KR102225197B1

KR102225197B1 - 분산체, 그리고 이것을 이용한 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법 및 도전성 패턴 구비 구조체

Info

Publication number: KR102225197B1
Application number: KR1020197019736A
Authority: KR
Inventors: 에이이치 오노; 토루 유모토; 마사노리 츠루타
Original assignee: 아사히 가세이 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2021-03-09
Also published as: KR20190093628A; CN110366761B; EP3598461A4; CN110366761A; JP2021005562A; JP7477581B2; JP7094331B2; US11270809B2; JP7104687B2; EP3598461A1; JPWO2018169012A1; JP7316414B2; JP2023027058A; US20200013521A1; JP2021185269A; JP7201755B2; CN114512265A; TWI665332B; TW201840904A; WO2018169012A1

Abstract

본 발명의 과제는, 분산 안정성이 높고, 기판 상에서 저항이 낮은 도전성 패턴을 형성하는 것이다. 분산체(1)는, 산화구리(2)와 분산제(3)와 환원제를 포함하며, 환원제의 함유량이 하기 식 (1)의 범위이고, 분산제의 함유량이 하기 식 (2)의 범위 내이다.
0.0001≤(환원제 질량/산화구리 질량)≤0.10 (1)
0.0050≤(분산제 질량/산화구리 질량)≤0.30 (2)
환원제가 포함됨으로써, 소성에 있어서 산화구리의 구리로의 환원이 촉진되어, 구리의 소결이 촉진된다.

Description

분산체, 그리고 이것을 이용한 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법 및 도전성 패턴 구비 구조체

본 발명은, 분산체, 그리고 이것을 이용한 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법 및 도전성 패턴 구비 구조체에 관한 것이다.

회로 기판은 기판 상에 도전성의 배선을 입힌 구조를 갖는다. 회로 기판의 제조 방법은 일반적으로 다음과 같다. 우선, 금속박을 맞붙인 기판 상에 포토레지스트를 도포한다. 이어서, 포토레지스트를 노광 및 현상하여 원하는 회로 패턴의 네거티브형 형상을 얻는다. 이어서, 포토레지스트에 피복되어 있지 않은 부분의 금속박을 케미컬 에칭에 의해 제거하여 패턴을 형성한다. 이로써, 고성능의 회로 기판을 제조할 수 있다.

그러나, 종래의 방법은 공정수가 많아 번거로우며 또한 포토레지스트 재료가 필요하다는 등의 결점이 있다.

이에 대하여, 금속 미립자 및 금속 산화물 미립자로 이루어지는 군에서 선택된 미립자를 분산시킨 분산체로 기판 상에 원하는 배선 패턴을 직접 인쇄하는 직접 배선 인쇄 기술(이하, PE(Printed electronics)법이라고 기재한다.)이 주목을 받고 있다. 이 기술은, 공정수가 적고, 포토레지스트 재료를 이용할 필요가 없는 등, 매우 생산성이 높다.

분산체로서는 금속 잉크 및 금속 페이스트를 들 수 있다. 금속 잉크는, 평균 입자경이 수∼수십 나노미터인 금속 초미립자를 분산매에 분산시킨 분산체이다. 금속 잉크를 기판에 도포 건조시킨 후, 이것을 열처리하면, 금속 초미립자 특유의 융점 강하에 의해서, 금속의 융점보다도 낮은 온도에서 소결되어, 도전성을 갖는 금속막(이하, 도전막이라고도 한다.)을 형성할 수 있다. 금속 잉크를 이용하여 얻어진 금속막은, 막 두께가 얇고, 금속박에 가까운 것으로 된다.

한편, 금속 페이스트는, 마이크로미터 사이즈의 금속의 미립자와 바인더 수지와 함께 분산매에 분산시킨 분산체이다. 미립자의 사이즈가 크기 때문에, 침강을 막기 위해서, 통상은 꽤 점도가 높은 상태로 공급된다. 그 때문에, 점도가 높은 재료에 알맞은 스크린 인쇄나 디스펜서에 의한 도포에 적합하다. 금속 페이스트는, 금속 입자의 사이즈가 크기 때문에, 막 두께가 두꺼운 금속막을 형성할 수 있다고 하는 특징을 갖는다.

이러한 금속 입자에 이용되는 금속으로서 구리가 주목을 받고 있다. 특히, 투영형 정전 용량식 터치 패널의 전극 재료로서 널리 이용되고 있는 ITO(산화인듐주석)의 대체로서, 저항률, 이온(일렉트로케미칼) 마이그레이션, 도체로서의 실적, 가격, 매장량 등의 관점에서, 구리가 가장 유망하다.

그러나, 구리는 수십 나노미터의 초미립자에서는 산화가 일어나기 쉬워 산화 방지 처리가 필요하다. 산화 방지 처리는 소결의 방해가 된다고 하는 과제가 있었다.

이러한 과제를 해결하기 위해서, 구리 산화물의 초미립자를 전구체로 하고, 적절한 분위기 하에서 열, 활성 광선 등의 에너지에 의해 구리 산화물을 구리로 환원하여, 구리 박막을 형성하는 것이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

구리 산화물의 초미립자에 있어서의 표면 확산 자체는 300℃보다도 낮은 온도에서 일어나기 때문에, 적절한 분위기 하에서 에너지에 의해 구리 산화물을 구리로 환원하면, 구리의 초입자가 상호 소결에 의해 치밀한 랜덤 체인을 형성하여, 전체가 네트워크형으로 되어, 원하는 전기 도전성을 얻을 수 있다.

특허문헌 1: 국제공개 제2003/051562호

제1 과제로서, 금속 잉크 및 금속 페이스트를 이용한 PE법에 의해 얻어지는 금속 박막은, 저항률이 낮을 뿐만 아니라, 경시적 변화가 적을 것이 요구된다. 예컨대 은 페이스트에 관해서는, 은은 대기 하에서 산화를 받기 쉽고, 산화되어 저항률이 상승하기 때문에, 은 입자 사이의 저항률은 경시적으로 악화해 나간다는 것이 알려져 있다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 구리 산화물의 초미립자를 전구체로서 이용한 PE법에 의해 얻어지는 금속막에 관해서, 저항률의 안정성에 대해 검토한 선행기술문헌은 존재하지 않는다.

또한, 공업적 이용에 있어서는, 분산체가 고농도이며 경시적 변화에 대하여 우수한 분산 안정성을 가질 것도 요구된다.

또한, 제2 과제로서, 종래의, 금속 산화물의 미립자를 환원에 의해 금속화하여 금속막을 얻는, 금속 페이스트를 이용한 PE법에 있어서, 입자경이 작아질수록 소결이 진행되기 쉽고, 소성 처리 중에 크랙이 발생하여, 저항률이 저하하기 쉽다는 것이 알려져 있다. 소결에 의해, 접촉한 복수의 미립자가 그 계면을 융합하여, 서로 상대를 받아들임으로써 큰 입자로 성장하고, 그 때에, 입자의 표면적의 감소가 진행되어, 복수의 미립자 사이에 존재하고 있었던 간극이 소멸한다. 이 결과, 도막의 체적 수축이 일어나, 이것이 원인으로 크랙이 생기는 경우가 있다. 이러한 크랙은 금속막의 저항률 상승을 초래한다.

또한, 금속 페이스트의 도막의 두께가 1 ㎛보다 커지면, 소성 처리 중에 크랙이 발생하기 쉽게 될 뿐만 아니라, 경시적으로 크랙이 발생하여, 금속막의 저항률의 경시적인 악화가 일어나는 것이 알려져 있다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 구리 산화물의 초미립자를 전구체로서 이용한 PE법에 의해 얻어지는 금속막에 관해서, 저항률의 경시적 안정성, 특히 경시적인 크랙 발생에 관해서 검토한 선행기술문헌은 존재하지 않는다.

또한, PE법에 이용되는 분산체는, 비교적 막이 얇은 도막을 얻을 수 있는 잉크젯 인쇄뿐만 아니라, 비교적 막이 두꺼운 도막을 얻을 수 있는 스크린 인쇄에도 적용 가능할 것이 요구된다.

또한, 금속막에 대해서는 납땜이 용이할 것도 요구된다. 예컨대 일반적인 범용의 도전성 페이스트에서는, 바인더 수지의 효과 수축에 의해 금속 입자(평균 입자경 0.5∼2.0 ㎛)를 물리적으로 접촉시켜 전기적 도통을 취한다. 이 때문에, 바인더 수지가 금속막의 표면으로 스며나와 피막을 형성하기 때문에, 납땜이 어렵게 된다. 또한, 금속막은 땜납과의 밀착성이 높을 것도 요구된다.

본 발명은 이러한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 분산 안정성이 높고, 기판 상에서 저항이 낮은 도전성 패턴을 형성할 수 있는 분산체, 그리고 이것을 이용한 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법 및 도전성 패턴 구비 구조체를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

또한, 스크린 인쇄법에 적용 가능하고, 저항률의 경시적 안정성 및 납땜성이 우수한 도전성 패턴을 얻을 수 있는 분산체, 그리고 이것을 이용한 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법 및 도전성 패턴 구비 구조체를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.

본 발명자들은, 상기한 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명은 제1 내지 제3의 어느 한 과제를 해결하기 위한 것이다.

즉, 본 발명의 일양태의 분산체는, 산화구리와 분산제와 환원제를 포함하며, 상기 환원제의 함유량이 하기 식 (1)의 범위이고, 상기 분산제의 함유량이 하기 식 (2)의 범위인 것을 특징으로 한다.

0.0001≤(환원제 질량/산화구리 질량)≤0.10 (1)

0.0050≤(분산제 질량/산화구리 질량)≤0.30 (2)

이 구성에 의해, 산화구리에 대한 환원제 및 분산제의 질량의 범위를 한정함으로써, 분산 안정성이 향상됨과 더불어, 도전성 패턴의 저항이 효과적으로 저하한다. 또한, 플라즈마나 빛, 레이저광을 이용하여 소성 처리를 행할 수 있기 때문에, 산화구리 중의 유기물이 분해되어, 산화구리의 소성이 촉진되고, 저항이 낮은 도전성 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 일양태의 분산체는, 입자경이 1 nm 이상 50 nm 이하인 산화구리와, 입자경이 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 구리 입자와, 인산기를 갖는 유기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 마이크로미터 오더의 입자경을 갖는 구리 입자와, 나노미터 오더의 산화구리 입자를 포함하는 분산체를 이용한 도포막을, 소성 처리에 의해 소결하면, 구리 입자끼리 결합하여, 강고한 기계적 구조를 형성한다. 그와 동시에, 구리 입자 사이에 존재하는 산화구리 입자가, 소성 처리에 의해 환원하여 금속 구리로 변화됨과 더불어 소결하고, 구리 입자와 일체화하여, 전기적 도통을 일으키게 되어, 도전성 패턴의 기계적 강도 및 전기적 도통이 향상되면서 또한 저항률의 경시적 안정성이 높아진다. 또한, 응집하기 어렵기 때문에, 분산 안정성이 우수함과 더불어, 스크린 인쇄가 가능하게 된다.

본 발명의 일양태의 분산체는, 산화구리와, 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 구리 입자의 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 구리 입자이면, 입자를 정렬하기 쉽게 되어, 입자 사이의 접점을 많이 확보할 수 있다. 그와 동시에, 환원된 산화구리 입자가 결합제로서 작용하기 때문에, 도전성 패턴의 기계적 강도 및 전기적 도통이 향상되며, 또한 저항률의 경시적 안정성이 높아진다. 또한, 응집하기 어렵기 때문에, 분산 안정성이 우수함과 더불어, 스크린 인쇄가 가능하게 된다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 구리 입자를 포함하며, 상기 구리 입자가 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 상기 수지상의 형상을 갖는 상기 구리 입자를 적어도 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 상기 산화구리는 입자경이 1 nm 이상 50 nm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 상기 산화구리의 질량에 대한 상기 구리 입자의 질량비가 1.0 이상 7.0 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 상기 산화구리의 질량에 대한 상기 유기 화합물의 질량비가 0.0050 이상 0.30 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 환원제를 포함하며, 상기 산화구리의 질량에 대한 상기 환원제의 질량비가 0.0001 이상 0.10 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 환원제를 포함하며, 상기 환원제가 히드라진, 히드라진 수화물, 나트륨, 카본, 요오드화칼륨, 옥살산, 황화철(II), 티오황산나트륨, 아스코르빈산, 염화주석(II), 수소화디이소부틸알루미늄, 포름산, 수소화붕산나트륨 및 아황산염의 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 상기 산화구리가 산화제1구리를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 추가로 분산매를 포함하고, 상기 분산매가 테르피네올, γ-부티로락톤, 시클로헥사논, 에탄올, 프로필렌글리콜, 부탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 테트랄린으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 분산체에 있어서, 추가로 분산매를 포함하며, 상기 분산매를 2 종류 이상 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법은, 상기한 분산체를 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정과, 상기 도막에 레이저광을 조사하여 상기 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법은, 상기한 분산체를 원하는 패턴으로 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정과, 상기 도막을 소성 처리하여 상기 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 소성 처리는, 환원 가스를 포함하는 분위기 하에서 플라즈마를 발생시켜 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 소성 처리는 광조사법에 의해 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 소성 처리는, 100℃ 이상의 열로 상기 도막을 가열함으로써 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 분산체를 에어로졸법에 의해서 도포하여, 상기 원하는 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 분산체를 스크린 인쇄에 의해서 도포하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 도막을 전사체에 형성한 후, 상기 전사체로부터 상기 기판에 전사하여, 상기 도막을 상기 기판 상에 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 분산체를 전사체에 도포한 후, 상기 전사체에 볼록부를 접촉시키고, 불필요한 분산체를 제거하여, 상기 전사체의 표면에 원하는 패턴을 형성하는 공정과, 상기 전사체의 표면에 상기 기판을 접촉시킴으로써, 상기 기판에 상기 원하는 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 도전성 패턴이 안테나인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 상기 도전성 패턴이 메쉬 형상인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 추가로 상기 도전성 패턴의 표면 일부에 땜납층을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 리플로우법에 의해, 상기 땜납층을 통해 전자 부품을 상기 도전성 패턴 상에 납땜하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 상기 기판의 표면에 형성된 산화제1구리 함유층과, 상기 산화제1구리 함유층의 표면에 형성된 도전성 층을 구비하고, 상기 도전성 층은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 상기 배선은 환원 구리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 상기 기판의 표면에 형성된 산화제1구리 함유층과, 상기 산화제1구리 함유층의 표면에 형성된 도전성 층을 구비하고, 상기 도전성 층은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 상기 배선은 환원 구리, 구리 및 주석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 상기 기판의 표면에 형성된 도전성 패턴을 구비하고, 상기 도전성 패턴은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 상기 배선은 환원 구리, 인 및 보이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 상기 기판의 표면에 형성된 도전성 패턴을 구비하고, 상기 도전성 패턴은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 상기 배선은 환원 구리, 구리 및 주석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체에 있어서, 상기 구리의 그레인 사이즈가 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체에 있어서, 상기 도전성 층 또는 상기 도전성 패턴의 표면의 표면 거칠기가 500 nm 이상 4000 nm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체에 있어서, 상기 배선이 안테나로서 이용 가능한 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체에 있어서, 상기 도전성 층 또는 상기 도전성 패턴의 표면의 일부에 땜납층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 일양태의 도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 상기 기판 표면에 형성된 도전성 패턴을 구비하고, 상기 도전성 패턴은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 상기 배선은 환원 구리, 산화구리 및 인을 포함하고, 상기 배선을 덮 도록 수지가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 분산 안정성이 높고, 기판 상에서 저항이 낮은 도전성 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 스크린 인쇄법에 적용 가능하며, 저항률의 경시적 안정성 및 납땜성이 우수한 도전성 패턴을 얻을 수 있다.

도 1은 제3 실시형태에 따른 분산체를 기판에 도포하여 소성 처리하기 전의, 산화구리 및 수지상의 형상을 갖는 구리 입자의 상태를 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체를 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서 소성에 레이저 조사를 이용한 경우의 각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서 소성에 플라즈마를 이용한 경우의 각 공정을 도시하는 설명도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 전사체를 이용한 도막의 형성 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 전사체를 이용한 도막의 형성 방법의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 전사체에 패턴을 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 실시형태에 따른 산화구리와 인산에스테르염의 관계를 도시하는 모식도이다.
도 9는 본 실시형태에 따른 땜납층이 형성된 도전성 패턴 구비 구조체의 상면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태(이하, 「본 실시형태」라고 한다.)를 예시할 목적으로 상세히 설명하지만, 본 발명은 본 실시형태에 한정되는 것이 아니다.

<제1 실시형태>

제1 실시형태의 분산체는, (1) 산화구리, (2) 분산제, (3) 환원제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 분산체에 환원제가 포함됨으로써, 소성에 있어서 산화구리의 구리로의 환원이 촉진되어, 구리의 소결이 촉진된다.

환원제의 함유량은 하기 식 (1)의 범위를 만족한다. 환원제의 질량 비율이 0.0001 이상이면, 분산 안정성이 향상되며 또한 구리막의 저항이 저하한다. 또한, 0.1 이하이면, 분산체의 장기 안정성이 향상된다.

0.0001≤(환원제 질량/산화구리 질량)≤0.10 (1)

또한, 분산제의 함유량은 하기 식 (2)의 범위를 만족한다. 이에 따라, 산화구리의 응집을 억제하여, 분산 안정성이 향상된다.

0.0050≤(분산제 질량/산화구리 질량)≤0.30 (2)

제1 실시형태의 분산체는, 산화구리에 대한 환원제 및 분산제의 질량의 범위를 한정함으로써, 분산 안정성이 향상됨과 더불어, 도전막의 저항이 효과적으로 저하한다. 또한, 플라즈마나 빛, 레이저광을 이용하여 소성 처리를 행할 수 있기 때문에, 산화구리 중의 유기물이 분해되어, 산화구리의 소성이 촉진되고, 저항이 낮은 도전막을 형성할 수 있다. 이 때문에, 전자파 실드, 회로 등 다양한 구리 배선을 제공할 수 있다.

또한, 제1 실시형태의 분산체는, 구리 입자를 포함하며, 구리 입자가 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 것이 바람직하다. 제1 실시형태의 분산체는, 수지상의 형상을 갖는 구리 입자를 적어도 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 특정 형상을 갖는 구리 입자는, 예컨대 구상, 정다면체형의 어스펙트비가 작은 입자와 비교하여, 상호 얽히거나 정렬하거나 하기 쉽다. 이 때문에 입자끼리의 접점을 많이 확보할 수 있으며, 도막을 소성 처리에 의해 소결하면, 강고한 기계적 구조를 형성하여, 얻어진 도전막에서는 크랙의 발생이 억제된다.

또한, 제1 실시형태의 분산체는, 구리 입자를 포함하며, 구리 입자가 입자경이 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 1.0 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하가 특히 바람직하다. 이에 따라, 크랙 발생 억제 효과가 높으며, 또한 구리 입자 사이에 나노미터 오더의 산화구리의 초미립자가 들어가, 결합제로서 기능하기 쉽게 된다. 또한, 구리 입자 자체의 기계적 강도가 작아지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제1 실시형태의 분산체는, 산화구리는 입자경이 1 nm 이상 50 nm 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 소결이 용이함과 더불어, 구리 입자 사이에 들어가기 쉽기 때문에, 결합제로서 작용하기 쉽다. 또한, 분산제의 사용량을 적게 할 수 있어, 소성 처리가 용이하게 된다.

이와 같이, 마이크로미터 오더의 입자경을 갖는 구리 입자와, 나노미터 오더의 산화구리 입자를 포함하는 분산체를 이용한 도막을, 소성 처리에 의해 소결하면, 구리 입자끼리 결합하여, 강고한 기계적 구조를 형성한다.

