm, are contained.

ここに開示される銀粉末は、粒度分布に適度な広がりを有することが好ましい。例えば、具体的には、個数基準の粒度分布における累積90%粒径(D90)から累積10%粒径(D10)を差し引いた値(D90−D10)が70nm以上、典型的には75nm以上であることが好ましく、また、概ね220nm以下、例えば210nm以下であることが好ましい。このように粒度分布に適度な広がりを持たせることにより、銀粉末の焼結時に、相対的に粒径の小さな銀粒子が、相対的に粒径の大きな銀粒子の隙間を埋めるように配置されて焼結し得る。その結果、銀粉末がより高密度に充填した状態で焼結され、導電性に優れた導電膜を実現することができる。 The silver powder disclosed herein preferably has an appropriate spread in the particle size distribution. For example, specifically, the value (D90-D10) obtained by subtracting the cumulative 10% particle size (D10) from the cumulative 90% particle size (D90) in the number-based particle size distribution is 70 nm or more, typically 75 nm or more. It is preferably about 220 nm or less, for example, 210 nm or less. By allowing the particle size distribution to have an appropriate spread in this way, when the silver powder is sintered, the silver particles having a relatively small particle size are arranged so as to fill the gaps between the silver particles having a relatively large particle size. Can be sintered. As a result, the silver powder is sintered in a more densely packed state, and a conductive film having excellent conductivity can be realized.

また、上記の累積90%粒径(D90)と累積10%粒径(D10)との間には、これらの比(D10/D90)が概ね0.3以上の関係があることが好ましく、例えば0.33以上であることがより好ましい。また、比(D10/D90)は、0.6以下が好ましく、0.55以下がより好ましい。 Further, it is preferable that the ratio (D10/D90) of the cumulative 90% particle size (D90) and the cumulative 10% particle size (D10) is approximately 0.3 or more. It is more preferably 0.33 or more. The ratio (D10/D90) is preferably 0.6 or less, more preferably 0.55 or less.

以上の銀粉末を構成する銀粒子の形状は特に制限されない。例えば、球状、楕円状、破砕状、鱗片状、平板状、繊維状等であってよい。より薄く均質な膜を印刷により形成するとの観点からは、銀粒子の形状は球形もしくは球形に近いことが好ましい。銀粒子の球形度を表す一つの指標として、銀粒子の形状を二次元で評価したときのアスペクト比が挙げられる。このアスペクト比は、例えば、100個以上(例えば、100〜1000個)の銀粒子を電子顕微鏡等により観察し、当該観察像における銀粒子の外形に外接する矩形を描いたときの、短辺の長さに対する長辺の長さの比(長径/短径)として算出することができる。ここでは、各銀粒子に関するアスペクト比の算術平均値を、銀粉末のアスペクト比として採用している。なお、アスペクト比は、1に近いほど等方性に優れ、銀粒子の3次元での形状が球状に近くなる。一方、アスペクト比が大きくなるほど異方性が高くなり、銀粒子の形状は非球状、例えば平板状や繊維状などの形状に近くなる。ここでは、アスペクト比1.5以下の銀粒子を「球状粒子」と呼び、アスペクト比1.5未満の銀粒子を「非球状粒子」と呼ぶ。 The shape of the silver particles constituting the above silver powder is not particularly limited. For example, it may be spherical, elliptical, crushed, scaly, flat, fibrous and the like. From the viewpoint of forming a thinner and more uniform film by printing, the shape of the silver particles is preferably spherical or close to spherical. An aspect ratio when the shape of silver particles is two-dimensionally evaluated is one index that represents the sphericity of silver particles. The aspect ratio is, for example, 100 or more (for example, 100 to 1000) silver particles are observed by an electron microscope or the like, and a rectangular shape circumscribing the outer shape of the silver particles in the observed image is drawn. It can be calculated as the ratio of the length of the long side to the length (major axis/minor axis). Here, the arithmetic average value of the aspect ratio of each silver particle is adopted as the aspect ratio of the silver powder. The closer the aspect ratio is to 1, the more isotropic the silver particles are, and the three-dimensional shape of the silver particles becomes closer to a spherical shape. On the other hand, the larger the aspect ratio, the higher the anisotropy, and the shape of the silver particles becomes closer to a non-spherical shape such as a flat plate shape or a fiber shape. Here, silver particles having an aspect ratio of 1.5 or less are called “spherical particles”, and silver particles having an aspect ratio of less than 1.5 are called “non-spherical particles”.

また、ここに開示される銀粉末は、球形銀粒子と非球形銀粒子とを含んでいてもよい。球形銀粒子と非球形銀粒子との混合体においては、例えば非球状粒子が配列した隙間に球状粒子が入り込んだり、球状粒子が配列した隙間に非球状粒子が入り込んだりして、全体としての充填性の高い焼結体を得ることができる。これにより、銀粒子同士の接触面積が増加して、導電性に優れた導体膜を形成することができる。
なお、ここに開示される銀粉末については、アスペクト比1.5以下の球形銀粒子の割合が、銀粉末全体の60個数%以上であることが好ましい。換言すると、アスペクト比1.5未満の非球形銀粒子が、銀粉末を構成する銀粒子のうち40個数%以下であることが好ましい。球形銀粒子は、銀粉末全体の70個数%以上であることがより好ましく、例えば80個数%以上であることが特に好ましく、例えば85個数%以上としたり、90個数%以上であってよい。銀粉末がこのような形状の粒子により構成されることで、銀ペーストが基材に供給されてから熱処理されるまでの銀粒子の安定性や表面平滑性、均質性、充填性等が効果的に高められる。これにより、銀粒子の充填性や形成される導電膜の表面平滑性等が向上されて、より導電性の高い導電膜を得ることができる。
The silver powder disclosed herein may also contain spherical silver particles and non-spherical silver particles. In a mixture of spherical silver particles and non-spherical silver particles, for example, spherical particles may enter the gaps in which the non-spherical particles are arranged, or non-spherical particles may enter in the gaps in which the spherical particles are arranged, so that the total filling A highly sintered body can be obtained. As a result, the contact area between silver particles is increased, and a conductor film having excellent conductivity can be formed.
In the silver powder disclosed herein, the proportion of spherical silver particles having an aspect ratio of 1.5 or less is preferably 60 number% or more of the total silver powder. In other words, it is preferable that the non-spherical silver particles having an aspect ratio of less than 1.5 are 40% by number or less of the silver particles constituting the silver powder. The spherical silver particles are more preferably 70% by number or more of the total silver powder, particularly preferably 80% by number or more, for example, 85% by number or more, or 90% by number or more. Since the silver powder is composed of particles having such a shape, the stability, surface smoothness, homogeneity, filling property, etc. of the silver particles from the time when the silver paste is supplied to the base material to the heat treatment are effective. Be raised to. As a result, the filling property of silver particles and the surface smoothness of the formed conductive film are improved, and a conductive film having higher conductivity can be obtained.

なお、上記のとおり、ここに開示される銀粉末の平均粒径は、ナノメートルオーダーであり比較的微細である。したがって、この程度の寸法の銀粉末は一般に凝集しやすいことから、銀粒子の表面に凝集を抑制する保護剤を備えることができる。典型的には、銀粉末(銀粒子)の表面は保護剤によって被覆されている。これにより、銀粒子の表面安定性を維持することができ、銀粒子同士の凝集を効率的に抑制することができる。その結果、ここに開示される銀ペーストは、溶剤中での銀粒子の凝集が抑制されて、長期間に亘って分散性良く安定して保存することができる。また、例えば銀ペーストを各種の印刷法により基材に供給する際にも、銀粒子の流動性が高められ、印刷性が良好になり得る。延いては、均質でムラの抑制された塗膜を形成することができる。 As described above, the silver powder disclosed herein has an average particle size on the order of nanometers and is relatively fine. Therefore, since silver powder having such a size generally easily aggregates, a protective agent that suppresses aggregation can be provided on the surface of the silver particles. Typically, the surface of silver powder (silver particles) is covered with a protective agent. Thereby, the surface stability of the silver particles can be maintained and the aggregation of the silver particles can be efficiently suppressed. As a result, the silver paste disclosed herein can suppress the aggregation of silver particles in the solvent and can be stably stored with good dispersibility for a long period of time. Further, for example, when the silver paste is supplied to the base material by various printing methods, the fluidity of the silver particles can be increased and the printability can be improved. As a result, it is possible to form a coating film that is uniform and has less unevenness.

この表面保護剤の種類に特に制限はないが、低温で短時間での熱処理(焼成)により銀粒子の表面から焼失し得るとの観点から、保護剤は加熱処理に際して銀粒子の表面から脱離しやすいものであることが好ましい。保護剤は、例えば、大気圧での昇華点や沸点、分解温度が低く、銀と比較的弱い結合(例えば配位結合)を形成するものであることが好ましい。 The type of this surface protective agent is not particularly limited, but from the viewpoint that it can be burned off from the surface of silver particles by heat treatment (calcination) at low temperature for a short time, the protective agent is detached from the surface of silver particles during heat treatment. It is preferably easy. The protective agent preferably has, for example, a low sublimation point or boiling point at atmospheric pressure and a decomposition temperature and forms a relatively weak bond (for example, a coordinate bond) with silver.

そこで、ここに開示される技術においては、保護剤が、炭素数5以下の有機アミンであることが好ましい。炭素数5以下の有機アミンの具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、2−メトキシエチルアミン、2−エトキシエチルアミン、3−メトキシプロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン等の第1級脂肪族アミン;ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルブチルアミン、エチルプロピルアミン、エチルイソプロピルアミン等の第2級脂肪族アミン;トリメチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン等の第3級脂肪族アミン;が例示される。有機アミンの炭素数は、3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましい。また、この有機アミンは、例えばメトキシ基やエトキシ基等のアルコキシ基を構造内に含んでいてもよい。これらの有機アミンは、いずれか1種が単独で用いられてもよいし、あるいは2種以上の組み合わせとして用いられていてもよい。これにより、上記の分散安定性をより好適に実現することができる。 Therefore, in the technique disclosed herein, the protective agent is preferably an organic amine having 5 or less carbon atoms. Specific examples of the organic amine having 5 or less carbon atoms include methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, butylamine, pentylamine, 2-methoxyethylamine, 2-ethoxyethylamine, 3-methoxypropylamine, 3-ethoxy. Primary aliphatic amines such as propylamine; secondary aliphatic amines such as dimethylamine, diethylamine, methylbutylamine, ethylpropylamine, ethylisopropylamine; tertiary aliphatics such as trimethylamine, dimethylethylamine, diethylmethylamine Amine; is illustrated. The carbon number of the organic amine is preferably 3 or more, and more preferably 4 or more. Further, this organic amine may contain an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group in the structure. Any one of these organic amines may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Thereby, the above-mentioned dispersion stability can be realized more preferably.

なお、後述するが、基板に供給され乾燥された銀ペースト(塗膜)に対し低温で短時間の熱処理(焼成)を施すとき、焼成後の導電膜に高い導電性を発現させるためには、保護剤の残存量と銀粒子の熱収縮量とを小さく抑えることが重要である。そして保護剤の残存や銀粒子の熱収縮を低く抑えるためには、銀粉末における保護剤の割合を出来る限り少なくすることが有効であり得る。ここに開示される技術では、銀粒子の平均粒子径を上記範囲とすることで、従来に比べて顕著に低い保護剤の含有割合を実現している。具体的には、銀粉末(銀粒子部分)を100質量部としたときに、保護剤の割合は1.2質量部以下とすることができる。換言すれば、銀粉末の98.8質量部以上を銀粒子により構成することができる。保護剤の割合は、好ましくは1.1質量部以下であり、例えば1質量部以下であるとよい。これにより、低温で短時間の焼成であっても保護剤の残留と銀粒子の熱収縮とを効果的に抑制することができ、導電性に優れた塗膜を形成することができる。 As will be described later, when the silver paste (coating film) supplied to the substrate and dried is subjected to heat treatment (baking) at a low temperature for a short time, in order to develop high conductivity in the conductive film after baking, It is important to keep the amount of residual protective agent and the amount of heat shrinkage of silver particles small. Then, in order to suppress the residual of the protective agent and the thermal shrinkage of the silver particles, it may be effective to reduce the ratio of the protective agent in the silver powder as much as possible. In the technique disclosed herein, by setting the average particle diameter of the silver particles within the above range, a remarkably low content ratio of the protective agent as compared with the conventional case is realized. Specifically, when the silver powder (silver particle portion) is 100 parts by mass, the ratio of the protective agent can be 1.2 parts by mass or less. In other words, 98.8 parts by mass or more of the silver powder can be composed of silver particles. The ratio of the protective agent is preferably 1.1 parts by mass or less, for example, 1 part by mass or less. As a result, it is possible to effectively suppress the residual of the protective agent and the heat shrinkage of the silver particles even if it is baked at a low temperature for a short time, and it is possible to form a coating film having excellent conductivity.

また、ここに開示される銀ペーストについては、焼成の際にエロージョンガスを発生し得るような成分(腐食成分)を実質的に含まないことが好ましい。つまり、例えば銀粉末の製造工程や製造設備などに起因して、腐食成分が不可避的に混入することは許容し得るが、そのような腐食成分は意図して含まないことが好ましい。このような腐食成分としては、例えば、フッ素(F)や塩素(Cl)などのハロゲン成分、硫黄(S)成分などが挙げられる。これらの成分は、銀粉末自体に含まれないことが好ましく、また、保護剤に含まれないことも好ましい。銀ペーストがこのような腐食成分を実質的に含まないことで、半導体製造装置の腐食劣化や、半導体素子への異物混入、半導体素子の電極や基板等の変質を抑制できるために好ましい。また、さらに、鉛(Pb)成分やヒ素(As)成分など、人体や環境に対して悪影響となり得る成分も含まないことが好ましい。例えば、これらフッ素(F),塩素(Cl),硫黄(S),鉛(Pb),ヒ素(As)等の各腐食成分は、銀粉末を100質量部としたときに、0.1質量部(1000ppm)以下に抑えられていることが好ましい。これらの腐食成分は、銀粉末を100質量部としたときに、合計で0.1質量部(1000ppm)以下に抑えられていることが好ましい。 Further, it is preferable that the silver paste disclosed herein does not substantially contain a component (corrosion component) capable of generating an erosion gas during firing. That is, although it is acceptable that a corrosive component is inevitably mixed in due to, for example, a manufacturing process of silver powder or a manufacturing facility, it is preferable that such a corrosive component is not intentionally included. Examples of such a corrosive component include a halogen component such as fluorine (F) and chlorine (Cl), and a sulfur (S) component. It is preferable that these components are not contained in the silver powder itself, and it is also preferable that they are not contained in the protective agent. It is preferable that the silver paste does not substantially contain such a corrosive component, because it is possible to suppress the corrosion deterioration of the semiconductor manufacturing apparatus, the inclusion of foreign matter in the semiconductor element, and the alteration of the electrode or substrate of the semiconductor element. In addition, it is preferable that a component that may adversely affect the human body or the environment, such as a lead (Pb) component or an arsenic (As) component, is not included. For example, these corrosive components such as fluorine (F), chlorine (Cl), sulfur (S), lead (Pb), and arsenic (As) are 0.1 parts by mass when the silver powder is 100 parts by mass. It is preferably suppressed to (1000 ppm) or less. These corrosive components are preferably suppressed to 0.1 parts by mass (1000 ppm) or less in total when the silver powder is 100 parts by mass.

