JP7371620B2 - Method for manufacturing conductive patterns - Google Patents
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Description
本発明は、導電パターンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a conductive pattern.
近年、入力手段としてタッチパネルが広く用いられている。タッチパネルは、液晶パネルや有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネルなどの表示部と、特定の位置に入力された情報を検出するタッチセンサー等から構成される。タッチパネルの方式は、入力位置の検出方法により、抵抗膜方式、静電容量方式、光学方式、電磁誘導方式、超音波方式などに大別される。中でも、光学的に明るいこと、意匠性に優れること、構造が簡易であることおよび機能的に優れること等の理由により、静電容量方式のタッチパネルが広く用いられている。 In recent years, touch panels have been widely used as input means. A touch panel is composed of a display section such as a liquid crystal panel or an organic EL (electroluminescence) panel, and a touch sensor that detects information input at a specific position. Touch panel methods are broadly classified into resistive film methods, capacitive methods, optical methods, electromagnetic induction methods, ultrasonic methods, etc., depending on the method of detecting the input position. Among these, capacitive touch panels are widely used because they are optically bright, have an excellent design, have a simple structure, and are functionally superior.
静電容量方式のタッチセンサーは、第一電極と絶縁層を介して直交する第二電極を有し、タッチパネル面の電極に電圧をかけて、指などの導電体が触れた際の静電容量変化を検知することにより得られた接触位置を信号として出力する。静電容量方式のタッチセンサーに用いられる配線電極としては、配線電極を見えにくくする観点から酸化インジウムスズ等の透明配線電極が用いられることが一般的であったが、近年、高感度化や画面の大型化により、金属材料を用いた不透明配線電極が広まっている。また、タッチセンサーの高精細化、薄膜化や視認性向上のため、液晶パネルや有機ELパネルなどの表示部に、不透明配線電極を直接形成することが求められている。そのため、パターンを形成することに加えて、低温で導電パターンを形成する必要がある。そこで、低温のキュア条件において導電性を発現する導電パターンを形成する技術として、導電性フィラー、双性イオン化合物および熱硬化性化合物を含有する導電ペースト(例えば、特許文献1参照)が提案されている。また、導電パターン層の電気抵抗を低減させる技術として、導電パターン層に対して、室温の強酸水溶液と接触させる強酸処理工程、室温よりも高温の弱酸水溶液と接触させる弱酸処理工程を行い、導電パターン層中の金属粒子の少なくとも一部が融合した連なりを形成させて導電パターン層の表面抵抗率を低下させる方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 A capacitive touch sensor has a second electrode that is orthogonal to the first electrode via an insulating layer, and when a voltage is applied to the electrode on the touch panel surface, the capacitance increases when a conductive object such as a finger touches it. The contact position obtained by detecting the change is output as a signal. Transparent wiring electrodes such as indium tin oxide have generally been used as the wiring electrodes used in capacitive touch sensors in order to make the wiring electrodes difficult to see. As devices become larger, opaque wiring electrodes made of metal materials are becoming more widespread. Furthermore, in order to achieve higher definition, thinner film, and improved visibility of touch sensors, it is required to directly form opaque wiring electrodes on display parts such as liquid crystal panels and organic EL panels. Therefore, in addition to forming a pattern, it is necessary to form a conductive pattern at a low temperature. Therefore, a conductive paste containing a conductive filler, a zwitterion compound, and a thermosetting compound (see, for example, Patent Document 1) has been proposed as a technique for forming a conductive pattern that exhibits conductivity under low-temperature curing conditions. There is. In addition, as a technique for reducing the electrical resistance of the conductive pattern layer, the conductive pattern layer is subjected to a strong acid treatment process in which it is brought into contact with a strong acid aqueous solution at room temperature, and a weak acid treatment process in which it is brought into contact with a weak acid aqueous solution at a temperature higher than room temperature. A method has been proposed in which the surface resistivity of a conductive pattern layer is reduced by forming a chain in which at least some of the metal particles in the layer are fused (for example, see Patent Document 2).
特許文献1~2の技術により、従来より低温で導電性を発現することができるものの、近年、さらに低温での導電性が求められており、100℃以下の低温条件においてはなお導電性が不十分である課題があった。 Although the technologies disclosed in Patent Documents 1 and 2 are capable of exhibiting conductivity at lower temperatures than before, in recent years, conductivity at even lower temperatures has been required, and conductivity is still insufficient at low temperatures of 100°C or lower. There were challenges that were enough.
本発明は、前記課題に鑑み、100℃以下の低温においても導電性に優れた導電パターンを製造する方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a conductive pattern that has excellent conductivity even at low temperatures of 100° C. or lower.
本発明は、
(1)基材上に、導電性粒子(a)、樹脂(b)を含むパターンを形成する工程と、
(2)形成されたパターンに、25℃におけるアニオンの共役酸の酸解離定数(pKa)が1.0以下である塩を少なくとも1種含み、25℃におけるpHが1.2~3.5である酸性水溶液を接触させる工程と
を有する導電パターンの製造方法である。The present invention
(1) forming a pattern containing conductive particles (a) and resin (b) on a base material;
(2) The formed pattern contains at least one salt whose acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid of the anion is 1.0 or less at 25°C, and the pH at 25°C is 1.2 to 3.5. This is a method for manufacturing a conductive pattern, which includes a step of contacting with a certain acidic aqueous solution.
本発明によれば、100℃以下の低温においても、導電性に優れた導電パターンを形成することができる。 According to the present invention, a conductive pattern with excellent conductivity can be formed even at a low temperature of 100° C. or lower.
本発明の導電パターンの製造方法は、
(1)基材上に、導電性粒子(a)、樹脂(b)を含むパターンを形成する工程(以下、工程(1)と記載する場合がある)と、
(2)形成されたパターンに、25℃におけるアニオンの共役酸の酸解離定数(pKa)が1.0以下である塩を少なくとも1種含み、25℃におけるpHが1.2~3.5である酸性水溶液を接触させる工程(以下、工程(2)と記載する場合がある)と
を有する。本発明の製造方法により得られる導電パターンは、樹脂(b)の有機成分と導電性粒子(a)の無機成分の複合物となっており、導電性粒子(a)同士が、原子拡散現象によってお互いに接触することにより導電性が発現するものである。樹脂(b)はバインダーとして、パターンと基材との密着性を向上させる作用を有する。25℃におけるアニオンの共役酸の酸解離定数(pKa)が1.0以下である塩を少なくとも1種含み、25℃におけるpHが1.2~3.5である酸性水溶液にパターンを接触させることにより、導電性粒子表面からの原子の拡散を促進し、100℃以下の低温であっても、導電性を向上させることができる。The method for manufacturing a conductive pattern of the present invention includes:
(1) A step of forming a pattern containing conductive particles (a) and resin (b) on a base material (hereinafter sometimes referred to as step (1));
(2) The formed pattern contains at least one salt whose acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid of the anion is 1.0 or less at 25°C, and the pH at 25°C is 1.2 to 3.5. A step (hereinafter sometimes referred to as step (2)) of bringing into contact with a certain acidic aqueous solution is included. The conductive pattern obtained by the manufacturing method of the present invention is a composite of the organic component of the resin (b) and the inorganic component of the conductive particles (a), and the conductive particles (a) are bonded to each other by an atomic diffusion phenomenon. When they come into contact with each other, they exhibit conductivity. The resin (b) acts as a binder to improve the adhesion between the pattern and the base material. Bringing the pattern into contact with an acidic aqueous solution containing at least one salt having an acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid of the anion of 1.0 or less at 25°C and having a pH of 1.2 to 3.5 at 25°C. This promotes the diffusion of atoms from the surface of the conductive particles and improves the conductivity even at a low temperature of 100° C. or lower.
まず、工程(1)について説明する。 First, step (1) will be explained.
基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と記すことがある。)フィルムなどのポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、アラミドフィルム、エポキシ樹脂フィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリサルフォン系フィルム、ガラス基板、シリコンウエハー、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板、加飾層形成基板、絶縁層形成基板などが挙げられる。 Examples of the base material include polyester films such as polyethylene terephthalate (hereinafter sometimes referred to as "PET") films, polyimide films, aramid films, epoxy resin films, polyetherimide films, polyether ketone films, and polysulfone films. Examples include a film, a glass substrate, a silicon wafer, an alumina substrate, an aluminum nitride substrate, a silicon carbide substrate, a decorative layer-formed substrate, an insulating layer-formed substrate, and the like.
工程(1)において形成されるパターンは、導電性粒子(a)を含有する。導電性粒子(a)としては、例えば、銀、金、銅、白金、鉛、スズ、ニッケル、アルミニウム、タングステン、モリブデン、クロム、チタン、インジウムやこれら金属の合金などの粒子が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、導電性の観点から、銀、金および銅から選ばれる金属の粒子が好ましく、コストおよび安定性の観点から銀粒子がより好ましい。 The pattern formed in step (1) contains conductive particles (a). Examples of the conductive particles (a) include particles of silver, gold, copper, platinum, lead, tin, nickel, aluminum, tungsten, molybdenum, chromium, titanium, indium, and alloys of these metals. Two or more types of these may be contained. Among these, metal particles selected from silver, gold and copper are preferred from the viewpoint of electrical conductivity, and silver particles are more preferred from the viewpoints of cost and stability.
導電性粒子(a)は、二層以上の層構造を有していてもよい。例えば、銅からなるコアの表面に銀からなるシェルを有するコアシェル構造を有してもよい。また、導電性粒子(a)は、有機成分や無機酸化物などにより表面が被覆されていてもよい。有機成分は小粒子径の導電性粒子の分散剤や導電助剤として機能する。有機成分としては、例えば、脂肪酸、アミン、チオール、シアンなどが挙げられる。 The conductive particles (a) may have a layer structure of two or more layers. For example, it may have a core-shell structure in which a shell made of silver is formed on the surface of a core made of copper. Furthermore, the surface of the conductive particles (a) may be coated with an organic component, an inorganic oxide, or the like. The organic component functions as a dispersant and a conductive aid for small-sized conductive particles. Examples of organic components include fatty acids, amines, thiols, and cyanide.
