TW201533534A - 導電膠、圖案的製造方法、導電圖案的製造方法以及感測器 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種導電膠,其不僅可形成離子遷移現象的產生得到明顯抑制的導電圖案,而且成本低,本發明所提供的導電膠含有導電性的核經銀被覆而成的銀被覆粒子、及感光性有機化合物,並且銀於所述銀被覆粒子中所佔的比例為10質量%~45質量%。
Description
本發明是有關於一種導電膠、圖案的製造方法、導電圖案的製造方法以及感測器。
作為含有作為有機成分的樹脂與作為無機成分的導電填料、且用以形成有機-無機複合導電圖案的材料,已將所謂聚合物型的導電膠加以實用,所述聚合物型的導電膠是於樹脂或接著劑中大量混合銀薄片(flake)、銅粉或碳粒子而成。
該些導電膠大多可藉由使利用網版印刷法所形成的圖案加熱硬化而獲得導電圖案(專利文獻1及專利文獻2)。然而,難以高精度地形成寬度為100μm以下的導電圖案。
因此,正在開發可進行酸性蝕刻的導電膠(專利文獻3)、或含有銀粒子作為導電性粒子的感光性硬化型導電膠(參照專利文獻4及專利文獻5)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2012-018783號公報
專利文獻2:日本專利特開2007-207567號公報
專利文獻3:日本專利特開平10-064333號公報
專利文獻4:日本專利特開2004-361352號公報
專利文獻5:國際公開第2004/061006號手冊
然而,關於可進行酸性蝕刻的導電膠,因於形成導電圖案時必需形成抗蝕劑層,故有製造步驟的煩雜化等問題。
另外,若是現有的感光性硬化型導電膠,則可形成寬度為100μm以下的高精細的導電圖案。然而,所使用的銀粒子昂貴、或由離子遷移(ion migration)現象所引起的導電圖案的短路被視為問題。
因此,本發明的目的在於提供一種不僅可形成離子遷移現象的產生得到明顯抑制的導電圖案、而且成本低的導電膠。
為了解決所述課題,本發明提供以下的(1)~(7)所記載的導電膠、圖案的製造方法、導電圖案的製造方法以及感測器。
(1)一種導電膠,含有導電性的核經銀被覆而成的銀被覆粒子、及感光性有機化合物,且銀於所述銀被覆粒子中所佔的比例為10質量%~45質量%。
(2)如所述(1)所記載的導電膠,其中所述導電性的核含有銅。
(3)如所述(1)或(2)所記載的導電膠,其中所述銀被覆粒子於總固體成分中所佔的比例為40質量%~80質量%。
(4)一種圖案的製造方法,將如所述(1)至(3)中任一項所記載的導電膠塗佈於基板上,進行曝光及顯影,獲得線寬為2μm~50μm的圖案。
(5)一種導電圖案的製造方法,將如所述(1)至(3)中任一項所記載的導電膠塗佈於基板上,進行曝光及顯影,獲得線寬為2μm~50μm的圖案,將圖案於100℃~300℃下加熱,獲得導電圖案。
(6)一種導電圖案的製造方法,將如所述(1)至(3)中任一項所記載的導電膠塗佈於基板上,進行曝光及顯影,獲得線寬為2μm~50μm的圖案,進而利用氙閃光燈的光對所得的圖案進行曝光,獲得導電圖案。
(7)一種感測器,具備使用如所述(1)至(3)中任一項所記載的導電膠所製造的導電圖案。
(8)一種感測器,具備利用如所述(5)或(6)記載的導電圖案的製造方法所製造的導電圖案。
根據本發明的導電膠,可形成一種成本低、且離子遷移現象的產生得到明顯抑制的高精細的導電圖案。
本發明的導電膠的特徵在於:含有導電性的核經銀被覆而成的銀被覆粒子、及感光性有機化合物,且銀於所述銀被覆粒子中所佔的比例為10質量%~45質量%。
藉由本發明的導電圖案的製造方法所形成的導電圖案成為有機成分與無機成分的複合物,藉由在100℃~300℃下加熱時、或利用氙閃光燈的光進行曝光時的作為有機成分的感光性有機化合物的硬化收縮,及作為無機成分的銀被覆粒子彼此互相接觸,由此表現出導電性。
本發明的導電膠含有導電性的核經銀被覆而成的銀被覆粒子。
藉由設定為導電性的核經銀被覆的構成,於與僅包含銀的粒子相比較的情形時,可抑制所形成的導電圖案中的離子遷移現象的產生。此處所謂離子遷移現象,是指在低於100℃的低溫下,受到電場影響的金屬成分於非金屬物質的表面或非金屬物質中移動的現象。已知電氣常用的金屬中,銀最容易產生離子遷移現象。若由離子遷移現象導致導電圖案所含有的銀等在絕緣物的表面或絕緣物中移動,則可能會產生伴隨著絕緣電阻值降低的導電圖案的短路。