<제2 실시형태>

본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 분산체에 있어서, 특정 입자경을 갖는 산화구리 입자와 특정 입자경을 갖는 구리 입자와 조합하여 이용함으로써, 그리고 분산제를 이용함으로써, 소결 시에 발생하는 크랙 및 경시적으로 발생하는 크랙 양쪽을 억제하여, 저항률이 낮으면서 또한 저항률의 경시적 안정성이 우수한 도전막을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.

또한, 상술한 분산체는, 초미립자를 높은 농도로 함유하고 있음에도 불구하고 응집하기 어렵다는 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 스크린 인쇄법에도 적용 가능하고, 인쇄성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 더구나, 상술한 분산체는, 높은 농도로 경시적 변화에 대하여 우수한 분산 안정성을 보이고, 장기간 보관 후라도 스크린 인쇄가 가능하다는 것도 알 수 있었다.

더욱이, 상술한 분산체는, 스크린 인쇄를 이용함으로써 비교적 후막으로 도막을 형성할 수 있기 때문에, 얻어진 도전막으로 대량의 전류를 도통할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

또한, 상술한 분산체를 이용한 도전막에 대한 납땜성이 양호하다는 것을 알 수 있었다.

본 발명자들은, 이러한 새로운 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 제2 실시형태의 분산체는, 입자경이 1 nm 이상 50 nm 이하인 산화구리와, 입자경이 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 구리 입자와, 인산기를 갖는 유기 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 입자경이란, 산화구리 입자 및 구리 입자의 일차 입자의 평균 입자경이다.

제2 실시형태에 따른 분산체에 의하면, 상기와 같은, 마이크로미터 오더의 입자경을 갖는 구리 입자와, 나노미터 오더의 산화구리 입자를 포함하는 분산체를 이용한 도막을, 소성 처리에 의해 소결하면, 구리 입자끼리 결합하여, 강고한 기계적 구조를 형성한다. 그리고, 구리 입자 사이에 산화구리 입자가 존재하고 있기 때문에, 소성 처리에 의해 환원하여 금속 구리로 변화함과 더불어 소결하고, 구리 입자와 일체화하여, 전기적 도통을 일으키게 된다. 바꿔 말하면, 산화구리 입자는 구리 입자에 대하여 결합제로서 작용한다. 따라서, 얻어진 도전막에서는, 소결 시의 급격한 왜곡 및 잔류 왜곡에 의해서 크랙이 발생하는 것이 억제된다. 또한, 구리 입자와 환원된 구리 산화물 입자가 도체로서의 패스를 형성하여, 저항률을 낮게 할 수 있다. 이 결과, 저항률이 낮으면서 또한 저항률의 경시적 안정성이 높은 도전막을 얻을 수 있다.

제2 실시형태에 따른 분산체에 있어서, 산화구리 입자의 입자경의 상한치는 50 nm이다. 이 이하이면, 소결이 용이함과 더불어, 구리 입자 사이로 들어가기 쉬우므로, 결합제로서 작용하기 쉽기 때문이다.

산화구리 입자가 이러한 사이즈임으로써, 금속 초미립자 특유의 융점 강하에 의해서, 금속의 융점보다도 낮은 온도에서 소결하여, 도전막을 형성할 수 있다.

또한, 금속 입자의 입자경을 충분히 작게 하면, 입자의 표면에 존재하는 에너지 상태가 높은 원자의 전체에 차지하는 비율이 커져, 원자의 표면 확산이 무시할 수 없을 정도로 커진다. 이 결과, 표면 확산에 기인하여, 입자 상호의 계면의 연신이 일어나, 금속의 융점보다도 낮은 온도에서 소결이 이루어지는 것을, 융점 강하라고 한다.

한편, 산화구리 입자의 입자경의 하한치는 1 nm이다. 이 이상이면, 분산제의 사용량을 적게 할 수 있어, 소성 처리가 용이하게 되기 때문이다.

또한, 입자경은, 산화구리 입자를 환원 처리함으로써 얻어지는 금속 구리의 치밀성 및 전기적 특성의 관점에서 정해진다. 나아가서는, 소성 조건을 수지 기판의 사용을 고려하면, 기판에 주는 손상을 저감한다는 관점에서, 보다 저온화할 필요가 있기 때문에, 보다 입자경이 작은 것이 바람직하다. 일차 입자경이 50 nm 이하인 경우, 후술하는 소성 처리에 있어서 조건을 보다 기판에 손상을 주지 않도록 투입 에너지를 저감할 수 있는 경향이 있다.

또한, 제2 실시형태에 따른 분산체에 있어서, 구리 입자의 입자경의 상한치는 100 ㎛이다. 이 이하이면, 크랙 발생 억제 효과가 높으면서 또한 구리 입자 사이에 나노미터 오더의 산화구리의 초미립자가 들어가 결합제로서 기능하기 쉽게 되기 때문이다.

한편, 구리 입자의 평균 입자경의 하한치는 0.1 ㎛이다. 이에 따라, 구리 입자 자체의 기계적 강도가 작아지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제2 실시형태에 따른 분산체는, 비교적 큰 구리 입자를 포함하면서 또한 분산제를 포함한다. 분산제로서는, 산화구리 입자를 분산할 수 있다면 제한없이 사용 가능하지만, 인산기를 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 이 때문에, 비교적 작은 산화구리 입자를 포함하고 있음에도 불구하고, 응집하기 어려워, 스크린 인쇄법에 적합하게 이용할 수 있다. 스크린 인쇄법에 이용되는 인쇄 장치의, 잉크의 저류 용기로부터 스크린으로의 공급 경로, 또는 스크린 메쉬 등에, 응집한 입자가 가득 막혀 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 실시형태에 따른 분산체는, 고농도이며 경시적 변화에 대하여 우수한 분산 안정성을 보이기 때문에, 장기간 보관 후라도 스크린 인쇄가 가능하다.

스크린 인쇄는, 예컨대 100 ㎛의 비교적 폭이 넓은 라인 패턴이며, 또한 막 두께가 비교적 두꺼운 도막을 형성할 수 있고, 큰 전기를 흘릴 수 있는 도전막의 형성에 적합하다. 제2 실시형태에 따른 분산체는, 현재 고가의 은 잉크가 이용되고 있는 용도에 있어서 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 은 잉크를 이용한 스크린 인쇄 장치가 보급되고 있지만, 기존의 스크린 인쇄 장치를 사용할 수 있기 때문에, 은 잉크에서 구리 잉크로 용이하게 대체할 수 있다.

또한, 제2 실시형태에 따른 분산체를 스크린 인쇄로 기판 상에 도포했을 때, 비교적 큰 구리 입자를 포함하고 있기 때문에, 도막이 부피가 커지고, 그 결과, 막 두께가 비교적 두꺼운 도막을 형성할 수 있다.

구리를 이용한 분산체를 스크린 인쇄하여 도막을 형성할 수 있는 것은, 상술한 것과 같이 두꺼운 도막을 형성할 수 있고, 결과적으로 후막(예컨대 1 ㎛ 이상100 ㎛ 이하)의 도전막을 형성할 수 있는 것으로 이어진다. 이러한 막 두께의 도전막을 갖춘 도전성 기판은 도전성이 높기 때문에, 투명 도전막, 전자파 실드 등의 용도에 적합하다. 제2 실시형태의 분산체에 의하면, 은을 구리로 치환하여, 이들 제품의 비용을 대폭 삭감할 수 있게 된다.

또한, 제2 실시형태에 있어서 인쇄란, 잉크(본 발명의 분산체의 일양태)에 의해 매체에 원하는 패턴(일반적으로는 문자, 화상, 모양 등을 포함한다.)을 구성하는 것을 가리키며, 도포에 포함되는 개념이다.

또한, 제2 실시형태에 따른 분산체는, 소성 조작에 의해서, 납땜성을 악화시키는 분산매 등의 유기 성분이 분해되기 때문에, 분산체를 이용하여 얻어지는 도전막에 대한 땜납의 습윤성이 높아져, 납땜이 용이하다.

또한, 제2 실시형태의 분산체는, 구리 입자가, 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제2 실시형태의 분산체는, 수지상의 형상을 갖는 구리 입자를 적어도 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 특정 형상을 갖는 구리 입자는, 예컨대 구상, 정다면체형의 어스펙트비가 작은 입자와 비교하여, 상호 얽히거나 정렬하거나 하기 쉽다. 이 때문에, 입자끼리의 접점을 많이 확보할 수 있여, 도막을 소성 처리에 의해 소결하면, 강고한 기계적 구조를 형성하여, 얻어진 도전막에서는 크랙이 발생하는 것이 억제된다.

제2 실시형태에 따른 분산체에 있어서, 산화구리 입자의 질량에 대한 유기 화합물의 질량비가 0.0050 이상 0.30 이하인 것이 바람직하다. 분산제로서의 인산기를 갖는 유기 화합물이 이 범위에 있음으로써, 산화구리의 응집을 억제하여, 분산 안정성이 향상된다.

<제3 실시형태>

또한, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 산화구리 입자와, 특정 입자 형태를 갖는 구리 입자를 포함하는 분산체를 이용함으로써, 소결 시에 발생하는 크랙 및 경시적으로 발생하는 크랙 양쪽을 억제하여, 저항률이 낮으면서 또한 저항률의 경시적 안정성이 우수한 도전막을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.

또한, 상술한 분산체는, 초미립자를 높은 농도로 함유하고 있음에도 불구하고 응집하기 어려운 것을 알 수 있었다. 이 때문에, 스크린 인쇄법에도 적용 가능하며, 인쇄성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 더구나, 상술한 분산체는, 높은 농도이며 경시적 변화에 대하여 우수한 분산 안정성을 보여, 장기간 보관 후라도 스크린 인쇄가 가능하다는 것도 알 수 있었다.

본 발명자들은, 이러한 새로운 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 제3 실시형태에 따른 분산체는, 산화구리와, 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 구리 입자(이하, 특정 형상을 갖는 구리 입자라고도 기재한다.)의 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.

입자의 형상이 일방향으로 신장한 형상이란, 다음과 같이 설명할 수 있다. 우선, 여기서 형상이란 일차 입자의 형상이다. 이어서, 입자의 신장 방향을 세로 방향으로 하고, 세로 방향의 최대치를 길이(L)로 한다. 세로 방향에 직교하는 방향을 폭 방향으로 하고, 폭 방향의 최대치를 폭(W)으로 한다. 입자의 폭(W)에 대한 길이(L)의 비를 어스펙트비라고 정의한다. 어스펙트비가 1을 넘는 형상을 일방향으로 신장한 형상이라고 말할 수 있다.

일방향으로 신장한 형상은, 구체적으로는 침상, 기둥형, 실형, 끈형, 철사형, 막대형, 방추형 등을 들 수 있다. 여기서, 침상과 기둥형의 차이는, 형상의 차이가 아니라, 입자의 크기에 의한 것이다. 즉, 같은 형상이라도 폭(W)이 비교적 긴 것을 기둥형, 폭(W)이 짧은 것을 침상이라고 부른다.

일방향으로 신장한 형상이란, 입자의 신장 방향을 따라 단면의 크기가 일정한 경우에 한하지 않고, 다른 부분에 비해서 크거나 작거나 하는 부분이 존재하여도 좋다. 이 경우의 폭(W)은, 그 입자를 체적이 같은 원주라고 간주했을 때의 그 원주의 바닥면의 직경으로 한다.

또한, 입자의 단면 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 원, 삼각형, 사각형, 그 이상의 다각형, 곡선이나 직선으로 연결된 형상이라도 좋다.

또한, 입자는, 신장 방향으로 똑바르게 신장한 것에 한하지 않고, 구부러지면서 신장되어 있는 형상이라도 좋다. 이 경우, 입자의 형상은 털형, 실형, 끈형, 철사형 등이라고 불린다.

입자의 형상이 일방향으로 신장한 형상이면, 입자를 정렬하기 쉽게 되어, 입자 사이의 접점을 많이 확보할 수 있다. 이 관점에서, 입자의 어스펙트비는 3 이상인 것이 바람직하다.

또한, 제3 실시형태에 있어서, 수지상이란 다음과 같이 설명할 수 있다. 우선, 여기서 형상이란 일차 입자의 형상이다. 이어서, 수지상의 형상은, 상술한 일방향으로 신장한 형상을 갖는 주간(主幹)과, 그 주간으로부터 분기된, 적어도 하나의 가지로 구성된다. 이 형상은 덴드라이트형이라고도 불리고 있다.

입자의 형상이 수지상의 형상이면, 입자를 정렬하기 쉽게 되어, 입자 사이의 접점을 많이 확보할 수 있다. 또한, 수지상의 형상이면, 3차원적으로 입자끼리 서로 얽힐 수 있다. 이들 관점에서, 상기 입자의 주간의 어스펙트비는 3 이상인 것이 바람직하다. 또한, 가지의 수는 특별히 한정되지 않지만, 2 이상인 것이 바람직하고, 3 이상인 것이 특히 바람직하다. 여기서, 주간의 어스펙트비는 상술한 일방향으로 신장한 형상을 갖는 입자에서 설명한 것으로 동일하다.

또한, 제3 실시형태에 있어서, 편평한 형상이란 다음과 같이 설명할 수 있다. 우선, 여기서 형상이란 일차 입자의 형상이다. 이어서, 편평한 형상이란, 평면 또는 곡면을 이루는 주면(主面)을 갖는 형상이다. 이 주면의 최대의 길이(a)를 세로로 하고, 세로(a)와 직교하는 최대의 길이(b)를 가로로 한다. 상기 입자의 두께(c)에 대한 주면의 세로(a)의 길이의 비를 어스펙트비라고 정의한다. 어스펙트비가 3을 넘는 형상을 편평한 형상이라고 말할 수 있다.

편평한 형상은, 구체적으로는 판형, 엽편상, 인편상(후레이크형이라고도 한다.) 등을 들 수 있다. 여기서, 판형과 엽편상과 인편상의 차이는, 형상의 차이가 아니라, 입자의 크기에 의한 것이다. 즉, 같은 형상이라도 두께(c)가 비교적 두꺼운 것을 판형, 보다 얇은 것을 엽편상, 더욱 얇은 것을 인편상이라고 부른다.

입자의 형상이 편평한 형상이면, 입자를 정렬하기 쉽게 되어, 입자 사이의 접점을 많이 확보할 수 있다. 이 관점에서, 상기 입자의 어스펙트비는 5 이상인 것이 바람직하다.

제3 실시형태에 따른 분산체에 있어서, 수지상의 형상을 갖는 구리 입자를 적어도 포함하는 것이 보다 바람직하다.

제3 실시형태에 따른 분산체에 의하면, 특정 형상을 갖는 구리 입자는, 예컨대 구상, 정다면체형의 어스펙트비가 작은 입자와 비교하여, 상호 얽히거나 정렬하거나 하기 쉽다. 이 때문에, 입자끼리의 접점을 많이 확보할 수 있다.

이 때문에, 도막을 소성 처리에 의해 소결하면, 강고한 기계적 구조를 형성한다. 그리고, 구리 입자 사이에 산화구리 입자가 존재하고 있기 때문에, 소성 처리에 의해 환원하여 금속 구리로 변화됨과 더불어 소결하고, 구리 입자와 일체화하여, 전기적 도통을 일으키게 된다. 바꿔 말하면, 산화구리 입자는 구리 입자에 대하여 결합제로서 작용한다. 따라서, 얻어진 도전막에서는, 소결 시의 급격한 왜곡 및 잔류 왜곡에 의해서 크랙이 발생하는 것이 억제된다. 또한, 구리 입자와 환원된 구리 산화물 입자가 도체로서의 패스를 형성하여, 저항률을 낮출 수 있다. 이 결과, 저항률이 낮으면서 또한 저항률의 경시적 안정성이 높은 도전막을 얻을 수 있다.

제3 실시형태에 따른 분산체는 특정 형상을 갖는 구리 입자를 포함하고 있다. 이 때문에, 분산체가 응집하기 어려워, 스크린 인쇄법에 적합하게 이용할 수 있다. 스크린 인쇄법에 이용되는 인쇄 장치의, 잉크의 저류 용기에서 스크린으로의 공급 경로, 또는 스크린 메쉬 등에, 응집한 입자가 가득 막혀 버리는 것을 방지할 수 있다.

제3 실시형태에 따른 분산체는, 현재 고가의 은 잉크가 이용되고 있는 용도에 있어서 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 은 잉크를 이용한 스크린 인쇄 장치가 보급되어 있지만, 기존의 스크린 인쇄 장치를 사용할 수 있기 때문에, 은 잉크에서 구리 잉크로 용이하게 대체할 수 있다.

또한, 제3 실시형태에 따른 분산체를 스크린 인쇄로 기판 상에 도포했을 때, 특정 형상을 갖는 구리 입자를 포함하고 있기 때문에 도막이 부피가 커지고, 그 결과, 막 두께가 비교적 두꺼운 도막을 형성할 수 있다.

이러한 막 두께의 도전막을 갖춘 도전성 기판은, 도전성이 높기 때문에, 투명 도전막, 전자파 실드 등의 용도에 적합하다. 제3 실시형태의 분산체에 의하면, 은을 구리로 치환하여, 이들 제품의 비용을 대폭 절감할 수 있게 된다.

또한, 제3 실시형태에 따른 분산체는, 특정 형상을 갖는 구리 입자를 포함하고 있기 때문에, 응집하기 어려워, 고농도로 경시적 변화에 대하여 우수한 분산 안정성을 보인다. 이 때문에, 장기간 보관 후라도 스크린 인쇄가 가능하다.

또한, 제3 실시형태에 따른 분산체는, 소성 조작에 의해서, 납땜성을 악화시키는 분산매 등의 유기 성분이 분해되기 때문에, 분산체를 이용하여 얻어지는 도전막에 대한 땜납의 습윤성이 높아져, 납땜이 용이하다.

특히 제3 실시형태에 따른 분산체에 있어서, 수지상의 형상을 갖는 구리 입자를 포함하는 경우, 상술한 것과 같이 효과가 높아져 최적이다.

도 1은 제3 실시형태에 따른 분산체를 기판에 도포하여, 소성 처리하기 전의, 산화구리 및 수지상의 형상을 갖는 구리 입자의 상태를 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시하는 것과 같이, 소성 전의 도막(1)에 있어서, 복수의, 수지상의 형상을 갖는 구리 입자(5)는, 상호 얽히거나 정렬하거나 하고 있다. 이 때문에, 구리 입자(5)끼리는 복수의 접점(X)에서 접촉하고 있다. 그리고, 이들 구리 입자(5)의 사이에, 입자경이 작은 산화구리 입자(2)가 들어가 있다.

수지상의 형상을 갖는 구리 입자(5)는, 주간(5a)으로부터 분기된 가지(5b)에서 상호 접촉하기 때문에, 가지가 없는, 일방향으로 신장한 형상을 갖는 구리 입자와 비교하여, 접점(X)이 많아진다. 이 결과, 분산체 및 도막(1) 중에서, 구리 입자(5)는 보다 분산되기 쉽고, 응집하기 어렵게 된다. 이 결과, 상술한 것과 같이 효과가 보다 현저히 발휘된다.

또한, 제3 실시형태의 분산체는, 구리 입자가, 입자경이 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 1.0 ㎛ 이상10 ㎛ 이하가 특히 바람직하다. 이에 따라, 크랙 발생 억제 효과가 높으면서 또한 구리 입자 사이에 나노미터 오더의 산화구리의 초미립자가 들어가 결합제로서 기능하기 쉽게 된다. 또한, 구리 입자 자체의 기계적 강도가 작아지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제3 실시형태의 분산체는, 산화구리는 입자경이 1 nm 이상 50 nm 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 소결이 용이함과 더불어 구리 입자 사이에 들어가기 쉽기 때문에, 결합제로서 작용하기 쉽다. 또한, 분산제의 사용량을 적게 할 수 있어, 소성 처리가 용이하게 된다.