導電性粒子(a)の体積平均粒子径は、粒子間の相互作用を適度に抑制し、パターン中における導電性粒子(a)の分散性を向上させる観点から、0.1μm以上が好ましい。一方、導電性粒子(a)の体積平均粒子径は、導電パターンの表面平滑度および寸法精度を向上させ、微細な導電パターンを形成する観点から、2.0μm以下が好ましい。ここで、導電性粒子(a)の体積平均粒子径は、形成したパターンをTHF(テトラヒドロフロン)等の樹脂成分が可溶な溶媒を用いて溶解させ、遠心分離を行い、樹脂成分を除く固形分を沈殿させて回収する。次いで、回収した固形分を走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型電子顕微鏡(TEM)により導電性粒子(a)を観察し、無作為に100個の導電性粒子(a)の一次粒子を選択して画像を取得し、一つ一つの一次粒子について画像解析により円換算した直径を求め、体積で重み付けをした平均径を算出することにより求めることができる。 The volume average particle diameter of the conductive particles (a) is preferably 0.1 μm or more from the viewpoint of appropriately suppressing interactions between particles and improving the dispersibility of the conductive particles (a) in the pattern. On the other hand, the volume average particle diameter of the conductive particles (a) is preferably 2.0 μm or less from the viewpoint of improving the surface smoothness and dimensional accuracy of the conductive pattern and forming a fine conductive pattern. Here, the volume average particle diameter of the conductive particles (a) is determined by dissolving the formed pattern using a solvent in which the resin component is soluble, such as THF (tetrahydrofuron), centrifuging it, and removing the resin component. precipitate and collect. Next, the conductive particles (a) of the recovered solid content were observed using a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), and 100 primary particles of the conductive particles (a) were randomly selected. This can be determined by acquiring an image, determining the circular diameter of each primary particle by image analysis, and calculating the average diameter weighted by volume.
パターン中における導電性粒子(a)の含有量は、65~90質量%が好ましい。導電性粒子(a)の含有量が65質量%以上であると、後述する工程(2)における導電性粒子(a)同士の接触確率が向上し、導電性をより向上させることができる。一方、導電性粒子(a)の含有量が90重量%以下であると、フォトリソグラフィにより、微細なパターンを形成することができる。ここで、導電パターン中の導電性粒子(a)の割合は、形成したパターンを削り取り、TG-DTA(示差熱天秤)により400~600℃で有機成分を燃焼させることにより導電パターン中の無機固形分の割合を求め、残存した無機固形分を硝酸等に溶解させてICP発光分光分析より無機固形分中の導電性粒子(a)の割合を測定することにより算出することができる。 The content of the conductive particles (a) in the pattern is preferably 65 to 90% by mass. When the content of the conductive particles (a) is 65% by mass or more, the probability of contact between the conductive particles (a) in step (2) described later is improved, and the conductivity can be further improved. On the other hand, when the content of the conductive particles (a) is 90% by weight or less, a fine pattern can be formed by photolithography. Here, the proportion of the conductive particles (a) in the conductive pattern can be determined by scraping off the formed pattern and burning the organic components at 400 to 600°C using a TG-DTA (differential thermal balance). It can be calculated by dissolving the remaining inorganic solid content in nitric acid or the like and measuring the proportion of conductive particles (a) in the inorganic solid content by ICP emission spectrometry.
工程(1)において形成されるパターンは、樹脂(b)を含有する。樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリエーテルウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 The pattern formed in step (1) contains resin (b). Examples of the resin include acrylic resin, polyester resin, phenol resin, epoxy resin, acrylic urethane resin, polyether urethane resin, phenoxy resin, polycarbonate resin, polyimide resin, polyamide resin, and polyamideimide resin. Two or more types of these may be contained.
工程(1)におけるパターン形成をフォトリソグラフィにより行う場合、前記樹脂(b)がカルボキシル基を有することが好ましく、後述する感光性ペーストを用いることが好ましい。 When pattern formation in step (1) is performed by photolithography, it is preferable that the resin (b) has a carboxyl group, and it is preferable to use a photosensitive paste described below.
カルボキシル基を含有する樹脂としては、例えば、アクリル系共重合体、カルボン酸変性エポキシ樹脂、カルボン酸変性フェノール樹脂、ポリアミック酸、カルボン酸変性シロキサンポリマーなどが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、紫外光透過率の高いアクリル系共重合体またはカルボン酸変性エポキシ樹脂が好ましい。 Examples of resins containing carboxyl groups include acrylic copolymers, carboxylic acid-modified epoxy resins, carboxylic acid-modified phenol resins, polyamic acids, and carboxylic acid-modified siloxane polymers. Two or more types of these may be contained. Among these, acrylic copolymers or carboxylic acid-modified epoxy resins with high ultraviolet light transmittance are preferred.
アクリル系共重合体としては、アクリル系モノマーと不飽和酸またはその酸無水物との共重合体が好ましく、さらに不飽和二重結合を有する他のモノマーとの共重合体でもよい。 The acrylic copolymer is preferably a copolymer of an acrylic monomer and an unsaturated acid or an acid anhydride thereof, and may also be a copolymer of another monomer having an unsaturated double bond.
アクリル系モノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート(以下、「EA」と記すことがある。)、2-エチルヘキシルアクリレート、n-ブチルアクリレート(以下、「BA」と記すことがある。)、iso-ブチルアクリレート、iso-プロパンアクリレート、グリシジルアクリレート、ブトキシトリエチレングリコールアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、2-メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、オクタフロロペンチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、トリフロロエチルアクリレート、アミノエチルアクリレート、フェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、1-ナフチルアクリレート、2-ナフチルアクリレート、チオフェノールアクリレート、ベンジルメルカプタンアクリレート、アリル化シクロヘキシルジアクリレート、メトキシ化シクロヘキシルジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,3-ブチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリグリセロールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アクリルアミド、N-メトキシメチルアクリルアミド、N-エトキシメチルアクリルアミド、N-n-ブトキシメチルアクリルアミド、N-イソブトキシメチルアクリルアミド、メタクリルフェノール、メタクリルアミドフェノール、γ-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-(2-ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N-(3-ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N-(4-ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、o-ヒドロキシフェニルアクリレート、m-ヒドロキシフェニルアクリレート、p-ヒドロキシフェニルアクリレート、2-(2-ヒドロキシフェニル)エチルアクリレート、2-(3-ヒドロキシフェニル)エチルアクリレート、2-(4-ヒドロキシフェニル)エチルアクリレートなどや、それらのアクリル基をメタクリル基に置換した化合物などが挙げられる。これらの中でも、エチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレートおよびイソボルニルアクリレートから選ばれたモノマーが特に好ましい。これらを2種以上用いてもよい。 Examples of acrylic monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate (hereinafter sometimes referred to as "EA"), 2-ethylhexyl acrylate, n-butyl acrylate (hereinafter sometimes referred to as "BA"), iso-butyl acrylate, iso-propane acrylate, glycidyl acrylate, butoxytriethylene glycol acrylate, dicyclopentanyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, isobornyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, isodexyl Acrylate, isooctyl acrylate, lauryl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, methoxyethylene glycol acrylate, methoxydiethylene glycol acrylate, octafluoropentyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, stearyl acrylate, trifluoroethyl acrylate, aminoethyl acrylate, phenyl acrylate, phenoxyethyl Acrylate, 1-naphthyl acrylate, 2-naphthyl acrylate, thiophenol acrylate, benzyl mercaptan acrylate, allylated cyclohexyl diacrylate, methoxylated cyclohexyl diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,3-butylene glycol diacrylate, Ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, triglycerol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane Tetraacrylate, dipentaerythritol monohydroxypentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, acrylamide, N-methoxymethylacrylamide, N-ethoxymethylacrylamide, Nn-butoxymethylacrylamide, N-isobutoxymethylacrylamide, methacrylphenol, methacryl Amidophenol, γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-(2-hydroxyphenyl)acrylamide, N-(3-hydroxyphenyl)acrylamide, N-(4-hydroxyphenyl)acrylamide, o-hydroxyphenylacrylate, m- Hydroxyphenylacrylate, p-hydroxyphenyl acrylate, 2-(2-hydroxyphenyl)ethyl acrylate, 2-(3-hydroxyphenyl)ethyl acrylate, 2-(4-hydroxyphenyl)ethyl acrylate, etc., and their acrylic groups. Examples include compounds substituted with methacrylic groups. Among these, monomers selected from ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and isobornyl acrylate are particularly preferred. Two or more types of these may be used.
不飽和酸またはその酸無水物としては、例えば、アクリル酸(以下、「AA」と記すことがある。)、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、酢酸ビニルや、これらの酸無水物などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。不飽和酸の共重合比により、アクリル系共重合体の酸価を調整することができる。 Examples of unsaturated acids or acid anhydrides include acrylic acid (hereinafter sometimes referred to as "AA"), methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, vinyl acetate, and Examples include acid anhydrides. Two or more types of these may be used. The acid value of the acrylic copolymer can be adjusted by adjusting the copolymerization ratio of unsaturated acids.
他の不飽和二重結合を有するモノマーとしては、例えば、o-ヒドロキシスチレン、m-ヒドロキシスチレン、p-ヒドロキシスチレンなどが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。 Examples of other monomers having unsaturated double bonds include o-hydroxystyrene, m-hydroxystyrene, p-hydroxystyrene, and the like. Two or more types of these may be used.
カルボン酸変性エポキシ樹脂としては、エポキシ化合物と、不飽和酸または不飽和酸無水物との反応物が好ましい。ここで、カルボン酸変性エポキシ樹脂とは、エポキシ化合物のエポキシ基をカルボン酸またはカルボン酸無水物で変性したものであり、エポキシ基は含まれていない。 The carboxylic acid-modified epoxy resin is preferably a reaction product of an epoxy compound and an unsaturated acid or an unsaturated acid anhydride. Here, the carboxylic acid-modified epoxy resin is an epoxy compound in which the epoxy group is modified with a carboxylic acid or a carboxylic acid anhydride, and does not contain an epoxy group.