所謂導電性的核,是指具有通電性質的物質的粒子。導電性的核較佳為通電性質良好的金屬的核。構成導電性的核的金屬例如可列舉:銅、鉛、錫、鎳、鋅、鋁、鎢、鉬、氧化釕、鉻、鈦或銦或者該些金屬的合金的粒子或該些金屬的複合體。就導電性及成本的觀點而言,較佳為銅、鋅、鎳或鋁或者該些金屬的合金,更佳為銅、鋅或鎳或者該些金屬的合金。其中,較佳為含有銅。銅與鋅的合金、或銅與鎳的合金中,為了防止銅成分的酸值,較佳為鋅或鎳於導電性的核中所佔的比例為1質量%~50質量%。
銀被覆粒子的體積平均粒徑較佳為0.1μm~10μm,更佳為0.5μm~6μm。若體積平均粒徑為0.1μm以上,則於100℃~300℃下加熱或利用氙閃光燈的光進行曝光時的銀被覆粒子彼此的接觸概率增大,所形成的導電圖案的電阻率及斷線概率降低。進而,於對基板上塗佈的導電膠的塗佈膜進行曝光時,曝光用光可於塗佈膜中順暢地透過,微細的圖案化變容易。另一方面,若體積平均粒徑為10μm以下,則所形成的導電圖案的表面平滑度、圖案精度及尺寸精度提高。再者,體積平均粒徑可藉由庫爾特計數器(Coulter counter)法來測定。
銀於銀被覆粒子中所佔的比例必須為10質量%~45質量%。若銀於銀被覆粒子中所佔的比例為10質量%以上,則電阻率降低,可形成穩定性高的導電圖案。進而若為20質量%以上,則可形成電阻率更低的圖案,故較佳。另一方面,若銀於銀被覆粒子中所佔的比例超過45質量%,則銀被覆粒子的成本增大,抑
制離子遷移現象的效果降低。另外,若銀於銀被覆粒子中所佔的比例為10質量%~45質量%,則可較佳地調整導電膠的黏度。
關於銀於銀被覆粒子中所佔的比例、或導電性的核的組成,可對銀被覆粒子施加負重成形為顆粒狀而製成試樣,於真空環境下利用螢光X射線裝置(理學(Rigaku)(股)製造的ZSX Priumus)進行測定而算出。
關於銀被覆粒子的被覆的態樣,為了抑制導電性的核與導電膠所含有的感光性有機化合物等的化學反應,較佳為將導電性的核的表面完全覆蓋的態樣。亦可為導電性的核的表面的一部分經被覆、或於銀的被覆膜中形成有孔的態樣。再者,於導電膠含有具有羧基的感光性有機化合物的情形時,若導電性的核含有如銅、鋅或鎳般容易陽離子化的金屬,則有時導電性的核與羧基結合,導電膠的黏度明顯增加或導電膠發生凝膠化。因此,較佳為導電性的核的表面經化學穩定的銀充分覆蓋的態樣。
作為於導電性的核上被覆銀的方法,有利用導電性的核與銀的置換反應的化學還原法、或作為其他化學還原法的一併使用還原劑而使銀或銀的前驅物於導電性的核的表面上析出的方法、以及利用電性吸附的壓力使銀粒子固著於導電性的核上的物理方法。該些化學還原法由於在導電性的核的周圍均勻地被覆銀、或即便粒徑小亦容易被覆,故較佳。另外,於利用置換反應的化學還原法中,若導電性的核中含有容易離子化的金屬,則更容易引起容易離子化的金屬與銀的置換反應,被覆效率更佳。例
如於導電性的核的銅中更含有容易離子化的鋅或鎳的情況下,容易均勻地被覆銀。因此,宜使用藉由利用置換反應的化學還原法所製作的銀被覆粒子。
用於被覆導電性的核的銀化合物可列舉硝酸銀、乙酸銀或氯化銀等銀鹽。較佳為利用水或有機溶劑將該些銀鹽溶解而使用。另外,亦可添加還原劑、螯合劑或pH調整劑作為添加劑。
銀被覆粒子於本發明的導電膠的總固體成分中所佔的比例較佳為40質量%~80質量%。若於總固體成分中所佔的比例為40質量%以上,則於100℃~300℃下加熱或利用氙閃光燈的光進行曝光時的銀被覆粒子彼此的接觸概率增大,所形成的導電圖案的電阻率及斷線概率降低。另一方面,若於總固體成分中所佔的比例為80質量%以下,則於對導電膠的塗佈膜進行曝光時,曝光用光可於塗佈膜中順暢地透過,微細的圖案化變容易。再者,此處所謂總固體成分,是指除了溶劑以外的導電膠的所有構成成分。
所謂本發明的導電膠所含有的感光性有機化合物(以下稱為「化合物(A)」),是指具有一個以上的不飽和雙鍵的單體、寡聚物或聚合物。化合物(A)例如可列舉丙烯酸系共聚物。此處所謂丙烯酸系共聚物,是指共聚合成分中含有具有碳-碳雙鍵的丙烯酸系單體的共聚物。
具有碳-碳雙鍵的丙烯酸系單體例如可列舉:丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁
酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸異丙酯、丙烯酸縮水甘油酯、N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-乙氧基甲基丙烯醯胺、N-正丁氧基甲基丙烯醯胺、N-異丁氧基甲基丙烯醯胺、丁氧基三乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸二環戊酯、丙烯酸二環戊烯酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-甲氧基乙酯、甲氧基乙二醇丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸八氟戊酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯醯胺、丙烯酸胺基乙酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸-1-萘酯、丙烯酸-2-萘酯、硫酚丙烯酸酯或苄基硫醇丙烯酸酯等丙烯酸系單體,苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯或羥基甲基苯乙烯等苯乙烯類,γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、烯丙基化環己基二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇單羥基五丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、甘油二丙烯酸酯、甲氧基化環己基二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、三甘油二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、利用不飽和酸使環氧基開環而成的具有羥基的乙二醇二縮水甘油醚的丙烯酸加成物、二乙二醇二縮水甘油醚的丙烯酸加成物、新戊二醇二縮水甘油醚的丙烯酸加成物、甘油二縮水甘油醚
的丙烯酸加成物、雙酚A二縮水甘油醚的丙烯酸加成物、雙酚F的丙烯酸加成物或甲酚酚醛清漆的丙烯酸加成物等環氧丙烯酸酯單體、或將所述丙烯酸系單體的丙烯酸基替換成甲基丙烯酸基而成的化合物。
其中,為了使所形成的導電圖案的硬度變得適度,較佳為具有選自由雙酚A骨架、雙酚F骨架、聯苯骨架及氫化雙酚A骨架所組成的組群中的骨架。
溶解於鹼顯影液等中的鹼可溶性的丙烯酸系共聚物可藉由使用不飽和羧酸等不飽和酸作為單體而獲得。不飽和酸例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、馬來酸、富馬酸或乙酸乙烯酯或該些化合物的酸酐。可藉由所使用的不飽和酸的多少來調整所得的丙烯酸系共聚物的酸值。
另外,藉由使所述丙烯酸系共聚物所具有的羧基、與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有不飽和雙鍵的化合物反應,可獲得在側鏈上具有反應性的不飽和雙鍵的鹼可溶性的丙烯酸系共聚物。
為了使化合物的鹼可溶性變為最適,化合物的酸值較佳為40mgKOH/~250mgKOH/g。若酸值低於40mgKOH/g,則可溶部分的溶解性降低。另一方面,若酸值超過250mgKOH/g,則顯影容許範圍變窄。再者,化合物的酸值可依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)K 0070(1992)來測定。
本發明的導電膠較佳為含有含氮化合物。此處所謂含氮化合物(以下稱為「化合物(B)」),是指選自由咪唑、三唑、乙
烯亞胺及肟化合物所組成的組群中的化合物。藉由含有化合物(B),可於低溫下形成電阻率低的導電圖案。即,與其他有機成分相比,化合物(B)優先與銀被覆粒子表面結合或偏向存在於表面,由此提高銀被覆粒子的分散性,可形成微細且導電性優異的圖案。於使用含羧基的成分作為其他有機成分的情形時,若與化合物(B)共存,則與不含有的情形相比可更顯著地獲得所述效果而較佳。另外,可抑制導電膠的經時黏度的增加或凝膠化等經時變化。於導電性的核的表面的銀被覆膜中存在孔等而被覆不充分的情形時亦有效果。