(B)熱可塑性ポリエステル樹脂
熱可塑性ポリエステル(polyester:PEs)樹脂は、ここに開示される銀ペーストにおけるバインダ成分として機能する。この熱可塑性ポリエステル樹脂の含有により、ここに開示される銀ペーストは、加熱によりバインダが軟化し、その後の放熱(冷却)によりバインダが硬化して、銀粒子同士の結合と基板との接着がサポートされる。典型的には、焼結した銀粉末と基板との接合に寄与するものと考えられる。なお、ポリエステル樹脂には、熱硬化性のものと熱可塑性のものとが存在し、従来のこの種の銀ペーストでは、熱硬化性のポリエステル樹脂等がバインダとして使用されていた。これに対して、ここに開示される技術においては、上述のように熱可塑性のポリエステル樹脂の加熱による可逆的な可塑性の発現を利用して、バインダ機能を実現するようにしている。
(B) Thermoplastic Polyester Resin Thermoplastic polyester (polyester: PEs) resin functions as a binder component in the silver paste disclosed herein. Due to the inclusion of this thermoplastic polyester resin, the silver paste disclosed herein softens the binder by heating and hardens the binder by subsequent heat dissipation (cooling), thereby supporting the bonding between silver particles and the adhesion to the substrate. To be done. It is typically considered to contribute to the bonding between the sintered silver powder and the substrate. There are thermosetting and thermoplastic polyester resins, and in the conventional silver paste of this type, thermosetting polyester resin or the like was used as a binder. On the other hand, in the technique disclosed herein, as described above, the binder function is realized by utilizing the reversible manifestation of the plasticity due to the heating of the thermoplastic polyester resin.

なお上記のように、バインダとしての熱可塑性ポリエステル樹脂の挙動は、熱処理によって軟化し、その後の冷却により硬化する。
ここで、(1)熱可塑性ポリエステル樹脂は、上記の銀粉末の焼結よりも前に軟化し、焼結よりも後に硬化することが、基材への密着性を高める観点で好ましい。換言すると、熱可塑性のポリエステル樹脂としては、銀粉末の焼結のための熱処理温度に対応して、相対的に低い適切なガラス転移点(Tg)を有するものを好ましく用いることができる。詳細は明らかではないが、このことにより、熱処理中に熱可塑性ポリエステル樹脂の殆どが軟化して銀粉末と基板との界面に到達し、銀粉末の焼結を阻害することなく、銀粉末と基板との結着に好適に寄与すると考えられる。
In addition, as described above, the behavior of the thermoplastic polyester resin as the binder is softened by the heat treatment and hardened by the subsequent cooling.
Here, it is preferable that (1) the thermoplastic polyester resin is softened before the sintering of the silver powder and cured after the sintering, from the viewpoint of enhancing the adhesion to the substrate. In other words, as the thermoplastic polyester resin, one having a relatively low appropriate glass transition point (Tg) corresponding to the heat treatment temperature for sintering the silver powder can be preferably used. Although the details are not clear, this causes most of the thermoplastic polyester resin to soften during the heat treatment to reach the interface between the silver powder and the substrate, without impeding the sintering of the silver powder and the substrate. It is considered that it contributes favorably to binding with.

また、(2)熱可塑性ポリエステル樹脂は、銀粉末と同様に、熱処理や温度変化によって大きな体積変化が生じることは好ましくない。さらに、熱可塑性ポリエステル樹脂は、常温では硬化状態にあることから、後述の溶剤に可溶であることが好ましい。このような要求を好適に満たすものとして、熱可塑性ポリエステル樹脂としては、非晶性(非結晶性)のものを好ましく用いることができる。非晶性樹脂とは、硬化状態において、分子鎖に規則的な配列が見られず、分子鎖がランダムに混ざりあった構造を有する樹脂として理解することができる。非晶性の熱可塑性ポリエステル樹脂は、例えば、溶剤に可溶であり、ガラス転移点は有するが、明確な結晶融点を有さない化合物として把握することができる。 Further, (2) the thermoplastic polyester resin, like the silver powder, is not preferable to undergo a large volume change due to heat treatment or temperature change. Further, since the thermoplastic polyester resin is in a cured state at room temperature, it is preferably soluble in the solvent described below. Amorphous (non-crystalline) ones can be preferably used as the thermoplastic polyester resin that preferably satisfies such requirements. An amorphous resin can be understood as a resin having a structure in which a regular arrangement of molecular chains is not seen in a cured state and the molecular chains are randomly mixed. The amorphous thermoplastic polyester resin can be understood as a compound that is soluble in a solvent and has a glass transition point but no clear crystal melting point, for example.

熱可塑性ポリエステル樹脂のガラス転移点は、基板を構成する材料の耐熱温度にもよるため一概には言えないが、例えば、銀粉末の焼結のための熱処理温度(例えば140℃以下、典型的には、110℃〜135℃程度)よりも十分に低い温度であることが好ましい。好適な一例として、例えば、熱処理温度よりも20℃以上(例えば20℃〜50℃程度)低い温度であることが好ましい。かかる観点から、ガラス転移点は、90℃以下が好ましく、85℃以下がより好ましく、80℃以下が特に好ましい。その一方で、熱可塑性ポリエステル樹脂のガラス転移点は、銀ペースト中の溶剤がほぼ揮発する温度、例えば、銀ペーストの乾燥温度よりも高いことが好ましい。例えば、乾燥温度よりも20℃程度高いことが好ましい。かかる観点から、ガラス転移点は、60℃以上(60℃超過)が好ましく、63℃以上がより好ましく、65℃以上が特に好ましい。このようなガラス転移点は、一般に使用されている熱可塑性ポリエステル樹脂の中では比較的高い部類に属するものである。例えば、PET等の樹脂基板用のバインダ類としては極めて高い温度であるといえる。 The glass transition point of the thermoplastic polyester resin cannot be generally determined because it depends on the heat resistant temperature of the material constituting the substrate, but for example, the heat treatment temperature for sintering the silver powder (for example, 140° C. or lower, typically Is about 110° C. to 135° C.). As a suitable example, for example, a temperature lower than the heat treatment temperature by 20° C. or more (for example, about 20° C. to 50° C.) is preferable. From this viewpoint, the glass transition point is preferably 90°C or lower, more preferably 85°C or lower, and particularly preferably 80°C or lower. On the other hand, the glass transition point of the thermoplastic polyester resin is preferably higher than the temperature at which the solvent in the silver paste almost volatilizes, for example, the drying temperature of the silver paste. For example, it is preferably higher than the drying temperature by about 20°C. From this viewpoint, the glass transition point is preferably 60° C. or higher (exceeds 60° C.), more preferably 63° C. or higher, and particularly preferably 65° C. or higher. Such a glass transition point belongs to a relatively high class in the commonly used thermoplastic polyester resins. For example, it can be said that the temperature is extremely high for binders for resin substrates such as PET.

このような熱可塑性ポリエステル樹脂としては、当該樹脂を構成する繰返し単位として、ポリカルボン酸とポリアルコールとが縮重合したポリエステル系構造を主成分または主モノマーとして含む各種の化合物を用いることができる。
なお、「主成分」とは、熱可塑性ポリエステル樹脂の主たる骨格を構成する繰返し単位のうち、質量基準で最も多く含まれる繰返し単位に対応するモノマー成分を意味する。この主成分は、好ましくは、熱可塑性ポリエステル樹脂に50質量%を超えて含まれるモノマー成分であり得る。
As such a thermoplastic polyester resin, various compounds containing a polyester structure obtained by polycondensation of a polycarboxylic acid and a polyalcohol as a main component or a main monomer can be used as a repeating unit constituting the resin.
In addition, the "main component" means a monomer component corresponding to a repeating unit that is most contained on a mass basis among the repeating units that form the main skeleton of the thermoplastic polyester resin. This main component may preferably be a monomer component contained in the thermoplastic polyester resin in an amount of more than 50% by mass.

ポリエステル系構造を構成するポリカルボン酸に対応するモノマー成分は特に限定されない。かかるポリカルボン酸としては、非環式ポリカルボン酸であってもよいし、飽和または不飽和の脂環式ポリカルボン酸であってもよい。例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、酒石酸、グルタミン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ブラシル酸、ダイマー酸などの脂肪族二塩基酸;フランジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族二塩基酸等の二塩基酸等が好適例として挙げられる。なかでも、芳香族二塩基酸であることが好ましい。また、ポリエステル系構造を構成するポリアルコールに対応するモノマー成分についても特に限定されない。ポリアルコールとしては、例えば、脂肪族ポリアルコール、脂環式ポリアルコール、芳香族ポリアルコール等が挙げられる。高い接着性が得られるとの観点において、脂肪族または脂環式ジオールが好ましい。ポリアルコールに対応するモノマー成分としては、具体的には、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等のジオール類であることが好ましい。これらは側鎖に脂環骨格を有するものであってもよいし、かかる脂環骨格を側鎖に有さないものであってもよい。 The monomer component corresponding to the polycarboxylic acid forming the polyester structure is not particularly limited. The polycarboxylic acid may be an acyclic polycarboxylic acid or a saturated or unsaturated alicyclic polycarboxylic acid. For example, aliphatic dibasic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, tartaric acid, glutamic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, brassic acid, dimer acid; furandicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid, 1 Preferred examples include alicyclic dicarboxylic acids such as 4-cyclohexanedicarboxylic acid; dibasic acids such as aromatic dibasic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid. Of these, aromatic dibasic acids are preferred. Further, the monomer component corresponding to the polyalcohol constituting the polyester structure is not particularly limited. Examples of polyalcohols include aliphatic polyalcohols, alicyclic polyalcohols, aromatic polyalcohols, and the like. Aliphatic or alicyclic diols are preferable from the viewpoint of obtaining high adhesiveness. Specific examples of the monomer component corresponding to polyalcohol include ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-cyclohexanedimethanol. It is preferably a diol. These may have an alicyclic skeleton in the side chain or may not have such an alicyclic skeleton in the side chain.

また、上記熱可塑性ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエステル系構造を主モノマーとして含み、この主モノマーと共重合性を有する副モノマーをさらに含み得るモノマー原料の重合物であってもよい。ここで主モノマーとは、上記モノマー原料におけるモノマー組成の50重量%超を占める成分をいう。主モノマーは、例えば、上記に例示した二塩基酸に代表されるポリカルボン酸と、ジオール類に代表されるポリオールとのエステルであり得る。また他の一例として、主モノマーは、テレフタル酸とエチレングリコールとの重縮合反応物(PET系主モノマー)、テレフタル酸とブタンジオールとの重縮合反応物(PBT系主モノマー)、ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコールとの重縮合反応物(PEN系主モノマー)、ナフタレンジカルボン酸とブタンジオールとの重縮合反応物(PBN系主モノマー)であり得る。これらの主モノマーは、いずれか1種のみが単独でまたは2種以上が組み合わされて含まれていてもよい。 Further, the thermoplastic polyester resin may be, for example, a polymer of a monomer raw material that contains a polyester structure as a main monomer and may further contain a sub-monomer copolymerizable with the main monomer. Here, the main monomer refers to a component that accounts for more than 50% by weight of the monomer composition in the monomer raw material. The main monomer can be, for example, an ester of a polycarboxylic acid represented by the dibasic acid exemplified above and a polyol represented by diols. As another example, the main monomers are polycondensation reaction products of terephthalic acid and ethylene glycol (PET-based main monomers), polycondensation reaction products of terephthalic acid and butanediol (PBT-based main monomers), and naphthalenedicarboxylic acid. It may be a polycondensation reaction product with ethylene glycol (PEN-based main monomer) or a polycondensation reaction product with naphthalenedicarboxylic acid and butanediol (PBN-based main monomer). These main monomers may be contained alone or in combination of two or more.

副モノマーとしては、ポリエステル系構造に架橋点を導入したり、ポリエステル系構造の接着力を高めたりし得る成分が好ましい。副モノマーとしては、例えば、モノカルボン酸,ジカルボン酸およびその無水物等に代表されるカルボキシ基含有モノマー;ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート化合物,アルコール化合物,エーテル系化合物,ポリエーテル系化合物等に代表される水酸基含有モノマー;(メタ)アクリルアミド等に代表されるアミド基含有モノマー;(メタ)アクリロイルイソシアネートに代表されるイソシアネート基含有モノマー;スチレン化合物、フェニルエーテル化合物等に代表されるフェニル基含有モノマー等が挙げられる。これらの副モノマーは、1種のみが単独でまたは2種以上が組み合わされて含まれていてもよい。 As the sub-monomer, a component capable of introducing a cross-linking point into the polyester structure or enhancing the adhesive force of the polyester structure is preferable. Examples of the sub-monomer include carboxy group-containing monomers typified by monocarboxylic acids, dicarboxylic acids and their anhydrides; typified by hydroxyalkyl (meth)acrylate compounds, alcohol compounds, ether compounds, polyether compounds, etc. Hydroxyl group-containing monomers; amide group-containing monomers represented by (meth)acrylamide; isocyanate group-containing monomers represented by (meth)acryloyl isocyanate; phenyl group-containing monomers represented by styrene compounds, phenyl ether compounds, etc. Can be mentioned. These sub-monomers may be contained alone or in combination of two or more.