エポキシ化合物としては、例えば、グリシジルエーテル類、グリシジルアミン類、エポキシ樹脂などが挙げられる。より具体的には、グリシジルエーテル類としては、例えば、メチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル、ビフェノールジグリシジルエーテル、テトラメチルビフェノールグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレートなどが挙げられる。グリシジルアミン類としては、例えば、tert-ブチルグリシジルアミンなどが挙げられる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。 Examples of the epoxy compound include glycidyl ethers, glycidyl amines, and epoxy resins. More specifically, the glycidyl ethers include, for example, methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, tripropylene glycol diglycidyl ether, Neopentyl glycol diglycidyl ether, bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, bisphenol fluorene glycidyl ether, biphenol diglycidyl ether, tetramethylbiphenol glycidyl ether, Examples include trimethylolpropane triglycidyl ether, 3',4'-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, and the like. Examples of glycidylamines include tert-butylglycidylamine. Examples of the epoxy resin include bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, biphenyl epoxy resin, novolac epoxy resin, and hydrogenated bisphenol A epoxy resin. Two or more types of these may be used.
不飽和酸または不飽和酸無水物としては、アクリル系共重合体の原料として先に例示したものなどが挙げられる。 Examples of the unsaturated acid or unsaturated acid anhydride include those exemplified above as raw materials for the acrylic copolymer.
前述のアクリル系共重合体やカルボン酸変性エポキシ樹脂に、グリシジル(メタ)アクリレート等の不飽和二重結合を有する化合物を反応させることにより、不飽和二重結合を導入することができる。樹脂(b)に不飽和二重結合を導入することにより、露光時に露光部の架橋密度を向上させることができ、現像マージンを広くして、微細なパターンを形成することができる。 An unsaturated double bond can be introduced by reacting the aforementioned acrylic copolymer or carboxylic acid-modified epoxy resin with a compound having an unsaturated double bond such as glycidyl (meth)acrylate. By introducing an unsaturated double bond into the resin (b), it is possible to improve the crosslinking density of the exposed area during exposure, widen the development margin, and form a fine pattern.
樹脂(b)として、フェノール性水酸基を有するものも好ましく用いることができる。樹脂(b)がフェノール性水酸基を有することにより、基材表面の水酸基やアミノ基などの極性基と水素結合を形成し、パターンと基材との密着性を向上させることができる。 As the resin (b), those having a phenolic hydroxyl group can also be preferably used. When the resin (b) has a phenolic hydroxyl group, it can form a hydrogen bond with a polar group such as a hydroxyl group or an amino group on the surface of the base material, thereby improving the adhesion between the pattern and the base material.
樹脂(b)の酸価は、50~250mgKOH/gが好ましい。酸価が50mgKOH/g以上であれば、現像液への溶解度が高くなり、現像残渣の発生を抑制することができる。酸価は60mgKOH/g以上がより好ましい。一方、酸価が250mgKOH/g以下であれば、現像液への過度な溶解を抑え、パターンの膜減りを抑制することができる。酸価は200mgKOH/g以下がより好ましい。なお、樹脂(b)の酸価は、JIS K 0070(1992)に準拠して測定することができる。 The acid value of the resin (b) is preferably 50 to 250 mgKOH/g. If the acid value is 50 mgKOH/g or more, the solubility in the developer will be high, and the generation of development residues can be suppressed. The acid value is more preferably 60 mgKOH/g or more. On the other hand, if the acid value is 250 mgKOH/g or less, excessive dissolution in the developer can be suppressed and pattern film thinning can be suppressed. The acid value is more preferably 200 mgKOH/g or less. Note that the acid value of the resin (b) can be measured in accordance with JIS K 0070 (1992).
パターンの形成方法としては、例えば、前述の導電性粒子(a)、樹脂(b)、必要に応じてその他成分を含有するペーストを、スクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷などの印刷によりパターン形成する方法や、露光および現像の工程を有するフォトリソグラフィによりパターン形成する方法などが挙げられる。フォトリソグラフィによりパターン形成する方法としては、例えば、非感光性ペースト塗布膜上に感光レジストを塗布して露光、現像、エッチング及びレジスト除去の工程によりパターンを形成する方法、感光性ペースト塗布膜から露光および現像工程により直接パターンを形成する方法などが挙げられる。なかでもパターンの細線化及び製造工程数短縮化の観点から感光性ペースト塗布膜から露光および現像の工程を有するフォトリソグラフィによりパターン形成する方法が好ましい。 As a method for forming a pattern, for example, a paste containing the above-mentioned conductive particles (a), resin (b), and other components as necessary is printed by screen printing, gravure printing, flexo printing, inkjet printing, etc. Examples include a method of forming a pattern, a method of forming a pattern by photolithography including steps of exposure and development, and the like. Methods for forming patterns by photolithography include, for example, methods in which a photosensitive resist is applied on a non-photosensitive paste coating film and a pattern is formed through the steps of exposure, development, etching, and resist removal; and a method of directly forming a pattern through a developing process. Among these, from the viewpoint of thinning the pattern and shortening the number of manufacturing steps, a method of forming a pattern from a photosensitive paste coating film by photolithography, which includes steps of exposure and development, is preferred.
ペースト中における導電性粒子(a)の含有量は、固形分中65~90重量%が好ましい。 The content of the conductive particles (a) in the paste is preferably 65 to 90% by weight based on the solid content.
本発明の導電パターンの形成方法は、基材上に、導電性粒子(a)、カルボキシル基を含有する樹脂(B)(カルボキシル基含有樹脂(B)ともいう)、不飽和二重結合を有する反応性モノマー(c)ならびに光重合開始剤(d)を含有する感光性ペーストを塗布することにより塗布膜を形成し、該塗布膜を露光及び現像することによりパターンを形成するフォトリソグラフィ工程を有することが好ましい。このように導電パターンを形成することにより、簡単な方法で微細なパターンを容易に形成することができる。 The method for forming a conductive pattern of the present invention includes conductive particles (a), a carboxyl group-containing resin (B) (also referred to as a carboxyl group-containing resin (B)), and an unsaturated double bond on a base material. It has a photolithography step of forming a coating film by applying a photosensitive paste containing a reactive monomer (c) and a photopolymerization initiator (d), and forming a pattern by exposing and developing the coating film. It is preferable. By forming a conductive pattern in this manner, a fine pattern can be easily formed using a simple method.
カルボキシル基含有樹脂(B)としては、例えば、上述したカルボキシ基を有する樹脂(b)などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 Examples of the carboxyl group-containing resin (B) include the above-mentioned carboxyl group-containing resin (b). Two or more types of these may be contained.
カルボキシル基含有樹脂(B)の酸価は、例えば、アクリル系共重合体の場合、構成成分中の不飽和酸の割合により、所望の範囲に調整することができる。カルボン酸変性エポキシ樹脂の場合、多塩基酸無水物を反応させることにより、所望の範囲に調整することができる。カルボン酸変性フェノール樹脂の場合、構成成分中の多塩基酸無水物の割合により、所望の範囲に調整することができる。 For example, in the case of an acrylic copolymer, the acid value of the carboxyl group-containing resin (B) can be adjusted to a desired range by changing the proportion of unsaturated acids in the constituent components. In the case of a carboxylic acid-modified epoxy resin, it can be adjusted to a desired range by reacting with a polybasic acid anhydride. In the case of a carboxylic acid-modified phenol resin, it can be adjusted to a desired range by adjusting the proportion of polybasic acid anhydride in the constituent components.
不飽和二重結合を有する反応性モノマー(c)としては、例えば、アクリル系共重合体の原料として先に例示したアクリル系モノマー、スチレン「以下、(St)」などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 Examples of the reactive monomer (c) having an unsaturated double bond include the acrylic monomer exemplified above as a raw material for the acrylic copolymer, styrene (hereinafter referred to as (St)), and the like. Two or more types of these may be contained.
なお、工程(1)において用いられるペーストがアクリル系共重合体および不飽和二重結合を有する反応性モノマー(c)を含有する場合、ペースト中における不飽和二重結合を有する反応性モノマー(c)の含有量は、アクリル系共重合体100重量部に対して1~100重量部が好ましい。不飽和二重結合を有する反応性モノマー(c)を1重量部以上含有することにより、微細なパターンを形成することができる。一方、不飽和二重結合を有する反応性モノマー(c)を100重量部以下含有することにより、硬化収縮を適度に抑えて導電性をより向上させることができる。 In addition, when the paste used in step (1) contains an acrylic copolymer and a reactive monomer (c) having an unsaturated double bond, the reactive monomer (c) having an unsaturated double bond in the paste ) is preferably 1 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the acrylic copolymer. By containing 1 part by weight or more of the reactive monomer (c) having an unsaturated double bond, a fine pattern can be formed. On the other hand, by containing 100 parts by weight or less of the reactive monomer (c) having an unsaturated double bond, curing shrinkage can be moderately suppressed and electrical conductivity can be further improved.