<그 밖의 양태>

또한, 상기 제2 및 제3 실시형태의 분산체에 있어서는, 산화구리 입자의 질량에 대한 구리 입자의 질량비가 0.5 이상 10 이하인 것이 바람직하다. 또한, 산화구리 입자의 질량에 대한 구리 입자의 질량비가 1.0 이상 7.0 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 산화구리 입자의 질량에 대한 구리 입자의 질량비가 1.5 이상 6.0 이하인 것이 더욱 바람직하다. 구리 입자 질량 비율이 이 범위 내이면, 산화구리가 풍부하게 존재하기 때문에, 환원되어 얻어지는 구리 입자끼리의 접합이 충분하게 된다. 이 때문에, 소성 후의 도전막의 기계적 강도가 높아진다. 또한, 환원되어 얻어지는 구리 입자에 의한 크랙 억제 효과가 충분히 발휘된다.

또한, 상기 제2 및 제3 실시형태의 분산체에 있어서는, 환원제를 포함하며, 산화구리의 질량에 대한 환원제의 질량비가 0.0001 이상 0.10 이하인 것이 바람직하다. 환원제의 질량비를 규정함으로써, 분산 안정성이 향상되면서 또한 구리막의 저항이 저하함과 더불어, 분산체의 장기 안정성이 향상된다. 또한, 크랙 발생 억제 효과가 높으면서 또한 구리 입자 사이에 나노미터 오더의 산화구리의 초미립자가 들어가 결합제로서 기능하기 쉽게 된다. 또한, 구리 입자 자체의 기계적 강도가 작아지는 것을 방지할 수 있다. 비교적 큰 구리 입자를 포함하며 또한 분산제로서 인산기를 갖는 유기 화합물을 포함하기 때문에, 비교적 작은 산화구리 입자를 포함하고 있음에도 불구하고, 응집하기 어렵다.

또한, 상기 제1 내지 제3 실시형태에서는, 환원제를 포함하며, 환원제는, 히드라진, 히드라진 수화물, 나트륨, 카본, 요오드화칼륨, 옥살산, 황화철(II), 티오황산나트륨, 아스코르빈산, 염화주석(II), 수소화디이소부틸알루미늄, 포름산, 수소화붕산나트륨, 아황산염의 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 산화구리의 분산 안정성이 향상됨과 더불어, 도전막의 저항이 저하한다.

또한, 환원제는, 히드라진 또는 히드라진 수화물인 것이 특히 바람직하다. 분산체의 환원제로서 히드라진 또는 히드라진 수화물을 이용함으로써, 산화구리의 분산 안정성이 보다 향상됨과 더불어, 소성에 있어서 산화구리의 환원에 기여하여, 도전막의 저항이 보다 저하한다. 또한, 반전 인쇄에 있어서, 분산체의 건조 속도를 컨트롤할 수 있다. 또한, 고정밀(예컨대 0.1∼5 ㎛) 선폭의 구리선을 형성할 수 있고, 특히 5 ㎛ 이하 선폭의 구리선은, 사람의 눈에 보이지 않게 되기 때문에, 투명 도전성 필름으로서 적합하다.

또한, 제1 내지 제3 실시형태에서는, 산화구리는 산화제1구리인 것이 바람직하다. 이에 따라, 산화구리의 환원이 용이하게 되어, 환원에 의해 생긴 구리를 용이하게 소결할 수 있다.

또한, 제1 내지 제3 실시형태에서는, 추가로 분산매를 포함하며, 분산매가 테르피네올, γ-부티로락톤, 시클로헥사논, 에탄올, 프로필렌글리콜, 부탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 테트랄린으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 이들 분산매는 환원 작용을 갖고 있어도 좋지만, 분산체에 상기한 환원제가 포함되어 있는 경우는 분산매로서 기능한다.

또한, 제1 내지 제3 실시형태에서는, 또한 분산매를 포함하며, 분산매를 2 종류 이상 포함하는 것이 바람직하다.

<도전성 패턴 구비 구조체>

도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 기판의 표면에 형성된 도전성 패턴을 구비하고, 도전성 패턴은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 환원 구리, 인 및 보이드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 후술하는 것과 같이 원하는 형상의 기판에 양호한 형상의 배선을 형성할 수 있다.

도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 기판의 표면에 형성된 도전성 패턴을 구비하고, 도전성 패턴은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 배선은 환원 구리, 구리 및 주석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 기판의 표면에 형성된 산화제1구리 함유층과, 산화제1구리 함유층의 표면에 형성된 도전성 층을 구비하고, 도전성 층은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 배선은 환원 구리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 기판의 표면에 형성된 산화제1구리 함유층과, 산화제1구리 함유층의 표면에 형성된 도전성 층을 구비하고, 도전성 층은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 배선은 환원 구리, 구리 및 주석을 포함하는 것을 특징으로 한다. 산화제1구리 함유층이란, 구리와 산소의 비 Cu/O가 0.5 이상 3.0 이하인 층이다. 도전성 패턴 구비 구조체의 단면을 EDX법에 의해서 분석함으로써, 산화제1구리 함유층에 있어서의 Cu/O는 정량 가능하다.

도전성 패턴 구비 구조체에 있어서는, 배선이 안테나로서 이용 가능한 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 양호한 형상의 안테나를 형성할 수 있다.

도전성 패턴 구비 구조체에 있어서는, 도전성 층 또는 도전성 패턴의 표면의 일부에 땜납층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 도전성 패턴은, 상기한 분산체의 산화구리가 소성하여 형성되어 있기 때문에, 소성 공정에서 유기 바인더가 분해되고 있다. 이 때문에, 도전성 패턴에 있어서, 땜납의 습윤성이 높아지고 있어, 땜납층을 용이하게 형성할 수 있으므로, 상기한 분산체를 이용하지 않고서 형성된 도전성 패턴과 비교하여, 도전성 패턴에 있어서의 전자 부품의 납땜이 용이하다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체는, 기판과, 기판의 표면에 형성된 도전성 패턴을 구비하고, 도전성 패턴은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 환원 구리, 산화구리 및 인을 포함하고, 배선을 덮도록 수지가 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

(도전성 패턴 구비 구조체의 구성)

제1 내지 제3 실시형태에 따른 분산체를 이용했을 때, 소성 방법에 의해, 2 종류의 도전성 패턴 구비 구조체를 얻을 수 있다. 도 2는 본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체를 도시하는 단면 모식도이다. 기판 상에 상기한 분산체로 도막을 형성하고, 분산체의 산화구리 입자를 레이저 조사로 소성함으로써, 도 2(a)의 도전성 패턴 구비 구조체를 얻을 수 있다. 기판 상에 분산체로 원하는 패턴을 인쇄하고, 이것을 플라즈마로 소성함으로써, 도 2(b)의 도전성 패턴 구비 구조체를 얻을 수 있다.

도 2(a)에 도시하는 것과 같이, 도전성 패턴 구비 구조체(10)는, 기판(11)과, 기판(11)이 구성하는 면 위에, 단면에서 봤을 때, 산화구리 및 인 함유 유기물을 포함하는 절연 영역(12)과, 산화구리가 소성으로 환원된 환원 구리를 포함하는 도전성 패턴 영역(13)이 상호 인접하여 배치된 표층(14)을 구비하고 있어도 좋다. 도전성 패턴 영역(13)에는, 분산제로서의 인 함유 유기물에 유래하는 인 원소가 포함되어 있다. 도전성 패턴 영역(13)은, 분산체로서의 산화구리 잉크를 소성함으로써 형성되기 때문에, 소성 공정에서 분산체에 포함되는 유기 바인더가 분해되어, 얻어지는 도전성 패턴 영역(13)에 있어서 땜납의 습윤성이 높아진다. 따라서, 도전성 패턴 영역(13)의 표면에는, 분산체를 이용하지 않고서 형성된 도전성 패턴과 비교하여, 후술하는 땜납층을 용이하게 형성할 수 있고, 전자 부품의 납땜이 용이하다.

도 2(b)에 도시하는 것과 같이, 도전성 패턴 구비 구조체(10)는, 기판(11)과, 기판(11)이 구성하는 면 위에, 단면에서 봤을 때, 환원 구리를 포함하는 도전성 패턴 영역(13)을 구비하고 있어도 좋다. 도전성 패턴 영역(13)에는 인 원소가 포함되어 있다. 도전성 패턴 영역(13)은, 분산체의 소성의 공정에서, 분산체에 포함되는 유기 바인더가 효과적으로 분해되기 때문에, 도전성 패턴 영역(13)에 있어서, 땜납의 습윤성이 효과적으로 높아진다. 따라서, 도전성 패턴 영역(13)의 표면에는 땜납층을 보다 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 도전성 패턴 영역(13)에는, 소성 공정에서, 환원되지 않은 산화구리 입자로서의 예컨대 산화제1구리가 일부 포함되어 있어도 좋다. 도전성 패턴 영역(13)에는, 제2 및 제3 실시형태의 분산체의 구리 입자가 소성된 구리가 포함되어 있어도 좋고, 또한 주석이 포함되어 있어도 좋다. 또한, 절연 영역(12) 및 도전성 패턴 영역(13)에는 보이드가 포함되어 있어도 좋다. 도전성 패턴 영역(13)에 보이드(공벽)가 있음으로써, 거기에 땜납이 들어가, 도전성 패턴 영역(13)과 땜납층의 밀착성이 향상된다. 덧붙여 말하면, 땜납이란 주석을 포함하는 금속을 말한다.

또한, 표층(14)은, 전체가 균질한 것을 의미하는 것이 아니라, 절연 영역(12)과 도전성 패턴 영역(13)의 관계와 같이, 전기 도전성, 입자 상태(소성과 미소성) 등에 차이가 있어도 좋고, 양자간에 경계(계면)가 존재하고 있어도 좋다.

이 경우, 예컨대 도 2(c)에 도시하는 것과 같이, 도전성 층(18)에 있어서는, 기판(11)의 표면에, 소성 공정에서 환원되지 않은, 산화구리 입자로서의 예컨대 산화제1구리가 포함되는 산화제1구리 함유층(17)이 형성되어 있어도 좋다. 산화제1구리 함유층(17)의 표면에는, 산화구리 입자가 환원된 환원 구리를 포함하는 도전성 층(18)이 형성된다. 이와 같이, 산화제1구리 함유층(17)이 형성됨으로써, 기판(11)과 도전성 층(18)의 밀착성이 향상되기 때문에 바람직하다. 산화제1구리 함유층(17)의 층 두께는, 기판(11)과 도전성 층(18)과의 밀착성의 관점에서, 0.005 ㎛ 이상 8 ㎛ 이하가 바람직하고, 0.05 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 보다 바람직하고, 0.1 ㎛ 이상 3 ㎛ 이하가 더욱 보다 바람직하고, 0.2 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하가 특히 바람직하다.

또한, 도 2(d)에 도시하는 것과 같이, 도전성 층(18)에는, 산화구리 입자가 환원된 환원 구리(Cu)와 함께, 제2 및 제3 실시형태의 분산체의 구리 입자가 소성 된 구리(Cu_P)가 포함되어 있어도 좋다. 또한, 도전성 층(18)에는 보이드가 포함되어 있어도 좋다. 도전성 층(18)에 보이드가 있음으로써, 땜납에 포함되는 주석(Sn)이 보이드에 들어간다. 이에 따라, 도전성 층(18)과 땜납층의 밀착성이 향상된다. 또한, 구리(Cu_P)의 주변에 환원 구리(Cu)가 있음으로써, 도전성 층(18)과 주석(Sn)의 밀착성이 더욱 커진다. 이 때의 환원 구리(Cu)의 입자경은 5∼20 nm인 것이 바람직하다.

또한, 도전성 패턴 영역(13) 및 도전성 층(18)에 포함되는 구리의 그레인 사이즈는 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 1.0 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하가 특히 바람직하다. 여기서, 그레인 사이즈란, 소성한 후의 금속의 크기를 말한다. 이에 따라, 도전성 패턴 영역(13) 및 도전성 층(18)과 땜납층의 밀착성이 높아진다.

또한, 도전성 패턴 영역(13) 및 도전성 층(18)의 표면의 표면 거칠기는, 500 nm 이상 4000 nm 이하인 것이 바람직하고, 750 nm 이상 3000 nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 1000 nm 이상 2000 nm 이하인 것이 더욱 보다 바람직하다. 이에 따라, 도전성 패턴 영역(13) 및 도전성 층(18)에 땜납층이 놓이기 쉬워, 도전성 패턴 영역(13) 및 도전성 층(18)과 땜납층의 밀착성이 높아진다.

도 2와 같이 도전성 패턴 영역(13) 또는 도전성 층(18)을 형성함으로써, 선폭이 0.1 ㎛ 이상 1 cm 이하인 배선을 그릴 수 있고, 구리 배선 또는 안테나로서 이용할 수 있다. 상기한 분산체에 포함되는 산화구리 입자의 나노 입자의 특별한 장점을 살려, 도전성 패턴 영역(13) 또는 도전성 층(18)의 선폭은, 0.5 ㎛ 이상 10000 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하인 것이 더욱 보다 바람직하고, 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것이 한층 더 바람직하고, 1 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 특히 바람직하다. 선폭이 5 ㎛ 이하이면, 배선으로서의 도전성 패턴 영역(13) 또는 도전성 층(18)을 시인할 수 없게 되기 때문에, 의장성의 관점에서 바람직하다.

또한, 도전성 패턴은 메쉬 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 메쉬형이란 격자형의 배선을 말하며, 투과율이 높아져 투명하게 되기 때문에 바람직하다.

본 실시형태에서 이용되는 기판은, 도막을 형성하는 표면을 갖는 것이며, 판 형상을 갖고 있어도 좋고, 입체물이라도 좋다. 본 실시형태에서는, 입체물이 구성하는 곡면 또는 단차 등을 포함하는 면에 도전성 패턴을 형성할 수도 있다. 본 실시형태에 있어서의 기판은, 배선 패턴을 형성하기 위한 회로 기판 시트의 기판 재료, 또는 배선 구비 하우징의 하우징 재료 등을 의미한다.

또한, 표층(14) 또는 도전성 패턴 영역(13)을 덮게 하여 광선 투과성의 수지층(도시하지 않음)이 마련되어 있어도 좋다. 수지층은, 후술하는 도전성 패턴 구비 구조체(10)의 제조 방법에 있어서, 광조사 시에 도막이 산소에 닿는 것을 방지하고, 산화구리의 환원을 촉진할 수 있다. 이에 따라, 광조사 시에 도막의 주위를 무산소 또는 저산소 분위기로 하는, 예컨대 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기를 위한 설비가 불필요하게 되어, 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 수지층은, 광조사의 열 등에 의해서 도전성 패턴 영역(13)이 박리 또는 비산되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 도전성 패턴 구비 구조체(10)를 수율 좋게 제조할 수 있다.

<도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법>

도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법은, 상기한 분산체를 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정과, 도막에 레이저광을 조사하여 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다. 소성을 레이저 조사로 행함으로써, 분산체의 구리 입자의 소성과 도전성 패턴의 형성을 한 번에 행할 수 있다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법은, 상기한 분산체를 원하는 패턴으로 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정과, 도막을 소성 처리하여 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 소성 처리는, 환원성 가스를 포함하는 분위기 하에서 플라즈마를 발생시켜 행하는 것이 바람직하다. 또한, 소성 처리는 광조사법에 의해 행하는 것이 바람직하다. 또한, 소성 처리는 100℃ 이상의 열로 도막을 가열함으로써 행하는 것이 바람직하다.

[도전막(도전성 패턴) 형성 방법]

본 실시형태의 도전막의 형성 방법은, 도막에 있어서의 산화구리를 환원하여 구리를 생성시키고, 이 자체의 융착, 그리고 분산체로서의 산화구리 잉크에 가해지고 있는 구리 입자와의 융착, 일체화에 의해 도전막(구리막)을 형성하는 것이다. 이 공정을 소성이라고 부른다. 따라서, 산화구리의 환원과 융착, 구리 입자와의 일체화에 의한 도전막의 형성이 가능한 방법이라면 특별히 제한은 없다. 본 실시형태의 도전막의 형성 방법에 있어서의 소성은, 예컨대 소성로에서 행하여도 좋고, 플라즈마, 적외선, 플래시 램프, 레이저 등을 단독으로 혹은 조합으로 이용하여 행하여도 좋다. 소성 후에는, 도전막의 일부에 후술하는 땜납층의 형성이 가능하게 된다.

도 3을 참조하여, 본 실시형태에 따른 소성에 레이저 조사를 이용한 경우의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 관해서 보다 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서 소성에 레이저 조사를 이용한 경우의 각 공정을 도시하는 설명도이다. 도 3의 (a)에 있어서, 물, 프로필렌글리콜(PG)의 혼합 용매 중에 아세트산구리를 녹이고, 히드라진을 가하여 교반한다.

이어서, 도 3의 (b), (c)에 있어서, 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다. 이어서, 도 3(d)에 있어서, 얻어진 침전물에 분산제 및 알코올을 가하여 분산한다.

계속해서, 도 3의 (e), (f)에 있어서, UF막 모듈에 의한 농축 및 희석을 반복하고, 용매를 치환하여, 산화구리를 함유하는 분산체 I(산화구리 잉크)를 얻는다.

도 3의 (g), (h)에 있어서, 분산체 I을 스프레이코트법에 의해 예컨대 PET제의 기판(도 3(h) 중, 「PET」라고 기재한다.) 상에 도포하여, 산화구리 및 인 함유 유기물을 포함하는 도포층(도막)(도 3(h) 중, 「Cu₂O」라고 기재한다.)을 형성한다.

이어서, 도 3의 (i)에 있어서, 도포층에 대하여, 예컨대 레이저 조사를 행하고, 도포층의 일부를 선택적으로 소성하여, 산화구리를 구리(도 3(i) 중, 「Cu」라고 기재한다.)로 환원한다. 이 결과, 도 3의 (j)에 있어서, 기판 상에, 산화구리 및 인 함유 유기물을 포함하는 절연 영역(도 3의 (j) 중, 「A」라고 기재한다.)과, 구리 및 인 원소를 포함하는 도전막(도전성 패턴) 영역(도 3의 (j) 중, 「B」라고 기재한다.)이 상호 인접하여 배치된 표층이 형성된 도전성 패턴 구비 구조체를 얻을 수 있다. 도전성 패턴 영역은 배선으로서 이용할 수 있다.

또한, 도전성 패턴 영역에는, 소성 공정에서, 환원되지 않은 산화구리 입자로서의 예컨대 산화제1구리가 포함되어 있어도 좋다. 절연 영역 및 도전성 패턴 영역에는, 제2 및 제3 실시형태의 분산체의 구리 입자가 소성된 구리가 포함되어 있어도 좋고, 주석이 포함되어 있어도 좋다. 또한, 절연 영역 및 도전성 패턴 영역에는 보이드가 포함되어 있어도 좋다. 도전성 패턴 영역에 보이드가 있음으로써, 거기에 땜납이 들어가, 도전성 패턴 영역과 땜납층의 밀착성이 향상된다.

또한, 표층은 전체가 균질하다는 것을 의미하는 것이 아니라, 절연 영역과 도전성 패턴 영역의 관계와 같이, 전기 도전성, 입자 상태(소성과 미소성) 등에 차이가 있어도 좋고, 양자간에 경계(계면)가 존재하고 있어도 좋다. 기판과 표층의 사이에 환원되지 않은 산화구리의 층이 형성됨으로써, 기판과 표층의 밀착성이 향상되기 때문에 바람직하다.

