JP6901227B1 - 銅インク及び導電膜形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼成して導電膜を形成するための銅インクにおいて、スクリーン印刷によって基材に印刷可能とするとともに、形成される導電膜の電気抵抗を低くする。【解決手段】ギ酸雰囲気下での焼成用の銅インクであって、銅微粒子と、その銅微粒子を含有する分散媒と、その銅微粒子を分散媒中で分散させる分散剤とを含有する。銅微粒子は、メジアン径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のものを含む。分散媒は、ヒドロキシ基を有する有機溶剤を含む。分散剤は、高分子化合物である。【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーン印刷に適した銅インク、及びそれを用いた導電膜形成方法に関する。

従来から、導電性ペーストをスクリーン印刷によって基板に印刷し、印刷された導電性ペーストに光を照射して焼成することにより、基板上に導電膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。その導電性ペーストは、溶剤中に銅微粒子、銅粗粒子、バインダー樹脂を含む。銅微粒子は、アゾール化合物で被覆される。バインダー樹脂は、基板に対する密着性を向上させるために添加される（特許文献１の段落００１７、特許文献２の段落００１９参照）。バインダー樹脂がポリビニルピロリドン樹脂である場合、その量は、銅微粒子と銅粗粒子の総量に対して３〜９質量％、バインダー樹脂がポリビニルブチラール樹脂である場合、その量は、銅微粒子と銅粗粒子の総量に対して３〜６質量％である（特許文献１の段落０００７、特許文献２の段落００２０参照）。

しかしながら、導電性ペーストに添加されるバインダー樹脂は、形成される導電膜の電気抵抗を高くするという問題がある。

特開２０１５−１３３３１７号公報 特開２０１６−１３１０７８号公報

本発明は、上記問題を解決するものであり、焼成して導電膜を形成するための銅インクにおいて、スクリーン印刷によって基材に印刷可能とするとともに、形成される導電膜の電気抵抗を低くすることを目的とする。

本発明の銅インクは、ギ酸雰囲気下での焼成用のインクであって、銅微粒子と、前記銅微粒子を含有する分散媒と、前記銅微粒子を前記分散媒中で分散させる分散剤とを含有し、前記銅微粒子は、メジアン径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のものを含み、前記分散媒は、ヒドロキシ基を有する有機溶剤を含み、前記分散剤は、高分子化合物であることを特徴とする。

この銅インクにおいて、前記分散剤は、ポリエステルであることが好ましい。

この銅インクにおいて、前記分散剤は、塩基性基を有する高分子化合物である。

この銅インクにおいて、前記分散剤は、アルキルアンモニウム塩、又は塩基性基を有するブロック共重合物であることが好ましい。

この銅インクにおいて、バインダー樹脂が添加されないことが好ましい。

この銅インクにおいて、バインダー樹脂が添加され、前記バインダー樹脂は、前記有機溶剤に溶ける樹脂であり、銅インク全体に対して０．１重量％以上１重量％未満であってもよい。

この銅インクにおいて、前記バインダー樹脂は、エチルセルロースの熱可塑性セルロースエーテルであることが好ましい。

本発明の導電膜形成方法は、基材上に導電膜のパターンを形成する導電膜形成方法であって、上記の銅インクを用いてスクリーン印刷によって銅インク膜のパターンを基材上に形成する工程と、前記基材上の前記銅インク膜をギ酸雰囲気下で焼成してその基材上に導電膜を形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明の銅インクによれば、銅微粒子と有機溶剤との間の水素結合によって、スクリーン印刷に必要なレオロジー特性が得られるので、スクリーン印刷によって基材に印刷可能となる。また、ギ酸雰囲気下での焼成時、ギ酸によって分散剤の分解が促進されるので、形成される導電膜の電気抵抗が低くなる。分散剤が塩基性基を有する高分子化合物である場合、分散剤の塩基性基がギ酸と反応するため、分散剤の分解がいっそう促進され、形成される導電膜の電気抵抗が低くなる。

（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態に係る銅インクを用いた導電膜の形成を時系列順に示す断面構成図。

本発明の一実施形態に係る銅インクを説明する。銅インクは、ギ酸雰囲気下での焼成用であって、銅微粒子と、その銅微粒子を含有する分散媒と、分散剤とを含有する。分散剤は、銅微粒子を分散媒中で分散させる。銅微粒子は、銅の粒子であり、メジアン径（ｄ５０）が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のものを含む。分散媒は、ヒドロキシ基を有する有機溶剤を含む。分散剤は、高分子化合物である。