光重合開始剤(d)とは、紫外線等の短波長の光を吸収して分解又は水素引き抜き反応を起こして、ラジカルを生じる化合物をいう。光重合開始剤(d)としては、例えば、ベンゾフェノン誘導体、アセトフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、ベンジル誘導体、ベンゾイン誘導体、オキシム系化合物、α-ヒドロキシケトン系化合物、α-アミノアルキルフェノン系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物、アントロン化合物、アントラキノン化合物等が挙げられる。ベンゾフェノン誘導体としては、例えば、ベンゾフェノン、O-ベンゾイル安息香酸メチル、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、フルオレノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルケトン等が挙げられる。アセトフェノン誘導体としては、例えば、p-t-ブチルジクロロアセトフェノン、4-アジドベンザルアセトフェノン、2,2’-ジエトキシアセトフェノン等が挙げられる。チオキサントン誘導体としては、例えば、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン等が挙げられる。ベンジル誘導体としては、例えば、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジル-β-メトキシエチルアセタール等が挙げられる。ベンゾイン誘導体としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル等が挙げられる。オキシム系化合物としては、例えば、1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)、1-フェニル-1,2-ブタンジオン-2-(O-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-プロパンジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-プロパンジオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム、1,3-ジフェニル-プロパントリオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-3-エトキシ-プロパントリオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム等が挙げられる。α-ヒドロキシケトン系化合物としては、例えば、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン等が挙げられる。α-アミノアルキルフェノン系化合物としては、例えば、2-メチル-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)ブタン-1-オン等が挙げられる。ホスフィンオキサイド系化合物としては、例えば、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。アントロン化合物としては、アントロン、ベンズアントロン、ジベンゾスベロン、メチレンアントロン等が挙げられる。アントラキノン化合物としては、例えば、アントラキノン、2-t-ブチルアントラキノン、2-アミルアントラキノン、β-クロルアントラキノン等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、光感度の高いオキシム系化合物が好ましい。 The photopolymerization initiator (d) refers to a compound that absorbs short wavelength light such as ultraviolet light and causes decomposition or hydrogen abstraction reaction to generate radicals. Examples of the photopolymerization initiator (d) include benzophenone derivatives, acetophenone derivatives, thioxanthone derivatives, benzyl derivatives, benzoin derivatives, oxime compounds, α-hydroxyketone compounds, α-aminoalkylphenone compounds, and phosphine oxide compounds. , anthrone compounds, anthraquinone compounds, and the like. Examples of benzophenone derivatives include benzophenone, methyl O-benzoylbenzoate, 4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone, 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, fluorenone, -benzoyl-4'-methyldiphenylketone and the like. Examples of acetophenone derivatives include pt-butyldichloroacetophenone, 4-azidobenzalacetophenone, and 2,2'-diethoxyacetophenone. Examples of thioxanthone derivatives include thioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, and diethylthioxanthone. Examples of benzyl derivatives include benzyl, benzyl dimethyl ketal, benzyl-β-methoxyethyl acetal, and the like. Examples of benzoin derivatives include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin butyl ether, and the like. Examples of oxime compounds include 1,2-octanedione-1-[4-(phenylthio)-2-(O-benzoyloxime)], ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl) )-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), 1-phenyl-1,2-butanedione-2-(O-methoxycarbonyl)oxime, 1-phenyl-propanedione-2-( O-ethoxycarbonyl)oxime, 1-phenyl-propanedione-2-(O-benzoyl)oxime, 1,3-diphenyl-propanedione-2-(O-ethoxycarbonyl)oxime, 1-phenyl-3-ethoxy- Examples include propanetrione-2-(O-benzoyl)oxime. Examples of α-hydroxyketone compounds include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, 1-[4-(2-hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2- Examples include methyl-1-propan-1-one. Examples of α-aminoalkylphenone compounds include 2-methyl-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl) )-butan-1-one, 2-dimethylamino-2-(4-methylbenzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)butan-1-one, and the like. Examples of the phosphine oxide compounds include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide and bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphine oxide. Examples of anthrone compounds include anthrone, benzanthrone, dibenzosuberone, methyleneanthrone, and the like. Examples of anthraquinone compounds include anthraquinone, 2-t-butylanthraquinone, 2-amylanthraquinone, β-chloroanthraquinone, and the like. Two or more types of these may be contained. Among these, oxime compounds with high photosensitivity are preferred.
感光性ペーストにおける光重合開始剤(d)の含有量は、カルボキシル基含有樹脂(B)100重量部に対して、1~30重量部が好ましい。光重合開始剤(d)の含有量が1重量部以上であると、露光部の硬化密度が増加し、現像後の残膜率を高くすることができる。一方、光重合開始剤(d)の含有量が30重量部以下であると、パターン上部における光重合開始剤(d)による過剰な光吸収が抑制される。その結果、パターンを容易にテーパー形状にすることができ、基材との密着性を向上させることができる。 The content of the photopolymerization initiator (d) in the photosensitive paste is preferably 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the carboxyl group-containing resin (B). When the content of the photopolymerization initiator (d) is 1 part by weight or more, the cured density of the exposed area increases and the residual film rate after development can be increased. On the other hand, when the content of the photopolymerization initiator (d) is 30 parts by weight or less, excessive light absorption by the photopolymerization initiator (d) in the upper part of the pattern is suppressed. As a result, the pattern can be easily formed into a tapered shape, and the adhesion to the base material can be improved.
パターン形成に用いるペーストは、上記以外にも溶剤、可塑剤、レベリング剤、界面活性剤、シランカップリング剤、消泡剤、顔料等の添加剤を配合することもできる。 In addition to the above, the paste used for pattern formation can also contain additives such as a solvent, a plasticizer, a leveling agent, a surfactant, a silane coupling agent, an antifoaming agent, and a pigment.
可塑剤の具体例としてはジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ポリエチレング
リコール、グリセリン等が挙げられる。レベリング剤の具体例としては特殊ビニル系重合
物、特殊アクリル系重合物などが挙げられる。Specific examples of plasticizers include dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, polyethylene glycol, glycerin, and the like. Specific examples of the leveling agent include special vinyl polymers and special acrylic polymers.
シランカップリング剤としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、3-メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメト
キシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。Examples of the silane coupling agent include methyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and vinyltrimethoxysilane. , 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane and the like.
溶剤としては、例えば、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、2-ジメチルアミノエタノール「以下、(DMEA)」、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、乳酸エチル、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジアセトンアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール、2,2,4,-トリメチル-1,3-ペンタンジオールモノイソブチレートなどが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。溶剤の沸点は150℃以上が好ましい。沸点が150℃以上であると、溶剤の揮発が抑制され、ペーストの増粘を抑制することができる。 Examples of the solvent include N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-dimethylaminoethanol (hereinafter referred to as (DMEA)), dimethylimidazolidinone, dimethylsulfoxide, γ -Butyrolactone, ethyl lactate, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, ethylene glycol mono-n-propyl ether, diacetone alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether Examples include acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol, 2,2,4,-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate, and the like. Two or more types of these may be contained. The boiling point of the solvent is preferably 150°C or higher. When the boiling point is 150° C. or higher, volatilization of the solvent is suppressed, and thickening of the paste can be suppressed.
感光性を有するペースト塗布膜からフォトリソグラフィによりパターン形成する方法を例に挙げて、工程(1)をさらに詳しく説明する。 Step (1) will be explained in more detail by taking as an example a method of forming a pattern from a photosensitive paste coating film by photolithography.
まず、導電性粒子(a)、樹脂(b)、溶剤および必要に応じてその他成分を混合してペーストを作製する。混合装置としては、例えば、三本ローラーミル、ボールミル、遊星式ボールミル等の分散機や混練機などが挙げられる。 First, a paste is prepared by mixing the conductive particles (a), the resin (b), a solvent, and other components as necessary. Examples of the mixing device include dispersing machines and kneading machines such as a three-roller mill, a ball mill, and a planetary ball mill.
次に、得られたペーストを基材上に塗布し、乾燥する。ペーストの塗布方法としては、例えば、スピナーを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、メニスカスコーターまたはバーコーターを用いた塗布などが挙げられる。乾燥方法としては、例えば、オーブン、ホットプレート、赤外線等による加熱乾燥や、真空乾燥などが挙げられる。乾燥温度は50~180℃が好ましく、乾燥時間は1分間~数時間が好ましい。 Next, the resulting paste is applied onto a substrate and dried. Examples of the paste application method include spin coating using a spinner, spray coating, roll coating, screen printing, coating using a blade coater, die coater, calendar coater, meniscus coater, or bar coater. Examples of the drying method include heating drying using an oven, hot plate, infrared rays, etc., and vacuum drying. The drying temperature is preferably 50 to 180°C, and the drying time is preferably 1 minute to several hours.
次に、得られた塗布膜に、任意のパターン形成用マスクを介して露光し、潜像を形成する。露光の光源としては、水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)またはg線(436nm)が好ましく用いられる。 Next, the obtained coating film is exposed to light through an arbitrary pattern-forming mask to form a latent image. As a light source for exposure, I-line (365 nm), H-line (405 nm) or G-line (436 nm) of a mercury lamp is preferably used.
露光後、現像液を用いて現像することにより、未露光部を溶解除去して、所望のパターンを形成する。アルカリ現像を行う場合の現像液としては、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの水溶液が挙げられる。これらを2種以上用いてもよい。また、場合によっては、これらの水溶液に、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン等の極性溶剤;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類;乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;界面活性剤などを1種以上添加してもよい。 After exposure, the unexposed areas are dissolved and removed by developing with a developer to form a desired pattern. Examples of developing solutions for alkaline development include tetramethylammonium hydroxide, diethanolamine, diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, and dimethyl acetate. Examples include aqueous solutions of aminoethyl, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethyl methacrylate, cyclohexylamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like. Two or more types of these may be used. In some cases, a polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, or γ-butyrolactone; methanol, ethanol, isopropanol, etc. may be added to these aqueous solutions. Alcohols; esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate; ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone, and methyl isobutyl ketone; and one or more surfactants may be added.
現像方法としては、例えば、露光したペースト塗布膜を有する基材を静置または回転させながら現像液を塗布膜面にスプレーする方法、露光したペースト塗布膜を有する基材を現像液中に浸漬する方法、露光したペースト塗布膜を有する基材を現像液中に浸漬しながら超音波をかける方法などが挙げられる。 As a developing method, for example, a method of spraying a developer onto the surface of the coated film while the base material having the exposed paste coated film is left standing or rotating, or a method of immersing the base material having the exposed paste coated film in the developer solution. Examples include a method of applying ultrasonic waves while immersing a substrate having an exposed paste coating film in a developer.
現像後、リンス液によるリンス処理を施してもよい。リンス液としては、例えば、水、あるいは、水にエタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類または乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類を添加した水溶液などが挙げられる。 After development, rinsing treatment with a rinsing liquid may be performed. Examples of the rinsing liquid include water or an aqueous solution prepared by adding alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, or esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate to water.
工程(1)により得られるパターンの厚みは、3μm以下が好ましい。厚みを3μm以下にすることにより、微細な導電パターンを形成することができる。また、酸性水溶液が染み込みやすくなり、短時間でもより良好な導電性を得ることができる。 The thickness of the pattern obtained in step (1) is preferably 3 μm or less. By setting the thickness to 3 μm or less, a fine conductive pattern can be formed. In addition, the acidic aqueous solution penetrates easily, and better conductivity can be obtained even in a short time.
次に工程(2)について説明する。 Next, step (2) will be explained.
工程(2)においては、工程(1)において形成されたパターンに、25℃におけるアニオンの共役酸の酸解離定数(pKa)が1.0以下である塩を少なくとも1種含み、25℃におけるpHが1.2~3.5である酸性水溶液と接触させる。 In step (2), the pattern formed in step (1) contains at least one salt having an acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid of the anion of 1.0 or less at 25°C; of 1.2 to 3.5.