이와 같이, 소성을 레이저 조사로 행함으로써, 분산체의 구리 입자의 소성과 도전성 패턴 영역의 형성을 한 번에 행할 수 있다. 또한, 구리 입자의 소성에 의해, 분산체에 포함되는 유기 바인더가 분해되기 때문에, 얻어진 도전성 패턴에 있어서 땜납의 습윤성이 높아진다.

이어서, 도 4를 참조하여, 본 실시형태에 따른 소성에 플라즈마를 이용한 경우의 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 관해서 보다 구체적으로 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서 소성에 플라즈마를 이용한 경우의 각 공정을 도시하는 설명도이다. 도 4의 (a)-(f) 공정에 관해서는 도 3과 마찬가지다.

도 4의 (g), (k)에 있어서, 예컨대 PET제의 기판 상에, 분산체 I을, 예컨대 잉크젯 인쇄에 의해 원하는 패턴으로 인쇄하여, 산화구리 및 인 함유 유기물을 포함하는 도포층(도 4(k) 중, 「Cu₂O」라고 기재한다.)을 형성한다.

이어서, 도 4(k)에 있어서, 도포층에 대하여, 예컨대 플라즈마 조사를 행하고, 도포층을 소성하여, 산화구리를 구리로 환원한다. 이 결과, 도 4의 (l)에 있어서, 기판 상에, 구리 및 인 원소를 포함하는 도전성 패턴 영역(도 4의 (l) 중, 「B」라고 기재한다.)이 형성된 도전성 기판을 얻을 수 있다.

이와 같이, 소성을 플라즈마 조사로 행함으로써, 잉크젯 인쇄 등으로 원하는 패턴으로 인쇄한 분산체의 구리 입자의 소성를 행할 수 있다. 또한, 분산체에 포함되는 유기 바인더가 효과적으로 분해되기 때문에, 얻어진 도전성 패턴에 있어서, 땜납의 습윤성이 효과적으로 높아진다.

(분산체에 의한 기판에의 도막의 형성 방법)

또한, 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서는, 원하는 패턴의 형성은, 분산체를 에어로졸법에 의해서 도포함으로써 행하는 것이 바람직하고, 또한, 분산체를 스크린 인쇄에 의해서 도포함으로써 행하는 것이 바람직하다. 제1 내지 제3 형태에 따른 분산체는, 점도 및 유동 특성이 스크린 인쇄에 적합하기 때문에, 스크린 인쇄에 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서는, 도막을 전사체에 형성한 후, 전사체로부터 기판에 전사하여, 도막을 기판 상에 형성하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 실시형태에 따른 전사체를 이용한 도막의 형성 방법을 설명하는 도면이다. 도 6은 본 실시형태에 따른 전사체를 이용한 도막의 형성 방법의 다른 예를 설명하는 도면이다.

도 5에 도시하는 것과 같이, 분산체(31)를 원하는 패턴으로 전사체(30)에 전사한다. 그리고, 전사체(30)의 분산체(31)가 전사된 면에, 예컨대 원주형의 기판(40)(단면에서 봤을 때 원 형상)을 배치한 후, 기판(40)에 압박판(50)을 씌운다. 압박판(50)으로 기판(40)을 전사체(30)에 압박하면서 기판(40)을 전사체(30) 상에서 회전시킨다. 이에 따라, 전사체(30)의 분산체(31)가 기판(40)에 전사된다.

이와 같이, 전사체(30)의 분산체(31)가 전사된 면에 기판(40)을 압박할 때에, 전사체(30)와 기판(40)은 선접촉한다. 이 때문에, 기판(40)의 인쇄면이 평면인 경우뿐만 아니라, 만곡면이거나 인쇄면에 기복이 있는 경우라도, 정밀한 인쇄가 가능하게 된다.

또한, 도 6(a)에 도시하는 것과 같이, 분산체(31)를 원하는 패턴으로 전사체(30)에 전사한다. 그리고, 전사체(30)를 기판(40)에 압박하면서, 전사체(30)를 인쇄 방향으로 기판(40)에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써, 도 6(b)에 도시하는 것과 같이, 전사체(30)의 분산체(31)를 기판(40)에 전사하여도 좋다. 전사체(30)는, 도 5에 도시하는 것과 같이 판형이라도 좋고, 도 6에 도시하는 것과 같이 곡면을 갖고 있어도 좋다. 이와 같이, 소정의 압박력으로 전사체(30)로부터 기판(40)에 분산체(31)의 전사가 행해지기 때문에, 기판(40)의 인쇄면이 만곡되어 있는 경우라도, 양호한 인쇄가 가능하게 된다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서의 원하는 패턴의 형성은, 분산체를 전사체에 도포한 후, 전사체에 볼록부를 접촉시키고, 불필요한 분산체를 제거하여, 전사체의 표면에 원하는 패턴을 형성하는 공정과, 전사체의 표면에 기판을 접촉시킴으로써 기판에 원하는 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

도 7을 이용하여, 전사체에의 원하는 패턴의 형성 방법에 관해서 설명한다. 도 7은 본 실시형태에 따른, 전사체에 패턴을 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.

도 7에 도시하는 것과 같이, 전사체(30)의 표면에 도포된 분산체(31)에, 예컨대 몰드의 볼록부(60)를 접촉시킴으로써, 볼록부(60)가 접촉한 부분의 분산체를 전사체(30)의 표면에서 제거한다. 이에 따라, 전사체(30)의 표면에 분산체(31)의 원하는 패턴이 형성된다. 그리고, 이 원하는 패턴이 형성된 전사체(30)를 기판(40)에 접촉시킴으로써, 기판(40)에 원하는 패턴을 전사할 수 있다(도 5 및 도 6(b) 참조). 분산체(31)의 전사체(30)의 표면에의 도포 방법은, 분산체(31)를 전사체(30)의 표면에 균일하게 도포할 수 있으면 특별히 한정되지 않는다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체는 도전성 패턴이 안테나인 것이 바람직하다. 또한, 도전성 패턴은 메쉬 형상으로 형성되어도 좋다. 또한, 도전성 패턴은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서는, 추가로 도전성 패턴의 표면 일부에 땜납층을 형성하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 구리의 소성 공정에서 도막에 포함되는 유기 바인더가 분해되기 때문에, 얻어진 도전성 패턴의 표면에 있어서, 땜납의 습윤성이 높아져, 땜납층을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서는, 리플로우법에 의해, 땜납층을 통해 전자 부품을 도전성 패턴 상에 납땜하는 것이 바람직하다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 환원성 가스를 포함하는 분위기 하에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소성법 또는 광조사법에 의해, 소성 처리를 행함으로써, 구조체에 내열성이 낮은 재료를 이용할 수 있다.

또한, 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 있어서, 소성 처리를 행함으로써, 산화구리의 환원, 구리 입자의 소성뿐만 아니라, 분산체에 포함되는 유기물이 분해되기 때문에, 저항률의 상승을 막고, 또한 도전막의 표면에서 유기물 및 산화막을 제거하여, 땜납성을 개선할 수 있다. 소성 처리에 의해서, 납땜성을 악화시키는 분산매 등의 유기 성분이 분해되기 때문에, 도전막에 대한 땜납의 습윤성이 높아져, 납땜이 용이하게 된다. 따라서, 납땜성이 우수한 도전막을 갖춘 도전성 패턴 구비 구조체를 얻을 수 있다. 도전막의 유기 성분의 분해에는, 특히 환원성 가스를 포함하는 분위기 하에서 플라즈마를 발생시키는 소성 처리가 보다 바람직하다.

이어서, 제1 내지 제3 실시형태에 따른 분산체의 구성 요소에 관해서 더욱 상세히 설명한다.

[분산체]

이어서, 분산체로서의 산화구리 잉크에 있어서의 산화구리와 분산제의 상태에 관해서 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은 본 실시형태에 따른 산화구리와 인산에스테르염의 관계를 도시하는 모식도이다.

도 8에 도시하는 것과 같이, 분산체(1)에 있어서, 산화구리의 일례인 산화구리(2)의 주위에는, 분산제로서의 예컨대 인 함유 유기물의 일례인 인산에스테르염(3)이, 인(3a)을 내측으로, 에스테르염(3b)을 외측으로 각각 향해서 둘러싸고 있다. 인산에스테르염(3)은 전기 절연성을 보이기 때문에, 인접하는 산화구리(2)와의 사이의 전기적 도통은 방해된다. 또한, 인산에스테르염(3)은 입체 장해 효과에 의해 분산체(1)의 응집을 억제한다.

따라서, 산화구리(2)는 반도체이며 도전성이지만, 전기 절연성을 보이는 인산에스테르염(3)으로 덮여 있기 때문에, 분산체(1)는 전기 절연성을 보이고, 단면에서 봤을 때(도 2 중에 나타내는 상하 방향을 따른 단면), 분산체(1)의 양측에 인접하는 도전성 패턴 영역(후술) 사이의 절연을 확보할 수 있다.

한편, 도전성 패턴 영역은, 산화구리 및 인 함유 유기물을 포함하는 도막의 일부의 영역에 광을 조사하고, 그 일부의 영역에 있어서, 산화구리를 구리로 환원한다. 이와 같이 산화구리가 환원된 구리를 환원 구리라고 한다. 또한, 상기 일부의 영역에 있어서, 인 함유 유기물은 인 산화물로 변성한다. 인 산화물에서는, 상술한 에스테르염(3b)과 같은 유기물은, 레이저 등의 열에 의해서 분해되어, 전기 절연성을 보이지 않게 된다.

또한, 도 8에 도시하는 것과 같이, 산화구리(2)가 이용되고 있는 경우, 레이저 등의 열에 의해서, 산화구리가 환원 구리로 변화됨과 더불어 소결하여, 인접하는 산화구리(2)끼리 일체화한다. 이에 따라, 우수한 전기 도전성을 갖는 영역(이하, 「도전성 패턴 영역」이라고 한다.)을 형성할 수 있다.

도전성 패턴 영역에 있어서, 환원 구리 중에 인 원소가 잔존하고 있다. 인 원소는, 인 원소 단체(單體), 인 산화물 및 인 함유 유기물 중 적어도 하나로서 존재하고 있다. 이와 같이 잔존하는 인 원소는, 도전성 패턴 영역 중에 편석하여 존재하고 있어, 도전성 패턴 영역의 저항이 커질 우려는 없다.

[산화구리]

본 실시형태에서는 금속 산화물 성분의 하나로서 산화구리를 이용한다. 산화구리로서는 산화제1구리(Cu₂O)가 바람직하다. 이것은, 금속 산화물 중에서도 환원이 용이하고, 또한 미립자를 이용함으로써 소결이 용이하고, 가격적으로도 구리이기 때문에 은 등의 귀금속류와 비교하여 저렴하고, 마이그레이션에 대하여 유리하기 때문이다.

본 실시형태에 따른 분산체는, 평균 이차 입자경이 1 nm 이상 500 nm 이하인 산화구리 입자를 포함한다.

산화구리의 평균 이차 입자경은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 500 nm 이하, 보다 바람직하게는 200 nm 이하, 더욱 바람직하게는 80 nm 이하이다. 산화구리의 평균 이차 입자경은, 바람직하게는 1 nm 이상, 보다 바람직하게는 5 nm 이상, 더욱 바람직하게는 10 nm 이상, 특히 바람직하게는 15 nm 이상이다. 여기서, 평균 이차 입자경이란, 일차 입자가 복수 개 모여 형성되는 응집체(이차 입자)의 평균 입자경을 말한다.

이 평균 이차 입자경이 500 nm 이하이면, 기판 상에 미세 패턴을 형성하기 쉬운 경향이 있기 때문에 바람직하다. 평균 이차 입자경이 1 nm 이상이면, 분산체로서의 산화구리 잉크의 장기 보관 안정성이 향상되기 때문에 바람직하다. 산화구리의 평균 이차 입자경은, 예컨대 오츠카덴시 제조 FPAR-1000을 이용하여 큐물란트(Cumulant)법에 의해서 측정할 수 있다.

또한, 산화구리의 평균 일차 입자경의 바람직한 범위는, 이것을 환원 처리함으로써 얻어지는 금속의 치밀성, 전기적 특성의 관점에서, 나아가서는 소성 조건을 수지 기판의 사용을 고려하여 기판에 주는 손상을 저감한다는 관점에서, 보다 저온화할 필요가 있다. 이 때문에, 바람직한 평균 일차 입자경은 100 nm 이하이고, 보다 바람직하게는 50 nm 이하, 더욱 바람직하게는 20 nm 이하이다. 평균 일차 입자경이 100 nm 이하인 경우, 후술하는 소성 처리에 있어서, 기판에 손상을 주지 않 도록 투입 에너지를 저감할 수 있다. 산화제1구리의 평균 일차 입자경의 하한치는 특별히 제한은 없지만, 취급의 용이성 때문에 1 nm 이상이 바람직하고, 5 nm 이상이 보다 바람직하다. 이에 따라, 입자경이 지나치게 작아서 분산 안정성을 유지하기 위해 분산제의 사용량이 증대되는 것이 억제되기 때문에, 소성 처리가 용이하게 된다. 평균 일차 입자경은, 투과형 전자현미경 또는 주사형 전자현미경에 의해서 측정할 수 있다. 평균 일차 입자경은, 예컨대 투과형 전자현미경 또는 주사형 전자현미경에 의해서 측정할 수 있다.

분산체에 있어서의 산화구리는, 플라즈마 처리, 100℃ 이상의 열 처리, 광처리에 의해 용이하게 환원되어 금속으로 되고, 이것이 소결됨으로써 도전성을 얻지만, 추가로 첨가되어 있는 구리 입자에 대하여 결합제로서 기능하여 일체화함으로써, 저저항화, 강도의 향상에 기여하는 것이다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 산화제1구리 입자의 평균 입자경은, 후술하는 철사형, 수지상 및 인편상의 형상을 갖는 구리 입자에 의한 크랙 방지 효과에는 영향을 주지 않는다.

산화제1구리에 관해서는, 시판 제품을 이용하여도 좋고, 합성하여 이용하여도 좋다. 시판 제품으로서, (주)기쇼긴조쿠자이료겐큐쇼 제조의 평균 일차 입자경 5∼50 nm인 것이 있다. 합성법으로서는 다음의 방법을 들 수 있다.

(1) 폴리올 용제 중에, 물과 구리아세틸아세토네이토 착체를 가하여, 일단 유기 구리 화합물을 가열 용해시키고, 이어서, 반응에 필요한 물을 후첨가하고, 추가로 승온하여 유기 구리의 환원 온도에서 가열하는 가열 환원 방법.

(2) 유기 구리 화합물(구리-N-니트로소페닐히드록시아민 착체)을, 헥사데실아민 등의 보호재 존재 하, 불활성 분위기 중에서, 300℃ 정도의 고온에서 가열하는 방법.

(3) 수용액에 용해한 구리염을 히드라진으로 환원하는 방법.

이 중에서는 (3)의 방법은 조작이 간편하며 또한 평균 입자경이 작은 산화제1구리를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

얻어진 산화제1구리는 연응집체(軟凝集體)이기 때문에, 분산매에 분산시킨 산화구리 분산체를 제작하여, 인쇄, 도포에 이용된다. 합성 종료 후, 합성 용액과 산화제1구리의 분리를 행하는데, 원심 분리 등의 기지의 방법을 이용하면 된다. 또한, 얻어진 산화제1구리를 후술하는 분산제, 분산매를 가하여 호모게나이저 등 기지의 방법으로 교반하여 분산한다. 분산매에 의해서는 분산되기 어려워 분산이 불충분한 경우가 있는데, 이러한 경우는, 일례로서 분산되기 쉬운 알코올류, 예컨대 부탄올 등의 분산매를 이용하여 분산시킨 후, 원하는 분산매로의 치환과 원하는 농도로의 농축을 행한다. 방법의 일례로서 UF막에 의한 농축, 원하는 분산매에 의한 희석, 농축을 반복하는 방법을 들 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 산화구리 분산체는, 후술하는 방법으로 구리 입자 등과 혼합하여도 좋으며, 본 실시형태의 분산체로 할 수 있다. 이 분산체가 인쇄, 도포에 이용된다.

[구리 입자]

제2 실시형태에 따른 분산체는, 입자경이 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 구리 입자를 포함한다.

제3 실시형태에 따른 분산체는, 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 구리 입자의 적어도 1종을 포함한다.

이와 같이 분산체에 구리 입자를 이용하는 것은, 산화제1구리로부터 환원되어 얻어지는 금속 구리와 동일한 금속이므로, 구리먹힘이나 금속간 화합물의 형성이 문제가 되지 않는 것, 그리고 최종적으로 얻어지는 도전성 패턴의 전기 도전성이 양호하며 또한 기계적 강도가 충분한 것을 이유로 들 수 있다.

또한, 일방향으로 신장한 형상을 갖는 입자 및 수지상의 형상을 갖는 입자의 평균 입자경은, 레이저 회절 산란법을 이용한 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정되는 평균 입경(메디안 직경, 질량 기준, D50)이다. 또한, 편평한 형상을 갖는 입자의 평균 일차 입자경은, 그 주면을 면적이 같은 원이라고 간주했을 때의 그 원의 직경이다.

구리 입자의 입자경은, 본 실시형태의 범위 내에 있어서, 패턴의 형상 및 사이즈에 따라서, 예컨대 패턴이 선으로 구성되는 경우는 그 굵기 및 피치에 따라서 결정하면 된다. 또한, 구리 입자의 입자경은, 도포막의 형성 방법, 즉 인쇄 방법 또는 도포 방법을 고려하여 결정하면 된다.

특히 스크린 인쇄에 있어서는, 분산체 내에 포함되는 성분, 특히 구리 입자를 스크린 메쉬를 막히게 하는 일 없이 통과시키는 것이 중요하며, 판의 메쉬 사이즈를 고려하여 입자경을 선정할 필요가 있다. 입자가 지나치게 크면, 스크린 메쉬에의 눈막힘이 발생하여, 입자가 빠짐으로 인한 핀홀의 발생 및 도포막 표면의 평활성 악화가 문제가 된다. 특히 도포막의 패턴을 가는 라인으로 구성하는 경우, 스크린에 메쉬의 수가 큰 메쉬가 사용되고, 그 결과, 개구부 치수가 작아지기 때문에, 눈막힘에 의한 핀홀 발생에 의한 단선의 발생이 문제가 된다.

구리 입자는, 금속 구리만으로 구성되어 있는 것 이외에, 그 표면을 구리 산화물(산화제1구리 또는 산화제2구리) 혹은 은 또는 은 산화물 등의 이종 금속 또는 그 산화물로 피복한 것을 이용하여도 좋으며, 이들을 이용하여도 크랙 발생을 억제하는 효과는 충분히 발휘된다. 즉, 구리 입자의 표면을, 구리 산화물 또는 은 산화물 등으로 피복하더라도, 소성 시에 용이하게 환원되기 때문에, 도전막의 도통성을 유지할 수 있다.

본 실시형태에 따른 구리 입자로서는 시판되는 것을 이용하여도 좋고, 합성하여 이용하여도 좋다.

시판 제품으로서, 예컨대 일방향으로 신장한 형상의 구리 입자로서 미츠이긴조쿠고교가부시키가이샤 제조의 전해 구리 가루 EAZ-2T, 수지상 구리 입자로서 미츠이긴조쿠고교가부시키가이샤 제조의 전해 구리 가루 EAX-2, 편평한 형상을 갖는 구리 입자로서 미츠이긴조쿠고교가부시키가이샤 제조의 1400YP를 들 수 있다.

