TW201401302A - 導電性組成物及藉由該組成物形成導電膜的電路基板 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種用以形成具有良好電特性之形成導電膜用的導電性組成物及藉由此導電性組成物以新的光燒成技術，生產性佳且以低成本提供形成有導體電路的電路基板。其為一種導電性組成物係藉由光照射進行燒成用，且在溶劑中含有導電性微粒子的導電性組成物，其特徵係含有光反應起始劑或光酸產生劑。在合適的態樣中，前述導電性組成物係更進一步含有分散劑，另外，前述溶媒係有機溶劑、水或彼等之混合物。藉由對於塗布前述導電性組成物及乾燥而得的塗膜，使用閃光燈等進行光照射，而可製作以前述導電性組成物之燒成而形成導體電路的電路基板。

Description

導電性組成物及藉由該組成物形成導電膜的電路基板
本發明係關於導電性組成物及藉由該組成物形成導電膜的電路基板，更詳細而言，是關於藉由使用閃光燈之光照射而可燒成的導電性組成物，該閃光燈係在印刷電路板之導體電路圖形或形成在電漿顯示面板之前面基板或背面基板的導體電路圖形等之形成方面為有用。
先前，熱硬化型之導電性樹脂組成物，係藉由塗布或印刷於薄膜基板或玻璃基板等再加熱硬化，而廣泛地使用在阻抗膜方式觸控面板之電極或印刷電路板之電路圖形等之形成。另外，在電漿顯示面板、螢光顯示管、電子零件等的導體圖形之形成中，一般而言使用非常多量之金屬粉或是更含有玻璃粉末的導電性糊，藉由網版印刷法而進行圖形形成。
然而，在如此的方法中，有難題在於因為需要在高溫的加熱或燒成，所以基板被限定在不受高溫影響的材料。例如：纖維素(紙)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚酯、以及其他許多塑膠等成本更低或大部分的可撓性基板係無 法忍耐這些溫度。同樣地，有機半導體等基板上之其他成分亦有在高溫會分解的情事。
作為解決如此的問題的手段，近年來，集中注意在所謂光燒成的技術開發上。例如，在專利文獻1中開示有，將至少含有粒徑未達1μm之奈米粒子的分散體以圖形印刷至基材上，藉由照射脈衝發光，而將含有大部分之金屬奈米粒子的一部分奈米粒子係表現出可以說是作為黑體之舉動，顯現高放射線吸收率，而且，因為粒子之熱質量小而粒子急速地加熱、融著而形成硬化的電路圖形的方法。在此方法的情況，因為基板之熱傳導率差，而且脈衝長度短，而只以最小限度的能量傳達到基板，所以可解決由先前的熱硬化或燒成而來的方法之問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2008-522369號公報
藉由前述所謂的光燒成技術，則可解決先前之熱硬化或燒成的方法之問題，但有難以得到良好的電性特性的問題，現在尚未廣泛實用化。
本發明係鑑於如此的先前技術之問題點而為，其基本目的係將用以形成具有良好的電性特性的導電膜之導電性 組成物，以新的光燒成技術來提供。
而且本發明的目的係提供藉由有關的導電性組成物而形成生產性佳且以低成本而形成導體膜的電路基板。
為了達成前述目的，在藉由光照射而燒成導電性組成物的技術中，藉由使用光反應起始劑或光酸產生劑，發現可使導電性組成物之電性特性提高。
亦即，藉由本發明，可提供一種導電性組成物，其係藉由光照射進行燒成用，且在溶媒中含有導電性微粒子的導電性組成物，其特徵係含有光反應起始劑或光酸產生劑。
在合適的態樣中，前述導電性組成物係更進一步含有分散劑，另外，前述溶媒係有機溶劑、水或彼等之混合物。
而且藉由本發明，可提供一種電路基板，其特徵為具有導電膜，該導電膜係對於塗布及乾燥前述導電性組成物而得的塗膜進行光照射而得之。
本發明之導電性組成物係如前所述，為用以藉由光照射而燒成的導電性組成物，其最大特徵點為含有光反應起始劑或光酸產生劑。由此，可形成具有良好的電性特性的電路圖形等之導電膜。
此項未必能明確說明，但可認為是因為光反應起始劑係有吸收光能而被激發的性質，所以藉由光反應起始劑共存，而可改善導電性微粒子本身之光能吸收率。由此，可認為粒子被急速地加熱融著而燒成，可發揮良好的導電性。
另一方面，在組成物為含有光酸產生劑的情況中，可認為光酸產生劑係作為導電性微粒子之表面處理劑而發揮機能，而發揮良好的導電性。
另外，在使用了本發明之導電性組成物的方法之情況，因為藉由對已圖形印刷在基材上的導電性組成物進行光照射而可形成導體電路，所以可以生產性佳且低成本來提供已形成導體電路的電路基板。而且，藉由使用本申請發明之導電性組成物的方法，則因為只有最小限度的能量傳達到基材，所以有不限定可使用的基材之有利點。
以下，說明關於本發明之導電性組成物之各構成成分。