また、熱可塑性ポリエステル樹脂は、硬化後に適度な柔軟性を備えることが好ましい。したがって、硬化後の柔軟性や接着性などを向上させる等の目的で、架橋剤や架橋助剤等の成分を含んでいてもよい。このような架橋剤、架橋助剤としては、例えば、イソシアネート化合物、多官能性メラミン化合物、多官能性エポキシ化合物、ポリヒドロキシ化合物等であってよい。具体的には、例えば、脂肪族ポリイソシアネート類、脂環族ポリイソシアネート類、芳香族ポリイソシアネート類、芳香脂肪族ポリイソシアネート類、ポリヒドロキシ化合物類などが挙げられる。架橋剤および架橋助剤は、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。 Further, the thermoplastic polyester resin preferably has appropriate flexibility after curing. Therefore, a component such as a cross-linking agent or a cross-linking aid may be contained for the purpose of improving flexibility and adhesiveness after curing. Examples of such a cross-linking agent and a cross-linking aid may include an isocyanate compound, a polyfunctional melamine compound, a polyfunctional epoxy compound, and a polyhydroxy compound. Specific examples include aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, araliphatic polyisocyanates, and polyhydroxy compounds. The cross-linking agent and the cross-linking aid can be used alone or in combination of two or more.

なお、導電膜の化学的および光化学的安定性を高めるために、副モノマーや架橋剤および架橋助剤等は、熱可塑性ポリエステル樹脂に不飽和基を導入しない化学構造のものであることが好ましい。すなわち、熱可塑性ポリエステル樹脂は、飽和共重合ポリエステルであることが好ましい。これにより、フレキシブルフィルム基板として汎用されているPETフィルム基板への接着性が特に高められるために好ましい。 In order to enhance the chemical and photochemical stability of the conductive film, the sub-monomer, the cross-linking agent, the cross-linking aid, and the like preferably have a chemical structure that does not introduce an unsaturated group into the thermoplastic polyester resin. That is, the thermoplastic polyester resin is preferably a saturated copolyester. This is particularly preferable because the adhesiveness to a PET film substrate which is widely used as a flexible film substrate is enhanced.

上記の熱可塑性ポリエステル樹脂を用いる場合、数平均分子量(Mn)は特に限定されないが、数平均分子量が2000未満であると、バインダとして必要な接着性および/または粘着性を発現することが困難な場合があるため好ましくない。かかる観点から、数平均分子量は、2000以上が好ましく、5000以上がより好ましく、1万以上がさらに好ましい。一方で、熱可塑性ポリエステル樹脂の数平均分子量が10万を超えると、溶剤への溶解性が極端に低下して印刷性に劣るなどの問題が生じる場合がある。かかる観点から、数平均分子量は10万以下が好ましく、5万以下が、さらに好ましくは1万以上3万以下であってよい。このような数平均分子量は、一般に使用されている非晶性の熱可塑性ポリエステル樹脂の中では比較的高い部類に属する。 When the above thermoplastic polyester resin is used, the number average molecular weight (Mn) is not particularly limited, but if the number average molecular weight is less than 2000, it is difficult to exhibit the adhesiveness and/or the tackiness required as a binder. There is a case where it is not preferable. From this viewpoint, the number average molecular weight is preferably 2,000 or more, more preferably 5,000 or more, still more preferably 10,000 or more. On the other hand, if the number average molecular weight of the thermoplastic polyester resin exceeds 100,000, the solubility in a solvent may be extremely reduced and the printability may be deteriorated. From this viewpoint, the number average molecular weight may be 100,000 or less, preferably 50,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 30,000 or less. Such a number average molecular weight belongs to a relatively high class among the commonly used amorphous thermoplastic polyester resins.

なお、熱可塑性ポリエステル樹脂における上記の柔軟性および接着性並びに溶剤可溶性等の特性は、本明細書の開示に触れた当業者であれば、使用するフィルム基材に応じて、主モノマーと副モノマーとの組み合わせやその配合量、ならびに、ガラス転移点および分子量等の調整を通じて、適宜に設計し調合することができる。
また、このような熱可塑性ポリエステル樹脂は、市販品を入手して利用することもできる。かかる市販品の一例としては、例えば、ユニチカ(株)製のエリーテル(登録商標)UE3200,UE9200,UE3201,UE3203,UE3600,UE9600,UE3660,UE3690、日本合成化学工業(株)製のポリエスター(登録商標)TP236,TP220,TP235、Evonik Industries AG社製のDynapol(登録商標)L205,L206,L208,L952,L907、Bostik社製のVITEL(登録商標)2100,2200等が挙げられる。
The properties such as the above-mentioned flexibility and adhesiveness and solvent solubility in the thermoplastic polyester resin can be determined by those skilled in the art having the disclosure of the present specification, depending on the film base material to be used, as a main monomer and a sub-monomer. It is possible to appropriately design and prepare by combining with and adjusting the compounding amount thereof and the glass transition point and the molecular weight.
Moreover, such a thermoplastic polyester resin can also be obtained and used as a commercially available product. Examples of such commercially available products include, for example, Elitel (registered trademark) UE3200, UE9200, UE3201, UE3203, UE3600, UE9600, UE3660, UE3690 manufactured by Unitika Ltd., and Polyester (registered trademark) manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. Trademark) TP236, TP220, TP235, Dynapol (registered trademark) L205, L206, L208, L952, L907 manufactured by Evonik Industries AG, and VITEL (registered trademark) 2100, 2200 manufactured by Bostig.

なお、上記の熱可塑性ポリエステル樹脂は、銀粉末の焼結体を含む導電膜に十分な柔軟性と接着性とを付与するために、上記の銀粉末100質量部に対して、5質量部以上の割合で含まれることが肝要である。熱可塑性ポリエステル樹脂は、5.3質量部以上であることがより好ましく、5.5質量部以上であることが特に好ましい。
一方で、熱可塑性ポリエステル樹脂は絶縁性を示すことから、銀ペースト中での含有量はできる限り少なく抑えることが好ましい。かかる観点から、熱可塑性ポリエステル樹脂の含有量は、銀粉末100質量部に対して、8質量部以下であることが好ましく7.8質量部以下がより好ましく、7.5質量部以下が特に好ましい。
The thermoplastic polyester resin is used in an amount of 5 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the silver powder in order to impart sufficient flexibility and adhesiveness to a conductive film containing a sintered body of silver powder. It is essential to be included in the ratio of. The amount of the thermoplastic polyester resin is more preferably 5.3 parts by mass or more, and particularly preferably 5.5 parts by mass or more.
On the other hand, since the thermoplastic polyester resin exhibits insulating properties, it is preferable to keep the content in the silver paste as low as possible. From this viewpoint, the content of the thermoplastic polyester resin is preferably 8 parts by mass or less, more preferably 7.8 parts by mass or less, and particularly preferably 7.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silver powder. ..

(C)溶剤
溶剤としては、上記の(B)熱可塑性ポリエステル樹脂を溶解させ得る各種の溶剤を用いることができる。また、銀ペーストの固形分たる上記銀粉末を分散させる機能をも有する。この溶剤については特に制限はないが、例えば、上記の(A)銀粉末および(B)熱可塑性ポリエステル樹脂を組み合わせて使用する銀ペーストの焼成を好適に実現し、導電性に優れた導電膜を作製し得る、との観点から、沸点が180℃以上250℃以下の溶剤であることが好ましい。また、分子構造にフェニル基を含むことが好ましい。
(C) Solvent As the solvent, various solvents capable of dissolving the above-mentioned (B) thermoplastic polyester resin can be used. It also has the function of dispersing the above-mentioned silver powder, which is the solid content of the silver paste. The solvent is not particularly limited, but for example, it is possible to suitably realize the firing of the silver paste using the above-mentioned (A) silver powder and (B) thermoplastic polyester resin in combination to obtain a conductive film having excellent conductivity. From the viewpoint that it can be produced, a solvent having a boiling point of 180° C. or higher and 250° C. or lower is preferable. Further, it is preferable that the molecular structure contains a phenyl group.

溶剤は、沸点が180℃以上の高沸点溶剤であることで、例えば、任意の基材に印刷法により連続的に銀ペーストを供給する際に、溶剤が揮発して銀ペーストの性状が変化してしまうことを抑制することができる。銀ペーストの基材への供給前の溶剤の揮発は、銀ペーストの粘度を上昇させて印刷条件を不安定にさせたり、銀ペースト中の銀粉末の含有率を上昇させて形成される導電膜の膜厚にばらつきをもたらしたりするために好ましくない。また、溶剤の沸点が250℃以下であることで、銀粉末の焼結のための熱処理温度よりも十分に低い温度で、溶剤を短時間で速やかに揮発させることができる。また、この溶剤の沸点が250℃を超過すると、銀ペーストを乾燥して得られる塗膜に溶剤成分が残留しがちとなり、好適な成膜が行い難くなるために好ましくない。 The solvent is a high-boiling solvent having a boiling point of 180° C. or higher. For example, when the silver paste is continuously supplied to an arbitrary substrate by a printing method, the solvent volatilizes and the properties of the silver paste change. It can be suppressed. Volatilization of the solvent before the silver paste is supplied to the base material increases the viscosity of the silver paste to make the printing conditions unstable, and the conductive film formed by increasing the content ratio of silver powder in the silver paste. It is not preferable because it causes variations in the film thickness. In addition, since the boiling point of the solvent is 250° C. or lower, the solvent can be quickly volatilized in a short time at a temperature sufficiently lower than the heat treatment temperature for sintering the silver powder. Further, if the boiling point of this solvent exceeds 250° C., the solvent component tends to remain in the coating film obtained by drying the silver paste, which makes it difficult to form a suitable film, which is not preferable.

また、溶剤が分子構造にフェニル基を含むことで、上記の熱可塑性ポリエステル樹脂の溶解性が高まるとともに、印刷に適したペースト性状を調整しやすいために好ましい。すなわち、溶剤がフェニル基を含むことで、非水性である熱可塑性ポリエステル樹脂に対する親和性が高まり、熱力学的に安定して酸化・還元を受けにくい。また、剛性を示すフェニル環の存在により、銀ペーストに対して適度な粘性を安定して好適に付与することができる。その結果、銀ペーストを基材に供給する際に、作業性や印刷安定性の高い銀ペーストの調製を可能としている。延いては、均質な塗膜(導電膜をも含む。)を安定的に形成することができる。分子構造におけるフェニル基の数は1つであってよい。 In addition, it is preferable that the solvent contains a phenyl group in the molecular structure because the solubility of the thermoplastic polyester resin is increased and the paste properties suitable for printing are easily adjusted. That is, since the solvent contains a phenyl group, the affinity for the non-aqueous thermoplastic polyester resin is increased, and it is thermodynamically stable and less susceptible to oxidation/reduction. Further, due to the presence of the phenyl ring exhibiting rigidity, appropriate viscosity can be stably and suitably imparted to the silver paste. As a result, it is possible to prepare a silver paste having high workability and printing stability when the silver paste is supplied to the base material. As a result, a uniform coating film (including a conductive film) can be stably formed. The number of phenyl groups in the molecular structure may be one.

このように、適切な溶剤を用いて銀ペーストを調整することにより、銀ペーストの性状を安定に保ちながら、該銀ペーストを印刷法により基材に供給することができる。このことは、今後の電子素子の製造において、例えば、ロールtoロールプロセスが全面的に採用された際に極めて有利な特性となり得る。なお、溶剤の沸点と揮発性とは厳密には一致しないものの、ここに開示される銀ペーストの用途と使用する溶剤の特性とを考慮すると、溶剤の沸点を基にして揮発性を把握しても差し支えないと言える。 As described above, by adjusting the silver paste using an appropriate solvent, it is possible to supply the silver paste to the base material by a printing method while keeping the properties of the silver paste stable. This can be an extremely advantageous characteristic in the future manufacturing of electronic devices, for example, when the roll-to-roll process is entirely adopted. Although the boiling point and volatility of the solvent do not exactly match, in consideration of the use of the silver paste disclosed herein and the characteristics of the solvent to be used, the volatility should be understood based on the boiling point of the solvent. It can be said that it does not matter.

このような溶剤としては、上記の沸点を満足し、フェニル基を含む非水性の溶剤を特に制限なく用いることができる。かかる溶剤の一例として、例えば、エチレングリコールモノフェニルエーテル(245℃),プロピレングリコールモノフェニルエーテル(243℃)等に代表されるオキシアルキレンモノフェニルエーテル;メチルフェニルエーテル(154℃),エチルフェニルエーテル(184℃),ブチルフェニルエーテル(210℃),メチルフェニルエチルエーテル(184℃)等に代表されるアルキルフェニルエーテル;ベンジルアルコール(205℃),イソホロン(215℃),ベンズアルデヒド(179℃),酢酸ベンジル(212℃)等に代表されるベンゼン類;等が挙げられる。なお、上記バインダの溶解性を考慮すると、分子構造におけるアルキル基の鎖長は短いことが好ましい。例えば、溶剤の分子構造において、アルキル基の直鎖の炭素数は3以下が好ましい。 As such a solvent, a non-aqueous solvent satisfying the above boiling point and containing a phenyl group can be used without particular limitation. As an example of such a solvent, for example, oxyalkylene monophenyl ether represented by ethylene glycol monophenyl ether (245° C.), propylene glycol monophenyl ether (243° C.) and the like; methyl phenyl ether (154° C.), ethyl phenyl ether ( 184° C.), butyl phenyl ether (210° C.), methyl phenyl ethyl ether (184° C.) and other alkyl phenyl ethers; benzyl alcohol (205° C.), isophorone (215° C.), benzaldehyde (179° C.), benzyl acetate (212° C.) and the like benzenes; and the like. In consideration of the solubility of the binder, it is preferable that the chain length of the alkyl group in the molecular structure is short. For example, in the molecular structure of the solvent, the linear carbon number of the alkyl group is preferably 3 or less.

なお、非水性の分散媒においては、疎水性相互作用やイオンによる界面吸着、静電反発効果等が抑制される。その一方で、分散質としての銀粉末に使用される保護剤の種類によっては、極性の高い溶媒の使用は保護剤を浸食してしまうために好ましくない。したがって、溶剤としては、分散質としての銀粉末の表面特性に適した分散能を有する溶剤を選択することも好適である。また、例えば、ここで使用する銀粉末の大きさが上記のとおりサブナノメートルサイズであることから、分散剤を用いての分散性の向上効果は期待できないか困難となることが予想される。したがって、銀粉末の分散安定化の観点から、溶剤としては、分散剤の使用なく銀粉末を好適に分散し得る溶剤を好ましく用いることができる。かかる観点から、溶剤としては、上記のオキシアルキレンモノフェニルエーテルの使用が特に好適である。 In a non-aqueous dispersion medium, hydrophobic interaction, interface adsorption by ions, electrostatic repulsion effect, etc. are suppressed. On the other hand, depending on the type of the protective agent used in the silver powder as the dispersoid, the use of a highly polar solvent is not preferable because it corrodes the protective agent. Therefore, it is also preferable to select a solvent having a dispersibility suitable for the surface characteristics of the silver powder as the dispersoid. Further, for example, since the size of the silver powder used here is the sub-nanometer size as described above, it is expected that the effect of improving the dispersibility by using the dispersant cannot be expected or becomes difficult. Therefore, from the viewpoint of stabilizing the dispersion of the silver powder, a solvent that can suitably disperse the silver powder without using a dispersant can be preferably used as the solvent. From this viewpoint, the use of the above-mentioned oxyalkylene monophenyl ether is particularly suitable as the solvent.