[구리 입자 질량 비율]

제2 및 제3 실시형태에 따른 분산체에 있어서, 산화구리 입자의 질량에 대한 구리 입자의 질량비(이하, 구리 입자 질량 비율이라고 기재한다.)가 0.5 이상 10 이하인 것이 바람직하고, 1.0 이상 7.0 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.5 이상 6.0 이하가 더욱 바람직하고, 2.0 이상 5.0 이하가 특히 바람직하다. 구리 입자 질량 비율이 이 범위 내이면, 산화제1구리가 풍부하게 존재하기 때문에, 환원되어 얻어지는 구리 입자끼리의 접합이 충분하게 되므로, 소성 후의 도전막의 기계적 강도가 높아진다. 또한, 환원되어 얻어지는 구리 입자에 의한 크랙 억제 효과가 충분히 발휘된다.

분산체가 다른 금속 입자를 포함하는 경우는 구리 입자와의 합계로, 다른 금속 산화물 입자를 포함하는 경우는 산화구리와의 합계로, 구리 입자 질량 비율을 각각 결정한다.

[분산제]

이어서 분산제에 관해서 설명한다. 분산제로서는 예컨대 인 함유 유기물을 들 수 있다. 인 함유 유기물은 산화구리에 흡착하여도 좋으며, 이 경우 입체 장해 효과에 의해 응집을 억제한다. 또한, 인 함유 유기물은, 절연 영역에 있어서 전기 절연성을 보이는 재료이다. 인 함유 유기물은, 단일 분자라도 좋고, 복수 종류의 분자의 혼합물이라도 좋다.

또한, 분산제의 산가는 20 이상 130 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 분산제의 산가의 범위를 한정함으로써, 분산체의 분산 안정성이 효과적으로 향상된다.

또한, 분산체에 있어서, 산화구리 입자의 질량에 대한 유기 화합물의 질량비가 0.0050 이상 0.30 이하인 것이 바람직하다.

분산제의 수평균 분자량은, 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 300 이상, 보다 바람직하게는 500 이상, 더욱 바람직하게는 1000 이상이다. 분산제의 수평균 분자량은, 특별히 제한은 없지만, 바람직하게는 30000 이하, 보다 바람직하게는 20000 이하, 더욱 바람직하게는 10000 이하이다. 300 이상이면, 절연성이 우수하여, 얻어지는 분산체의 분산 안정성이 증가하는 경향이 있고, 30000 이하이면, 소성하기 쉽다. 또한, 구조로서는 산화구리에 친화성이 있는 기를 갖는 고분자량 공중합물의 인산에스테르가 바람직하다. 예컨대 화학식 (1)의 구조는, 산화구리, 특히 산화제1구리와 흡착하고, 또한 기판에의 밀착성도 우수하기 때문에 바람직하다.

인 함유 유기물은 빛이나 열에 의해서 분해 또는 증발하기 쉬운 것이 바람직하다. 빛이나 열에 의해서 분해 또는 증발하기 쉬운 유기물을 이용함으로써, 소성 후에 유기물의 잔사가 남기 어렵게 되어, 저항률이 낮은 도전성 패턴 영역을 얻을 수 있다.

인 함유 유기물의 분해 온도는 한정되지 않지만, 600℃ 이하인 것이 바람직하고, 400℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 200℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 인 함유 유기물의 비점은 한정되지 않지만, 300℃ 이하인 것이 바람직하고, 200℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 150℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

인 함유 유기물의 흡수 특성은 한정되지 않지만, 소성에 이용하는 빛을 흡수할 수 있는 것이 바람직하다. 예컨대 소성을 위한 광원으로서 레이저광을 이용하는 경우는, 그 발광 파장의, 예컨대 355 nm, 405 nm, 445 nm, 450 nm, 532 nm, 1056 nm 등의 빛을 흡수하는 인 함유 유기물을 이용하는 것이 바람직하다. 기판이 수지인 경우, 특히 바람직하게는 355 nm, 405 nm, 445 nm, 450 nm의 파장이다.

분산제로서는 공지된 것을 이용할 수 있으며, 예컨대 장쇄 폴리아미노아마이드와 극성 산에스테르의 염, 불포화 폴리카르복실산폴리아미노아마이드, 폴리아미노아마이드의 폴리카르복실산염, 장쇄 폴리아미노아마이드와 산폴리머의 염 등의 염기성의 기를 갖는 고분자를 들 수 있다. 또한, 아크릴계 폴리머, 아크릴계 공중합물, 변성 폴리에스테르산, 폴리에테르에스테르산, 폴리에테르계 카르복실산, 폴리카르복실산 등의 고분자의 알킬암모늄염, 아민염, 아미드아민염 등을 들 수 있다. 이러한 분산제로서는 시판되고 있는 것을 사용할 수도 있다.

상기 시판품으로서는, 예컨대 DISPERBYK(등록상표)-101, DISPERBYK-102, DISPERBYK-110, DISPERBYK-111, DISPERBYK-112, DISPERBYK-118, DISPERBYK-130, DISPERBYK-140, DISPERBYK-142, DISPERBYK-145, DISPERBYK-160, DISPERBYK-161, DISPERBYK-162, DISPERBYK-163, DISPERBYK-2155, DISPERBYK-2163, DISPERBYK-2164, DISPERBYK-180, DISPERBYK-2000, DISPERBYK-2025, DISPERBYK-2163, DISPERBYK-2164, BYK-9076, BYK-9077, TERRA-204, TERRA-U(이상 빅케미사 제조), 플로렌 DOPA-15B, 플로렌 DOPA-15BHFS, 플로렌 DOPA-22, 플로렌 DOPA-33, 플로렌 DOPA-44, 플로렌 DOPA-17HF, 플로렌 TG-662C, 플로렌 KTG-2400(이상 교에이샤가가쿠사 제조), ED-117, ED-118, ED-212, ED-213, ED-214, ED-216, ED-350, ED-360(이상 구스모토가세이사 제조), 플라이사프 M208F, 플라이사프 DBS(이상 다이이치고교세이야쿠 제조) 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용하여도 좋고, 복수를 혼합하여 이용하여도 좋다.

분산제의 필요량은, 산화구리의 양에 비례하며, 요구되는 분산 안정성을 고려하여 조정한다. 본 실시형태의 분산체에 포함되는 분산제의 질량 비율(분산제 질량/산화구리 질량)은, 0.0050 이상 0.30 이하이고, 바람직하게는 0.050 이상 0.25 이하이며, 보다 바람직하게는 0.10 이상 0.23 이하이다. 분산제의 양은 분산 안정성에 영향을 주어, 양이 적으면 응집하기 쉽고, 많으면 분산 안정성이 향상되는 경향이 있다. 단, 본 실시형태의 분산체에 있어서의 분산제의 함유율을 35 질량% 이하로 하면, 소성하여 얻어지는 도전막에 있어서 분산제 유래의 잔사의 영향을 억제하여, 도전성을 향상시킬 수 있다.

분산제의 산가(mgKOH/g)는 20 이상 130 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 30 이상 100 이하가 바람직하다. 이 범위에 들어가면 분산 안정성이 우수하기 때문에 바람직하다. 특히 평균 입자경이 작은 산화구리의 경우에 유효하다. 구체적으로는 빅케미사 제조 「DISPERBYK-102」(산가 101), 「DISPERBYK-140」(산가 73), 「DISPERBYK-142」(산가 46), 「DISPERBYK-145」(산가 76), 「DISPERBYK-118」(산가 36), 「DISPERBYK-180(산가 94) 등을 들 수 있다.

또한, 분산제의 아민가(mgKOH/g)와 산가의 차(아민가-산가)는 -50 이상 0 이하인 것이 바람직하다. 아민가는 유리 염기, 염기의 총량을 나타내는 것이며, 산가는 유리 지방산, 지방산의 총량을 나타내는 것이다. 아민가, 산가는 JIS K 7700 혹은 ASTM D2074에 준거한 방법으로 측정한다. -50 이상 0 이하이면 분산 안정성이 우수하기 때문에 바람직하다. 보다 바람직하게는 -40 이상 0 이하이고, 더욱 바람직하게는 -20 이상 0 이하이다.

[환원제]

이어서 환원제에 관해서 설명한다. 환원제로서는, 히드라진, 히드라진 수화물, 나트륨, 카본, 요오드화칼륨, 옥살산, 황화철(II), 티오황산나트륨, 아스코르빈산, 염화주석(II), 수소화디이소부틸알루미늄, 포름산, 수소화붕산나트륨, 아황산염 등을 들 수 있다. 소성에 있어서, 산화구리, 특히 산화제1구리의 환원에 기여하고, 보다 저항이 낮은 구리막을 제작할 수 있다는 관점에서, 환원제는 히드라진 또는 히드라진 수화물인 것이 가장 바람직하다. 또한, 히드라진 또는 히드라진 수화물을 이용함으로써, 분산체의 분산 안정성을 유지할 수 있고, 구리막의 저항을 낮출 수 있다.

환원제의 필요량은 산화구리의 양에 비례하며, 요구되는 환원성을 고려하여 조정한다. 본 실시형태의 분산체에 포함되는 환원제의 질량 비율(환원제 질량/산화구리 질량)은, 0.0001 이상 0.10 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.0001 이상 0.05 이하, 더욱 바람직하게는 0.0001 이상 0.03 이하이다. 환원제의 질량 비율은, 0.0001 이상이면 분산 안정성이 향상되며 또한 구리막의 저항이 저하한다. 또한, 0.10 이하이면 분산체의 장기 안정성이 향상된다.

[분산매]

본 실시형태의 분산체는, 상술한 구성 성분 외에 분산매(용매)가 포함되어 있어도 좋다.

제1 내지 제3 실시형태에 따른 분산체에 이용되는 분산매는, 테르피네올, γ-부티로락톤, 시클로헥사논, 에탄올, 프로필렌글리콜, 부탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 테트랄린으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 또한, 이들 분산매를 2 종류 이상 포함하는 것이 보다 바람직하다.

이들 분산매는 비점이 높기 때문에, 인쇄 연속성의 향상이라는 효과를 발휘한다. 이들 분산매는 환원 작용을 갖고 있어도 좋지만, 분산체에 상기한 환원제가 포함되어 있는 경우는 분산매로서 기능한다.

제1 내지 제3 실시형태에 이용되는 분산매는, 분산이라는 관점에서 분산제의 용해가 가능한 것 중에서 선택한다. 한편, 분산체를 이용하여 도전성 패턴을 형성한다고 하는 관점에서는, 분산매의 휘발성이 작업성에 영향을 주기 때문에, 도전성 패턴의 형성 방법, 예컨대 인쇄나 도포 방식에 알맞는 것일 필요가 있다. 따라서, 분산매는 분산성과 인쇄나 도포의 작업성에 맞춰 하기의 용제에서 선택할 수 있다.

분산매의 구체예로서는 이하의 용제를 들 수 있다. 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 3-메톡시-3-메틸-부틸아세테이트, 에톡시에틸프로피오네이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜터셔리부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜, 2-펜탄디올, 2-메틸펜탄-2,4-디올, 2,5-헥산디올, 2,4-헵탄디올, 2-에틸헥산-1,3-디올, 디에틸렌글리콜, 헥산디올, 옥탄디올, 트리에틸렌글리콜, 트리-1,2-프로필렌글리콜, 글리세롤, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, 2-부탄올, t-부탄올, n-펜탄올, i-펜탄올, 2-메틸부탄올, 2-펜탄올, t-펜탄올, 3-메톡시부탄올, n-헥산올, 2-메틸펜탄올, 1-헥산올, 2-헥산올, 2-에틸부탄올, 1-헵탄올, 2-헵탄올, 3-헵탄올, n-옥탄올, 2-에틸헥산올, 2-옥탄올, n-노닐알코올, 2,6디메틸-4-헵탄올, n-데칸올, 시클로헥산올, 메틸시클로헥산올, 3,3,5-트리메틸시클로헥산올, 벤질알코올, 디아세톤알코올 등을 들 수 있다. 이들에 구체적으로 기재한 것 이외에도, 알코올, 글리콜, 글리콜에테르, 글리콜에스테르류 용제를 분산매에 이용할 수 있다. 이들은 단독으로 이용하여도 좋고, 복수를 혼합하여 이용하여도 좋으며, 인쇄 방식에 따라 증발성이나, 인쇄 기재, 피인쇄 기판의 내용제성을 고려하여 선택한다.

분산매로서, 탄소수 10 이하의 모노알코올이 보다 바람직하고, 탄소수 8 이하가 더욱 바람직하다. 탄소수 8 이하의 모노알코올 중에서도, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올이 분산성, 휘발성 및 점성이 특히 적합하기 때문에 더욱 바람직하다. 이들 모노알코올을 단독으로 이용하여도 좋고, 복수를 혼합하여 이용하여도 좋다. 산화구리의 분산성 저하를 억제하기 위해서, 또한 분산제와의 상호작용에 의해, 보다 안정적으로 분산시키기 위해서도 모노알코올의 탄소수는 8 이하인 것이 바람직하다. 또한, 탄소수는 8 이하를 선택하면 저항치도 낮아져 바람직하다.

단, 비점은 용제의 작업성에 영향을 미친다. 비점이 지나치게 낮으면 휘발이 빠르기 때문에, 고형물의 석출에 의한 결함의 증가나 청소 빈도의 증대에 의해 작업성이 악화된다. 이 때문에, 도포, 디스펜서 방식에서는 비점이 40℃ 이상, 잉크젯 방식, 스크린 방식, 오프셋 방식에서는 120℃ 이상, 보다 바람직하게는 150℃ 이상, 더욱 바람직하게는 200℃ 이상이 좋고, 비점의 상한으로서는, 건조의 관점에서 300℃ 이하가 바람직하다.

[산화구리와 구리를 포함하는 분산체의 조제]

산화제1구리와 구리 입자를 포함하는 분산체, 즉 분산체는, 상술한 산화구리 분산체에, 구리 미립자, 필요에 따라 분산매를, 각각 소정의 비율로 혼합하여, 예컨대 믹서법, 초음파법, 3본롤법, 2본롤법, 아트라이터, 호모게나이저, 밴버리 믹서, 페인트 쉐이커, 니더, 볼밀, 샌드밀, 자공전 믹서 등을 이용하여 분산 처리함으로써 조제할 수 있다.

분산매의 일부는 이미 작성한 산화구리 분산체에 포함되어 있기 때문에, 이 산화구리 분산체에 포함되어 있는 분량으로 충분한 경우는 이 공정에서 첨가할 필요는 없고, 점도의 저하가 필요한 경우는 필요에 따라 이 공정에서 가하면 된다. 혹은 이 공정 이후에 가하여도 좋다. 분산매는 상술한 산화구리 분산체 제작 시에 가한 것과 같은 것이라도, 다른 것을 가하여도 좋다.

이 밖에 필요히 따라서, 유기 바인더, 산화방지제, 환원제, 금속 입자, 금속 산화물을 가하여도 좋고, 불순물로서 금속이나 금속 산화물, 금속염 및 금속 착체를 포함하여도 좋다.

또한, 철사형, 수지상, 인편상 구리 입자는 크랙 방지 효과가 크기 때문에, 단독으로 혹은 구상, 주사위형, 다면체 등의 구리 입자나 다른 금속과 복수 조합하여 가하여도 좋고, 그 표면을 산화물이나 다른 도전성이 좋은 금속, 예컨대 은 등으로 피복하여도 좋다.

또한 구리 이외의 금속 입자로, 형상이 철사형, 수지상, 인편상인 1종 혹은 복수를 가하는 경우, 동일한 형상의 구리 입자와 마찬가지로 크랙 방지 효과를 갖기 때문에, 동일한 형상의 구리 입자의 일부와의 치환, 혹은 동일한 형상의 구리 입자에 추가하여 사용할 수도 있지만, 마이그레이션, 입자 강도, 저항치, 구리먹힘, 금속간 화합물의 형성, 비용 등을 고려할 필요가 있다. 구리 이외의 금속 입자로서는, 예컨대 금, 은, 주석, 아연, 니켈, 백금, 비스무트, 인듐, 안티몬을 들 수 있다.

금속 산화물 입자로서는, 산화제1구리를 산화은, 산화제2구리 등 치환, 혹은 추가하여 사용할 수 있다. 그러나, 금속 입자의 경우와 마찬가지로, 마이그레이션, 입자 강도, 저항치, 구리먹힘, 금속간 화합물의 형성, 비용 등을 고려할 필요가 있다. 이들 금속 입자 및 금속 산화물 입자의 첨가는, 도전막의 소결, 저항, 도체 강도, 광소성 시의 흡광도 등의 조정에 이용할 수 있다. 이들 금속 입자 및 금속 산화물 입자를 가하여도, 철사형, 수지상, 인편상 구리 입자의 존재에 의해 크랙은 충분히 억제된다. 이들 금속 입자 및 금속 산화물 입자는 단독으로 혹은 2종류 이상 조합하여 이용하여도 좋으며, 형상의 제한은 없다. 예컨대 은이나 산화은은, 저항 저하나 소성 온도 저하 등의 효과가 기대된다.

그러나, 은은 귀금속류로 비용이 커진다는 점이나 크랙 방지의 관점에서, 은의 첨가량은, 철사형, 수지상, 인편상 구리 입자를 넘지 않는 범위가 바람직하다. 또한, 주석은 저렴하고, 또한 융점이 낮기 때문에 소결하기 쉽게 된다고 하는 이점을 갖는다. 그러나, 저항이 상승하는 경향이 있어, 크랙 방지의 관점에서도, 주석의 첨가량은 철사형, 수지상, 인편상 구리 입자와 산화제1구리를 넘지 않는 범위가 바람직하다. 산화제2구리는 플래시 램프나 레이저 등의 빛이나 적외선을 이용한 방법에서는 광흡수제, 열선흡수제로서 기능한다. 그러나, 산화제2구리는 산화제1구리보다 환원하기 어렵다는 점, 환원 시의 가스 발생이 많음으로 인한 기판으로부터의 박리를 막는다는 관점에서, 산화제2구리의 첨가량은 산화제1구리보다 적은 쪽이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 구리 이외의 금속이나 철사형, 수지상, 인편상 이외의 구리 입자, 산화구리 이외의 금속 산화물을 포함하고 있어도, 크랙 방지 효과, 저항의 경시 안정성 향상 효과는 발휘된다. 그러나, 구리 이외의 금속이나 철사형, 수지상, 인편상 이외의 구리 입자, 그리고 산화구리 이외의 금속 산화물의 첨가량으로서는 철사형, 수지상, 인편상의 구리 입자와 산화구리보다 적은 쪽이 바람직하다. 또한, 철사형, 수지상, 인편상의 구리 입자와 산화구리에 대한, 구리 이외의 금속이나 철사형, 수지상, 인편상 이외의 구리 입자, 산화구리 이외의 금속 산화물의 첨가 비율은 50% 이하, 보다 바람직하게는 30% 이하, 더욱 바람직하게는 10% 이하가 좋다.

[도전성 패턴 구비 구조체의 상세]

이하, 본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체(10)의 각 구성에 관해서 구체적으로 설명한다. 그러나, 각 구성은 이하에 드는 구체예에 한정되는 것이 아니다.

본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법은, 본 실시형태에 따른 분산체를 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정과, 도막에 레이저광을 조사하여 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정을 구비한다.