この銅インクは、スクリーン印刷に適したインクであり、導電性粒子として銅微粒子を含有し、焼成によって導電性を発現する導電性インクである。

銅微粒子として、単一のメジアン径を持つ微粒子を用いても、２種類以上のメジアン径を持つ微粒子を混合して用いてもよい。銅微粒子の濃度は、導電膜を形成するのに十分な銅微粒子量が得られる値とされる。粒径が小さい銅微粒子（小粒子）と粒径が大きい銅微粒子（大粒子）を混合して用いる場合、小粒子の粒径範囲（メジアン径の範囲）は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、大粒子の粒径範囲は０．５μｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。大粒子の粒子形状は、球形でもフレーク状でもよい。銅インクの焼成において、小粒子が比較的低温で焼結し、大粒子間をつなぐことにより焼成が進むので、大粒子は、形成される導電膜の電気抵抗に大きくは寄与しない。導電膜の膜厚が１０μｍ以下の薄い場合、大粒子は不要である。大粒子は、導電膜の膜厚が厚い場合に、嵩上げ及び、ギ酸を被膜内部まで浸透させるために必要である。大粒子の粒径が０．５μｍ未満であると、ギ酸が被膜の内部まで浸透するための空隙が得られない。大粒子の粒径が５μｍを超えると、銅インクの分散性が低下し、スクリーン印刷性も低下する。

本実施形態では、分散媒は、ヒドロキシ基を有する有機溶剤を含む。ヒドロキシ基は銅微粒子表面と水素結合を形成するためなじみがよく、そのためヒドロキシ基を有する有機溶剤は、銅微粒子の分散性に優れる。同様の理由で、分散媒の有機溶剤は、ヒドロキシ基の誘導体を有してもよい。ヒドロキシ基の誘導体は、例えばアセチル基である。

高分子とは、分子量が大きい分子で、分子量が小さい分子から実質的または概念的に得られる単位の多数回の繰り返しで構成した構造を有する（国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ））。分散剤の高分子化合物は、重量平均分子量が１０００以上の有機化合物であることが望ましい。

分散剤の高分子化合物は、例えば、ポリエステルである。

分散剤は、塩基性基を有する高分子化合物であってもよい。そのような分散剤は、例えば、アルキルアンモニウム塩、又は塩基性基を有するブロック共重合物である。

従来のスクリーン印刷用の導電性ペーストや導電性インクは、バインダー樹脂が添加される。バインダー樹脂は、導電性ペースト等のレオロジー特性（粘弾性）をスクリーン印刷に適するように調整するために必要とされる。これに対して、本発明の銅インクは、バインダー樹脂を添加しなくてよい。本実施形態では、銅インクは、バインダー樹脂が添加されない。

上記のように配合された銅インクにおいて、銅微粒子は、分散剤分子で表面が覆われるので、分散媒中で分散される。

銅微粒子は、大気中に含まれる酸素によって最表面が酸化されるため、酸化銅から成る薄い表面酸化皮膜が形成される。一方、分散媒は、ヒドロキシ基を有する有機溶剤を含む。このため、銅インク中において、表面酸化被膜の酸化銅の酸素原子と、有機溶剤のヒドロキシ基の水素原子との間に水素結合が生じる。銅微粒子の粒径が小さいと、各銅微粒子における水素結合の影響が大きくなる。銅微粒子のメジアン径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のときに適度な水素結合が生じる。このような銅微粒子を含む銅インクをスクリーン印刷に用いた場合、銅微粒子と有機溶剤との間の水素結合により、スクリーン印刷に必要なレオロジー特性が得られる。このため、本発明の銅インクは、バインダー樹脂を添加しなくてよい。本実施形態では、銅インクは、バインダー樹脂が添加されない。

なお、本実施形態の変形例として、銅インクに微量のバインダー樹脂を添加してもよい。そのバインダー樹脂は、分散媒の有機溶剤に溶ける樹脂であり、銅インク全体に対して０．１重量％以上１重量％未満である。バインダー樹脂は、例えば、エチルセルロースの熱可塑性セルロースエーテルである。銅インクに微量のバインダー樹脂を添加することにより、銅インクを基材上に印刷する際に銅インクが流れにくくなり、バインダー樹脂を添加しない場合と比べて、銅インクの細い線を引けるようになる。バインダー樹脂の量を銅インク全体に対して０．１重量％未満とすることは可能であるが、バインダー樹脂を添加しない場合と比べて印刷時の効果があまり見られない。バインダー樹脂の量を１重量％以上にすることは不要であり、形成される導電膜の電気抵抗が高くなる。