銀ペーストにおける(C)溶剤の割合は、熱可塑性ポリエステル樹脂を溶解し得る量であれば、その他は特に制限されない。例えば、銀ペーストを基材に供給する際の作業性、供給性が良好となるよう、供給手法に応じて適宜調整することができる。例えば、銀ペーストを印刷法により基材に供給する場合は、おおよその目安として、銀粉末の割合が、銀ペースト全体の約50質量%以上とすることができ、60質量%以上が好ましく、例えば70質量%以上であってよい。また、銀粉末の割合は、銀ペースト全体の90質量%以下とすることができ、85質量%以下が好ましく、例えば80質量%以下となるように調製することが例示される。また、溶剤の割合としては、銀ペースト全体の約10質量%以上とすることができ、15質量%以上が好ましく、例えば20質量%以上であってよい。また、溶剤の割合は、銀ペースト全体の50質量%以下とすることができ、40質量%以下が好ましく、例えば30質量%以下であってよい。このように銀粉末の占める割合を高めることで、導電膜の緻密性を向上させることができる。その結果、低温で短時間の焼成であっても、導電性に優れる導電膜を安定して形成することができる。また、比較的薄い(例えば厚みが3μm以下の)導電膜を形成する場合においても、ムラのない均質な導電膜を形成することができる。 The ratio of the (C) solvent in the silver paste is not particularly limited as long as it is an amount capable of dissolving the thermoplastic polyester resin. For example, it can be appropriately adjusted according to the feeding method so that the workability and the feedability when the silver paste is fed to the base material are good. For example, when the silver paste is supplied to the base material by a printing method, as a rough guide, the proportion of the silver powder can be about 50 mass% or more of the total silver paste, and 60 mass% or more is preferable, for example, It may be 70% by mass or more. Further, the proportion of the silver powder can be 90% by mass or less of the total silver paste, preferably 85% by mass or less, and for example, it is exemplified to be adjusted to 80% by mass or less. Further, the proportion of the solvent can be about 10% by mass or more of the entire silver paste, preferably 15% by mass or more, and for example, 20% by mass or more. Further, the proportion of the solvent can be 50% by mass or less of the entire silver paste, preferably 40% by mass or less, and for example, 30% by mass or less. By increasing the proportion of the silver powder in this way, the denseness of the conductive film can be improved. As a result, it is possible to stably form a conductive film having excellent conductivity even if it is fired at a low temperature for a short time. Further, even when a relatively thin conductive film (for example, having a thickness of 3 μm or less) is formed, a uniform conductive film without unevenness can be formed.

(D)その他の成分
ここに開示される銀ペーストは、本質的に、上記の(A)銀粉末、(B)熱可塑性ポリエステル樹脂および(C)溶剤以外の成分を含む必要はない。しかしながら、本願の目的を逸脱しない範囲において、上述した(A)銀粉末と、(B)熱可塑性ポリエステル樹脂と、(C)溶剤の他に、種々の成分の含有は許容される。これらの成分としては、フレキシブル基板用銀ペーストの性状を改善する目的で添加される添加剤や、硬化物としての導電膜の特性を改善する目的で添加される添加剤等を考慮することができる。一例として、界面活性剤、分散剤、充填材(有機充填材、無機充填材)、粘度調整剤、消泡剤、可塑剤、安定剤、酸化防止剤、防腐剤等が挙げられる。これらの添加剤(化合物)は1種が単独で含まれていてもよく、2種以上が組み合わせて含まれていてもよい。しかしながら、(A)銀粉末の焼結と(B)熱可塑性ポリエステル樹脂によるバインダ性能とを阻害する成分や、これらを阻害するような量での添加剤の含有は好ましくない。かかる観点から、例えば、不適切な銀粒子の保護剤や、無機充填材の含有は好ましくない。また、添加剤を含む場合は、これらの成分の総含有量が、銀ペースト全体の約5質量%以下であるのが好ましく、3質量%以下がより好ましく、1質量%以下が特に好ましい。
(D) Other components The silver paste disclosed herein does not essentially need to contain components other than the above (A) silver powder, (B) thermoplastic polyester resin, and (C) solvent. However, in addition to the above-mentioned (A) silver powder, (B) thermoplastic polyester resin, and (C) solvent, the inclusion of various components is acceptable without departing from the object of the present application. As these components, an additive added for the purpose of improving the properties of the silver paste for flexible substrates, an additive added for the purpose of improving the characteristics of the conductive film as a cured product, and the like can be considered. .. Examples include surfactants, dispersants, fillers (organic fillers and inorganic fillers), viscosity modifiers, defoamers, plasticizers, stabilizers, antioxidants, preservatives and the like. One kind of these additives (compounds) may be contained alone, or two or more kinds thereof may be contained in combination. However, it is not preferable to include (A) a component that inhibits the sintering of the silver powder and (B) a binder performance of the thermoplastic polyester resin, or to include an additive in an amount that inhibits these components. From this point of view, for example, it is not preferable to include an inappropriate protective agent for silver particles or an inorganic filler. Moreover, when an additive is included, the total content of these components is preferably about 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and particularly preferably 1% by mass or less based on the entire silver paste.

フレキシブル基板用銀ペーストは、上記構成成分を所定の割合で配合し、均一に混合および混練することで、調製することができる。混合に際しては、各構成材料を同時に混合してもよいが、例えば、(B)熱可塑性ポリエステル樹脂と(C)溶剤とを混合してベヒクルを調製したのち、かかるベヒクルに(A)銀粉末を混ぜ込むようにしてもよい。その他の添加剤を添加する場合は、その添加のタイミングに特に制限はない。混合には、例えば3本ロールミルを使用することができる。 The silver paste for a flexible substrate can be prepared by blending the above-mentioned constituents in a predetermined ratio and uniformly mixing and kneading. At the time of mixing, the constituent materials may be mixed at the same time. For example, (B) a thermoplastic polyester resin and (C) a solvent are mixed to prepare a vehicle, and then (A) silver powder is added to the vehicle. You may mix it. When other additives are added, the timing of addition is not particularly limited. For mixing, for example, a three roll mill can be used.

このように調製されたフレキシブル基板用銀ペーストは、例えば、従来に比べて低い温度(典型的には140℃以下、例えば110〜135℃)で硬化させることができる。そしてフレキシブル基板用銀ペーストを任意の基板上に所望のパターンで供給したのち、硬化させることで、基板上に所望のパターンの導電膜(硬化物)を形成することができる。 The thus prepared silver paste for a flexible substrate can be cured at a lower temperature (typically 140° C. or lower, for example, 110 to 135° C.) as compared with a conventional one. Then, the conductive paste (cured product) having a desired pattern can be formed on the substrate by supplying the flexible substrate silver paste in a desired pattern on the substrate and then curing the silver paste.

[導電膜]
なお、この導電膜は、バインダとして上記の熱可塑性エポキシ樹脂を使用していることから、導電膜自体がフレキシブル性を備えている。導電膜の平均厚みは、厳密には限定されない。しかしながら、フレキシブル基板に対して成膜された場合であって、基板を湾曲させたときの導電膜の接着性および基板追随性を優れたものとするためには、導電膜の厚みを3μm以下とすることが好ましい。このように導電膜の厚みを制御することで、基板を繰り返し湾曲させた場合はもとより、基板を繰り返し折り曲げた場合においても、基材に対する優れた密着性を維持することができる。
[Conductive film]
Since the conductive epoxy film uses the thermoplastic epoxy resin as a binder, the conductive film itself has flexibility. The average thickness of the conductive film is not strictly limited. However, in the case where the conductive film is formed on a flexible substrate, the thickness of the conductive film should be 3 μm or less in order to improve the adhesiveness and the substrate followability of the conductive film when the substrate is curved. Preferably. By controlling the thickness of the conductive film in this manner, excellent adhesion to the base material can be maintained not only when the substrate is repeatedly bent but also when the substrate is repeatedly bent.

また、導電膜の導電性を優れたものとするためには、導電膜の厚みを0.2μm以上とすることが好ましい。これにより、銀粉末が厚み方向で積層して導電膜を構成することができ、良好な導電パスを形成することができる。このような導電膜の導電性は、導電膜の形状や厚みにもよるため一概には言えないが、例えば、導電膜の厚みを10μmに換算したときのシート抵抗が100mΩ/□以下のものとして得ることができる。シート抵抗は、例えば、80mΩ/□以下とすることができ、好ましくは60mΩ/□以下とすることができる。 In addition, the thickness of the conductive film is preferably 0.2 μm or more in order to improve the conductivity of the conductive film. Thereby, the silver powder can be laminated in the thickness direction to form a conductive film, and a good conductive path can be formed. The conductivity of such a conductive film cannot be generally stated because it depends on the shape and thickness of the conductive film, but, for example, assuming that the sheet resistance is 100 mΩ/□ or less when the thickness of the conductive film is converted to 10 μm. Obtainable. The sheet resistance can be, for example, 80 mΩ/□ or less, and preferably 60 mΩ/□ or less.

[基板]
ここに開示されるフレキシブル基板用銀ペーストが適用される基板としては、その材質は厳密には制限されない。例えば、ポリマー(プラスチック)、紙、布等からなる薄層(フィルム)状であって、柔軟性を有する基板を対象とする場合に、ここに開示される銀ペーストの優れた特性が顕著に発現されるために好ましい。フレキシブルフィルム基板(以下、単に「フレキシブル基板」という場合がある。)としては、通常、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル樹脂、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂からなるポリマーフィルムが好適に用いられている。これらの基材は、単層、複層のいずれの形態を有していてもよい。複層である場合は、異なる素材のフィルム基材が貼り合わされていてもよいし、同種の素材のフィルム基材が貼り合わされていてもよい。かかるフレキシブル基板は、部品などを実装するリジッド部と屈曲をするフレックス部とからなるリジッドフレキシブル基板のうちのフレックス部を構成していてもよい。
[substrate]
The material to which the silver paste for a flexible substrate disclosed herein is applied is not strictly limited. For example, when a thin substrate (film) made of polymer (plastic), paper, cloth, etc. and having flexibility is targeted, the excellent characteristics of the silver paste disclosed herein are remarkably exhibited. Is preferred. As the flexible film substrate (hereinafter sometimes simply referred to as “flexible substrate”), polyester resin such as polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polyolefin resin such as ethylene-propylene copolymer, polyimide resin, polychlorinated A polymer film made of a thermoplastic resin such as vinyl is preferably used. These base materials may have a single-layer form or a multi-layer form. In the case of multiple layers, film base materials of different materials may be stuck together, or film base materials of the same kind of material may be stuck together. Such a flexible substrate may constitute a flex portion of a rigid flexible substrate including a rigid portion for mounting components and the like and a flex portion for bending.

また「フレキシブル」とは、柔軟であって、撓ませたり折り曲げたりすることが可能であることを意味する。通常は、常温でその物自体を損傷させることなく、比較的弱い力で撓ませたり折り曲げたりすることが可能であることを意味する。フレキシブル基板とは、温度変化や被覆層の存在なしに撓むことのない硬質基板に対する用語である。フレキシブル基板の撓み量(撓むことができる撓み可能量)に特に制限はない。しかしながら、必要であれば、例えば常温で、片持ち梁状の基板の先端に荷重をかけたときのたわみ量が、基板寸法に対して0.001以上(典型的には0.1以上、例えば1以上)の変形を生じ得る基板として把握することができる。なお、ここに開示される銀ペーストは、極めて柔軟性の高いフレキシブル基板への適用が可能とされている。例えば、そのような基板とは、断面の直径が20mm以下の巻き芯(コア)に巻き取り可能な湾曲性を備えるフィルム基材であり得る。この湾曲性については、例えば、好ましくは直径が10mm以下、特に好ましくは6mm以下のコアに巻き取り可能なフィルムで基材であってよい。また、ここに開示される銀ペーストは、極めて屈曲性に優れたフレキシブル基板への適用が可能とされている。このような基板とは、例えば、折り返し角度が90°〜120°での繰り返しの折り曲げによっても損傷を受けない基板であり得る。フレキシブル基板の厚みは特に制限されないが、例えば、可撓性の観点から約3〜200μm(例えば5〜100μm、典型的には10〜50μm)の厚みのものが広く採用される。 Further, “flexible” means being flexible and capable of being bent or bent. Usually, it means that it can be bent or bent with a comparatively weak force at room temperature without damaging the object itself. Flexible substrate is a term for a rigid substrate that does not flex without temperature changes or the presence of coating layers. There is no particular limitation on the amount of bending of the flexible substrate (the amount of bending that can be bent). However, if necessary, the amount of deflection when a load is applied to the tip of the cantilever substrate at room temperature is 0.001 or more (typically 0.1 or more, for example, It can be understood as a substrate on which one or more deformations can occur. The silver paste disclosed here can be applied to a flexible substrate having extremely high flexibility. For example, such a substrate may be a film base material having a bendability capable of being wound around a winding core (core) having a cross-sectional diameter of 20 mm or less. Regarding this bendability, for example, the base material may be a film which can be wound around a core having a diameter of preferably 10 mm or less, particularly preferably 6 mm or less. Further, the silver paste disclosed here can be applied to a flexible substrate having excellent flexibility. Such a substrate may be, for example, a substrate that is not damaged by repeated bending at a folding angle of 90° to 120°. The thickness of the flexible substrate is not particularly limited, but for example, a flexible substrate having a thickness of about 3 to 200 μm (for example, 5 to 100 μm, typically 10 to 50 μm) is widely adopted.