또한, 본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법은, 분산체를 원하는 패턴으로 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정과, 도막을 소성 처리하여 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정을 구비한다. 본 실시형태의 방법에 의하면, 기판 상에 도포액을 원하는 패턴으로 직접 형성할 수 있기 때문에, 종래의 포토레지스트를 이용한 수법과 비교하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

[기판에의 분산체의 도포 방법]

분산체로서의 산화구리 잉크를 이용한 도포 방법에 관해서 설명한다. 도포 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 에어로졸법, 스크린 인쇄, 요판 다이렉트 인쇄, 요판 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄, 오프셋 인쇄 등의 인쇄법이나 디스펜서 묘화법 등을 이용할 수 있다. 도포법으로서는, 다이코트, 스핀코트, 슬릿코트, 바코트, 나이프코트, 스프레이코트, 딥코트 등의 방법을 이용할 수 있다.

[기판]

본 실시형태에서 이용되는 기판은, 도막을 형성하는 표면을 갖는 것으로서, 판 형상을 갖고 있어도 좋고, 입체물이라도 좋다. 본 실시형태에 있어서의 기판은, 배선 패턴을 형성하기 위한 회로 기판 시트의 기판 재료, 또는 배선 구비 하우징의 하우징 재료 등을 의미한다. 하우징의 일례로서는, 휴대전화 단말, 스마트폰, 스마트 글라스, 텔레비젼, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기의 하우징을 들 수 있다. 또한, 하우징의 다른 예로서는, 자동차 분야에서는 대시보드, 인스트루먼트 패널, 핸들, 샤시 등을 들 수 있다.

본 실시형태에서 이용되는 기판은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 무기 재료 또는 유기 재료로 구성된다.

무기 재료로서는, 예컨대 소다석회 유리, 무알칼리 유리, 붕규산 유리, 석영 유리 등의 유리나, 알루미나 등의 세라믹 재료를 들 수 있다.

유기 재료로서는 고분자 재료, 종이 등을 들 수 있다. 고분자 재료로서는 수지 필름을 이용할 수 있고, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에스테르, 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리아세탈(POM), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리아미드(PA), 폴리아미드이미드(PAI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리페닐렌에테르(PPE), 변성 폴리페닐렌에테르(m-PPE), 폴리페닐렌술파이드(PPS), 폴리에테르케톤(PEK), 폴리프탈아미드(PPA), 폴리에테르니트릴(PEN), 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리카르보디이미드, 폴리실록산, 폴리메타크릴아미드, 니트릴 고무, 아크릴 고무, 폴리에틸렌테트라플루오라이드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA), 폴리부텐, 폴리펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-디엔 공중합체, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체, 부틸 고무, 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리스티렌(PS), 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(PVC), 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 페놀노볼락, 벤조시클로부텐, 폴리비닐페놀, 폴리클로로피렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리술폰(PSF), 폴리페닐술폰 수지(PPSU), 시클로올레핀 폴리머(COP), 아크릴로니트릴·부타디엔·스티렌 수지(ABS), 아크릴로니트릴·스티렌 수지(AS), 나일론 수지(PA6, PA66), 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(PBT), 폴리에테르술폰 수지(PESU), 폴리테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE) 및 실리콘 수지 등을 들 수 있다. 특히 PI, PET 및 PEN은 플렉시블성, 비용의 관점에서 바람직하다.

종이로서는, 일반적인 펄프를 원료로 한 상질지, 중질지, 코트지, 판지, 마분지 등의 양지나 셀룰로오스 나노 파이버를 원료로 한 것을 들 수 있다. 종이의 경우는 고분자 재료를 용해한 것, 혹은 졸겔 재료 등을 함침 경화시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 이들 재료는 라미네이트하는 등 맞붙여 사용하여도 좋다. 예컨대, 종이 페놀 기재, 종이 에폭시 기재, 유리 콤포지트 기재, 유리 에폭시 기재 등의 복합 기재, 테플론(등록상표) 기재, 알루미나 기재, 저온저습 동시 소성 세라믹스(LTCC), 실리콘 웨이퍼 등을 들 수 있다.

기판의 두께는 예컨대 1 ㎛∼10 mm로 할 수 있고, 바람직하게는 25 ㎛∼250 ㎛이다. 기판의 두께가 250 ㎛ 이하이면, 제작되는 전자 디바이스를, 경량화, 공간절약화 및 플렉시블화할 수 있기 때문에 바람직하다. 기판이 하우징인 경우, 그 두께는 예컨대 1 ㎛∼10 mm로 할 수 있고, 바람직하게는 200 ㎛∼5 mm이다. 이 범위를 선택함으로써, 성형 후의 기계적 강도나 내열성을 발현시킨다는 것이, 본 발명자들에 의해 밝혀졌다.

[도전성 패턴의 형성]

도전성 패턴의 형성 방법으로서는, 1) 상기한 인쇄 방법을 이용하여 패턴을 제작한 후에 소성하는 방법과, 2) 분산체를 전면(全面)에 기판에 코트하고, 거기에 특정 패턴이 되도록 레이저 묘화에 의해서 패턴을 제작하는 방법이 있다. 1)과 2) 모두 기판 측에 일부의 산화구리가 환원되지 않고서 남음으로써, 도전성 패턴과 기판의 밀착성이 향상되기 때문에 바람직하다. 또한, 도전성 패턴은 배선을 말하며, 배선 폭은 0.5 ㎛ 이상 10000 ㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하이다. 또한, 도전성 패턴은 메쉬형으로 형성되어 있어도 좋다. 메쉬형이란 격자형의 배선을 말하며, 투과율이 높아지고, 투명하게 되기 때문에 바람직하다.

[분산체의 소성]

소성 처리 방법에는, 본 발명의 효과를 발휘하는 도전막을 형성할 수 있다면 특별히 한정되지 않지만, 구체예로서는 소각로, 플라즈마 소성법, 광소성법 등을 이용하는 방법을 들 수 있다. 광소성에 있어서의 레이저 조사에 있어서는, 분산체로서의 산화구리 잉크로 도막을 형성하고, 도막에 레이저 조사함으로써, 구리 입자의 소성과 패터닝을 한 번에 행할 수 있다. 그 밖의 소성법에서는, 분산체로 원하는 패턴을 인쇄하고, 이것을 소성함으로써 도전성 패턴을 얻을 수 있다. 도전성 패턴을 제작함에 있어서, 기판과의 접촉면에 일부의 산화제1구리가 환원되지 않고서 남음으로써, 도전성 패턴과 기판의 밀착성이 향상되기 때문에 바람직하다.

[소성로]

본 실시형태에 있어서, 소성로를 이용하여 행하는 소성 방법에서는, 산화구리를 환원하여 구리로 하고, 구리를 소결시키기 때문에, 100℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이상, 보다 바람직하게는 200℃ 이상의 열로 도포막을 소성한다.

산소의 영향을 받기 쉬운 소성로 등으로 소성을 행하는 방법에서는, 비산화성 분위기에 있어서 분산체의 도막을 처리하는 것이 바람직하다. 또한 분산체 중에 포함되는 유기 성분만으로는 산화구리가 환원되기 어려운 경우, 환원성 분위기에서 소성하는 것이 바람직하다. 비산화성 분위기란, 산소 등의 산화성 가스를 포함하지 않는 분위기이며, 예컨대 질소, 아르곤, 헬륨, 네온 등의 불활성 가스로 채워진 분위기이다. 또한 환원성 분위기란, 수소, 일산화탄소 등의 환원성 가스가 존재하는 분위기를 가리키지만, 불활성 가스와 혼합하여 사용하여도 좋다. 이들 가스를 소성로 중에 충전하여 밀폐계에서 혹은 가스를 연속적으로 흘리면서 분산체의 도막을 소성하여도 좋다. 또한, 소성은 가압 분위기에서 행하여도 좋고, 감압 분위기에서 행하여도 좋다.

[플라즈마 소성법]

본 실시형태의 플라즈마법은, 소성로를 이용하는 방법과 비교하여, 보다 낮은 온도에서의 처리가 가능하고, 내열성이 낮은 수지 필름을 기재로 하는 경우의 소성법으로서, 보다 좋은 방법의 하나이다. 또한, 플라즈마에 의해, 패턴 표면의 유기 물질 제거나 산화막의 제거가 가능하기 때문에, 양호한 납땜성을 확보할 수 있다고 하는 이점도 있다. 구체적으로는, 환원성 가스 혹은 환원성 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 챔버 내에 흘려, 마이크로파에 의해 플라즈마를 발생시키고, 이에 따라 생성되는 활성종을, 환원 또는 소결에 필요한 가열원으로 하고, 나아가서는 분산제 등에 포함되는 유기물의 분해에 이용하여 도전막을 얻는 방법이다.

특히 금속 부분에서는 활성종의 실활이 많아, 금속 부분이 선택적으로 가열되어, 기판 자체의 온도는 오르기 어렵기 때문에, 기판으로서 수지 필름에도 적용 가능하다. 분산체는 금속으로서 구리를 포함하고, 산화구리는 소성이 진행됨에 따라서 구리로 변화되기 때문에 패턴 부분만의 가열이 촉진된다. 또한 도전성 패턴 중에 분산제나 바인더 성분의 유기물이 남으면, 소결의 방해가 되어, 저항이 오르는 경향이 있지만, 플라즈마법은 도체 패턴 중의 유기물 제거 효과가 크다. 플라즈마법에 의해, 도막 표면의 유기물 및 산화막의 제거가 가능하기 때문에, 도전성 패턴의 납땜성을 효과적으로 개선할 수 있다고 하는 이점도 있다.

환원성 가스 성분으로서는 수소 등, 불활성 가스 성분으로서는 질소, 헬륨, 아르곤 등을 이용할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 환원 가스 성분과 불활성 가스 성분을 임의의 비율로 혼합하여 이용하여도 좋다. 또한 불활성 가스 성분을 2종 이상 혼합하여 이용하여도 좋다.

플라즈마 소성법은, 마이크로파 투입 파워, 도입 가스 유량, 챔버 내압, 플라즈마 발생원으로부터 처리 샘플까지의 거리, 처리 샘플 온도, 처리 시간에서의 조정이 가능하고, 이들을 조정함으로써 처리의 강도를 바꿀 수 있다. 따라서, 상기 조정 항목의 최적화를 도모하면, 무기 재료의 기판은 물론, 유기 재료의 열경화성 수지 필름, 종이, 내열성이 낮은 열가소성 수지 필름, 예컨대 PET, PEN을 기판으로서 이용하여, 저항이 낮은 도전막을 얻는 것이 가능하게 된다. 단, 최적 조건은 장치 구조나 샘플 종류에 따라 다르기 때문에, 상황에 맞춰 조정한다.

[광소성법]

본 실시형태의 광소성법은, 광원으로서 크세논 등의 방전관을 이용한 플래시광 방식이나 레이저광 방식을 적용할 수 있다. 이들 방법은 강도가 큰 빛을 단시간 노광하여, 기판 상에 도포한 분산체를 단시간에 고온으로 상승시켜 소성하는 방법이며, 산화구리의 환원, 구리 입자의 소결, 이들의 일체화 및 유기 성분의 분해를 행하여, 도전막을 형성하는 방법이다. 소성 시간이 극히 단시간이기 때문에 기판에 주는 손상이 적은 방법으로, 내열성이 낮은 수지 필름 기판에의 적용이 가능하다.

플래시광 방식이란, 크세논 방전관을 이용하여, 컨덴서에 축적된 전하를 순식간에 방전하는 방식으로, 대광량의 펄스광을 발생시켜, 기판 상에 형성된 분산체에 조사함으로써, 산화구리를 순식간에 고온으로 가열하여, 도전막으로 변화시키는 방법이다. 노광량은, 광강도, 발광 시간, 광조사 간격, 횟수로 조정 가능하며 기판의 광투과성이 크면, 내열성이 낮은 수지 기판, 예컨대 PET, PEN이나 종이 등에도, 분산체에 의한 도전성 패턴의 형성이 가능하게 된다.

발광 광원은 다르지만, 레이저 광원을 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 레이저의 경우는, 플래시광 방식의 조정 항목에 더하여, 파장 선택의 자유도가 있으며, 패턴을 형성한 분산체의 광흡수 파장이나 기판의 흡수 파장을 고려하여 선택하는 것도 가능하다. 또한 빔 스캔에 의한 노광이 가능하고, 기판 전면에의 노광, 혹은 부분 노광의 선택 등, 노광 범위의 조정이 용이하다고 하는 특징이 있다. 레이저의 종류로서는 YAG(이트륨·알루미늄·가넷), YVO(이트륨바나데이트), Yb(이테르븀), 반도체 레이저(GaAs, GaAlAs, GaInAs), 탄산 가스 등을 이용할 수 있고, 기본파뿐만 아니라 필요에 따라 고조파를 취출하여 사용하여도 좋다.

특히 레이저광을 이용하는 경우, 그 발광 파장은 300 nm 이상 1500 nm 이하가 바람직하다. 예컨대 355 nm, 405 nm, 445 nm, 450 nm, 532 nm, 1056 nm 등이 바람직하다. 기판이나 하우징이 수지인 경우, 본 실시형태의 산화구리 함유층의 흡수영역으로부터, 특히 바람직하게는 355 nm, 405 nm, 445 nm, 450 nm, 532 nm의 레이저 파장이다. 레이저를 이용함으로써 원하는 패턴을 평면, 입체로 자유롭게 제작할 수 있다.

도전성 층 또는 도전성 패턴의 표면의 표면 거칠기는, 500 nm 이상 4000 nm 이하인 것이 바람직하고, 750 nm 이상 3000 nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 1000 nm 이상 2000 nm 이하인 것이 더더욱 바람직하다. 이 범위에 들어가면, 도전성 패턴에 땜납층이 놓이기 쉬워, 도전성 패턴과 땜납층의 밀착성이 높아진다.

[도전성 패턴에의 땜납층의 형성]

본 실시형태에 따른 분산체를 이용하여 제작된 도전성 패턴 구비 구조체는, 납땜성을 악화시키는 분산제, 분산매가, 소성 처리의 공정에서 분해되고 있기 때문에, 도전성 패턴에 피접합체(예컨대, 전자 부품 등)를 납땜할 때, 용융 땜납이 놓이기 쉽다고 하는 이점이 있다. 여기서, 땜납이란 납과 주석을 주성분으로 하는 합금이고, 납을 포함하지 않는 납프리 땜납도 포함된다. 본 실시형태에 따른 도전성 패턴은 공벽(보이드)을 갖기 때문에, 이 보이드에 땜납이 들어감으로써, 도전성 패턴과 땜납층의 밀착성이 높아진다.

도전성 패턴 및 도전성 층에 포함되는 구리의 그레인 사이즈는, 0.1 ㎛ 이상100 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하가 더욱 바람직하고, 1.0 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하가 특히 바람직하다. 이에 따라, 도전성 패턴과 땜납층의 밀착성이 높아진다.

본 실시형태에 있어서, 전자 부품이란, 반도체, 집적 회로, 다이오드, 액정 디스플레이 등의 능동 부품, 저항, 콘덴서 등의 수동 부품, 그리고 커넥터, 스위치, 전선, 히트 싱크, 안테나 등의 기구 부품 중 적어도 1종이다.

또한, 도전성 패턴에의 땜납층의 형성은, 리플로우법으로 행해지는 것이 바람직하다. 리플로우법에서는, 우선 납땜은, 도 3의 (j) 및 도 4의 (l)에서 형성된 도전성 패턴 영역의 일부, 예컨대 랜드의 표면에 솔더 페이스트(크림 땜납)을 도포한다. 솔더 페이스트의 도포는, 예컨대 메탈 마스크 및 메탈 스키지를 이용한 컨택트 인쇄에 의해 행해진다. 이에 따라, 도전성 패턴의 표면 일부에 땜납층이 형성된다. 즉, 도 3의 (j)의 공정 후, 표층에 있어서의 도전성 패턴의 표면 일부에 땜납층이 형성되는 도전성 패턴 구비 구조체가 얻어진다. 또한, 도 4의 (l)의 공정 후, 도전성 패턴의 표면 일부에 땜납층이 형성되는 도전성 패턴 구비 구조체가 얻어진다. 땜납층이 형성되는 도전성 패턴의 표면 일부는, 특별히 면적은 한정되지 않고, 도전성 패턴과 전자 부품이 접합 가능한 면적이면 된다.

(전자 부품의 접합)

이어서, 도포된 솔더 페이스트(땜납층)의 일부에, 전자 부품의 피접합부를 접촉시킨 상태가 되도록 전자 부품을 도전성 기판 상에 배치한다. 그 후, 전자 부품이 배치된 도전성 기판을, 리플로우로에 통과시켜 가열하여, 도전성 패턴 영역의 일부(랜드 등) 및 전자 부품의 피접합부를 납땜한다. 도 9는 본 실시형태에 따른 땜납층이 형성된 도전성 패턴 구비 구조체의 상면도이다. 도 9(a)는 땜납층이 형성된 도전성 패턴 구비 구조체의 사진을, 도 9(b)는 그 모식도를 도시한다.

도 9에 도시하는 것과 같이, 플렉시블성을 갖는 기판(11) 상에는, 분산체로서의 산화구리 잉크가 소성되어 형성된 도전성 패턴 B가 형성되어 있다. 도전성 패턴 B의 표면에는 땜납층(20)이 형성되어 있다. 땜납층(20)에 의해, 도전성 패턴 B와 도선(90)이 적절하게 납땜되어 있고, 도선(90)을 통해 도전성 패턴 B와 전자 부품(91)이 적절하게 접속되어 있다.

본 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 의하면, 분산체로서의 산화구리 잉크를 소성하여 도전성 패턴을 형성하기 때문에, 분산체에 포함되는 유기 바인더가 분해된다. 이에 따라, 얻어진 도전성 패턴에 있어서, 땜납의 습윤성이 높아져, 도전성 패턴의 표면에 땜납층을 용이하게 형성할 수 있다. 이 때문에, 전자 부품의 납땜이 가능하게 된다. 이 결과, 도전성 패턴 영역과 전자 부품의 피접합부를 접합하는 땜납층의 불량 발생을 막아, 높은 수율로, 전자 부품이 납땜되는 도전성 패턴 구비 구조체를 제조할 수 있다.

또한, 제2 실시형태에 따른 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법에 의하면, 입자경이 1 nm 이상 50 nm 이하인 구리 산화물 입자와, 입자경이 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 구리 입자와, 인산기를 갖는 유기 화합물을 포함하는 분산체를 이용하여 형성한 도포막에서는, 땜납의 습윤성이 높기 때문에, 녹은 땜납이 금속 표면에 피복된 후에, 땜납이 끝난 상태가 되어, 땜납의 매우 얇은 부분이 생긴 상태, 즉 디웨팅이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 도전막과 전자 부품의 피접합부와 접합하는 땜납 접합부의 불량 발생을 막아, 높은 수율로 전자 부품 구비 기판을 제조할 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예 및 비교예에 한정되는 것이 아니다.

<실험예 1>

[히드라진 정량 방법]

표준 첨가법에 의해 히드라진의 정량을 행했다.

샘플(구리 나노 잉크) 50 ㎕에, 히드라진 33 ㎍, 서로게이트 물질(히드라진 ¹⁵N₂H₄) 33 ㎍, 벤즈알데히드 1% 아세토니트릴 용액 1 ml를 가했다. 마지막으로 인산 20 ㎕을 가하여, 4시간 후, GC/MS 측정을 행했다.

마찬가지로, 샘플(구리 나노 잉크) 50 ㎕에, 히드라진 66 ㎍, 서로게이트 물질(히드라진 ¹⁵N₂H₄) 33 ㎍, 벤즈알데히드 1% 아세토니트릴 용액 1 ml를 가했다. 마지막으로 인산 20 ㎕를 가하고, 4시간 후, GC/MS 측정을 행했다.