作為使用在本發明之導電性組成物的導電性微粒子，係可舉出銀(Ag)、金(Au)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)、錫(Sn)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、鉑(Pt)、銥(Ir)、鋨(Os)、鈀(Pd)、銠(Rh)、釕(Ru)、鎢(W)、鉬(Mo)等之單體與其合金等之金屬、氧化錫(SnO2)、氧化銦(In2O3)、ITO(Indium Tin Oxide銦錫氧化物)等之金屬氧化物或碳 黑等，可將這些物質單獨或作為2種以上之混合粉來使用。另外，為了防止導電性微粒子之氧化、提高在組成物內之分散性，所以進行用脂肪酸的處理為理想。在脂肪酸之中特別是碳數為6~8之低碳之羧酸、具體而言係己烷酸、庚烷酸、辛烷酸、山梨酸、苯甲酸、水楊酸、m-羥基苯甲酸、p-羥基苯甲酸左右之長度為理想。
作為導電性微粒子，Cu、Ag、Al為理想，Ag為較理想。
前述導電性微粒子之形狀係可使用球狀、片狀、樹枝狀等之各種形狀，但在本發明之導電性組成物中，導電性微粒子之一次粒徑係未達1μm為理想，較理想為300nm以下，更理想為100nm以下，特別理想為60nm以下，最理想為20nm以下。
所謂上述導電性微粒子之一次粒徑，係以電子顯微鏡觀察到的隨機10個導電性微粒子所算出的平均粒徑。
導電性微粒子之調配量係成為導電性組成物全體之5質量%以上、90質量%以下，理想為10質量%以上、70質量%以下，較理想為15質量%以上、50質量%以下的比例為適當。在導電性微粒子之調配量未達5質量%之情況中，變得容易產生電極電路之線寬收縮或斷線，另一方面，若超過90質量%而多量地調配，就因為變得難以製作安定良好的分散體(糊劑)所以不理想。
作為前述光反應起始劑，係吸收光能而被激發，例如是可生成自由基之物則不問名稱為何而全部可使用，另外 亦可使用慣用一般周知的光起始助劑、增感劑。作為具體的光反應起始劑係可舉出烷基苯酮系化合物、苯偶因化合物、苯乙酮化合物、蒽醌化合物、塞噸酮化合物、二苯基酮化合物、氧葱酮化合物、3級胺化合物、肟酯系化合物、醯基氧化膦系化合物、二茂鈦化合物等。在這些化合物中，以烷基苯酮系和二茂鈦化合物為理想。
作為烷基苯酮系起始劑係可舉出α-羥基烷基苯酮系化合物、α-胺基烷基苯酮系化合物、縮酮化合物等。
作為α-羥基烷基苯酮系起始劑之市售品係可舉出BASF Japan公司製之IRGACURE(登錄商標)127、IRGACURE184、IRGACURE2959、DAROCUR(登錄商標)1173等。
作為α-胺基烷基苯酮系起始劑，具體而言可舉出2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-嗎啉代基丙酮-1,2-苄基-2-二甲基胺-1-(4-嗎啉代基苯基)-丁烷-1-酮、2-(二甲基胺)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮、N,N-二甲基胺苯乙酮等之α-胺基苯乙酮系起始劑，作為市售品係可舉出BASF Japan公司製之IRGACURE369、IRGACURE379、IRGACURE907等。
作為縮酮系起始劑，具體而言例如可舉出苯乙酮二甲基縮酮、苄基二甲基縮酮等，作為市售品係可舉出BASF Japan公司製之IRGACURE651等。
作為二茂鈦化合物，具體而言，例如可舉出雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(2-(1--1-基)乙基)苯基]鈦 、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-((2,5-二甲基-1- -1-基)甲基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(2-異丙基-5-甲基-1--1,6-基)甲基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(3-三甲基矽基-2,5-二甲基-1--1-基)甲基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(2,5-二甲基-3-(雙(2-甲氧基乙基)胺基甲基)-1--1-基)甲基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-((2,5-雙(嗎啉代基甲基)-1--1-基)甲基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,3,5,6-四氟-4-(3-(1--1-基)丙基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(2-(4,5,6,7-四氫-異吲哚-2-基)乙基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(6-(9-咔唑-9-基)己基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(3-(2,3,4,5,6,7,8,9-八氫-1-咔唑-9-基)丙基)苯基]鈦、雙(環戊二烯)-雙[2,6-二氟-3-(2-(N-烯丙基甲基磺醯基胺基)乙基)苯基]鈦、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)-雙[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]鈦等。作為市售品係可舉出在可見光區域有吸收的BASF Japan公司製之IRGACURE784等。