なお、フレキシブル基板は、繰り返し湾曲したり、折り曲げたりし得ることから、所定の剛性(強度)を有していることが好ましい。かかる観点から、フレキシブル基板としてはポリエステルフィルムを好ましく用いることができ、なかでもPETフィルム基板を特に好ましく用いることができる。PETフィルム基板は、フレキシブルプリント回路基板(Flexible printed circuits:FPC)や、フレキシブルケーブルの基板として多用されている点においても好ましい。そこで、以下に、例えばPETフィルム基板上に、ここに開示されるフレキシブル基板用銀ペーストを用いて導電膜を形成し、電子素子を好適に製造する手法について説明する。 Note that the flexible substrate preferably has a predetermined rigidity (strength) because it can be repeatedly curved and bent. From this viewpoint, a polyester film can be preferably used as the flexible substrate, and a PET film substrate can be particularly preferably used. The PET film substrate is also preferable in that it is frequently used as a flexible printed circuit (FPC) substrate or a flexible cable substrate. Therefore, a method of suitably forming an electronic element by forming a conductive film on a PET film substrate using the silver paste for a flexible substrate disclosed herein will be described below.

[電子素子の製造方法]
ここに開示される電子素子の製造方法は、本質的に、下記の(1)〜(5)の工程を含む。
(1)フレキシブル基板を用意する。
(2)ここに開示される銀ペーストを用意する。
(3)フレキシブル基板上に、銀ペーストを供給する。
(4)銀ペーストが供給されたフレキシブル基板を乾燥させる。
(5)乾燥された銀ペーストが供給されたフレキシブル基板を熱処理して、導電膜を形成する。
[Method of manufacturing electronic device]
The method of manufacturing an electronic device disclosed herein essentially includes the following steps (1) to (5).
(1) Prepare a flexible substrate.
(2) Prepare the silver paste disclosed herein.
(3) A silver paste is supplied onto the flexible substrate.
(4) The flexible substrate supplied with the silver paste is dried.
(5) The flexible substrate supplied with the dried silver paste is heat-treated to form a conductive film.

なお、工程(1)および(2)については上述の銀ペーストと基板との説明により理解できるため、ここでは再度の説明を省略する。
工程(3)では、用意したフレキシブル基板上に、ここに開示される銀ペーストを供給する。銀ペーストの供給手法は特に制限されない。例えば、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、スピンコート、エアロゾル・ジェット印刷等の各種の印刷方法を採用することができる。これらの印刷は、ステップ(間欠)方式で行ってもよいし、ロールtoロール等の連続方式でおこなってもよい。銀ペーストは、各々の印刷手法に適した性状に調製される。ここに開示される銀ペーストは、例えば、スクリーン印刷により、フレキシブル基板上に比較的広い面積に亘って任意のパターンの導電膜を形成する用途で好ましく用いることができる。
It should be noted that steps (1) and (2) can be understood from the above description of the silver paste and the substrate, and therefore the description thereof will be omitted here.
In step (3), the silver paste disclosed herein is supplied onto the prepared flexible substrate. The method of supplying the silver paste is not particularly limited. For example, various printing methods such as inkjet printing, gravure printing, screen printing, flexographic printing, offset printing, spin coating, aerosol jet printing, etc. can be adopted. These printings may be performed by a step (intermittent) method or a continuous method such as roll-to-roll. The silver paste is prepared to have properties suitable for each printing method. The silver paste disclosed herein can be preferably used for the purpose of forming a conductive film having an arbitrary pattern over a relatively large area on a flexible substrate by screen printing, for example.

尚、上述のとおり、焼成後の導電膜に十分な可撓性(フレキシブル性)を持たせるためには、熱処理後に得られる導電膜の厚みが3μm以下(例えば3μm未満)となるように、銀ペーストの供給量を制御することが好ましい。導電膜の厚みが3μmを超えると、導電性の観点では好ましい。しかしながら、例えば、フレキシブル基板の僅かな撓みに対しては問題ない場合であっても、フレキシブル基板を大きく撓ませた場合に、導電膜に割れやクラックが発生してしまう可能性が高まるために好ましくない。導電膜の損傷は、導電膜の導電性の低下につながるために避けるべき形態である。導電膜の厚みは2.7μm以下がより好ましく、2.5μm以下が特に好ましい。また、熱処理後に得られる導電膜の厚みが0.2μm未満であると、導電膜とフレキシブル基板との十分な密着性が実現され難いために好ましくない。また、導電膜の導電性が低下する虞がある点においても好ましくない。導電膜の厚みは0.2μm以上とするのが好ましく、0.5μm以上とするのがより好ましく、0.7μm以上とするのが特に好ましい。 As described above, in order to make the conductive film after firing have sufficient flexibility, the thickness of the conductive film obtained after the heat treatment should be 3 μm or less (for example, less than 3 μm). It is preferable to control the amount of paste supplied. When the thickness of the conductive film exceeds 3 μm, it is preferable from the viewpoint of conductivity. However, for example, even when there is no problem with the slight bending of the flexible substrate, it is preferable that the conductive film is likely to be cracked or cracked when the flexible substrate is largely bent. Absent. Damage to the conductive film leads to a decrease in the conductivity of the conductive film and is a form that should be avoided. The thickness of the conductive film is more preferably 2.7 μm or less, and particularly preferably 2.5 μm or less. Further, if the thickness of the conductive film obtained after the heat treatment is less than 0.2 μm, it is difficult to achieve sufficient adhesion between the conductive film and the flexible substrate, which is not preferable. Further, it is also not preferable in that the conductivity of the conductive film may decrease. The thickness of the conductive film is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and particularly preferably 0.7 μm or more.

なお、導電膜の厚みは、基板表面に対して垂直な方向の寸法を、10点以上測定したときの算術平均値(つまり平均厚み)として得ることができる。 The thickness of the conductive film can be obtained as an arithmetic average value (that is, average thickness) when measuring the dimension in the direction perpendicular to the substrate surface at 10 or more points.

続く工程(4)および(5)では、それぞれ、フレキシブル基板上に供給された銀ペーストに対し「乾燥」と「熱処理」とを施す。この乾燥と熱処理とにより導電膜が形成される。導電膜の形成に際して、銀ペーストに含まれる各成分は、溶剤については揮発し、樹脂については軟化したのちに硬化し、銀粉末は焼結する。焼結された銀粉末と硬化した樹脂とにより、導電膜が形成される。 In subsequent steps (4) and (5), "drying" and "heat treatment" are applied to the silver paste supplied onto the flexible substrate, respectively. A conductive film is formed by this drying and heat treatment. When forming the conductive film, the components contained in the silver paste volatilize the solvent, soften the resin, and then harden, and the silver powder sinters. A conductive film is formed by the sintered silver powder and the cured resin.

ここで、溶剤の揮発と、樹脂の軟化および硬化ならびに銀粉末の焼結とが、同時に進行することは好ましくない。つまり、溶剤が完全に揮発して、基板上に銀ペーストの固形分のみが密に残された状態で銀粉末が焼結することで、銀粒子同士がより多くの接点で結合し、低抵抗な導電膜を得ることが可能となるために好ましい。また、溶剤が完全に揮発して、基板上に銀ペーストの固形分のみが残された状態で樹脂が軟化・硬化することで、より少ない樹脂量で適切なバインダ機能を発現することが可能となるために好ましい。さらに、樹脂は、銀粉末が完全に焼結を終えてから硬化することで、銀粉末の焼結の阻害を抑制しつつ、焼結した銀を基板に結合できるために好ましい。 Here, it is not preferable that the volatilization of the solvent, the softening and hardening of the resin, and the sintering of the silver powder proceed at the same time. In other words, the solvent is completely volatilized and the silver powder sinters in a state where only the solid content of the silver paste remains densely on the substrate, so that the silver particles bond with each other at more points of contact and the low resistance. This is preferable because it is possible to obtain a different conductive film. Further, the resin is softened and hardened in a state where the solvent is completely volatilized and only the solid content of the silver paste is left on the substrate, so that it is possible to develop an appropriate binder function with a smaller amount of resin. Is preferred. Furthermore, the resin is preferable because the resin can be bonded after the silver powder is completely sintered, and the sintered silver can be bonded to the substrate while suppressing the inhibition of the sintering of the silver powder.

なお、工程(4)における「乾燥」は、主として、銀ペーストに含まれる溶剤を揮発させて、基板上に銀ペーストの固形分のみを残す目的で実施する工程である。また、工程(5)における「熱処理」は、主として基板上の銀粉末を焼結させる目的で実施する工程である。そして、工程(4)の後、工程(5)に至る途中で樹脂が軟化され、工程(5)の加熱が終了して冷却される途中に樹脂が硬化する。したがって、ここに開示される電子素子の製造に際しては、工程(4)における乾燥と工程(5)における熱処理との温度を、銀ペーストに合わせてそれぞれ適切に制御することが肝要である。 The “drying” in step (4) is a step mainly performed for the purpose of volatilizing the solvent contained in the silver paste and leaving only the solid content of the silver paste on the substrate. The "heat treatment" in the step (5) is a step mainly performed for the purpose of sintering the silver powder on the substrate. Then, after the step (4), the resin is softened in the course of reaching the step (5), and the resin is cured in the course of cooling after the heating in the step (5). Therefore, in manufacturing the electronic device disclosed herein, it is important to appropriately control the temperatures of the drying in the step (4) and the heat treatment in the step (5) according to the silver paste.

工程(4)の乾燥は、自然乾燥であってもよいし、送風乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の手段を利用してもよい。より短時間で簡便に乾燥を行えることから、加熱乾燥が好ましい。加熱乾燥における加熱手段は特に制限されず、公知の各種の乾燥機を利用して乾燥することができる。 The drying in the step (4) may be natural drying, or may be performed by means of blast drying, heat drying, vacuum drying, freeze drying, or the like. Heat drying is preferable because it can be dried easily in a shorter time. The heating means in the heat drying is not particularly limited, and it can be dried using various known dryers.

この乾燥工程は、銀ペーストに使用される熱可塑性エポキシ樹脂のガラス転移点(Tg)よりも低い温度で行うようにする。乾燥時間の短縮の観点から、例えば、乾燥工程は、ガラス転移点よりも2℃〜30℃程度低い温度にまで加熱して実施することが好ましい。乾燥温度は、ガラス転移点よりも低い温度であって、例えば、60℃±10℃程度の範囲に設定することが好適である。 This drying step is performed at a temperature lower than the glass transition point (Tg) of the thermoplastic epoxy resin used in the silver paste. From the viewpoint of shortening the drying time, for example, the drying step is preferably performed by heating to a temperature lower by about 2° C. to 30° C. than the glass transition point. The drying temperature is a temperature lower than the glass transition point, and is preferably set in the range of, for example, about 60°C ± 10°C.

工程(5)の熱処理は、銀粉末の焼結が実現できる温度であって、かつ、熱可塑性エポキシ樹脂のガラス転移点よりも高い温度で行う。ここに開示される技術では、より低温での熱処理により導電膜の形成を行うことから、140℃以下の温度範囲で熱処理を行うことができる。また、ここに開示される技術では、熱可塑性エポキシ樹脂としてガラス転移点が60℃以上90℃以下のものを使用するようにしていることから、熱処理温度は、銀ペーストに含まれる熱可塑性エポキシ樹脂のガラス転移点に応じて設定することができる。なお、熱処理温度は、銀ペーストに使用する熱可塑性エポキシ樹脂のガラス転移点に応じて、(ガラス転移点+20)℃以上の温度を目安に行うことが好ましい。例えば、熱処理温度は、おおよそ100℃〜135℃が好ましく、100℃〜130℃がより好ましく、100℃〜120℃が特に好ましい。この熱処理は、公知の各種の加熱装置や乾燥装置等を用いて実施することができる。 The heat treatment in the step (5) is performed at a temperature at which the silver powder can be sintered and higher than the glass transition point of the thermoplastic epoxy resin. In the technique disclosed herein, since the conductive film is formed by heat treatment at a lower temperature, heat treatment can be performed in a temperature range of 140° C. or lower. Further, in the technology disclosed herein, since the glass transition point of the thermoplastic epoxy resin is 60° C. or higher and 90° C. or lower, the heat treatment temperature is the thermoplastic epoxy resin contained in the silver paste. It can be set according to the glass transition point of. The heat treatment temperature is preferably set to a temperature of (glass transition point+20)° C. or higher depending on the glass transition point of the thermoplastic epoxy resin used for the silver paste. For example, the heat treatment temperature is preferably about 100°C to 135°C, more preferably 100°C to 130°C, and particularly preferably 100°C to 120°C. This heat treatment can be carried out using various known heating devices, drying devices and the like.

この熱処理により、銀ペーストの固形成分である銀粉末は焼結し、銀粒子同士が良好な電気コンタクトを形成する。また、この熱処理後の冷却により、熱可塑性エポキシ樹脂が硬化して、銀粉末の焼結体同士の接合をより確実なものにサポートするとともに、焼結体とPET基板のとの柔軟かつ強固な接着を実現する。このことにより、フレキシブルな基板に対しても、導電性が高くかつ接着性の良好な導電膜を、低温で簡便に形成することができる。この導電膜は、印刷技術を利用して形成されているため、任意のパターンで均一な膜厚のものとして実現される。 By this heat treatment, the silver powder, which is a solid component of the silver paste, sinters and the silver particles form good electrical contacts. Further, by cooling after this heat treatment, the thermoplastic epoxy resin is hardened to support the bonding of the sintered bodies of the silver powder to each other more reliably, and the sintered body and the PET substrate are flexible and strong. Achieve adhesion. As a result, a conductive film having high conductivity and good adhesiveness can be easily formed at low temperature even on a flexible substrate. Since this conductive film is formed by using a printing technique, it is realized as a film having a uniform thickness in an arbitrary pattern.

したがって、かかる導電膜が形成されたフレキシブル基板は、変形された後も基板と導電膜とが極めて良好な接着性を維持し得る。また、導電膜は、変形後も導電性を維持し得る。具体的には、基板を繰り返し大きく撓ませた場合であっても、導電膜の剥離や割れが高度に抑制されている。また、後述の実施例にも示されるように、基板を繰り返し折り曲げた場合であっても、導電膜の剥離や割れが高度に抑制されている。したがって、ここに開示される技術によると、例えば、ヒンジ部等において繰り返し屈曲するフレキシブル基板に対して、可動部配線等の導電膜を印刷により好適に形成することができる。延いては、凹凸部や省スペースでの配設が可能な電子素子(例えばFPC)が実現される。また、繰り返し屈曲性に優れ、駆動部等における省スペースでの配線が可能なフレキシブルケーブルが実現される。 Therefore, the flexible substrate having such a conductive film formed thereon can maintain extremely good adhesion between the substrate and the conductive film even after being deformed. Further, the conductive film can maintain conductivity even after being deformed. Specifically, peeling or cracking of the conductive film is highly suppressed even when the substrate is repeatedly bent greatly. Further, as shown in Examples described later, even when the substrate is repeatedly bent, peeling or cracking of the conductive film is highly suppressed. Therefore, according to the technique disclosed herein, for example, a conductive film such as a movable portion wiring can be preferably formed by printing on a flexible substrate that is repeatedly bent at a hinge portion or the like. As a result, an electronic element (for example, FPC) that can be arranged in the uneven portion and the space is realized. In addition, a flexible cable that has excellent repetitive bendability and can be wired in a space-saving drive section or the like is realized.