この銅インクを用いた導電膜形成方法を図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。この導電膜形成方法は、銅インクを用いて基材上に導電膜のパターンを形成する方法である。図１（ａ）に示すように、銅インクを用いてスクリーン印刷によって、銅インク膜１のパターンが基材２上に形成される。次に、その基材２上の銅インク膜１がギ酸雰囲気下で焼成される。焼成において、銅インク膜１中の分散媒が乾燥し、銅インク膜１中の銅微粒子１１が焼結し、図１（ｂ）に示すように、導電膜３が形成される。

すなわち、この導電膜形成方法は、銅インクを用いてスクリーン印刷によって銅インク膜１のパターンを基材２上に形成する工程と、その基材２上の銅インク膜１をギ酸雰囲気下で焼成してその基材２上に導電膜３を形成する工程とを有する。

基材２は、絶縁物を成形したものであり、スクリーン印刷可能な表面を有し、例えば、フレキシブル基板又はリジッド基板である。

ギ酸雰囲気下での銅インク膜１の焼成は、熱焼成であり、ギ酸リフロー装置を用いて行われる。ギ酸リフロー装置は、一般的には、ギ酸還元を利用したはんだリフローを行う装置である。本実施形態では、はんだリフローを行う装置をギ酸雰囲気下での銅インク膜１の焼成に用いる。

銅インク中に粒径が小さい銅微粒子１１を含むため、焼成に要する温度は低く、時間は短い。

前述したように、銅インクは、粒径が小さい銅微粒子１１を含むので、その銅微粒子１１と有機溶剤との間の水素結合によって、スクリーン印刷に必要なレオロジー特性が得られ、バインダー樹脂を添加しなくてよい。銅インクにバインダー樹脂が含まれないか、含まれていても微量であるので、形成される導電膜３の電気抵抗が低くなる。

また、粒径が小さい銅微粒子１１によって、銅微粒子１１間の隙間が小さくなり、形成される導電膜３の電気抵抗がいっそう低くなる。

形成される導電膜３の体積抵抗率は、４〜５μΩ・ｃｍ程度まで低減でき、スクリーン印刷を用いて形成された従来の導電膜の抵抗率の１／１０程度であり、バルク銅の抵抗率１．７μΩ・ｃｍ、めっき銅の抵抗率約２μΩ・ｃｍにかなり近い。粒径が小さい銅微粒子１１を用い、添加するバインダー樹脂の量を減らしただけでは、銅インクの焼成によって形成される導電膜３の電気抵抗は、ここまで低くならない。本願の発明者は、数多くの実験を行って、このような電気抵抗の低い導電膜３を形成する銅インク及び導電膜形成方法を開発した。

従来の導電性ペーストや導電性インクでは、分散剤が焼成時に分解されずにかなり残ることにより、形成された導電膜の電気抵抗が高くなる。本発明の銅インクは、ギ酸雰囲気下での焼成用であり、分散剤が高分子化合物であるので、ギ酸雰囲気下での焼成時、ギ酸によって分散剤の分解が促進され、形成される導電膜３の電気抵抗が低くなる。分散剤が塩基性基を有する高分子化合物である場合、分散剤の塩基性基がギ酸と反応するため、分散剤の分解がいっそう促進され、形成される導電膜３の電気抵抗が低くなる。

この導電膜形成方法で作製する導電回路を図１（ｂ）を参照して説明する。導電回路４は、基材２と、導電膜３のパターンとを有する。その導電膜３のパターンは、上述した導電膜形成方法によって基材２上に形成される。本発明の銅インクとスクリーン印刷を用いることにより、基材２上に膜厚１０μｍ〜４０μｍ程度の厚い導電膜３を形成することができ、導電膜３の電気抵抗を低くすることができる。