酸性水溶液は25℃におけるアニオンの共役酸の酸解離定数(pKa)が1.0以下である塩を少なくとも1種含む。ここで、「塩」とは、プロトン以外のカチオンとアニオンから構成される成分をいい、本発明においては、水溶液中においてはカチオンとアニオンに電離した状態のものも「塩」に含むものとする。また、カチオンは一部が水酸基と結合したイオンとして存在することもあり、この場合の水溶液は酸性となる。塩に含まれるアニオンが酸水溶液中に存在することにより、導電性粒子(a)表面からの原子の拡散を促進し、導電性を向上させる。塩に含まれるプロトン以外のカチオンが酸水溶液中に存在することにより、後述する通り、pHが1.2以上であっても、アニオンの濃度を高くすることができる。結果として、導電パターンに含まれる導電性粒子(a)の腐食による導電性低下を抑制することができる。塩に含まれるアニオンの共役酸の25℃におけるpKaを1.0以下にすることにより、導電性粒子の原子拡散が促進され、導電性を向上させることができる。塩に含まれるアニオンの共役酸の25℃におけるpKaは-5.0以下がより好ましい。塩に含まれるアニオンの共役酸の25℃におけるpKaは、塩に含まれるアニオンを特定した上で、その共役酸について、吸光分析法を用いて測定することができる。尚、塩に含まれるアニオンの共役酸のpKaが-2以下の場合は文献値等を参照することができる。 The acidic aqueous solution contains at least one salt whose conjugate acid of the anion has an acid dissociation constant (pKa) of 1.0 or less at 25°C. Here, "salt" refers to a component composed of cations and anions other than protons, and in the present invention, "salt" also includes those that are ionized into cations and anions in an aqueous solution. In addition, a cation may exist as an ion partially bonded to a hydroxyl group, and the aqueous solution in this case becomes acidic. The presence of the anion contained in the salt in the acid aqueous solution promotes the diffusion of atoms from the surface of the conductive particles (a) and improves the conductivity. The presence of cations other than protons contained in the salt in the acid aqueous solution allows the concentration of anions to be increased even if the pH is 1.2 or higher, as described later. As a result, reduction in conductivity due to corrosion of the conductive particles (a) included in the conductive pattern can be suppressed. By controlling the pKa at 25° C. of the conjugate acid of the anion contained in the salt to 1.0 or less, atomic diffusion of the conductive particles is promoted and the conductivity can be improved. The pKa at 25° C. of the conjugate acid of the anion contained in the salt is more preferably −5.0 or less. The pKa at 25° C. of the conjugate acid of the anion contained in the salt can be determined by specifying the anion contained in the salt and then measuring the conjugate acid using an absorption spectrometry method. In addition, if the pKa of the conjugate acid of the anion contained in the salt is -2 or less, literature values etc. can be referred to.
25℃におけるアニオンの共役酸のpKaが1.0以下である塩は水溶性であれば特に制約はなく、例えば、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ニッケル(II)、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、塩化スズ(II)、塩化銅(II)、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化ニッケル(II)、臭化鉄(II)、臭化鉄(III)、臭化銅(II)、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化ニッケル(II)、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素カリウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸カリウム、トリフルオロ酢酸ナトリウム、トリフルオロ酢酸カリウム等が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 There are no particular restrictions on the salts whose conjugate acid pKa of the anion at 25°C is 1.0 or less as long as they are water-soluble; for example, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium chloride, potassium chloride, nickel (II) chloride, iron chloride ( II), iron (III) chloride, tin (II) chloride, copper (II) chloride, sodium bromide, potassium bromide, nickel (II) bromide, iron (II) bromide, iron (III) bromide, Copper (II) bromide, sodium iodide, potassium iodide, nickel (II) iodide, sodium hydrogen sulfate, potassium hydrogen sulfate, sodium benzenesulfonate, potassium benzenesulfonate, sodium trifluoroacetate, potassium trifluoroacetate, etc. can be mentioned. Two or more types of these may be contained.
塩の濃度は0.05mol/L以上が好ましい。塩の濃度を0.05mol/L以上にすることにより、導電性粒子(a)表面からの原子の拡散を促進し、導電性をより向上させることができる。ここで「塩の濃度」は、塩を2種以上含有する場合、塩の合計の濃度をいう。 The concentration of salt is preferably 0.05 mol/L or more. By setting the salt concentration to 0.05 mol/L or more, diffusion of atoms from the surface of the conductive particles (a) can be promoted, and the conductivity can be further improved. Here, "salt concentration" refers to the total concentration of salts when two or more types of salts are contained.
酸性水溶液に含まれる25℃におけるアニオンの共役酸のpKaが1.0以下である塩の種類及び濃度は、イオンクロマトグラフ法、誘導結合プラズマ質量分析法等により分析することができる。 The type and concentration of a salt whose anion has a conjugate acid pKa of 1.0 or less at 25° C. contained in an acidic aqueous solution can be analyzed by ion chromatography, inductively coupled plasma mass spectrometry, or the like.
酸性水溶液の25℃におけるpHは、1.2~3.5である。pHを1.2以上とすることにより、導電パターンに含まれる導電性粒子(a)の腐食による導電性低下を抑制することができる。一方、pHを3.5以下にすることにより、導電性粒子(a)表面からの原子の拡散を促進し、導電性を向上させることができる。pHは2.5以下がより好ましい。pHはガラス電極法により、ガラス電極と比較電極の2本の電極間に生じた電位差から測定することができる。 The pH of the acidic aqueous solution at 25°C is 1.2 to 3.5. By setting the pH to 1.2 or more, it is possible to suppress a decrease in conductivity due to corrosion of the conductive particles (a) included in the conductive pattern. On the other hand, by adjusting the pH to 3.5 or less, diffusion of atoms from the surface of the conductive particles (a) can be promoted and conductivity can be improved. The pH is more preferably 2.5 or less. pH can be measured by the glass electrode method from the potential difference generated between two electrodes, a glass electrode and a reference electrode.
酸性水溶液には、上記塩以外の成分として、所定のpHの範囲となるように酸を含有しても構わない。酸としては、25℃における酸解離定数(pKa)が2~5である酸、すなわち弱酸を含有することが好ましい。多価の酸を含有する場合は、最も電離しやすい第1段階のpKaが2~5であることが好ましく、2種以上の酸を含有する場合は、最も電離しやすい酸のpKaが2~5であることが好ましい。pKaが2以上の弱酸を用いることにより、導電パターンに残存した酸による長期信頼性を向上させることができる。一方、pKaを5以下にすることにより、導電性をより向上させることができる。pKaは3.5以下がより好ましい。 The acidic aqueous solution may contain an acid as a component other than the above salt so as to maintain a predetermined pH range. The acid preferably contains an acid having an acid dissociation constant (pKa) of 2 to 5 at 25°C, that is, a weak acid. When containing a polyhydric acid, it is preferable that the pKa of the first stage that is most easily ionized is 2 to 5, and when two or more types of acids are contained, the pKa of the acid that is most easily ionized is 2 to 5. It is preferable that it is 5. By using a weak acid with a pKa of 2 or more, long-term reliability due to the acid remaining in the conductive pattern can be improved. On the other hand, by setting the pKa to 5 or less, the conductivity can be further improved. The pKa is more preferably 3.5 or less.
25℃にけるpKaが2~5である酸としては、例えば、リン酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸、アスコルビン酸、ギ酸、乳酸等が挙げられる。pKaは、酸を分析により特定し、その酸について吸光分析法を用いることにより測定することができる。酸HXは水溶液中で、HXとX-の両状態で存在しており、HXとX-の吸収スペクトルの差から、水溶液中のHXとX-の濃度を測定することができ、下数式(1)に基づき計算することができる。Examples of acids having a pKa of 2 to 5 at 25°C include phosphoric acid, citric acid, acetic acid, propionic acid, ascorbic acid, formic acid, and lactic acid. pKa can be measured by analytically identifying an acid and using absorption spectrometry for that acid. Acid HX exists in both the HX and X - states in an aqueous solution, and the concentration of HX and It can be calculated based on 1).
25℃におけるpKaが2~5である酸の濃度は、0.05~1mol/Lが好ましい。濃度を0.05mol/Lとすることにより、短時間で導電性をより向上させることができる。一方、濃度を1mol/L以下とすることにより、配線に酸が残留しにくくなり、信頼性を向上させることができる。なお、濃度は、含まれる酸の種類によって、所望のpHになるように適宜調整することができる。 The concentration of the acid having a pKa of 2 to 5 at 25° C. is preferably 0.05 to 1 mol/L. By setting the concentration to 0.05 mol/L, conductivity can be further improved in a short time. On the other hand, by setting the concentration to 1 mol/L or less, acid is less likely to remain in the wiring, and reliability can be improved. Note that the concentration can be adjusted as appropriate depending on the type of acid contained so as to achieve a desired pH.
工程(2)において、パターンに接触させる酸性水溶液の液温は、40℃~90℃が好ましい。液温を40℃以上にすることにより、より短時間で導電性を向上させることができる。液温は60℃以上がより好ましい。一方、液温を90℃以下にすることにより酸性水溶液の蒸発を抑制することができる。なお、酸性水溶液の液温は、含まれる酸の種類によって適宜調整することができる。 In step (2), the temperature of the acidic aqueous solution brought into contact with the pattern is preferably 40°C to 90°C. By setting the liquid temperature to 40° C. or higher, conductivity can be improved in a shorter time. The liquid temperature is more preferably 60°C or higher. On the other hand, by controlling the liquid temperature to 90° C. or lower, evaporation of the acidic aqueous solution can be suppressed. Note that the temperature of the acidic aqueous solution can be adjusted as appropriate depending on the type of acid contained.
工程(2)において、酸性水溶液は予め加温してパターンに接触させてもよいし、パターンと、酸性水溶液が接触した状態で加熱してもよい。加熱方法としては、例えば、ホットプレート、熱風オーブン、イナートオーブン、IR炉、マイクロ波などによる加熱や、キセノンフラッシュランプ照射等挙げられる。 In step (2), the acidic aqueous solution may be heated in advance and brought into contact with the pattern, or may be heated while the pattern and the acidic aqueous solution are in contact with each other. Examples of the heating method include heating using a hot plate, hot air oven, inert oven, IR oven, microwave, and xenon flash lamp irradiation.