かかるフレキシブルな導電膜付き基板は、例えば、電気機器、半導体機器、太陽電池、ディスプレイ、センサーおよびバイオメディカルデバイス等の多様な分野において使用される電子素子として好適に利用することができる。 Such a flexible substrate with a conductive film can be suitably used as an electronic element used in various fields such as electric devices, semiconductor devices, solar cells, displays, sensors and biomedical devices.

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not intended to be limited to those shown in the embodiments.

(実施形態1)
[銀粉末の用意]
平均粒子径の異なる3通りの銀粉末A〜Cを用意した。具体的には、室温(25℃)にて、表面修飾剤としてのブチルアミンと、溶媒兼粒径制御剤としてのブタノールとを所定のモル比で混合し、シュウ酸銀を添加したのち、撹拌しながら約100℃まで加熱することで、表面を有機アミンで安定化させた略球形の銀粉末B,Cを得た。銀粉末の平均粒子径は、粒径制御剤の添加量(有機アミンと粒径制御剤とのモル比)を調整し、さらに分級することで制御した。また、銀粉末Aは、市販のフレーク状の銀粉末であり、平面視での平均粒子径が2000nmと比較的大きいことから、表面修飾剤は使用されていない。このようにして用意した銀粉末A〜Cの平均粒子径(D50)と形状とを、SEM観察により算出し、下記の表1に示した。
(Embodiment 1)
[Preparation of silver powder]
Three types of silver powders A to C having different average particle diameters were prepared. Specifically, at room temperature (25° C.), butylamine as a surface modifier and butanol as a solvent/particle size controlling agent are mixed at a predetermined molar ratio, and silver oxalate is added, followed by stirring. While heating to about 100° C., substantially spherical silver powders B and C whose surfaces were stabilized with an organic amine were obtained. The average particle size of the silver powder was controlled by adjusting the addition amount of the particle size controlling agent (molar ratio of the organic amine and the particle size controlling agent) and further classifying. Further, the silver powder A is a commercially available flake-shaped silver powder, and has a relatively large average particle diameter of 2000 nm in a plan view, and thus no surface modifier is used. The average particle diameter (D50) and shape of the thus prepared silver powders A to C were calculated by SEM observation and are shown in Table 1 below.

[ベヒクルの用意]
次いで、銀粉末を分散させるベヒクルを調整した。具体的には、まず、バインダ樹脂として、結晶性のエポキシ樹脂(EP)と、非結晶性のポリエステル樹脂(PEs)との2通りの樹脂を用意した。エポキシ樹脂としては、熱硬化型導電ペーストのバインダとして汎用されている、軟化点が65℃で、数平均分子量(Mn)が1×10のものを用いた。ポリエステル樹脂としては、熱可塑性で数平均分子量(Mn)が23×10、ガラス転移点(Tg)が65°のものを用いた。また溶剤として、分子構造中にフェニル基を有し、上記のバインダ樹脂を好適に溶解できるプロピレングリコールモノフェニルエーテルを用意した。プロピレングリコールモノフェニルエーテルの沸点(Tb)は243℃である。そしてそれぞれの樹脂と溶剤とをガラス瓶容器に所定量秤量し、手撹拌したのち、約100℃のスチームオーブンで10〜20時間程度加熱した。加熱中は、必要に応じて手撹拌を行った。これにより2通りのベヒクルを得た。
[Preparation of vehicle]
Then, a vehicle in which the silver powder was dispersed was prepared. Specifically, first, as a binder resin, two kinds of resins, a crystalline epoxy resin (EP) and an amorphous polyester resin (PEs) were prepared. The epoxy resin used has a softening point of 65° C. and a number average molecular weight (Mn) of 1×10 3 , which is widely used as a binder for thermosetting conductive paste. As the polyester resin, a thermoplastic resin having a number average molecular weight (Mn) of 23×10 3 and a glass transition point (Tg) of 65° was used. As a solvent, propylene glycol monophenyl ether having a phenyl group in its molecular structure and capable of suitably dissolving the above binder resin was prepared. The boiling point (Tb) of propylene glycol monophenyl ether is 243°C. Then, each resin and solvent were weighed in predetermined amounts in a glass bottle container, stirred by hand, and then heated in a steam oven at about 100°C for about 10 to 20 hours. During heating, manual stirring was performed as needed. This gave two different vehicles.

[銀ペーストの調製]
準備した銀粉末A〜Cとベヒクルとを所定の割合で調合し、三本ロールミルを用いて混合・混練することで、例1〜5の銀ペーストを用意した。なお、銀粉末とベヒクルとは、表1に示すように、ベヒクル中の樹脂が銀粉末の質量(100質量部)に対して、10質量部または6質量部となる割合とした。銀ペーストは、溶剤を加えることで、25℃−20rpmにおける粘度が50〜150Pa・sになるように調整した。
[Preparation of silver paste]
The prepared silver powders A to C and the vehicle were mixed at a predetermined ratio, and mixed and kneaded using a three-roll mill to prepare the silver pastes of Examples 1 to 5. In addition, as shown in Table 1, the ratio of the silver powder and the vehicle was such that the resin in the vehicle was 10 parts by mass or 6 parts by mass with respect to the mass (100 parts by mass) of the silver powder. The silver paste was adjusted by adding a solvent so that the viscosity at 25° C.-20 rpm was 50 to 150 Pa·s.

[導電膜の形成]
このように用意した例1〜5の銀ペーストを、PET樹脂製のフィルム状基板(厚み100μm)の表面にスクリーン印刷法により塗布した。スクリーン印刷には、カレンダー処理された#640のステンレスメッシュを用い、熱処理(焼成)後の膜厚がおおよそ1μmとなるように薄層状に印刷した。印刷パターンは、3cm×1.5cmの長方形のベタ塗りパターンを1つと、後述のシート抵抗測定用のパターンを並べて配置するものとした。なお、シート抵抗測定用のパターンは、焼成後の寸法が、総長さが10cm以上で幅が0.5mmとなるように調整した線状パターンとした。例4の銀ペーストについては、ステンレスメッシュを変えて熱処理後の厚みが10μmとなるように印刷した(これを例4とする)。印刷後の基板は、乾燥器にて60℃で10分間乾燥させたのち、120℃で20分間の熱処理を施すことで、例1〜5の導電膜を形成した。得られた導電膜の膜厚を測定し、下記の表1の「焼成厚み」の欄に示した。また、得られた導電膜について、下記の手法により、シート抵抗、接着性および曲げ接着性の各特性を評価し、その結果を下記表1の当該欄に示した。
[Formation of conductive film]
The silver pastes of Examples 1 to 5 thus prepared were applied to the surface of a PET resin film substrate (thickness 100 μm) by a screen printing method. For screen printing, a calendered stainless steel mesh of #640 was used, and printing was performed in a thin layer so that the film thickness after heat treatment (baking) was about 1 μm. As the print pattern, one rectangular solid coating pattern of 3 cm×1.5 cm and a pattern for sheet resistance measurement described later are arranged side by side. The pattern for sheet resistance measurement was a linear pattern whose dimensions after firing were adjusted so that the total length was 10 cm or more and the width was 0.5 mm. The silver paste of Example 4 was printed by changing the stainless mesh so that the thickness after heat treatment was 10 μm (this is referred to as Example 4 * ). The printed substrate was dried in a dryer at 60° C. for 10 minutes and then heat-treated at 120° C. for 20 minutes to form the conductive films of Examples 1 to 5. The film thickness of the obtained conductive film was measured and shown in the column of "Firing thickness" in Table 1 below. Further, with respect to the obtained conductive film, the sheet resistance, adhesiveness and bending adhesiveness were evaluated by the following methods, and the results are shown in the relevant column of Table 1 below.

[シート抵抗]
上記のように形成したシート抵抗測定用の導電膜のシート抵抗を測定した。具体的には、デジタルマルチメーターを用い、2端子法により、端子間隔(導体長さ)100mm、ライン幅(導体幅)0.500mmの条件で線状の導電膜の抵抗値を測定した。そしてこの抵抗値から、下式に基づき、シート抵抗値を算出した。なお、換算厚みは、10μmとした。その結果を表1に示した。なお、シート抵抗値が1000mΩ/□を超過した膜については、導電膜としての使用が困難なレベルであることから、実測値ではなく「>1000」と表示した。
シート抵抗値(mΩ/□)=抵抗値(Ω)×{導体幅(mm)/導体長さ(mm)}×{導体厚み(μm)/換算厚み(μm)}
[Sheet resistance]
The sheet resistance of the conductive film for sheet resistance measurement formed as described above was measured. Specifically, using a digital multimeter, the resistance value of the linear conductive film was measured by a two-terminal method under the conditions of a terminal interval (conductor length) of 100 mm and a line width (conductor width) of 0.500 mm. Then, from this resistance value, the sheet resistance value was calculated based on the following formula. The converted thickness was 10 μm. The results are shown in Table 1. A film having a sheet resistance value of more than 1000 mΩ/□ is indicated as “>1000” rather than an actual measured value because it is difficult to use as a conductive film.
Sheet resistance value (mΩ/□)=resistance value (Ω)×{conductor width (mm)/conductor length (mm)}×{conductor thickness (μm)/converted thickness (μm)}

[接着性]
上記のように形成した導電膜について、両面テープを用いた接着性試験を行うことにより、導電膜の基板に対する接着性を評価した。具体的には、まず、試験台の上に両面テープ(ニチバン(株)製、ナイスタック一般用NW−10、幅1cm×長さ1.5cm)を貼り付けた。そして台上に貼り付けた両面テープの上方側の粘着面に、PET基板上に形成した導電膜部分を張り付け、PET基板の裏面上から指で押して十分に接着させた。そしてPET基板の端部を指でつまみ、両面テープの長手方向に沿う方向で、かつ、PET基板の初期貼り付け位置から120°〜150°の方向(すなわち、PET基板の為す角が60°〜30°となる斜め上後方)に引っ張ることで、両面テープからフィルム基板を剥離させた。
[Adhesiveness]
The conductive film formed as described above was subjected to an adhesiveness test using a double-sided tape to evaluate the adhesiveness of the conductive film to the substrate. Specifically, first, a double-sided tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., NW Stack NW-10 for general use, width 1 cm×length 1.5 cm) was attached on a test bench. Then, the conductive film portion formed on the PET substrate was attached to the adhesive surface on the upper side of the double-sided tape attached on the table, and it was sufficiently adhered by pushing from the back surface of the PET substrate with a finger. Then, pinch the end of the PET substrate with a finger, and in the direction along the longitudinal direction of the double-sided tape and in the direction of 120° to 150° from the initial attachment position of the PET substrate (that is, the angle made by the PET substrate is 60° to The film substrate was peeled from the double-sided tape by pulling the film substrate at an angle of 30° obliquely upward and rearward.

剥離後のフィルム基板の導電膜を観察し、両面テープに接着した部分のうち、はく離後にフィルム基板に残った部分の面積割合が95%以上の場合を「○」、残った部分の面積割合が95%未満80%以上の場合を「△」、残った部分の面積割合が80%未満の場合を「×」とし、その結果を表1に示した。 Observing the conductive film of the film substrate after peeling, when the area ratio of the part remaining on the film substrate after peeling is 95% or more among the parts adhered to the double-sided tape, the area ratio of the remaining part is The results are shown in Table 1 when the ratio is less than 95% and 80% or more is “Δ”, and when the area ratio of the remaining portion is less than 80% is “x”.

[折り曲げ耐性]
上記のように形成した導電膜について、基板を折り曲げたときの導電性膜の耐久性を評価した。具体的には、まず、PET基板に形成した導電膜のシート抵抗(初期シート抵抗)を上記のとおり測定した。次いで、導電膜を備えたPET基板を、直角(90°)の角部を有する試験台の表面にぴたりと沿わせて、導電膜の部分でPET基板ごと直角に折り曲げた。その後、折り曲げたPET基板をまっすぐに延ばし、再び同じ折り曲げ位置でPET基板および導電膜を直角に折り曲げた。この操作を、折り曲げ回数が計6回となるまで繰り返し行った。
[Folding resistance]
With respect to the conductive film formed as described above, the durability of the conductive film when the substrate was bent was evaluated. Specifically, first, the sheet resistance (initial sheet resistance) of the conductive film formed on the PET substrate was measured as described above. Next, the PET substrate provided with the conductive film was fitted along the surface of the test stand having a right angle (90°) corner portion, and was bent at a right angle together with the PET substrate at the conductive film portion. After that, the bent PET substrate was straightly extended, and the PET substrate and the conductive film were bent at a right angle again at the same bending position. This operation was repeated until the total number of times of bending was 6 times.

6回折り曲げ後の導電膜に対し、デジタルマルチメーターの2つの端子を、端子間に折り曲げ部が挟まれるように接触させて、折り曲げ部を含む導電膜のシート抵抗を上記のとおり測定した。そして次式から、シート抵抗上昇率を測定し、6回折り曲げ後のシート抵抗が、初期シート抵抗の120%以上である場合を「×」、120%未満である場合を「〇」として、導電膜の折り曲げ耐性を評価した。なお、シート抵抗上昇率は、初期シート抵抗が1000mΩ/□を超過した膜についても同様に測定した。その結果を表1に示した。
シート抵抗上昇率(%)={(6回折り曲げ後のシート抵抗)−(初期シート抵抗)}÷(初期シート抵抗)×100
The two terminals of the digital multimeter were brought into contact with the conductive film after the six-fold bending so that the bent portions were sandwiched between the terminals, and the sheet resistance of the conductive film including the bent portions was measured as described above. Then, the sheet resistance increase rate was measured from the following formula, and the sheet resistance after six-fold bending was 120% or more of the initial sheet resistance was “×”, and the case where it was less than 120% was “◯”. The folding resistance of the membrane was evaluated. The rate of increase in sheet resistance was similarly measured for a film having an initial sheet resistance of more than 1000 mΩ/□. The results are shown in Table 1.
Sheet resistance increase rate (%)={(sheet resistance after 6-fold bending)−(initial sheet resistance)}÷(initial sheet resistance)×100

Figure 0006734925
Figure 0006734925

(評価)
表1に示すように、例1の銀ペーストは、平均粒子径が2000nmのフレーク型の銀粉末Aと、エポキシ樹脂とを用いた、汎用されている熱硬化型の銀ペーストの一例である。従来の一般的な熱硬化型の銀ペーストによると、厚みが10μm程度の導電性膜を好適に形成することができる。この例1の銀ペーストを使用すると、印刷条件が同じであっても厚みが1μmにまで薄い導電膜を印刷することはできず、導電膜の膜厚は銀粒子の粒径に基づいて厚くなってしまうことが確認できた。本例では、銀粒子の平均粒子径と同程度の厚みが約2μmの導電膜の形成が可能であることがわかった。
(Evaluation)
As shown in Table 1, the silver paste of Example 1 is an example of a commonly used thermosetting silver paste that uses a flake type silver powder A having an average particle diameter of 2000 nm and an epoxy resin. According to the conventional general thermosetting type silver paste, a conductive film having a thickness of about 10 μm can be preferably formed. When the silver paste of Example 1 is used, it is not possible to print a thin conductive film up to 1 μm in thickness under the same printing conditions, and the thickness of the conductive film becomes thick based on the particle diameter of silver particles. I was able to confirm that it would end up. In this example, it was found that it is possible to form a conductive film having a thickness of about 2 μm, which is similar to the average particle diameter of silver particles.