마찬가지로, 샘플(구리 나노 잉크) 50 ㎕에, 히드라진 133 ㎍, 서로게이트 물질(히드라진 ¹⁵N₂H₄) 33 ㎍, 벤즈알데히드 1% 아세토니트릴 용액 1 ml를 가했다. 마지막으로 인산 20 ㎕를 가하고, 4시간 후, GC/MS 측정을 행했다.

마지막으로, 샘플(구리 나노 잉크) 50 ㎕에, 히드라진을 가하지 않고, 서로게이트 물질(히드라진 ¹⁵N₂H₄) 33 ㎍, 벤즈알데히드 1% 아세토니트릴 용액 1 ml를 가하고, 마지막으로 인산 20 ㎕를 가하여, 4 시간 후, GC/MS 측정을 행했다.

상기 4점의 GC/MS 측정에서 m/z=207의 크로마토그램으로부터 히드라진의 피크 면적치를 얻었다. 이어서 m/z=209의 매스 크로마토그램으로부터 서로게이트의 피크 면적치를 얻었다. x축에, 첨가한 히드라진의 중량/첨가한 서로게이트 물질의 중량, y축에, 히드라진의 피크 면적치/서로게이트 물질의 피크 면적치를 취하고, 표준 첨가법에 의한 검량선을 얻었다.

검량선으로부터 얻어진 Y 절편의 값을, 첨가한 히드라진의 중량/첨가한 서로게이트 물질의 중량으로 나눠 히드라진의 중량을 얻었다.

[입자경 측정]

분산체로서의 산화구리 잉크의 평균 이차 입자경은 오츠카덴시 제조 FPAR-1000을 이용하여 큐물란트법에 의해서 측정했다.

(실시예 1)

증류수(교에이세이야쿠가부시키가이샤 제조) 7560 g, 1,2-프로필렌글리콜(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 3494 g의 혼합 용매 중에 아세트산구리(II) 일수화물(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 806 g을 녹이고, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 -5℃로 했다. 얻어진 용액에 히드라진 일수화물(도쿄가세이고교가부시키가이샤 제조) 235 g을 20분간에 걸쳐 가하고, 30분간 교반한 후, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 25℃로 하여, 90분간 교반했다. 교반 후, 얻어진 분산액을 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다. 얻어진 침전물 390 g에, DisperBYK-145(빅케미 제조) 54.8 g, 사프론 S611(세이미케미칼 제조) 13.7 g 및 에탄올(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 907 g을 가하고, 호모게나이저를 이용하여 분산하여 산화제1구리 분산액(산화구리 잉크) 1365 g을 얻었다.

분산액은 양호하게 분산되어 있었다. 산화제1구리의 함유 비율은 20%이고, 평균 이차 입자경은 22 nm였다. 히드라진 비율은 3000 ppm이었다.

(실시예 2)

증류수(교에이세이야쿠가부시키가이샤 제조) 7560 g, 1,2-프로필렌글리콜(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 3494 g의 혼합 용매 중에 아세트산구리(II) 일수화물(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 806 g을 녹이고, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 -5℃로 했다. 얻어진 용액에 히드라진 일수화물(도쿄가세이고교가부시키가이샤 제조) 235 g을 20분간에 걸쳐 가하고, 30분간 교반한 후, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 25℃로 하여, 90분간 교반했다. 교반 후, 얻어진 분산액을 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다. 얻어진 침전물 390 g에, DisperBYK-145(빅케미 제조) 54.8 g, 사프론 S611(세이미케미칼 제조) 13.7 g 및 에탄올(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 907 g을 가하고, 호모게나이저를 이용하여 분산하여 산화제1구리 분산액 1365 g을 얻었다. 또한 공기로 버블링했다.

분산액은 양호하게 분산되어 있었다. 산화제1구리의 함유 비율은 20%이고, 평균 이차 입자경은 25 nm였다. 히드라진 비율은 700 ppm이었다.

(실시예 3)

실시예 1에서 얻어진 분산액 98.5 g에 히드라진(도쿄가세이고교가부시키가이샤 제조) 1.5 g을 넣었다.

분산액은 양호하게 분산되어 있었다. 산화제1구리의 함유 비율은 20%이고, 평균 이차 입자경은 29 nm였다. 히드라진 비율은 18000 ppm이었다.

(실시예 4)

증류수(교에이세이야쿠가부시키가이샤 제조) 7560 g, 1,2-프로필렌글리콜(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 3494 g의 혼합 용매 중에 아세트산구리(II) 일수화물(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 806 g을 녹이고, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 -5℃로 했다. 얻어진 용액에 히드라진 일수화물(도쿄가세이고교가부시키가이샤 제조) 235 g을 20분간에 걸쳐 가하고, 30분간 교반한 후, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 25℃로 하여, 90분간 교반했다. 교반 후, 얻어진 분산액을 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다. 얻어진 침전물 390 g에, DisperBYK-145(빅케미 제조) 1.37 g, 사프론 S611(세이미케미칼 제조) 13.7 g 및 에탄올(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 960 g을 가하고, 호모게나이저를 이용하여 분산하여 산화제1구리 분산액(산화구리 잉크) 1365 g을 얻었다.

분산액은 양호하게 분산되어 있었다. 산화제1구리의 함유 비율은 20%이고, 평균 이차 입자경은 32 nm였다. 히드라진 비율은 3000 ppm이었다.

(실시예 5)

증류수(교에이세이야쿠가부시키가이샤 제조) 7560 g, 1,2-프로필렌글리콜(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 3494 g의 혼합 용매 중에 아세트산구리(II) 일수화물(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 806 g을 녹이고, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 -5℃로 했다. 얻어진 용액에 히드라진 일수화물(도쿄가세이고교가부시키가이샤 제조) 235 g을 20분간에 걸쳐 가하고, 30분간 교반한 후, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 25℃로 하여, 90분간 교반했다. 교반 후, 얻어진 분산액을 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다. 얻어진 침전물 390 g에, DisperBYK-145(빅케미 제조) 82.2 g, 사프론 S611(세이미케미칼 제조) 13.7 g 및 에탄올(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 880 g을 가하고, 호모게나이저를 이용하여 분산하여 산화제1구리 분산액(산화구리 잉크) 1365 g을 얻었다.

(비교예 1)

에탄올(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 15 g에, 산화제1구리(EM재팬 제조 MP-CU2O-25) 4 g, DisperBYK-145(빅케미 제조) 0.8 g, 사프론 S611(세이미케미칼 제조) 0.2 g을 가하고, 호모게나이저로 분산하여, 산화제1구리 분산액 20 g을 얻었다.

분산액에 있어서 일부에 산화구리 입자의 응집이 보였다. 산화제1구리의 함유 비율은 20%이고, 평균 이차 입자경은 190 nm였다. 히드라진 비율은 0 ppm이었다.

(비교예 2)

실시예 1에서 얻어진 분산액 97 g에 히드라진(도쿄가세이고교가부시키가이샤 제조) 3 g을 넣었다.

분산액에 있어서 산화구리 입자가 응집되어, 잉크화를 할 수 없었다. 산화제1구리의 함유 비율은 20%였다. 히드라진 비율은 33000 ppm이었다.

(비교예 3)

증류수(교에이세이야쿠가부시키가이샤 제조) 7560 g, 1,2-프로필렌글리콜(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 3494 g의 혼합 용매 중에 아세트산구리(II) 일수화물(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 806 g을 녹이고, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 -5℃로 했다. 얻어진 용액에 히드라진 일수화물(도쿄가세이고교가부시키가이샤 제조) 235 g을 20분간에 걸쳐 가하고, 30분간 교반한 후, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 25℃로 하여, 90분간 교반했다. 교반 후, 얻어진 분산액을 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다. 얻어진 침전물 390 g에, DisperBYK-145(빅케미 제조) 0.82 g, 사프론 S611(세이미케미칼 제조) 13.7 g 및 에탄올(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 960 g을 가하고, 호모게나이저를 이용하여 분산하여 산화제1구리 분산액(산화구리 잉크) 1365 g을 얻었다.

분산액에 있어서 산화구리 입자가 응집되어, 잉크화를 할 수 없었다. 산화제1구리의 함유 비율은 20%였다. 히드라진 비율은 3000 ppm이었다.

(비교예 4)

증류수(교에이세이야쿠가부시키가이샤 제조) 7560 g, 1,2-프로필렌글리콜(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 3494 g의 혼합 용매 중에 아세트산구리(II) 일수화물(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 806 g을 녹이고, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 -5℃로 했다. 얻어진 용액에 히드라진 일수화물(도쿄가세이고교가부시키가이샤 제조) 235 g을 20분간에 걸쳐 가하고, 30분간 교반한 후, 외부 온도 조절기에 의해서 액온을 25℃로 하여, 90분간 교반했다. 교반 후, 얻어진 분산액을 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다. 얻어진 침전물 390 g에, DisperBYK-145(빅케미 제조) 110 g, 사프론 S611(세이미케미칼 제조) 13.7 g 및 에탄올(간토가가쿠가부시키가이샤 제조) 851 g을 가하고, 호모게나이저를 이용하여 분산하여 산화제1구리 분산액(산화구리 잉크) 1365 g을 얻었다.

[반전 인쇄]

산화구리 잉크를 이용하여, 반전 인쇄에 의해서 기판 상에 패턴형의 도막을 형성했다. 우선, 블랭킷(전사체)의 표면에 균일한 두께의 산화구리 잉크의 도막을 형성했다. 블랭킷의 표면 재료는 통상 실리콘 고무로 구성되어 있고, 이 실리콘 고무에 대하여 산화구리 잉크가 양호하게 부착되어, 균일한 도막이 형성되어 있는지를 확인했다. 이어서, 표면에 산화구리 잉크의 도막이 형성된 블랭킷의 표면을 철판에 압박, 접촉시키고, 철판의 볼록부의 표면에, 블랭킷 표면 상의 산화구리 잉크의 도막의 일부를 부착, 전이시켰다. 이에 따라 블랭킷의 표면에 남은 산화구리 잉크의 도막에는 인쇄 패턴이 형성되었다. 이어서, 이 상태의 블랭킷을 피인쇄 기판의 표면에 압박하고, 블랭킷 상에 남은 산화구리 잉크의 도막을 전사하여, 패턴형의 도막을 형성했다. 평가 기준은 다음과 같다.

A: 반전 인쇄가 가능했다.

B: 일부 인쇄 패턴이 형성되지 않았다.

C: 반전 인쇄를 할 수 없었다.

[저항 측정]

PEN 필름 상에 바코터를 이용하여 600 nm 두께의 막을 제작하고, 플라즈마 소성 장치로 1.5 kw, 420초간, 가열 소성하고 환원하여, 구리막을 제작했다. 도전막의 체적 저항률은, 미쓰비시가가쿠 제조의 저저항률계 로레스타 GP를 이용하여 측정했다. 산화구리 잉크와 도막의 성능 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 1 내지 실시예 5에서는, 산화구리 잉크가 응집하는 일 없이, PEN 필름 상에 구리막을 제작했을 때에 낮은 저항을 유지할 수 있었다. 실시예에 있어서, (환원제 질량/산화구리 질량)의 값은 0.0001 이상 0.10 이하이고, (분산제 질량/산화구리 질량)의 값은 0.0050 이상 0.30 이하였다. 환원제로서 히드라진을 이용함 으로써 산화구리의 환원이 촉진되어, 저항이 낮은 구리막이 제작되었다고 생각된다.

이에 대하여, (환원제 질량/산화구리 질량)의 값이 0.001보다 작은 비교예 1에서는, 분산액에 있어서 일부에 산화구리 입자의 응집이 보였다. 또한, 플라즈마 소성에 의해서 구리막을 얻을 수 없어, 저항을 측정할 수 없었다. 또한, (환원제 질량/산화구리 질량)의 값이 0.1보다 큰 비교예 2에서는, 산화구리 잉크가 응집되어 있었기 때문에, 반전 인쇄 및 저항의 측정을 할 수 없었다. 또한, (분산제 질량/산화구리 질량)의 값이 0.005보다 작은 비교예 3과, 0.30보다 큰 비교예 4는, 모두 산화구리 잉크가 응집되어 있었기 때문에, 반전 인쇄 및 저항의 측정을 할 수 없었다.

[레이저 소성]

PET 기판 상에 실시예 1의 산화구리 잉크를 소정의 두께(800 nm)가 되도록 코트하고, 실온에서 10분간 건조함으로써, PET 상에 도포층이 형성된 샘플 A를 얻었다.

갈바노 스캐너를 이용하여, 최대 속도 300 mm/분으로 초점 위치를 움직이면서 레이저광(파장 445 nm, 출력 1.1 W, 연속파 발진(Continuous Wave: CW)을, 샘플 A에 조사함으로써, 25 mm×1 mm 치수의 구리를 포함하는 도전성의 막을 얻었다. 저항은 20 μΩcm였다. 레이저 소성에 있어서도 도전성막을 제작할 수 있었다.

<실험예 2>

(산화구리 입자 분산체의 제조)

산화구리 입자를 포함하는 분산체의 제조를 다음과 같이 행했다.

(제조예 1)

물 3670 g, 1,2-프로필렌글리콜(와코쥰야쿠 제조) 1696 g의 혼합 용매 중에 아세트산구리(II) 일수화물(와코쥰야쿠 제조) 391.5 g을 녹이고, 히드라진 일수화물(와코쥰야쿠 제조) 114 g을 가하여 교반했다. 그 후, 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다.

얻어진 침전물 200 g에, 분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 27.6 g 및 에탄올(와코쥰야쿠 제조) 490 g을 가하고, 질소 분위기 하에서 호모게나이저를 이용하여 분산했다.

이어서, UF막 모듈에 의한 농축과 에탄올에 의한 희석을 반복하고, 또한 테르피네올에 의한 희석과 UF막에 의한 농축을 반복하여, 평균 이차 입자경 10 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S1을 225.4 g 얻었다. 평균 이차 입자경은, 오츠카덴시 제조 FPAR-1000을 이용하여 큐물란트법에 의해 측정했다. 이하의 제조예 2∼15, 비교 제조예 1∼3에 있어서 마찬가지다.

(제조예 2)

물 10880 g에 아세트산구리(II) 일수화물(와코쥰야쿠 제조) 391.5 g을 녹이고, 히드라진 일수화물(와코쥰야쿠 제조) 114 g을 가하여 교반했다. 그 후, 원심 분리로 상청액과 침전물로 분리했다.

이 이후에는, 제조예 1과 같은 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 33 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S2를 225.4 g 얻었다.

(제조예 3)

분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 6.9 g을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 10 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S3을 204.7 g 얻었다.

(제조예 4)

분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 41.4 g을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 10 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S4를 239.2 g 얻었다.

(제조예 5)

분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 6.9 g을 이용한 것 이외에는, 제조예 2와 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 33 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S5를 204.7 g 얻었다.

(제조예 6)

분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 41.4 g을 이용한 것 이외에는, 제조예 2와 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 33 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S6을 239.2 g 얻었다.

(제조예 7)

분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 4.1 g을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 10 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S7을 201.9 g 얻었다.

(제조예 8)

분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 55.2 g을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 10 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S8을 253.0 g 얻었다.

(제조예 9)

분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 4.1 g을 이용한 것 이외에는, 제조예 2와 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 33 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S9를 201.9 g 얻었다.

(제조예 10)

분산제로서 DISPERBYK-118(빅케미 제조) 82.9 g을 이용한 것 이외에는, 제조예 2와 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 평균 이차 입자경 33 nm의 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S10을 280.6 g 얻었다.

(제조예 11)

입경 150 nm의 산화제1구리 124 g에, 테르피네올 101.4 g을 가하고, 질소 분위기 하에서 호모게나이저를 이용하여 분산하여, 분산체 S11을 225.4 g 얻었다.

(제조예 12)

테르피네올 대신에 γ-부티로락톤을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S12를 225.4 g 얻었다.

(제조예 13)

테르피네올 대신에 시클로헥산올을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S13을 225.4 g 얻었다.

(제조예 14)

테르피네올 대신에 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트를 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S14를 225.4 g 얻었다.

(제조예 15)

테르피네올 대신에 테트랄린을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 S15를 225.4 g 얻었다.

(비교 제조예 1)

평균 이차 입자경 150 nm의 산화제1구리 124 g에, DISPERBYK-118(빅케미 제조) 27.6 g 및 테르피네올 73.8 g을 가하고, 질소 분위기 하에서 호모게나이저를 이용하여 분산하여, 분산체 H1을 225.4 g 얻었다.

(비교 제조예 2)

테르피네올 대신에 톨루엔을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 H2를 225.4 g 얻었다.

(비교 제조예 3)

테르피네올 대신에 부탄올을 이용한 것 이외에는, 제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해, 산화제1구리 124 g을 함유하는 분산체 H3을 225.4 g 얻었다.

(실시예 6∼67)

제조예 1∼15에서 얻은 분산체 S1∼S15의 어느 하나 40 g에, 이하의 구리 입자 A, B, C, D, E의 어느 것을, 표 2에 나타내는 분량으로 가하고, 질소 분위기 하, 자공전 믹서로 혼합하여, 실시예 6∼67의 분산체를 얻었다. 이들의 유기 화합물 질량 비율(BYK/Cu₂O) 및 구리 입자 질량 비율(Cu/Cu₂O)을 표 2에 나타낸다.

구리 입자 A: 침상 구리 가루(평균 입자경 4.7 ㎛)

구리 입자 B: 수지상 구리 가루(평균 입자경 14.5 ㎛)

구리 입자 C: 인편상 구리 가루(미츠이긴조쿠고교가부시키가이샤 제조의 1400YP: 평균 입자경 4.9 ㎛)

구리 입자 D: 구상 구리 가루(평균 입자경 1 ㎛)

구리 입자 E: 구상 구리 가루(평균 입자경 5 ㎛)

실시예 6∼67의 분산체를, 종이 기판 상에 스크린 인쇄법에 의해 라인 패턴을 인쇄하고, 이어서, 마이크로파 플라즈마 소성기를 이용하여 1.5 kw, 420초간 가열 소성하여, 종이 기판 상에 폭 1 mm, 길이 100 mm, 막 두께 16 ㎛의 도전막을 형성했다.

실시예 6∼67의 분산체에 관해서 분산 안정성 및 연속 인쇄성을 평가했다. 또한 실시예 6∼67의 분산체를 이용하여 얻어진 도전막에 관해서, 초기 저항의 측정, 저항 안정성 및 납땜성의 측정을 행했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

분산 안정성은 다음과 같이 평가했다.

A···분산체 제작 후의 스크린 인쇄 가능한 기간이 20일 이상

B···분산체 제작 후의 스크린 인쇄 가능한 기간이 5일 이상 20일 미만

C···분산체 제작 후의 스크린 인쇄 가능한 기간이 5일 미만

연속 인쇄성은, 종이 기판 상에의 스크린 인쇄를 연속해서 복수 회 행하여, 스크린 인쇄를 연속적으로 행할 수 있는 인쇄 횟수가 5회 이상인 경우를 A로, 스크린 인쇄를 연속적으로 행할 수 있는 인쇄 횟수가 5회 미만인 경우를 B로 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

초기 저항은, 소성 직후의 도전막의 체적 저항률(단위; 10^-5 Ω·cm)이다. 체적 저항률은, 미쓰비시가가쿠 제조의 저저항률계 로레스타 GP를 이용하여 측정했다.

저항 안정성은, 소성 직후의 도전막의 체적 저항률에 대한, 소성 100일 후의 도전막의 체적 저항률의 비로 나타낸다.