本発明の実施例としての銅インク、及び比較のための銅インクを作り、その銅インクを用いて導電膜の形成を試みた。銅インクは以下の方法で作った。所定の濃度に測りとった分散媒と分散剤に、銅微粒子を徐々に添加しながら自転公転ミキサーにより攪拌した後、ディスパーやミルなどの分散機にて混合安定化した。基材には、０．５ｍｍ厚の無アルカリガラス（コーニング社製、商品名「Ｅａｇｌｅ ＸＧ」）を切り出した板を用いた。そして、作った銅インクを基材にスクリーン印刷し、印刷した銅インク膜を焼成した。銅インク、焼成温度及び焼成時間等の条件を変えて、導電膜形成の可否、導電膜の膜厚及び体積抵抗率を評価した。

先ず、銅インクを作った。銅微粒子として、メジアン径４０〜５０ｎｍの小粒子と、メジアン径０．５μｍの球状粒子とを重量比７：３で混合して用いた（実施例２〜１３及び比較例において同じ）。銅微粒子の濃度は、銅インク全体に対して（以下、重量％において同様）８５重量％とした。分散媒としてヒドロキシ基を有する有機溶剤（日本テルペン化学社製、商品名「テルソルブＭＴＰＨ」）及びヒドロキシ基及びアセチル基を有する有機溶剤（日本テルペン化学社製、商品名「テルソルブＴＨＡ−９０」）を混合して用いた（重量比１：１）。分散剤としてポリエステル（ビックケミー社製、商品名「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−２１５２」）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにバインダー樹脂を添加しなかった。次に、この銅インクを用いてスクリーン印刷によって基材上に銅インク膜を形成した。そして、その銅インク膜をギ酸リフロー装置で焼成した。焼成温度は３００℃、焼成時間は１０分とした。焼成後、導電膜が形成された。導電膜の膜厚は１６μｍ、体積抵抗率は５μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成温度及び焼成時間を実施例１と同じにし、実施例１より厚い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は２１μｍ、体積抵抗率は５μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成温度及び焼成時間を実施例２と同じにし、実施例２より厚い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は３８μｍ、体積抵抗率は５μΩ・ｃｍであった。

分散剤としてアルキルアンモニウム塩（ビックケミー社製、商品名「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−９０７６」）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにおける分散剤以外の成分、焼成温度及び焼成時間は実施例３と同じにした。焼成後、導電膜が形成された。導電膜の膜厚は３９μｍ、体積抵抗率は１０μΩ・ｃｍであった。

分散剤として塩基性基を有するブロック共重合物（ビックケミー社製、商品名「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−２０１３」）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにおける分散剤以外の成分、焼成温度及び焼成時間は実施例４と同じにした。焼成後、導電膜が形成された。導電膜の膜厚は７μｍ、体積抵抗率は６μΩ・ｃｍであった。

分散剤として塩基性基を有するブロック共重合物（ビックケミー社製、商品名「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−２１５５」）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにおける分散剤以外の成分は実施例１と同じにした。焼成温度は実施例５より低い２５０℃、焼成時間は実施例５より長い３０分とした。焼成後、導電膜が形成された。導電膜の膜厚は３２μｍ、体積抵抗率は１０μΩ・ｃｍであった。

印刷する銅インク膜を厚くすると、その焼成が難しくなるので、形成される導電膜の体積抵抗率が大きくなることがある。しかし、導電膜の膜厚が増大するので、導電膜の電気抵抗は低くなる。

銅インク及び焼成温度は実施例６と同じにし、焼成時間を実施例６より長い６０分とした。導電膜の膜厚は２８μｍ、体積抵抗率は１０μΩ・ｃｍであった。

銅インクを実施例６と同じにし、焼成温度及び焼成時間を実施例５と同じにした。導電膜の膜厚は４１μｍ、体積抵抗率は８μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成温度及び焼成時間を実施例８と同じにし、実施例８より若干薄い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は３０μｍ、体積抵抗率は７μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成時間を実施例９と同じにし、焼成温度を実施例９より高い３５０℃とし、実施例９より薄い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は３μｍ、体積抵抗率は実施例９より低い３μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成温度及び焼成時間を実施例１０と同じにし、実施例１０より厚い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は２７μｍ、体積抵抗率は実施例１０より高い５μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成時間を実施例１１と同じにし、焼成温度を実施例１１より低い３００℃とした。導電膜の膜厚は２８μｍ、体積抵抗率は実施例１１より高い７μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成時間を実施例１２と同じにし、焼成温度を実施例１２より高い３５０℃とした。導電膜の膜厚は３２μｍ、体積抵抗率は実施例１２より低い５μΩ・ｃｍであった。