このような例1の導電膜は、120℃での熱処理では銀粒子同士の焼結は進行せず、銀粒子が熱硬化性のバインダを介してあるいはバインダで固定されることで膜が形成されている。そのため膜形成のために必要なバインダ量が10質量部と比較的多く、例えば10μmの厚みの導電膜を形成する場合であっても、シート抵抗を低くすることは困難であった。本例では、膜厚が5μmとさらに厚みの薄い導電膜を形成した。そのため、厚み方向でも銀粒子同士の電気コンタクトが悪く、シート抵抗は導電膜としては適さない程度にまで著しく高くなることがわかった。また、例1の導電膜は、銀粒子同士が焼結していないことに加えて銀粒子の大きさに対して厚みが薄いことから、膜強度が弱く、接着性試験では大部分の導電膜が剥離してしまうことがわかった。さらに、熱硬化性樹脂は結晶性であるため、硬化後の硬度が高い。したがって、導電膜の厚みが比較的薄いにもかかわらず、一度の折り曲げによって導電膜にクラックの形成や基板からの剥離が確認され、折り曲げ耐性も悪いことがわかった。つまり、例1の銀ペーストによると、耐熱性の低いフレキシブルな基板に対して、シート抵抗が低く接着性の良好な導電薄膜の形成は困難であることがわかった。 In such a conductive film of Example 1, the silver particles do not sinter with each other by heat treatment at 120° C., and the film is formed by fixing the silver particles through or with a thermosetting binder. ing. Therefore, the amount of binder required for film formation is relatively large at 10 parts by mass, and it is difficult to reduce the sheet resistance even when forming a conductive film having a thickness of 10 μm, for example. In this example, a conductive film having a smaller film thickness of 5 μm was formed. Therefore, it was found that the electrical contact between silver particles was poor even in the thickness direction, and the sheet resistance was significantly increased to the extent that it was not suitable as a conductive film. In addition, the conductive film of Example 1 is weak in film strength because the silver particles are not sintered and the thickness is small relative to the size of the silver particles. Was found to peel off. Further, since the thermosetting resin is crystalline, the hardness after curing is high. Therefore, although the conductive film was relatively thin, it was confirmed that cracks and peeling from the substrate were formed in the conductive film by one bending, and the bending resistance was also poor. That is, according to the silver paste of Example 1, it was found that it was difficult to form a conductive thin film having low sheet resistance and good adhesiveness on a flexible substrate having low heat resistance.

例2および例4の銀ペーストは、ガラス転移点が65℃のポリエステル樹脂を用いた低温硬化型の銀ペーストであって、用いた銀粉末の平均粒子径が、(例2)銀粉末B:500nmと(例4)銀粉末C:70nmとで異なっている。これらの銀ペーストを使用すると、目標である1μmの厚みの導電膜の形成が可能であることが確認できた。また、バインダ樹脂のガラス転移点が65℃であるため、120℃の熱処理によりバインダ樹脂が十分に軟化したのち硬化して、銀粒子同士ならびに銀粒子と基板とを良好に結合し、接着性の良好な導電膜が形成できることが確認できた。また、バインダとして用いたポリエステル樹脂は非結晶性のため導電膜に柔軟性と基板追随性とが備わり折り曲げ耐性が高く、基材を繰り返し折り曲げても導電膜のシート抵抗に大幅な上昇が見られないことが確認できた。このことから、バインダ樹脂としてガラス転移点が適正な熱可塑性樹脂を使用することで、耐熱性が低くフレキシブルな基板に対して接着性の良好な導電薄膜を形成できることがわかった。 The silver pastes of Examples 2 and 4 are low-temperature curing type silver pastes using a polyester resin having a glass transition point of 65° C., and the average particle diameter of the silver powder used is (Example 2) silver powder B: The difference is 500 nm and (Example 4) silver powder C: 70 nm. It was confirmed that the target conductive film having a thickness of 1 μm can be formed by using these silver pastes. In addition, since the glass transition point of the binder resin is 65° C., the binder resin is sufficiently softened by the heat treatment at 120° C. and then hardened, so that the silver particles are satisfactorily bonded to each other and the silver particles and the substrate, and the adhesiveness It was confirmed that a good conductive film could be formed. In addition, since the polyester resin used as the binder is non-crystalline, the conductive film has flexibility and substrate followability, and has high bending resistance, and even if the base material is repeatedly bent, the sheet resistance of the conductive film is significantly increased. It was confirmed that there was no. From this, it was found that by using a thermoplastic resin having an appropriate glass transition point as the binder resin, it is possible to form a conductive thin film having good adhesiveness to a flexible substrate having low heat resistance.

その一方で、表1には表れていないが、微細な銀粉末Cを使用した例4の導電膜は、熱処理により銀粉末の一部が焼結しており、例2の導電膜よりも高い接着性を示すものであった。また、例4の導電膜のシート抵抗が50mΩ/□と低いのに対し、平均粒子径が500nmの銀粉末Bを使用した例2の導電膜のシート抵抗は依然として1000mΩ/□を超過していた。これは、例4の導電膜では、平均粒子径が十分に小さいために銀粒子同士が焼結し、導電膜内に良好なコンタクトを形成していることによると考えらえる。しかしながら、例2で用いた銀粒子Bは、低温での熱処理では焼結しないため、例えば1μm程度の限られた厚みの膜内では銀粒子が良好なコンタクトを形成できないことを示している。このことから、銀粉末の平均粒子径は、例えば100μm以下程度とするのが好ましいことがわかった。 On the other hand, although not shown in Table 1, in the conductive film of Example 4 using the fine silver powder C, a part of the silver powder is sintered by heat treatment, which is higher than that of the conductive film of Example 2. It showed adhesiveness. Further, the sheet resistance of the conductive film of Example 4 was as low as 50 mΩ/□, whereas the sheet resistance of the conductive film of Example 2 using the silver powder B having an average particle diameter of 500 nm still exceeded 1000 mΩ/□. .. It can be considered that this is because the conductive film of Example 4 had a sufficiently small average particle size that silver particles sinter with each other to form a good contact in the conductive film. However, since the silver particles B used in Example 2 are not sintered by heat treatment at a low temperature, it shows that the silver particles cannot form a good contact in a film having a limited thickness of, for example, about 1 μm. From this, it was found that the average particle diameter of the silver powder is preferably about 100 μm or less.

例3、4、5の銀ペーストは、銀粉末Cを用い、ガラス転移点が65℃のポリエステル樹脂の量を、(例3)0質量部(使用しない)、(例4)6質量部、(例5)10質量部、で変化させたものである。これらの銀ペーストを使用すると、目標である1μmの厚みの導電膜の形成が可能であることが確認できた。また、導電膜のシート抵抗は、バインダ樹脂の使用量がゼロの例3の導電膜については10mΩ/□と極めて低く、バインダ樹脂が増えるほどシート抵抗が高くなることがわかった。ここで、バインダ樹脂量が6質量部の例4の導電膜のシート抵抗は50mΩ/□と十分低いものの、バインダ樹脂量が10質量部の例5の導電膜は、例1の導電膜と同様、シート抵抗が1000mΩ/□超過と極めて高くなることがわかった。このことから、バインダ樹脂は、銀粉末に対して10質量部よりも少なく、例えば8質量部以下とするのが好ましいことがわかった。また、ガラス転移点が適正な熱可塑性のバインダ樹脂を使用することで、樹脂量を削減しながらも低温焼成で接着性の良好な膜を形成することができ、低シート抵抗と接着性とを高度なレベルで両立し得ることがわかった。 For the silver pastes of Examples 3, 4, and 5, the silver powder C was used, and the amount of the polyester resin having a glass transition point of 65° C. was (Example 3) 0 parts by mass (not used), (Example 4) 6 parts by mass, (Example 5) 10 parts by mass was changed. It was confirmed that the target conductive film having a thickness of 1 μm can be formed by using these silver pastes. It was also found that the sheet resistance of the conductive film was extremely low at 10 mΩ/□ for the conductive film of Example 3 in which the amount of binder resin used was zero, and the sheet resistance increased as the binder resin increased. Here, although the sheet resistance of the conductive film of Example 4 with the binder resin amount of 6 parts by mass is sufficiently low as 50 mΩ/□, the conductive film of Example 5 with the binder resin amount of 10 parts by mass is similar to the conductive film of Example 1. It was found that the sheet resistance was extremely high, exceeding 1000 mΩ/□. From this, it was found that the binder resin content was preferably less than 10 parts by mass, for example 8 parts by mass or less, based on the silver powder. Further, by using a thermoplastic binder resin having an appropriate glass transition point, a film having good adhesiveness can be formed by low temperature firing while reducing the amount of resin, and low sheet resistance and adhesiveness can be obtained. It turned out to be compatible at a high level.

なお、バインダ樹脂量が0質量部の例3の導電膜は、120℃での熱処理により銀粒子が焼結するため、厚みが1μmの導電膜の形成は可能であった。しかしながら、例3の導電膜にはバインダ樹脂が存在しないため、導電膜と基板との接着性および折り曲げ耐性は悪くなることがわかった。このことから、フレキシブルな基板に対して導電性薄膜を形成するためには、ガラス転移点が適正な熱可塑性のバインダ樹脂の使用が必須である(例えば0.2質量部以上)ことがわかった。 In the conductive film of Example 3 in which the amount of the binder resin was 0 part by mass, the silver particles were sintered by the heat treatment at 120° C., so that the conductive film having a thickness of 1 μm could be formed. However, it was found that since the conductive film of Example 3 does not contain a binder resin, the adhesiveness between the conductive film and the substrate and the bending resistance deteriorate. From this, it was found that the use of a thermoplastic binder resin having an appropriate glass transition point is essential for forming a conductive thin film on a flexible substrate (for example, 0.2 parts by mass or more). ..

以上のとおり、例4の銀ペーストを用いることで、低耐熱性でフレキシブルなPET基板に対して、接着性が極めて良好な導電膜を形成できることがわかった。そこで、例4の銀ペーストを用い、従来の熱硬化型銀ペーストを用いたときと同様に厚みが10μmの例4の導電膜を形成した。その結果、例4の導電膜は、例4の導電膜と同様に、低温焼成でありながら、シート抵抗が低く、接着性に優れるものであった。しかしながら、膜厚が10μmと厚かったため、折り曲げにより導電膜に浮きや割れが生じ、本例では折り曲げ耐性については満足な結果が得られなかった。なお具体的なデータは示さないが、例4の銀ペーストは、フレキシブル性を備えるためには10μmよりも薄い、例えば膜厚が3μm以下の薄膜を形成するのに特に好適に用い得ることがわかった。As described above, it was found that by using the silver paste of Example 4, a conductive film having extremely good adhesiveness can be formed on a flexible PET substrate having low heat resistance. Therefore, the silver paste of Example 4 was used to form a conductive film of Example 4 * having a thickness of 10 μm as in the case of using the conventional thermosetting silver paste. As a result, like the conductive film of Example 4, the conductive film of Example 4 * had low sheet resistance and excellent adhesiveness even though it was fired at a low temperature. However, since the film thickness was as thick as 10 μm, the conductive film was floated or cracked by bending, and in this example, satisfactory results were not obtained regarding bending resistance. Although specific data are not shown, it was found that the silver paste of Example 4 can be particularly preferably used for forming a thin film having a thickness of less than 10 μm, for example, a film thickness of 3 μm or less in order to have flexibility. It was

(実施形態2)
[銀ペーストの調製]
上記の実施形態1と同様にして、表面修飾剤としてのブチルアミンを使用した平均粒子径が70nmの略球形の銀粉末Cを用意した。なお、ここで用意した銀粉末Cは、概ね全ての粒子が略球形であったものの、10質量%以下程度の割合で、アスペクト比が1.5を超過する非球形銀微粒子が存在することが確認できた。
また、バインダ樹脂として、表2に示すように、ガラス転移点(Tg)が7〜84の異なる5種類の非結晶性ポリエステル樹脂(PEs)A〜Eを用意した。溶剤としては、以下に示すように、プロピレングリコールモノフェニルエーテルの他に、沸点(Tb)の異なる3通りの有機溶剤を用意した。
(Embodiment 2)
[Preparation of silver paste]
In the same manner as in Embodiment 1 described above, a substantially spherical silver powder C having an average particle diameter of 70 nm and using butylamine as a surface modifier was prepared. In the silver powder C prepared here, almost all the particles were substantially spherical, but non-spherical silver fine particles having an aspect ratio of more than 1.5 were present at a ratio of about 10% by mass or less. It could be confirmed.
As the binder resin, as shown in Table 2, five types of non-crystalline polyester resins (PEs) A to E having different glass transition points (Tg) of 7 to 84 were prepared. As the solvent, as shown below, in addition to propylene glycol monophenyl ether, three kinds of organic solvents having different boiling points (Tb) were prepared.

(a)プロピレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:243℃)
(b)酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル(沸点:255℃)
(c)エチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:245℃)
(d)ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:298℃)
そしてまず、用意した樹脂と溶剤とを、表2に示す組みあわせで、樹脂:溶剤が重量比で4:21となる割合で配合し、適宜手撹拌しながら、約100℃のスチームオーブンで10〜20時間程度加熱することで、ベヒクルを調製した。
(A) Propylene glycol monophenyl ether (boiling point: 243° C.)
(B) 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate (boiling point: 255° C.)
(C) Ethylene glycol monophenyl ether (boiling point: 245°C)
(D) Diethylene glycol monophenyl ether (boiling point: 298°C)
Then, first, the prepared resin and solvent were mixed in a combination shown in Table 2 in a ratio of resin:solvent of 4:21 by weight ratio, and the mixture was mixed with a steam oven at about 100° C. in a steam oven at about 100° C. while appropriately stirring by hand. The vehicle was prepared by heating for about 20 hours.