在上述列舉代表的光反應起始劑類，但是為藉由使用閃光燈等的光照射而產生自由基活性種之物、另外幫助該成長種之作用之物亦可，不限定於前述之物。光反應起始劑之調配量(在含有的情況中再加上與光起始助劑及增感劑之合計量)係相對於光反應起始劑與導電性粒子之合計質量為0.01~30質量%、理想為0.05~15質量%、較理想為 0.1~5質量%之範圍為適當。在光反應起始劑之調配量為0.01質量%以上之情況，可良好地得到本發明之效果。但是若超過30質量%，則因為變得妨礙燒成而不理想。
作為前述光酸產生劑，如果可吸收光能而被激發，例如可產生酸之物則不問名稱為何而全部可使用。作為具體的光酸產生劑係可舉出例如重氮鹽、錪鹽、溴鎓鹽、錄(chloronium)鹽、鋶鹽、硒鹽、吡喃鎓鹽、噻喃鎓鹽、吡啶鎓鹽等之鎓鹽；三(三鹵甲基)-s-三氮雜苯(例如2,4,6-三(三氯甲基)-s-三氮雜苯、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三氮雜苯、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三氮雜苯、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三氮雜苯、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三氮雜苯等之鹵素化化合物；磺酸之2-硝基苄基酯；亞胺基磺酸鹽；1-側氧基-2-重氮萘醌-4-磺酸鹽衍生物；N-羥基醯亞胺=磺酸鹽；三(甲烷磺醯基氧基)苯衍生物；雙磺醯基重氮甲烷類；磺醯基羰基烷類；磺醯基羰基重氮甲烷類；二碸化合物；鐵重烯錯合物等。這些光酸產生劑係可單獨或組合2種以上來使用。
作為光酸產生劑之市售品係可舉出美國聯合碳化合物公司製之CYRACURE UVI-6950、UVI-6970、ADEKA公司製之OPTOMER-SP-150、SP-151、SP-152、SP-170、SP-171、日本曹達公司(Nippon Soda Co.,Ltd.)製之CI-2855、Degussa公司製之Degacere KI85B等之三芳基鋶鹽或非取代或是取代的芳基重氮鹽、二芳基錪鹽。另外，作 為磺酸衍生物，可舉出Midori化學公司製之PAI-101(以上均為商品名)等。
如此的光酸產生劑之調配量係相對於光酸產生劑與導電性粒子之合計質量為0.01~30質量%、理想為0.05~15質量%、較理想為0.1~5質量%之範圍為適當。在光酸產生劑之調配量為0.01質量%以上之情況，可良好地得到本發明之效果。但是若超過30質量%，則因為變得妨礙燒成而不理想。
在本發明之導電性組成物，為了作為安定的糊劑所以添加適於導電性微粒子的分散劑為理想。作為分散劑，可使用與導電性微粒子具有親和性的極性基的化合物或高分子化合物，例如磷酸酯類等之含酸化合物或含酸基的共聚物、含有羥基的聚羧酸酯、聚矽氧烷、長鏈聚胺基醯胺與酸酯之鹽等。作為在市售的分散劑合適地使用者，可舉出BYK(登錄商標)-101、-103、-108、-110、-112、-130、-184、-2001、-2020(都是BYK-Chemie公司製)等。如此的分散劑之調配量係組成物全體量之0.1~10質量%，理想為1~5質量%為適當。
在本發明之導電性組成物，作為用以使導電性微粒子分散之溶媒，可使用有機溶劑或水。作為有機溶劑之具體例，例如可舉出丁酮、環己酮等之酮類；甲苯、二甲苯、四甲基苯等之芳香族碳化氫類；溶纖劑、甲基溶纖劑、卡必醇、甲基卡必醇、丁基卡必醇、丙二醇單甲醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、三乙二醇單乙醚等之二醇醚 類；乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酸溶纖劑、乙酸2-丁氧基乙酯、卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等之醋酸酯類；乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、松油醇(α-萜品醇)、異冰片環己醇等之醇類；辛烷、癸烷等之脂肪族碳化氫；石油醚、石油石腦油、氫化石油石腦油、溶劑石腦油等之石油系溶劑，可將這些物質單獨或組合2種以上來使用。在這些之中，由環境衛生之面來看，醇類及水，特別是由分散安定性之點來看醇類為理想。