銅インクの銅微粒子として、メジアン径４０〜５０ｎｍの小粒子と、メジアン径２〜３μｍのフレーク状粒子とを重量比７：３で混合して用いた（実施例１４〜３１において同じ）。それ以外の銅インクの成分は、実施例１３と同じにした。焼成温度を実施例１３より低い３００℃とし、焼成時間を実施例１３と同じ１０分とした。焼成後、導電膜が形成された。導電膜の膜厚は実施例１３と同じ３２μｍ、体積抵抗率は実施例１３より高い８μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成時間を実施例１４と同じにし、焼成温度を実施例１４より高い３５０℃とし、実施例１４より薄い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は１０μｍ、体積抵抗率は５μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成温度及び焼成時間を実施例１５と同じにし、実施例１５より厚い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は３６μｍ、体積抵抗率は６μΩ・ｃｍであった。

銅インク、焼成温度及び焼成時間を実施例１６と同じにした。導電膜の膜厚は３５μｍ、体積抵抗率は７μΩ・ｃｍであった。体積抵抗率は、実施例１６と比較して、ばらつきの範囲と推定される。

バインダー樹脂を銅インクに添加した。それ以外の銅インクの成分は実施例１４〜１７と同じにした。具体的には、バインダー樹脂としてエチルセルロースの熱可塑性セルロースエーテル（ダウケミカル社製、商品名「エトセルＳＴＤ４」）を銅インクに０．０９重量％添加した。焼成温度は３００℃、焼成時間は１０分とした。焼成後、導電膜が形成された。導電膜の膜厚は３２μｍ、体積抵抗率は８μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）、焼成時間を実施例１８と同じにした。焼成温度は３５０℃とした。導電膜の膜厚は１０μｍ、体積抵抗率は５μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）、焼成温度及び焼成時間を実施例１９と同じにし、実施例１９より厚い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は３６μｍ、体積抵抗率は６μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）、焼成温度及び焼成時間を実施例２０と同じにした。導電膜の膜厚は３５μｍ、体積抵抗率は７μΩ・ｃｍであった。体積抵抗率は、実施例２０と比較して、ばらつきの範囲と推定される。

実施例２１より多くのバインダー樹脂を銅インクに添加した。それ以外の銅インクの成分は実施例２１と同じにした。具体的には、エチルセルロースの熱可塑性セルロースエーテルを銅インクに０．２１重量％添加した。焼成温度及び焼成時間は実施例２１と同じにした。導電膜の膜厚は３７μｍ、体積抵抗率は７μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）、焼成温度及び焼成時間を実施例２２と同じにした。導電膜の膜厚は３６μｍ、体積抵抗率は７μΩ・ｃｍであった。

実施例２３より多くのバインダー樹脂を銅インクに添加した。それ以外の銅インクの成分は実施例２３と同じにした。具体的には、エチルセルロースの熱可塑性セルロースエーテルを銅インクに０．３０重量％添加した。焼成温度は２５０℃、焼成時間は１０分とした。導電膜の膜厚は６μｍ、体積抵抗率は６μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）、焼成温度及び焼成時間を実施例２４と同じにし、実施例２４より厚い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は４１μｍ、体積抵抗率は実施例２４より高い９μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）を実施例２４と同じにし、焼成温度を３５０℃、焼成時間を１０分とした。導電膜の膜厚は４μｍ、体積抵抗率は４μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）、焼成温度及び焼成時間を実施例２６と同じにし、実施例２６より厚い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は３５μｍ、体積抵抗率は実施例２６より高い６μΩ・ｃｍであった。

実施例２７より多くのバインダー樹脂を銅インクに添加した。それ以外の銅インクの成分は実施例２７と同じにした。具体的には、エチルセルロースの熱可塑性セルロースエーテルを銅インクに０．４３重量％添加した。焼成温度及び焼成時間は実施例２７と同じにした。導電膜の膜厚は３８μｍ、体積抵抗率は実施例２７より高い８μΩ・ｃｍであった。