酸性水溶液の濃度は、0.05~1mol/Lが好ましい。濃度を0.05mol/Lとすることにより、短時間で導電性をより向上させることができる。一方、濃度を1mol/L以下とすることにより、配線に酸が残留しにくくなり、信頼性を向上させることができる。なお、濃度は、含まれる酸の種類によって、所望のpHになるように適宜調整することができる。 The concentration of the acidic aqueous solution is preferably 0.05 to 1 mol/L. By setting the concentration to 0.05 mol/L, conductivity can be further improved in a short time. On the other hand, by setting the concentration to 1 mol/L or less, acid is less likely to remain in the wiring, and reliability can be improved. Note that the concentration can be adjusted as appropriate depending on the type of acid contained so as to achieve a desired pH.
工程(2)により得られた導電パターンは、リンス液によるリンス処理を施しても構わない。ここでリンス液としては、例えば、水あるいは水にエタノール若しくはイソプロピルアルコール等のアルコール類又は乳酸エチル若しくはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類を加えた水溶液が挙げられる。リンス処理をすることで残留する酸を洗い流すことができ、配線の長期信頼性を高めることができる。 The conductive pattern obtained in step (2) may be rinsed with a rinsing liquid. Examples of the rinsing liquid include water or an aqueous solution prepared by adding an alcohol such as ethanol or isopropyl alcohol to water, or an ester such as ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether acetate. Rinsing can wash away residual acid and improve the long-term reliability of the wiring.
以下に本発明を実施例及び比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the embodiments of the present invention are not limited thereto.
各実施例及び比較例で用いた材料は、以下のとおりである。 The materials used in each example and comparative example are as follows.
[導電性粒子(a)]
体積平均粒子径0.3μmの銀粒子
[不飽和二重結合を有する反応性モノマー(c)]
ライトアクリレートBP-4EA(アクリル系モノマー;共栄社化学株式会社製)。[Conductive particles (a)]
Silver particles with a volume average particle diameter of 0.3 μm [Reactive monomer (c) having an unsaturated double bond]
Light acrylate BP-4EA (acrylic monomer; manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).
(合成例1)
EA/メタクリル酸2-エチルヘキシル(以下、「2-EHMA」と記すことがある。)/スチレン/アクリル酸のアクリル系共重合体(共重合比率(質量部):20/40/20/15)に、グリシジルメタクリレート(以下、「GMA」と記すことがある。)を5質量部付加反応させたもの
窒素雰囲気の反応容器中に、150gの後述するDMEAを仕込み、オイルバスを用いて80℃まで昇温した。これに、20gのEA、40gの2-EHMA、20gのSt、15gのAA、0.8gの2,2’-アゾビスイソブチロニトリル及び10gのDMEAからなる混合物を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに6時間重合反応を行った。その後、1gのハイドロキノンモノメチルエーテルを添加して、重合反応を停止した。引き続き、5gのGMA、1gのトリエチルベンジルアンモニウムクロライド及び10gのDMEAからなる混合物を、0.5時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに2時間付加反応を行った。得られた反応溶液をメタノールで精製することで未反応不純物を除去し、さらに24時間真空乾燥することで、アクリル系共重合体(B-1)を得た。得られたアクリル系共重合体(B-1)の酸価は103mgKOH/gであった。(Synthesis example 1)
Acrylic copolymer of EA/2-ethylhexyl methacrylate (hereinafter sometimes referred to as "2-EHMA")/styrene/acrylic acid (copolymerization ratio (parts by mass): 20/40/20/15) and 5 parts by mass of glycidyl methacrylate (hereinafter sometimes referred to as "GMA"). 150 g of DMEA (described below) was placed in a reaction vessel in a nitrogen atmosphere, and heated to 80°C using an oil bath. The temperature rose. To this, a mixture consisting of 20 g of EA, 40 g of 2-EHMA, 20 g of St, 15 g of AA, 0.8 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile, and 10 g of DMEA was added dropwise over 1 hour. did. After the dropwise addition was completed, the polymerization reaction was further carried out for 6 hours. Thereafter, 1 g of hydroquinone monomethyl ether was added to stop the polymerization reaction. Subsequently, a mixture consisting of 5 g of GMA, 1 g of triethylbenzylammonium chloride and 10 g of DMEA was added dropwise over 0.5 hour. After the addition was completed, the addition reaction was further carried out for 2 hours. The resulting reaction solution was purified with methanol to remove unreacted impurities, and further vacuum-dried for 24 hours to obtain an acrylic copolymer (B-1). The acid value of the obtained acrylic copolymer (B-1) was 103 mgKOH/g.
(合成例2)
エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート(FA-324A;日立化成工業株式会社製)/EA/AAのアクリル系共重合体(共重合比率(質量部):50/10/15)にGMAを5質量部付加反応させたもの
窒素雰囲気の反応容器中に、150gのDMEAを仕込み、オイルバスを用いて80℃まで昇温した。これに、50gのエチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレートFA-324A、20gのEA、15gのAA、0.8gの2,2’-アゾビスイソブチロニトリル及び10gのDMEAからなる混合物を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに6時間重合反応を行った。その後、1gのハイドロキノンモノメチルエーテルを添加して、重合反応を停止した。引き続き、5gのGMA、1gのトリエチルベンジルアンモニウムクロライド及び10gのDMEAからなる混合物を、0.5時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに2時間付加反応を行った。得られた反応溶液をメタノールで精製することで未反応不純物を除去し、さらに24時間真空乾燥することで、アクリル系共重合体(B-2)を得た。得られたアクリル系共重合体(B-2)の酸価は96mgKOH/gであった。(Synthesis example 2)
5 parts by mass of GMA was added to an acrylic copolymer of ethylene oxide-modified bisphenol A diacrylate (FA-324A; manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)/EA/AA (copolymerization ratio (parts by mass): 50/10/15). Addition reaction 150 g of DMEA was placed in a reaction vessel under nitrogen atmosphere, and the temperature was raised to 80° C. using an oil bath. To this, a mixture consisting of 50 g of ethylene oxide modified bisphenol A diacrylate FA-324A, 20 g of EA, 15 g of AA, 0.8 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile and 10 g of DMEA was added for 1 hour. It dripped. After the dropwise addition was completed, the polymerization reaction was further carried out for 6 hours. Thereafter, 1 g of hydroquinone monomethyl ether was added to stop the polymerization reaction. Subsequently, a mixture consisting of 5 g of GMA, 1 g of triethylbenzylammonium chloride and 10 g of DMEA was added dropwise over 0.5 hour. After the addition was completed, the addition reaction was further carried out for 2 hours. The resulting reaction solution was purified with methanol to remove unreacted impurities, and further vacuum-dried for 24 hours to obtain an acrylic copolymer (B-2). The acid value of the obtained acrylic copolymer (B-2) was 96 mgKOH/g.
(合成例3)
EA/2-EHMA/BA/N-メチロールアクリルアミド/AAのアクリル系共重合体(共重合比率(質量部):20/40/20/5/15)
窒素雰囲気の反応容器中に、150gのDMEAを仕込み、オイルバスを用いて80℃まで昇温した。これに、20gのEA、40gの2-EHMA、20gのBA、5gのN-メチロールアクリルアミド、15gのAA、0.8gの2,2’-アゾビスイソブチロニトリル及び10gのDMEAからなる混合物を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに6時間重合反応を行った。その後、1gのハイドロキノンモノメチルエーテルを添加して、重合反応を停止した。得られた反応溶液をメタノールで精製することで未反応不純物を除去し、さらに24時間真空乾燥することで、アクリル系共重合体(B-3)を得た。得られたアクリル系共重合体(B-3)の酸価は103mgKOH/gであった。(Synthesis example 3)
Acrylic copolymer of EA/2-EHMA/BA/N-methylolacrylamide/AA (copolymerization ratio (parts by mass): 20/40/20/5/15)
150 g of DMEA was placed in a reaction vessel under nitrogen atmosphere, and the temperature was raised to 80° C. using an oil bath. To this is added a mixture consisting of 20 g of EA, 40 g of 2-EHMA, 20 g of BA, 5 g of N-methylolacrylamide, 15 g of AA, 0.8 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile and 10 g of DMEA. was added dropwise over 1 hour. After the dropwise addition was completed, the polymerization reaction was further carried out for 6 hours. Thereafter, 1 g of hydroquinone monomethyl ether was added to stop the polymerization reaction. The resulting reaction solution was purified with methanol to remove unreacted impurities, and further vacuum-dried for 24 hours to obtain an acrylic copolymer (B-3). The acid value of the obtained acrylic copolymer (B-3) was 103 mgKOH/g.
[光重合開始剤(d)]
“IRGACURE(登録商標)”OXE01(商品名、BASFジャパン(株)製、オキシム系化合物)(以下、OXE01と称す)。[Photopolymerization initiator (d)]
“IRGACURE (registered trademark)” OXE01 (trade name, manufactured by BASF Japan Co., Ltd., oxime compound) (hereinafter referred to as OXE01).
[溶剤]
DMEA(東京化成工業株式会社製)
各実施例および比較例における評価方法を以下に示す。[solvent]
DMEA (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Evaluation methods for each example and comparative example are shown below.
<pKaの測定>
酸のpKaは表1に記載の酸を0.01mol/Lに調整した酸性水溶液を25℃の液温に保ち、pKa分析装置(Sirius-T3;Pion社製)を用いて測定した。<Measurement of pKa>
The pKa of the acid was measured using a pKa analyzer (Sirius-T3; manufactured by Pion) by keeping an acidic aqueous solution containing the acids listed in Table 1 adjusted to 0.01 mol/L at a temperature of 25°C.