溶媒之搭配比例係可得良好的分散安定性之糊劑的量之比例即可，不特別限定，但最好是組成物全體量之20~28質量%、理想為30~75質量%、較理想為40~70質量%。溶媒之搭配比例若超過80質量%，則因為需要時間乾燥，另外也有因為揮發成分之蒸發所致的環境衛生上之問題的疑慮，所以不理想。
另外，在本發明之導電性組成物中，在不損及本發明之效果的量之比例，更按照必要亦可少量添加流動性賦與劑、安定劑、消泡劑、平展(leveling)劑、防阻斷劑、矽烷偶合劑、增黏劑、觸變劑、無機填充劑、著色劑等之各種添加劑。
在電路基板之製造中，將如前述組成之導電性組成物，藉由網版印刷法、噴墨、棒式塗布機、刮刀塗布機等之一般周知之塗布方法而塗布於基材上，例如以約50~100℃進行乾燥，形成特定之圖形之塗膜。在圖形形成，可使用遮蔽法或阻劑等。
之後，使用閃光燈等而照射光至前述特定之圖形之塗膜。此時，為塗膜中大部分之奈米粒子的導電性微粒子，可以說表現出作為黑體之舉動，顯現高的光能吸收率，而且藉由粒子之熱質量小而粒子被急速地加熱，形成已燒成的電路圖形之導電膜。
作為上述基材係可不特別限定而使用各種物質。具體而言，可使用纖維素(紙)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚酯薄膜、聚醯亞胺薄膜等之樹脂性薄膜、玻璃基材、陶瓷基材、BT(雙馬來硫亞氨三嗪)基材、玻璃環氧基材、玻璃聚醯亞胺基材、酚基材、紙酚等之基材。
作為聚酯薄膜，係可舉出聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)薄膜等。
本發明之導電性組成物係在這些物質之中，使用至樹脂性薄膜或含有樹脂的基材為理想。
由光照射的燒成係使用閃光燈的光照射為理想。閃光燈係在石英或玻璃等之管內封入發光氣體(Xe、Kr、Ar、Ne等)的燈，且在發光時間1μs~5000μs之非常短的時間進行發光之物，可從200nm至1100nm之波長之廣波段之頻譜進行照射。因為容易取得所以封入氙(Xe)的氙氣閃光燈為理想。
[實施例]
以下，表示實施例及比較例而具體地說明關於本發明，但本發明當然不受限於下述實施例。又，以下有稱為「 份」者，只要不特別說明全部就是質量基準。
實施例1~3及比較例1 <導電性糊之調製>
以表示於表1的搭配比例(質量比)調配銀粉以外之各成分，以攪拌機混合10分鐘之後，調配銀粉，以攪拌機混合10分鐘，得到實施例1~3及比較例1之各導電性糊。
<比阻抗值之測定>
在PET薄膜上空出約2mm寬之間隙而藉由透明黏著 膠帶而施以遮蔽，以刮刀塗布導電性糊之後，剝下透明黏著膠帶，使用熱風循環式乾燥爐而以80℃進行30分鐘乾燥。將所得到的圖形之膜厚，使用surfcorder(小坂研究所製、SE-30H)而測定，將圖形寬度，使用MEASURING MICROSCOPE(OLYMPUS公司製、STM-MJS)而測定，將圖形長度1cm之阻抗值，使用DIGITAL MULTIMETER(CUSTOM公司製、CORPORATION CDM-26)而測定。
接著，使用照相用相機(富士Film公司製Pocket Fujica 350 Flash)，由圖形上3mm之高度照射閃光後，再度測定圖形長度1cm之阻抗值。
由上述測定之膜厚、圖形寬度及阻抗值算出比阻抗值。將所得到的結果表示於下述表2。
如表2所示，添加了光反應起始劑的實施例1~3之導電性糊，係與無添加光反應起始劑的比較例1相比，比阻抗值減少，作為導電性材料而顯現良好的結果。
實施例4及5
以表示於表3的搭配比例(質量比)調配銀粉以外之各成分，以攪拌機混合10分鐘之後，調配銀粉，以攪拌機混合10分鐘，得到實施例4、5之各導電性糊。
關於已得的各導電性糊，與前述相同作法而由膜厚、圖形寬度及阻抗值來測定比阻抗值。將該結果表示於表4。
如表4所示，添加了光酸產生劑的實施例4、5之導電性糊，係與無添加光酸產生劑的比較例1相比，比阻抗值減少，作為導電性材料而顯現良好的結果。

Claims (4)

  1. 一種導電性組成物，其係藉由光照射進行燒成用，且在溶劑中含有導電性微粒子的導電性組成物，其特徵係含有光反應起始劑或光酸產生劑。
  2. 如申請專利範圍第1項之導電性組成物，其係進一步含有分散劑。
  3. 如申請專利範圍第1項之導電性組成物，其中前述溶劑為有機溶劑、水或彼等的混合物。
  4. 一種電路基板，其特徵係具有導電膜，其中前述導電膜係對於將如申請專利範圍第1~3項中任一項之導電性組成物塗佈於基材上及乾燥所得之塗膜，進行光照射所成。
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