銅微粒子を銅インク全体に対して８０重量％とした。実施例２８より多くのバインダー樹脂を銅インクに添加した。それ以外の銅インクの成分は実施例２８と同じにした。具体的には、エチルセルロースの熱可塑性セルロースエーテルを銅インクに０．８０重量％添加した。焼成温度は３００℃、焼成時間は１０分とした。導電膜の膜厚は３２μｍ、体積抵抗率は８μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）を実施例２９と同じにし、焼成温度を３５０℃、焼成時間を１０分とした。導電膜の膜厚は６μｍ、体積抵抗率は６μΩ・ｃｍであった。

銅インク（バインダー樹脂添加）、焼成温度及び焼成時間を実施例３０と同じにし、実施例３０より厚い導電膜を形成した。導電膜の膜厚は３１μｍ、体積抵抗率は７μΩ・ｃｍであった。

比較例では、分散剤として酸性基を有する化合物を用いた。

（比較例１）
銅微粒子と分散媒は、実施例１と同じにした。分散剤として酸性基を有するコポリマー（ビックケミー社製、商品名「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１０２」）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにバインダー樹脂を添加しなかった。次に、この銅インクを用いてスクリーン印刷によって基材上に銅インク膜を形成した。そして、その銅インク膜をギ酸リフロー装置で焼成した。焼成温度は３００℃、焼成時間は１０分とした。焼成後、形成された導電膜にクラックがあり、抵抗を測定できなかった。

（比較例２）
分散剤として酸性基を有するポリマー塩（ビックケミー社製、商品名「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１０６」）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにおける分散剤以外の成分、焼成温度及び焼成時間は比較例１と同じにした。焼成後、形成された導電膜にクラックがあり、抵抗を測定できなかった。

（比較例３）
分散剤として酸性基を有するポリマー（ビックケミー社製、商品名「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−１１１」）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにおける分散剤以外の成分、焼成温度及び焼成時間は比較例１と同じにした。焼成後、形成された導電膜にクラックがあり、抵抗を測定できなかった。

（比較例４）
分散剤として不飽和ポリカルボン酸ポリマー（ビックケミー社製、商品名「ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ（登録商標）−Ｐ１０５」）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにおける分散剤以外の成分、焼成温度及び焼成時間は比較例１と同じにした。焼成後、形成された導電膜にクラックがあり、抵抗を測定できなかった。

（比較例５）
分散剤としてホスホン酸（ドデシルホスホン酸（試薬））を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにおける分散剤以外の成分、焼成温度及び焼成時間は比較例１と同じにした。焼成後、形成された導電膜にクラックがあり、抵抗を測定できなかった。

（比較例６）
分散剤としてオレイン酸（試薬）を用い、その濃度を３重量％とした。銅インクにおける分散剤以外の成分、焼成温度及び焼成時間は比較例１と同じにした。焼成後、形成された導電膜にクラックがあり、抵抗を測定できなかった。

比較例では、分散剤が導電膜の形成を阻害したと考えられる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、銅インク膜をギ酸雰囲気下で焼成してその基材上に導電膜を形成する工程に、ギ酸リフロー装置以外の焼成装置を用いてもよい。

１ 銅インク膜
１１ 銅微粒子
２ 基材
３ 導電膜

Claims (6)

1. ギ酸雰囲気下での焼成用の銅インクであって、
   銅微粒子と、前記銅微粒子を含有する分散媒と、前記銅微粒子を前記分散媒中で分散させる分散剤とを含有し、
   前記銅微粒子は、メジアン径が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のものを含み、
   前記分散媒は、ヒドロキシ基を有する有機溶剤を含み、
   前記分散剤は、塩基性基を有する高分子化合物であることを特徴とする銅インク。
2. 前記分散剤は、アルキルアンモニウム塩、又は塩基性基を有するブロック共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の銅インク。
3. バインダー樹脂が添加されないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の銅インク。
4. バインダー樹脂が添加され、
   前記バインダー樹脂は、前記有機溶剤に溶ける樹脂であり、銅インク全体に対して０．１重量％以上１重量％未満であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の銅インク。
5. 前記バインダー樹脂は、エチルセルロースの熱可塑性セルロースエーテルであることを特徴とする請求項４に記載の銅インク。
6. 基材上に導電膜のパターンを形成する導電膜形成方法であって、
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の銅インクを用いてスクリーン印刷によって銅インク膜のパターンを基材上に形成する工程と、
   前記基材上の前記銅インク膜をギ酸雰囲気下で焼成してその基材上に導電膜を形成する工程とを有することを特徴とする導電膜形成方法。

Images