塩を構成するアニオンの共役酸のpKaは、塩を構成するアニオンとプロトンからなる酸を0.01mol/Lに調整した後、水溶液を25℃の液温に保ち、pKa分析装置(Sirius-T3;Pion社製)を用いて測定した。塩を構成するアニオンの共役酸のpKaが-2以下の場合は、「David A. Evans、[online]、インターネット
<URL:http://evans.rc.fas.harvard.edu/pdf/evans_pKa_table.pdf>」を参照した。The pKa of the conjugate acid of the anion constituting the salt is determined by adjusting the acid consisting of an anion and proton constituting the salt to 0.01 mol/L, keeping the aqueous solution at a liquid temperature of 25°C, and using a pKa analyzer (Sirius-T3). ; manufactured by Pion). If the pKa of the conjugate acid of the anion constituting the salt is -2 or less, refer to "David A. Evans, [online], Internet <URL: http://evans.rc.fas.harvard.edu/pdf/evans_pKa_table. pdf>".
<pHの測定>
酸性水溶液のpHは表1に記載の酸性水溶液を25℃の液温に保ち、pHメーター(F-71;株式会社堀場製作所製)を用いて測定した。<Measurement of pH>
The pH of the acidic aqueous solution was measured by keeping the acidic aqueous solution listed in Table 1 at a temperature of 25° C. using a pH meter (F-71; manufactured by Horiba, Ltd.).
<パターニング性の評価>
各実施例及び比較例にて得られたパターニング性の評価用サンプルを光学顕微鏡で観察し、パターン間に残渣がなく、かつパターン剥がれのないラインアンドスペース(以下、「L/S」と記すことがある。)の値が最小の導電パターンを確認し、そのL/Sの値が7/7の場合をA、10/10の場合をB、15/15の場合をC、15/15で導電パターンが形成できない場合をD、とそれぞれ判定した。A>B>C>Dの順にパターニング性が優れており、微細なパターニングが可能なことを示す。<Evaluation of patternability>
The patterning evaluation samples obtained in each Example and Comparative Example were observed with an optical microscope, and line and spaces (hereinafter referred to as "L/S") with no residue between patterns and no pattern peeling were observed. ) Check the conductive pattern with the minimum value of L/S, and select A if the L/S value is 7/7, B if it is 10/10, C if it is 15/15. A case where a conductive pattern could not be formed was determined as D. The patterning properties are excellent in the order of A>B>C>D, indicating that fine patterning is possible.
<導電性の評価>
各実施例及び比較例にて得られた導電性の評価用サンプルのそれぞれの端部を抵抗計(RM3544;HIOKI製)でつないで抵抗値を測定し、以下の数式(2)に基づいて比抵抗率を算出した。なお膜厚は、“サーフコム(登録商標)”1400((株)東京精密製)のような触針式段差計を用いて測定した。より具体的には、無作為に選択した10の位置の膜厚を触針式段差計(測長:1mm、走査速度:0.3mm/sec)でそれぞれ測定し、それらの平均値を求めることで算出した。また線幅は、無作為に選択した10の位置の線幅を光学顕微鏡でそれぞれ観察し、画像データを解析して、それらの平均値を求めることで算出した。
比抵抗 = 抵抗値×膜厚×線幅/ライン長 ・・・ (2)
比抵抗が小さいほど導電性に優れていることを示す。<Evaluation of conductivity>
The respective ends of the conductivity evaluation samples obtained in each example and comparative example were connected with a resistance meter (RM3544; manufactured by HIOKI) to measure the resistance value, and the results were compared based on the following formula (2). The resistivity was calculated. The film thickness was measured using a stylus-type step meter such as "Surfcom (registered trademark)" 1400 (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). More specifically, the film thickness at 10 randomly selected positions is measured using a stylus stepmeter (length measurement: 1 mm, scanning speed: 0.3 mm/sec), and the average value thereof is determined. It was calculated by The line width was calculated by observing the line widths at 10 randomly selected positions using an optical microscope, analyzing the image data, and calculating the average value thereof.
Specific resistance = resistance value x film thickness x line width/line length... (2)
The smaller the specific resistance, the better the conductivity.
(実施例1)
100mLクリーンボトルに、10.0gのアクリル系共重合体(B-1)、2.0gのライトアクリレートBP-4EA、0.60gのOXE01及び9.0gのDMEAを入れ、“あわとり錬太郎”(ARE-310;株式会社シンキー製)で混合して、21.6gの樹脂溶液(全固形分58.3質量%)を得た。(Example 1)
Put 10.0g of acrylic copolymer (B-1), 2.0g of light acrylate BP-4EA, 0.60g of OXE01, and 9.0g of DMEA into a 100mL clean bottle, and add "Awatori Rentaro". (ARE-310; manufactured by Shinky Co., Ltd.) to obtain 21.6 g of a resin solution (total solid content: 58.3% by mass).
21.6gの得られた樹脂溶液及び50.4gの銀粒子を混ぜ合わせ、3本ローラーミル(EXAKT M-50;EXAKT社製)を用いて混練し、72.0gの導電ペースト1を得た。 21.6 g of the obtained resin solution and 50.4 g of silver particles were mixed and kneaded using a three-roller mill (EXAKT M-50; manufactured by EXAKT) to obtain 72.0 g of conductive paste 1. .
厚さ50μmのPETフィルム上に、導電ペースト1を乾燥後の塗布膜厚が1.5μmになるようにスクリーン印刷法で塗布し、得られた塗布膜を80℃の乾燥オーブンで15分間乾燥した。以下のパターニング性、導電性を評価した。 Conductive paste 1 was applied onto a PET film with a thickness of 50 μm using a screen printing method so that the coating film thickness after drying was 1.5 μm, and the obtained coating film was dried in a drying oven at 80° C. for 15 minutes. . The following patterning properties and conductivity were evaluated.
パターニング性
一定のL/Sで配列された直線群すなわち透光パターンを1つのユニットとし、L/Sの値が異なる3種類のユニットをそれぞれ有するフォトマスクを介して、乾燥後の塗布膜を露光及び現像して、L/Sの値が異なる3種類のパターンをそれぞれ得た。その後、得られた3種類のパターンを表1に記載の酸性水溶液に所定時間浸漬させ、超純水によるリンス処理により酸を洗い流し、エアーカットで水を切り、80℃の乾燥オーブンで3分間乾燥させ、L/Sの値が異なる3種類の導電パターンをそれぞれ得、これをパターニング性の評価用サンプルとした。なお、フォトマスクが有する各ユニットのL/Sの値は、15/15、10/10、7/7とした(それぞれライン幅(μm)/間隔(μm)を表す)。露光は露光装置(PEM-6M;ユニオン光学株式会社製)を用いて露光量300mJ/cm2(波長365nm換算)で全線露光を行い、現像は0.20質量%のNa2CO3溶液に基板を30秒間浸漬させた後、超純水によるリンス処理を施して行った。パターニング性についての評価結果を表1に示す。Patterning properties A group of straight lines arranged at a constant L/S, that is, a transparent pattern, is used as one unit, and the dried coating film is exposed to light through a photomask each having three types of units with different L/S values. The film was developed and three types of patterns having different L/S values were obtained. After that, the three types of patterns obtained were immersed in the acidic aqueous solution listed in Table 1 for a predetermined time, rinsed with ultrapure water to remove the acid, drained with air cut, and dried in a drying oven at 80°C for 3 minutes. Three types of conductive patterns having different L/S values were obtained, and these were used as samples for patterning evaluation. The L/S values of each unit of the photomask were 15/15, 10/10, and 7/7 (each representing line width (μm)/interval (μm)). For exposure, full-line exposure was performed using an exposure device (PEM-6M; manufactured by Union Optical Co., Ltd.) at an exposure dose of 300 mJ/cm 2 (converted to a wavelength of 365 nm), and for development, the substrate was placed in a 0.20% by mass Na 2 CO 3 solution. After immersing the sample for 30 seconds, the sample was rinsed with ultrapure water. Table 1 shows the evaluation results regarding patternability.
導電性
図1に示す透光パターン100を100個有するフォトマスクを介して、乾燥後の塗布膜を露光及び現像して、パターンを得た。その後、得られたパターンを表1に記載の酸性水溶液に表1に記載の時間浸漬させ、超純水によるリンス処理により酸を洗い流し、エアーカットで水を切り、80℃の乾燥オーブンで3分間乾燥させ、導電性の評価用サンプルを得た。得られた導電パターンの線幅は0.10mmであり、ライン長は80mmであった。なお、露光及び現像の条件は、上記パターニング性の評価用サンプルの作製記載の条件と同様とした。導電性についての評価結果を表1に示す。Conductivity The dried coating film was exposed and developed through a photomask having 100
(実施例2~24、26)
表1に示す組成の導電ペーストにより所定のパターンを形成し、表1に示す酸性水溶液を用いて実施例1と同様の方法で導電パターンを製造し、実施例1と同様の評価をした。パターニング性および導電性についての評価結果を表1に示す。(Examples 2 to 24, 26)
A predetermined pattern was formed using a conductive paste having the composition shown in Table 1, a conductive pattern was manufactured in the same manner as in Example 1 using the acidic aqueous solution shown in Table 1, and the same evaluation as in Example 1 was performed. Table 1 shows the evaluation results regarding patternability and conductivity.
(実施例25)
100mLクリーンボトルに、12.0gのアクリル系共重合体(B-2)、0.60gのOXE01及び9.0gのDMEAを入れ、“あわとり錬太郎”(ARE-310;株式会社シンキー製)で混合して、21.6gの樹脂溶液(全固形分58.3質量%)を得た。(Example 25)
Put 12.0 g of acrylic copolymer (B-2), 0.60 g of OXE01, and 9.0 g of DMEA into a 100 mL clean bottle, and add "Awatori Rentaro"(ARE-310; manufactured by Shinky Co., Ltd.). 21.6 g of resin solution (total solids content: 58.3% by mass) was obtained.
21.6gの得られた樹脂溶液及び50.4gの銀粒子を混ぜ合わせ、3本ローラーミル(EXAKT M-50;EXAKT社製)を用いて混練し、72.0gの導電ペースト2を得た。導電ペースト2により所定のパターンを形成し、表1に示す酸性水溶液を用いて実施例1と同様の方法で導電パターンを製造し、実施例1と同様の評価をした。パターニング性および導電性についての評価結果を表1に示す。 21.6 g of the obtained resin solution and 50.4 g of silver particles were mixed and kneaded using a three-roller mill (EXAKT M-50; manufactured by EXAKT) to obtain 72.0 g of conductive paste 2. . A predetermined pattern was formed using conductive paste 2, and a conductive pattern was manufactured in the same manner as in Example 1 using the acidic aqueous solution shown in Table 1, and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results regarding patternability and conductivity.