準備した銀粉末とベヒクルとを、銀粉末:樹脂が重量比で75:4(つまり、100質量部:5.3質量部)となる割合で配合し、三本ロールミルを用いて混合・混練することで、例6〜13の銀ペーストを用意した。銀ペーストは、溶剤を加えることで、25℃−20rpmにおける粘度が50〜150Pa・sになるように調製した。 The prepared silver powder and vehicle are blended at a weight ratio of silver powder:resin of 75:4 (that is, 100 parts by mass:5.3 parts by mass), and mixed and kneaded using a three-roll mill. Thus, the silver pastes of Examples 6 to 13 were prepared. The silver paste was prepared by adding a solvent so that the viscosity at 25° C.-20 rpm was 50 to 150 Pa·s.

[導電膜の形成]
このように用意した例6〜13の銀ペーストを、実施形態1と同様にして、PET樹脂製のフィルム状基板(厚み100μm)の表面にスクリーン印刷法により塗布した。スクリーン印刷には、カレンダー処理された#640のステンレスメッシュを用い、焼成後の膜厚がおおよそ1.5μmとなるように薄層状に印刷した。印刷後の基板は、乾燥器にて60℃で10分間乾燥させたのち、105℃,115℃または125℃の温度で20分間の熱処理を施すことで、異なる熱処理温度で作製した例6〜13の導電膜を形成した。
得られた導電膜の膜厚を測定し、その平均値を下記の表2の「焼成厚み」の欄に示した。また、得られた導電膜について、実施形態1と同様にしてシート抵抗および接着性を評価し、その結果を下記表2の当該欄に示した。
[Formation of conductive film]
The silver pastes of Examples 6 to 13 thus prepared were applied to the surface of a PET resin film substrate (thickness 100 μm) by a screen printing method in the same manner as in the first embodiment. For the screen printing, a calendered #640 stainless mesh was used, and printing was performed in a thin layer so that the film thickness after firing was approximately 1.5 μm. The substrates after printing were dried at 60° C. for 10 minutes in a dryer and then subjected to heat treatment at 105° C., 115° C. or 125° C. for 20 minutes, thereby producing Examples 6 to 13 at different heat treatment temperatures. Was formed.
The film thickness of the obtained conductive film was measured, and the average value thereof is shown in the column of "fired thickness" in Table 2 below. The sheet resistance and adhesiveness of the obtained conductive film were evaluated in the same manner as in Embodiment 1, and the results are shown in the relevant column of Table 2 below.

Figure 0006734925
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(評価)
表2の例6〜10は、ガラス転移点が異なるポリエステル樹脂A〜Eを使用した点以外は同じ条件で調製した銀ペーストである。
これらの銀ペーストにより形成された導電膜のシート抵抗は、バインダ樹脂のガラス転移点が乾燥温度よりも低い例6,7において小さい値となった。この点のみを見ると、バインダ樹脂のガラス転移点は、例えば50℃以下の低い値であることが好ましいように思われる。しかしながら、シート抵抗の低い例6,7の導電膜は、樹脂量が同じであるにも関わらず基材への接着性が極めて低い。これは、例えば60℃での銀ペーストの乾燥の際に、溶剤の揮発とバインダの軟化とが同時に起こり、安定した成膜ができないことによると考えられる。
(Evaluation)
Examples 6 to 10 in Table 2 are silver pastes prepared under the same conditions except that polyester resins A to E having different glass transition points were used.
The sheet resistance of the conductive film formed of these silver pastes was a small value in Examples 6 and 7 in which the glass transition point of the binder resin was lower than the drying temperature. Looking only at this point, it seems that the glass transition point of the binder resin is preferably a low value, for example, 50° C. or lower. However, the conductive films of Examples 6 and 7 having low sheet resistance have extremely low adhesion to the base material even though the amount of resin is the same. It is considered that this is because, for example, when the silver paste is dried at 60° C., the solvent volatilizes and the binder softens at the same time, and stable film formation cannot be performed.

これに対し、バインダ樹脂のガラス転移点が乾燥温度よりも高い例8〜10の銀ペーストについては、銀ペーストの乾燥と焼成とが別の工程で(2段階で)実施され、溶剤が十分に揮発した塗布体について焼成を行うことができる。このことにより、例8〜10の導電膜は、シート抵抗がやや高くなるものの、基材への接着性が高く、低シート抵抗と基材接着性とを両立し得ることがわかった。特に、例8および9の銀ペーストについては、焼成温度に大きく影響を受けることなく、安定してシート抵抗特性と接着性とに優れた導電膜を形成できることがわかった。 On the other hand, for the silver pastes of Examples 8 to 10 in which the glass transition point of the binder resin is higher than the drying temperature, the drying and firing of the silver paste are performed in different steps (in two steps), and the solvent is sufficiently added. The volatilized coating body can be baked. From this, it was found that the conductive films of Examples 8 to 10 have a high sheet resistance, but have a high adhesiveness to the base material, and can achieve both low sheet resistance and base material adhesiveness. In particular, with the silver pastes of Examples 8 and 9, it was found that a conductive film having excellent sheet resistance characteristics and adhesiveness could be stably formed without being significantly affected by the firing temperature.

なお、例10の導電膜については、熱処理温度が125℃と高温であったサンプルについて、やや密着性が低下した。これは、バインダ樹脂のガラス転移点が熱処理温度に近づきすぎたため、バインダの軟化と銀粒子の焼成とが同時に進行して安定性が低下したためであると考えられる。このことから、耐熱性の低いフィルム状基板に導電膜を形成するためには、バインダ樹脂のガラス転移点は熱処理温度よりも十分に低いことが好ましい傾向にあると言える。例えば、熱処理温度よりも30℃程度以上低いことが好ましい。 Regarding the conductive film of Example 10, the sample whose heat treatment temperature was as high as 125° C. showed a slight decrease in adhesion. It is considered that this is because the glass transition point of the binder resin was too close to the heat treatment temperature, so that the softening of the binder and the baking of the silver particles proceeded at the same time and the stability was lowered. From this, it can be said that the glass transition point of the binder resin tends to be sufficiently lower than the heat treatment temperature in order to form the conductive film on the film substrate having low heat resistance. For example, it is preferably lower than the heat treatment temperature by about 30° C. or more.

例11〜13は、溶剤の種類を変えて銀ペーストを調製した例である。
例11では、溶剤として(b)の酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチルを用いた。溶剤として酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチルを用いた場合、バインダ樹脂を溶解させて銀ペーストを作製することはできたものの、得られた銀ペーストの粘性が低すぎて印刷を行うことはできなかった。これは酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチルがフェニル気を有さないためであると考えらえる。なお、このような粘性の低い銀ペーストに増粘剤を添加すると、得られる導電膜の特性が著しく悪化してしまうために実用的ではない。
Examples 11 to 13 are examples in which the silver paste was prepared by changing the type of solvent.
In Example 11, 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate (b) was used as the solvent. When 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate was used as the solvent, although the binder resin could be dissolved to prepare the silver paste, the viscosity of the obtained silver paste was too low to print. could not. It is considered that this is because 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate does not have phenyl. In addition, it is not practical to add a thickener to such a low-viscosity silver paste because the characteristics of the obtained conductive film are significantly deteriorated.

例12では、溶剤として(c)のエチレングリコールモノフェニルエーテルを用いた。この場合、銀ペーストを印刷に適した粘度に調整することができた。また、加熱処理の温度を105℃〜125℃の範囲とすることで、シート抵抗および接着性に優れた導電膜を形成できることがわかった。なお、加熱処理の温度を105℃〜115℃と低めにすることで接着性がより改善され、シート抵抗と接着性とのバランスがより良い導電膜とすることができ、加熱処理の温度を125℃と高めにすることでよりシート抵抗の低い導電膜を形成できることも確認できた。 In Example 12, ethylene glycol monophenyl ether (c) was used as the solvent. In this case, the silver paste could be adjusted to have a viscosity suitable for printing. It was also found that by setting the temperature of the heat treatment in the range of 105°C to 125°C, a conductive film having excellent sheet resistance and adhesiveness can be formed. Note that by lowering the temperature of the heat treatment to 105° C. to 115° C., the adhesiveness can be further improved, and a conductive film having a better balance between sheet resistance and adhesiveness can be obtained. It was also confirmed that a conductive film having a lower sheet resistance can be formed by raising the temperature to a high temperature.

例13では、溶剤として(d)のジエチレングリコールモノフェニルエーテルを用いた。溶剤としてジエチレングリコールモノフェニルエーテルを用いた場合、バインダ樹脂を溶剤に溶解させることができず、銀ペーストの調製自体が不可能であった。(d)ジエチレングリコールモノフェニルエーテルは、(c)エチレングリコールモノフェニルエーテルと同様にアルキレングリコール類であるが、沸点が250℃を大幅に超過する。沸点は分子構造やその特性をも反映し得るため、沸点が250℃を超えるジエチレングリコールモノフェニルエーテルは、ここに開示されるフレキシブル基板用銀ペーストの溶剤としては不適切であると考えられる。 In Example 13, diethylene glycol monophenyl ether (d) was used as the solvent. When diethylene glycol monophenyl ether was used as the solvent, the binder resin could not be dissolved in the solvent, and preparation of the silver paste itself was impossible. The diethylene glycol monophenyl ether (d) is an alkylene glycol like the ethylene glycol monophenyl ether (c), but its boiling point greatly exceeds 250°C. Since the boiling point can also reflect the molecular structure and its characteristics, diethylene glycol monophenyl ether having a boiling point of higher than 250° C. is considered to be unsuitable as a solvent for the silver paste for flexible substrates disclosed herein.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described above in detail, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

Claims (7)

フレキシブルフィルム基板に導電膜を形成するための銀ペーストであって、
(A)銀粉末と、(B)バインダとしての熱可塑性ポリエステル樹脂と、(C)前記熱可塑性ポリエステル樹脂を溶解させる溶剤と、を含み、
(A)前記銀粉末は、平均粒子径が40nm以上100nm未満であり、
(B)前記熱可塑性ポリエステル樹脂は、
ガラス転移点が60℃以上90℃以下であって、
前記銀粉末100質量部に対して、5質量部以上8質量部以下の割合で含まれ、
(C)前記溶剤は、
沸点が180℃以上250℃以下であって、
分子構造にフェニル基を含む、
ことを特徴とする、フレキシブル基板用銀ペースト。
A silver paste for forming a conductive film on a flexible film substrate,
(A) silver powder, (B) a thermoplastic polyester resin as a binder, and (C) a solvent that dissolves the thermoplastic polyester resin,
(A) The silver powder has an average particle size of 40 nm or more and less than 100 nm,
(B) The thermoplastic polyester resin is
Has a glass transition point of 60° C. or higher and 90° C. or lower,
It is contained in a ratio of 5 parts by mass or more and 8 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the silver powder,
(C) The solvent is
A boiling point of 180° C. or higher and 250° C. or lower,
Including phenyl group in the molecular structure,
A silver paste for a flexible substrate, which is characterized in that
(A)前記銀粉末は、アスペクト比が1.5以下の球形銀微粒子と、アスペクト比が1.5超過の非球形銀微粒子とを含む、請求項1に記載のフレキシブル基板用銀ペースト。 The silver paste for a flexible substrate according to claim 1, wherein (A) the silver powder contains spherical silver fine particles having an aspect ratio of 1.5 or less and non-spherical silver fine particles having an aspect ratio of more than 1.5. (A)前記銀粉末の表面には、炭素数5以下の有機アミンからなる保護剤が付着している、請求項1または2に記載のフレキシブル基板用銀ペースト。 (A) The silver paste for a flexible substrate according to claim 1 or 2, wherein a protective agent composed of an organic amine having 5 or less carbon atoms is attached to the surface of the silver powder. フレキシブルフィルム基板と、
前記フレキシブルフィルム基板上に備えられた導電膜と、
を含み、
前記導電膜は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフレキシブル基板用銀ペーストの硬化物である、電子素子。
A flexible film substrate,
A conductive film provided on the flexible film substrate,
Including
The said conductive film is an electronic element which is the hardened|cured material of the silver paste for flexible substrates of any one of Claims 1-3.
前記導電膜の平均厚みは、0.2μm以上3μm以下である、請求項4に記載の電子素子。 The electronic element according to claim 4, wherein the conductive film has an average thickness of 0.2 μm or more and 3 μm or less. 前記導電膜のシート抵抗は、100mΩ/□以下である、請求項4または5に記載の電子素子。 The electronic element according to claim 4, wherein the sheet resistance of the conductive film is 100 mΩ/□ or less. フレキシブルフィルム基板を用意すること、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のフレキシブル基板用銀ペーストを用意すること、
前記フレキシブルフィルム基板上に、前記フレキシブル基板用銀ペーストを供給すること、
前記フレキシブル基板用銀ペーストが供給された前記フレキシブルフィルム基板を、乾燥させること、
前記乾燥された前記フレキシブル基板用銀ペーストが供給された前記フレキシブルフィルム基板を、熱処理して導電膜を形成すること、
を含み、
前記フレキシブル基板用銀ペーストの供給は、形成される前記導電膜の平均厚みが3μm以下となるように実施し、
前記乾燥のための温度は、前記フレキシブル基板用銀ペーストに含まれる前記熱可塑性ポリエステル樹脂のガラス転移点よりも低い温度であり、
前記熱処理の温度は、前記ガラス転移点よりも20℃以上高い温度である、
電子素子の製造方法。
Prepare a flexible film substrate,
Preparing the silver paste for flexible substrates according to any one of claims 1 to 3,
Supplying the flexible substrate silver paste on the flexible film substrate,
Drying the flexible film substrate to which the flexible substrate silver paste is supplied,
Heat-treating the flexible film substrate supplied with the dried silver paste for flexible substrate to form a conductive film;
Including
The flexible substrate silver paste is supplied such that the conductive film formed has an average thickness of 3 μm or less,
The temperature for the drying is a temperature lower than the glass transition point of the thermoplastic polyester resin contained in the flexible substrate silver paste,
The temperature of the heat treatment is 20° C. or more higher than the glass transition point,
Manufacturing method of electronic device.
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