납땜 시험은, 도전막이 형성된 종이 기판에, 플럭스사 땜납(주석 60% 납 40%)을, 인두를 이용하여 납땜을 행하고, 땜납 부분을 눈으로 확인하여 관찰했다. 납땜성은 다음과 같이 평가했다. 도전막의 표면이 땜납으로 완전히 젖어, 전혀 탄력 상태를 확인할 수 없었던 경우, 「A: 디웨팅 없음」이라고 평가하고, 조금이라도 탄력을 확인할 수 있었던 경우, 「B: 디웨팅 있음」이라고 평가했다.

(실시예 68∼70)

실시예 6, 8, 44의 분산체를, 종이 기판 상에 스크린 인쇄법에 의해, 라인 패턴을 인쇄하고, 이어서, 노바센트릭스사 제조 광소성 장치 펄스포지 1300을 이용하여, 에너지 밀도 7 J/㎠, 펄스 폭 8 밀리초, 광소성하여, 종이 기판 상에, 폭 1 mm, 길이 100 mm, 막 두께 16 ㎛의 도전막을 형성했다.

이와 같이 하여 실시예 68∼70의 분산체를 이용하여 얻어진 도전막에 관해서, 초기 저항 및 저항 안정성의 측정, 납땜 시험을 했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

실시예 6의 분산체를 이용하여 얻어진 도전막 표면의 표면 거칠기 측정을 행한 바, 1340 nm였다. 도전막 표면의 표면 거칠기 측정은 이하의 방법으로 행했다.

측정법: JIS B0601 2013년에 준거(ISO25178-2:2012)

측정기: 가부시키가이샤기엔스 제조 레이저 현미경 VK-X250, 렌즈 배율 150배

도전막의 표면 형상은, 레이저 현미경을 이용하여 전극의 중앙부에서 측정했다. 레이저 현미경으로 얻은 요철상의 전체 화면을 대상으로 산술 평균 높이를 구하여, 이것을 표면 거칠기로 했다.

(비교예 5)

제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해 얻은 침전물 40 g에 에탄올98 g을 가하고, 질소 분위기 하에 호모게나이저를 이용하여 분산했지만, 분산되지 않았다.

(비교예 6)

제조예 2와 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해 얻은 침전물 40 g에 에탄올98 g을 가하고, 질소 분위기 하에 호모게나이저를 이용하여 분산했지만, 분산되지 않았다.

(비교예 7)

제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해 얻은 침전물과 에탄올의 혼합물에 테르비네올 98 g을 가하고, 질소 분위기 하에 호모게나이저를 이용하여 분산했지만, 분산되지 않았다.

(비교예 8)

제조예 2와 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해 얻은 침전물과 에탄올의 혼합물에 테르피네올 98 g을 가하고, 질소 분위기 하에 호모게나이저를 이용하여 분산했지만, 분산되지 않았다.

(비교예 9∼11)

비교 제조예 1, 제조예 1, 2에서 얻은 분산체 H1, S1 및 S2, 40 g에, 구리 입자 F: 구상 구리 가루(평균 입자경 200 ㎛)를 88 g 가하고, 질소 분위기 하에 자공전 믹서로 혼합하여, 비교예 9∼11의 분산체를 얻었다. 이들의 유기 화합물 질량 비율(BYK/Cu₂O) 및 구리 입자 질량 비율(Cu/Cu₂O)을 표 2에 나타낸다.

비교예 9∼11의 분산체를 이용하여, 실시예 6∼67과 동일한 조건으로 종이기판 상에 도전막을 형성했다. 비교예 9∼11의 분산체에 관해서, 분산 안정성 및 연속 인쇄성을 평가했다. 또한 비교예 9∼11의 분산체를 이용하여 얻어진 도전막에 관해서, 초기 저항의 측정, 저항 안정성 및 납땜성의 측정을 행했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

(비교예 12)

제조예 1과 동일한 배합량, 조건 및 수순에 의해 얻은 침전물 200 g에 대하여, 디에틸렌글리콜 400 g을 가하고, 질소 분위기 하에서 호모게나이저를 이용하여 분산하여, 산화제1구리를 함유하는 분산체를 얻었다.

이 분산체 40 g에, 구리 입자 D: 구상 구리 가루(평균 입자경 1 ㎛) 88 g을 가하고, 질소 분위기 하에 자공전 믹서로 혼합하여, 비교예 12의 분산체를 얻었다.

비교예 12의 분산체를, 종이 기판 상에 스크린 인쇄법에 의해 라인 패턴을 인쇄하고자 시도했지만, 급속히 구리 입자의 응집이 진행되어, 인쇄를 할 수 없었다.

(비교예 13)

상기 구리 입자 B, 88 g에 테르피네올 18 g을 가하고, 질소 분위기 하에 자공전 믹서로 혼합하여, 비교예 13의 분산체를 얻었다. 이 분산체는, 산화제1구리 입자를 포함하지 않기 때문에, 구리 입자 질량 비율(Cu/Cu₂O)은, 표 2에 나타내는 것과 같이 제로이다.

비교예 13의 분산체를 이용하여, 실시예 6∼67과 같은 조건으로, 종이 기판 상에 도전막을 형성했다. 이와 같이 하여 비교예 13의 분산체를 이용하여 얻어진 도전막에 관해서, 초기 저항 및 저항 안정성을 측정했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

(비교예 14)

제조예 11에서 얻은 분산체 S11, 40 g에, 구리 입자를 첨가하지 않고, 질소분위기 하에 자공전 믹서로 혼합하여, 비교예 14의 분산체를 얻었다. 이들 분산체의 구리 입자 질량 비율(Cu/Cu₂O)은, 표 2에 나타내는 것과 같이 제로이다.

비교예 14의 분산체를 이용하여, 실시예 6∼67과 동일한 조건으로 종이 기판 상에 도전막을 형성했다. 이와 같이 하여 비교예 14의 분산체를 이용하여 얻어진 도전막에 관해서, 초기 저항 및 저항 안정성을 측정했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 명백한 것과 같이, 평균 이차 입자경이 10 nm 또는 33 nm인 산화제1구리 입자를 포함하는 분산체 S1∼S15에, 구리 입자 A: 침상 구리 가루(평균 입자경 4.7 ㎛), 구리 입자 B: 수지상 구리 가루(평균 입자경 14.5 ㎛), 구리 입자 C: 인편상 구리 가루(평균 입자경 4.9 ㎛), 구리 입자 D: 구상 구리 가루(평균 입자경 1 ㎛), 구리 입자 E: 구상 구리 가루(평균 입자경 5 ㎛)를 가하고, 인산기를 갖는 유기 화합물의 일례인 DISPERBYK-118를 이용한 경우, 얻어진 실시예 6∼67의 분산체는, 분산 안정성이 우수하며 또한 연속 인쇄성이 우수하다는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 6∼67의 분산체를 이용하여, 스크린 인쇄법에 의해 라인 패턴을 인쇄하고, 소성 처리를 실시하여 얻어진, 실시예 6∼67의 도전막은, 초기 저항이 낮으며 또한 저항 안정성이 우수하고, 또한 납땜성이 우수하다는 것이 확인되었다.

이들 결과로부터, 평균 이차 입자경이 1 nm 이상 50 nm 이하인 산화구리 입자와, 입자경이 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 구리 입자와, 인산기를 갖는 유기 화합물을 포함하는 분산체는, 분산 안정성이 우수하고, 분산체 제작 후 장기간 경과하더라도 스크린 인쇄가 가능하다는 것이 확인되었다. 또한, 이러한 분산체를 이용하여 얻어진 도전막은, 초기 저항이 낮으며 또한 저항 안정성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 더욱이 납땜성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 산화구리의 질량에 대한 인산기를 갖는 유기 화합물의 질량비는, 0.0050 이상 0.40 이하가 바람직하고, 0.0050 이상 0.30 이하가 보다 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

이들 결과로부터, 산화제1구리 입자를 포함하는 분산체 S1∼S15에, 구리 입자 A: 침상 구리 가루, 구리 입자 B: 수지상 구리 가루 및 구리 입자 C: 인편상 구리 가루를 가한, 실시예 6∼67에서는, 분산체를 이용하여, 스크린 인쇄법에 의해 라인 패턴을 인쇄하고, 소성 처리를 실시하여 얻어진 도전막은, 초기 저항이 낮으며 또한 저항 안정성이 우수하다는 것이 확인되었다. 또한, 땜납성이 우수했다. 실시예 68∼70도 마찬가지다.

상기와 같이, 실시예의 분산체를 이용한 도전막은, 납땜성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 도전막과 전자 부품의 피접합부와 접합하는 땜납 접합부의 불량 발생을 막아, 높은 수율로 전자 부품 구비 기판을 제조할 수 있다는 것이 확인되었다.

또한, 도전막의 초기 저항 및 저항 안정성의 평가로부터 알 수 있는 것과 같이, 우수한 성능의 전자 부품 구비 기판을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

또한, 분산체 S11을 이용한 실시예 53∼55에서는, 분산제(DISPERBYK-118)를 이용하고 있지 않지만, 스크린 인쇄가 가능하고, 또한 초기 저항이 낮으면서 저항 안정성이 우수하다는 것이 확인되었다. 또한, 납땜성이 우수하다는 것이 확인되었다. 이로부터, 분산제의 사용은 본 실시형태의 분산체의 효과에 영향을 주지 않았다는 것이 확인되었다.

한편, 인산기를 갖는 유기 화합물의 일례인 DISPERBYK-118을 이용하지 않은 비교예 5∼비교예 8의 분산체는, 스크린 인쇄가 불가능했다.

또한, 평균 이차 입자경 150 nm의 산화제1구리 입자 및 입자경 200 ㎛의 구리 입자 F: 구상 구리 가루를 포함하는 비교예 9의 분산체에서는, 분산 안정성은 평가 C였다. 또한, 이것을 이용하여 얻어진 도전막은, 초기 저항이 낮고, 납땜성이 우수했지만, 저항 안정성이 나쁘다는 것이 확인되었다.

또한, 분산액 S1, S2에, 입자경 200 ㎛의 구리 입자 F: 구상 구리 가루를 첨가한 비교예 10, 11의 분산체에서는, 분산 안정성은 평가 B였다. 그러나, 이들을 이용하여 얻어진 도전막은, 초기 저항이 낮고, 납땜성이 우수했지만, 저항 안정성이 나쁘다는 것이 확인되었다.

비교예 12에서는 스크린 인쇄가 불가능했다. 또한, 비교예 13, 14와 같이, 산화제1구리 입자 또는 구리 입자의 어느 한쪽만을 포함하는 경우, 스크린 인쇄가 가능하지만, 초기 저항이 높으면서 또한 저항 안정성도 낮은 것이 확인되었다.

(비교예 15, 16)

비교 제조예 2, 3에서 얻은 분산체 H2, H3, 40 g에, 상기 구리 입자 A를 88 g 가하고, 질소 분위기 하에 자공전 믹서로 혼합하여, 비교예 15, 16의 분산체를 얻었다. 이들 분산체의 구리 입자 질량 비율(Cu/Cu₂O)을 표 2에 나타낸다.

비교예 15, 16의 분산체를 이용하여, 실시예 6∼67과 같은 조건으로 종이 기판 상에 도전막을 형성했다. 이와 같이 하여 비교예 15, 16의 분산체를 이용하여 얻어진 도전막에 관해서, 초기 저항을 측정했다. 또한, 비교예 15, 16의 분산체에 관해서 연속 인쇄성을 평가했다. 이들의 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2로부터 명백한 것과 같이, 분산매로서, 테르피네올, γ-부티로락톤, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 테트랄린을 이용하고, 산화제1구리 입자를 포함하는 분산체 S11∼S15에, 구리 입자 A: 침상 구리 가루, 구리 입자 B: 수지상 구리 가루 및 구리 입자 C: 인편상 구리 가루를 가한 실시예 53∼67의 분산체를 이용하여, 스크린 인쇄법에 의해 라인 패턴을 인쇄하고, 소성 처리를 실시하여 얻어진 도전막은, 초기 저항이 낮다는 것이 확인되었다. 또한, 상기 분산체는 연속 인쇄성의 평가가 A였다.

또한, 비교예 15, 16에서는, 분산매로서 톨루엔 및 부탄올을 사용했지만, 표 2에 나타내는 것과 같이, 초기 저항은 낮지만, 연속 인쇄성의 평가가 B였다. 이들 결과로부터, 연속 인쇄성의 향상에, 테르피네올, γ-부티로락톤, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 테트랄린이 기여하고 있다는 것이 확인되었다.

따라서, 표 2에 개시한 실시예 53∼67과 같이, 산화제1구리 입자와, 침상, 수지상 또는 인편상의 구리 입자를 포함하고, 분산매로서, 테르피네올, γ-부티로락톤, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 테트랄린의 어느 것을 포함하고, 인산기를 갖는 유기 화합물을 포함하는 분산체를 이용함으로써, 스크린 인쇄법에 의해, 초기 저항이 낮으며 또한 연속 인쇄성이 우수한 도전막을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.

(비교예 17)

산화제1구리 입자를 포함하지 않고, 인산기를 갖는 유기 화합물을 포함하지 않은 니치유(주) 제조 스크린 인쇄용 구리 페이스트 CP-1P를 이용하여, 종이 기판 상에 스크린 인쇄법에 의해 라인 패턴을 인쇄하고, 이어서, 실시예 6∼67과 같은 조건으로 플라즈마 소성하여, 종이 기판 상에 도전막을 형성했다.

얻어진 비교예 17의 도전막에 관해서, 납땜 시험을 행했지만, 디웨팅이 있고, 평가는 B였다. 또한 도전막의 표면 거칠기 측정을 한 바, 표면 거칠기는 858 nm였다.

표 2로부터 명백한 것과 같이, 산화제1구리 입자를 포함하는 분산체 S1, 3, 4, 7, 8에, 구리 입자 A: 침상 구리 가루, 구리 입자 B: 수지상 구리 가루 및 구리 입자 C: 인편상 구리 가루를 가한 경우, 분산체를 이용하여, 스크린 인쇄법에 의해 라인 패턴을 인쇄하고, 소성 처리를 실시하여 얻어진 도전막은, 초기 저항이 낮고, 저항 안정성이 높으며 또한 납땜성이 우수하다는 것이 확인되었다.

또한, 비교예 17에서는 스크린 인쇄가 가능했지만, 납땜성의 평가가 B로, 납땜성이 뒤떨어졌다. 이 결과는, 구리 페이스트를 이용함으로써 스크린 인쇄가 가능하게 되었지만, 플라즈마 소성 후의 도전막에 디웨팅을 일으키는 유기 성분이 잔존하기 때문에, 납땜성이 불량임을 보여주고 있다.

청구항 1은 실험예 1에 기초한 것이다. 청구항 2, 3은 실험예 2에 기초한 것이다.

또한, 본 발명은 이상에 기재한 실시형태나 각 실시예에 한정되는 것이 아니다. 당업자의 지식에 기초하여 실시형태나 각 실시예에 설계의 변경 등을 더하여도 좋고, 또한 실시형태나 각 실시예를 임의로 조합하여도 좋으며, 그와 같은 변경 등을 더한 양태도 본 발명의 범위에 포함된다.

본 출원은, 2017년 3월 16일 출원의 일본 특허출원 2017-51568, 일본 특허출원 2017-51569, 일본 특허출원 2017-51570, 일본 특허출원 2017-51571, 일본 특허출원 2017-51572, 2017년 7월 27일 출원의 일본 특허출원 2017-145188 및 2018년 2월 13일 출원의 일본 특허출원 2018-23239, 일본 특허출원 2018-23242에 기초한다. 이 내용은 전부 여기에 포함시켜 놓는다.

Claims

산화구리와 분산제와 환원제를 포함하고,
상기 환원제가, 히드라진, 히드라진 수화물, 나트륨, 카본, 요오드화칼륨, 황화철(II), 티오황산나트륨, 염화주석(II), 수소화디이소부틸알루미늄, 포름산, 수소화붕산나트륨 및 아황산염의 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
상기 환원제의 함유량이 하기 식 (1)의 범위이고,
상기 분산제의 함유량이 하기 식 (2)의 범위인 것을 특징으로 하는 분산체.
0.0001≤(환원제 질량/산화구리 질량)≤0.10 (1)
0.0050≤(분산제 질량/산화구리 질량)≤0.30 (2)
산화구리와, 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 구리 입자의 적어도 1종, 환원제, 및 분산제로서 인산기를 갖는 유기 화합물을 포함하고, 상기 인산기를 갖는 유기 화합물의 수평균 분자량은 300 이상 30000 이하인 것을 특징으로 하는 분산체.
제2항에 있어서, 상기 구리 입자의 입자경이 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 분산체.
제1항에 있어서, 구리 입자를 포함하며, 상기 구리 입자가, 일방향으로 신장한 형상, 수지상 또는 편평한 형상을 갖는 분산체.
제2항에 있어서, 상기 수지상의 형상을 갖는 상기 구리 입자를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 분산체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화구리는 입자경이 1 nm 이상 50 nm 이하인 것을 특징으로 하는 분산체.
제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 산화구리의 질량에 대한 상기 구리 입자의 질량비가 1.0 이상 7.0 이하인 것을 특징으로 하는 분산체.
삭제
제2항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화구리의 질량에 대한 상기 환원제의 질량비가 0.0001 이상 0.10 이하인 것을 특징으로 하는 분산체.
삭제
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화구리가 산화제1구리를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 분산매를 포함하며, 상기 분산매가, 테르피네올, γ-부티로락톤, 시클로헥사논, 에탄올, 프로필렌글리콜, 부탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 테트랄린으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 분산체.
제12항에 있어서, 상기 분산매를 2 종류 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 분산체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 분산체를 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정과,
상기 도막에 레이저광을 조사하여 상기 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 분산체를 원하는 패턴으로 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정과,
상기 도막을 소성 처리하여 상기 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 소성 처리는, 환원성 가스를 포함하는 분위기 하에서 플라즈마를 발생시켜 행하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 소성 처리는 광조사법에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 소성 처리는, 100℃ 이상의 열로 상기 도막을 가열함으로써 행하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 분산체를, 에어로졸법에 의해서 도포하여, 상기 원하는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 분산체를 스크린 인쇄에 의해서 도포하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 도막을, 전사체에 형성한 후, 상기 전사체로부터 상기 기판에 전사하여, 상기 도막을 상기 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 분산체를, 전사체에 도포한 후, 상기 전사체에 볼록부를 접촉시키고, 불필요한 분산체를 제거하여, 상기 전사체의 표면에 원하는 패턴을 형성하는 공정과,
상기 전사체의 표면에 상기 기판을 접촉시킴으로써, 상기 기판에 상기 원하는 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 도전성 패턴이 안테나인 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제23항에 있어서, 상기 도전성 패턴이 메쉬 형상인 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제14항에 있어서, 추가로 상기 도전성 패턴의 표면의 일부에 땜납층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
제25항에 있어서, 리플로우법에 의해, 상기 땜납층을 통해 전자 부품을 상기 도전성 패턴 상에 납땜하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체의 제조 방법.
삭제
삭제
기판과,
상기 기판의 표면에 형성된 도전성 패턴을 구비하고,
상기 도전성 패턴은 선폭 1 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 배선이며, 상기 배선은 환원 구리, 인, 보이드, 구리 및 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체.
삭제
제29항에 있어서, 상기 구리의 그레인 사이즈가 0.1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체.
제29항에 있어서, 상기 도전성 패턴의 표면의 표면 거칠기가 500 nm 이상 4000 nm 이하인 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체.
제29항에 있어서, 상기 배선이 안테나로서 이용 가능한 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체.
제29항에 있어서, 상기 도전성 패턴의 표면의 일부에 땜납층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체.
제29항에 있어서, 상기 배선은 산화구리를 더 포함하고, 상기 배선을 덮도록 수지가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 패턴 구비 구조체.