(実施例27)
表1に示す組成の導電ペーストにより所定のパターンを形成し、得られたパターンを表1に示す酸性水溶液に表1に記載の時間浸漬させた後、洗浄を施すことなく、100℃の乾燥オーブンで10分間キュアした。その後、超純水によるリンス処理により酸を洗い流し、エアーカットで水を切り、80℃の乾燥オーブンで3分間乾燥させて導電パターンを製造し、実施例1と同様の評価をした。パターニング性および導電性についての評価結果を表1に示す。(Example 27)
A predetermined pattern is formed using the conductive paste having the composition shown in Table 1, and the resulting pattern is immersed in the acidic aqueous solution shown in Table 1 for the time shown in Table 1, and then dried in a drying oven at 100°C without washing. Cure for 10 minutes. Thereafter, the acid was washed away by rinsing with ultrapure water, the water was removed by air cutting, and the conductive pattern was dried in a drying oven at 80° C. for 3 minutes to produce a conductive pattern, which was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results regarding patternability and conductivity.
(実施例28)
100mLクリーンボトルに、10.0gのアクリル系共重合体(B-1)及び8.0gのDMEAを入れ、“あわとり錬太郎”(ARE-310;株式会社シンキー製)で混合して、18.0gの樹脂溶液(全固形分55.6質量%)を得た。(Example 28)
Put 10.0 g of acrylic copolymer (B-1) and 8.0 g of DMEA into a 100 mL clean bottle, mix with "Awatori Rentaro"(ARE-310; manufactured by Shinky Co., Ltd.), .0 g of resin solution (total solid content 55.6% by mass) was obtained.
18.0gの得られた樹脂溶液及び90.0gの銀粒子を混ぜ合わせ、3本ローラーミル(EXAKT M-50;EXAKT社製)を用いて混練し、108.0gの導電ペースト3を得た。 18.0 g of the obtained resin solution and 90.0 g of silver particles were mixed and kneaded using a three-roller mill (EXAKT M-50; manufactured by EXAKT) to obtain 108.0 g of conductive paste 3. .
厚さ50μmのPETフィルム上に、導電ペースト3をグラビア印刷により、L/Sの値が異なる3種類のパターンをそれぞれ得た。得られたパターンを80℃の乾燥オーブンで15分間乾燥した。その後、得られた3種類のパターンを表1に記載の酸性水溶液に所定時間浸漬させ、超純水によるリンス処理により酸を洗い流し、エアーカットで水を切り、80℃の乾燥オーブンで3分間乾燥させ、L/Sの値が異なる3種類の導電パターンをそれぞれ得、これをパターニング性の評価用サンプルとした。なお、グラビア印刷で用いた凹版が有する各ユニットのL/Sの値は、15/15、10/10、7/7とした(それぞれライン幅(μm)/間隔(μm)を表す)。パターニング性についての評価結果を表1に示す。 Three types of patterns having different L/S values were obtained by gravure printing the conductive paste 3 on a PET film having a thickness of 50 μm. The resulting pattern was dried in a drying oven at 80°C for 15 minutes. After that, the three types of patterns obtained were immersed in the acidic aqueous solution listed in Table 1 for a predetermined time, rinsed with ultrapure water to remove the acid, drained with air cut, and dried in a drying oven at 80°C for 3 minutes. Three types of conductive patterns having different L/S values were obtained, and these were used as samples for patterning evaluation. The L/S values of each unit of the intaglio plate used in gravure printing were 15/15, 10/10, and 7/7 (representing line width (μm)/interval (μm), respectively). Table 1 shows the evaluation results regarding patternability.
厚さ50μmのPETフィルム上に、導電ペースト3をグラビア印刷により、導電性の評価に用いるパターンを得た。グラビア印刷で用いた凹版は、図1に示すパターン100を100個有する。得られたパターンを80℃の乾燥オーブンで15分間乾燥した。その後、得られたパターンを表1に記載の酸性水溶液に表1に記載の時間浸漬させ、超純水によるリンス処理により酸を洗い流し、エアーカットで水を切り、80℃の乾燥オーブンで3分間乾燥させ、導電性の評価用サンプルを得た。得られた導電パターンの線幅は0.10mmであり、ライン長は80mmであった。導電性についての評価結果を表1に示す。
A pattern used for evaluating conductivity was obtained by gravure printing the conductive paste 3 on a 50 μm thick PET film. The intaglio plate used in gravure printing has 100
(比較例1、2、6~9)
表2に示す組成の導電ペーストにより所定のパターンを形成し、表2に示す酸性水溶液を用いて実施例1と同様の方法で導電パターンを製造し、実施例1と同様の評価をした。パターニング性および導電性についての評価結果を表2に示す。(Comparative Examples 1, 2, 6-9)
A predetermined pattern was formed using a conductive paste having the composition shown in Table 2, and a conductive pattern was manufactured in the same manner as in Example 1 using the acidic aqueous solution shown in Table 2, and evaluated in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the evaluation results regarding patternability and conductivity.
(比較例3)
表2に示す組成の導電ペーストにより所定のパターンを形成し、得られたパターンを25℃の0.2mol/Lの塩酸水溶液に1分間浸漬した後、70℃に加温された0.2mol/Lのクエン酸水溶液に5分間浸漬させ、超純水によるリンス処理により酸を洗い流し、エアーカットで水を切り、80℃の乾燥オーブンで3分間乾燥させて導電パターンを製造し、実施例1と同様の評価をした。パターニング性および導電性についての評価結果を表2に示す。(Comparative example 3)
A predetermined pattern was formed using a conductive paste having the composition shown in Table 2, and the resulting pattern was immersed for 1 minute in a 0.2 mol/L hydrochloric acid aqueous solution at 25°C, followed by a 0.2 mol/L aqueous solution heated to 70°C. A conductive pattern was produced by immersing it in a citric acid aqueous solution of L for 5 minutes, rinsing with ultrapure water to remove the acid, removing the water with an air cut, and drying it in a drying oven at 80°C for 3 minutes. I gave a similar evaluation. Table 2 shows the evaluation results regarding patternability and conductivity.
(比較例4)
表2に示す組成の導電ペーストにより所定のパターンを形成し、得られたパターンを25℃の0.2mol/Lの塩酸水溶液に1分間浸漬した後、70℃に加温された0.2mol/Lのクエン酸水溶液に10分間浸漬させ、超純水によるリンス処理により酸を洗い流し、エアーカットで水を切り、80℃の乾燥オーブンで3分間乾燥させて導電パターンを製造し、実施例1と同様の評価をした。パターニング性および導電性についての評価結果を表2に示す。(Comparative example 4)
A predetermined pattern was formed using a conductive paste having the composition shown in Table 2, and the resulting pattern was immersed for 1 minute in a 0.2 mol/L hydrochloric acid aqueous solution at 25°C, followed by a 0.2 mol/L aqueous solution heated to 70°C. A conductive pattern was produced by immersing it in a citric acid aqueous solution of L for 10 minutes, rinsing with ultrapure water to remove the acid, removing the water with an air cut, and drying it in a drying oven at 80°C for 3 minutes. I gave a similar evaluation. Table 2 shows the evaluation results regarding patternability and conductivity.
(比較例5)
表2に示す組成の導電ペーストにより所定のパターンを形成し、得られたパターンを25℃の1mol/Lの塩酸水溶液に1分間浸漬した後、70℃に加温された1mol/Lのクエン酸水溶液に10分間浸漬させ、超純水によるリンス処理により酸を洗い流し、エアーカットで水を切り、80℃の乾燥オーブンで3分間乾燥させて導電パターンを製造し、実施例1と同様の評価をした。パターニング性および導電性についての評価結果を表2に示す。(Comparative example 5)
A predetermined pattern was formed using a conductive paste having the composition shown in Table 2, and the resulting pattern was immersed in a 1 mol/L hydrochloric acid aqueous solution at 25°C for 1 minute, followed by 1 mol/L citric acid heated to 70°C. A conductive pattern was produced by immersing it in an aqueous solution for 10 minutes, rinsing with ultrapure water to remove the acid, removing the water with an air cut, and drying it in a drying oven at 80°C for 3 minutes.The same evaluation as in Example 1 was conducted. did. Table 2 shows the evaluation results regarding patternability and conductivity.
(比較例10)
表2に示す組成の導電ペーストにより所定のパターンを形成し、酸性水溶液に浸漬することなく、得られたパターンを100℃で1時間、乾燥オーブンでキュアして導電パターンを製造し、実施例1と同様の評価をした。パターニング性および導電性についての評価結果を表2に示す。(Comparative example 10)
Example 1 A predetermined pattern was formed using a conductive paste having the composition shown in Table 2, and the resulting pattern was cured in a drying oven at 100° C. for 1 hour without immersion in an acidic aqueous solution to produce a conductive pattern. gave the same evaluation. Table 2 shows the evaluation results regarding patternability and conductivity.
100 透光パターン 100 Translucent pattern
Claims (7)
(2)形成されたパターンに、25℃におけるアニオンの共役酸の酸解離定数(pKa)が1.0以下である塩を少なくとも1種含み、25℃におけるpHが1.2~3.5である酸性水溶液を接触させる工程とを有し、
前記(1)のパターンを形成する工程が、基材上に、導電性粒子(a)、カルボキシル基を含有する樹脂(B)、不飽和二重結合を有する反応性モノマー(c)および光重合開始剤(d)を含有する感光性ペーストを塗布することにより塗布膜を形成し、該塗布膜を露光及び現像することによりパターンを形成するフォトリソグラフィ工程である導電パターンの製造方法。 (1) forming a pattern containing conductive particles (a) and resin (b) on a base material;
(2) The formed pattern contains at least one salt whose acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid of the anion is 1.0 or less at 25°C, and the pH at 25°C is 1.2 to 3.5. and a step of contacting with a certain acidic aqueous solution ,
The step of forming the pattern in (1) above includes the step of forming a conductive particle (a), a resin containing a carboxyl group (B), a reactive monomer having an unsaturated double bond (c), and photopolymerization on a base material. A method for producing a conductive pattern, which is a photolithography process in which a coating film is formed by applying a photosensitive paste containing an initiator (d), and a pattern is formed by exposing and developing the coating film.
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