化合物(B)例如可列舉:2-羥基-4-(2-羥基-3-甲基丙烯醯氧基)丙氧基二苯甲酮、2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-3',5'-二-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-第三丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3',5'-二-第三丁基苯基)-5-氯苯并三唑或2-(2'-羥基-4'-正辛氧基苯基)苯并三唑等苯并三唑系化合物,N-(2-胺基乙基)哌嗪、1-(2-胺基乙基)-4-甲基哌嗪鹽酸鹽、6-胺基-1-甲基尿嘧啶、聚乙烯亞胺、十八烷基異氰酸酯改質聚乙烯亞胺、環氧丙烷改質聚乙烯亞胺,或1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)-2-]O-苯甲醯基肟、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9-H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)或2-(乙醯基肟甲基)噻噸-9-酮等肟酯化合物。
相對於100質量份的化合物(A),化合物(B)的添加量較佳為0.01質量份~20質量份。若相對於100質量份的化合物
(A)的添加量為0.01質量份以上,則可藉由更低溫的加熱而表現出圖案的導電性,另外,可抑制導電膠的經時黏度的增加或凝膠化等經時變化。另一方面,若添加量為20質量份以下,則微細的圖案化變容易。
本發明的導電膠較佳為含有熱硬化性化合物(以下稱為「化合物(C)」)。化合物(C)例如可列舉:環氧樹脂、酚醛清漆樹脂、酚樹脂、聚醯亞胺前驅物或已閉環聚醯亞胺。為了提高與基板的密接性、且形成穩定性高的導電圖案,較佳為環氧樹脂。再者,藉由適當選擇環氧樹脂所具有的骨架,亦可控制圖案的剛直性、韌性及柔軟性。環氧樹脂例如可列舉:乙二醇改質環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、溴化環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、氫化雙酚A型環氧樹脂、氫化雙酚F型環氧樹脂、酚醛清漆型環氧樹脂、脂環式環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、縮水甘油醚型環氧樹脂或雜環式環氧樹脂。
相對於100質量份的化合物(A),化合物(C)的添加量較佳為1質量份~100質量份,更佳為10質量份~80質量份,進而佳為30質量份~80質量份。若相對於100質量份的化合物(A)的添加量為1質量份以上,則與基板的密接性提高。另一方面,若添加量為100質量份以下,則可形成穩定性高的導電圖案。
本發明的導電膠較佳為含有光聚合起始劑。此處所謂光聚合起始劑,是指吸收紫外線等短波長的光而發生分解、或發生奪氫反應而產生自由基的化合物。光聚合起始劑例如可列舉:1,2-
辛二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲醯基肟)]、2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦、乙酮、1-[9-乙基-6-2(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、二苯甲酮、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、4,4'-雙(二甲基胺基)二苯甲酮、4,4'-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、4-苯甲醯基-4'-甲基二苯基酮、二苄基酮、茀酮、2,2'-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-羥基-2-甲基苯丙酮、對-第三丁基二氯苯乙酮、噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、二乙基噻噸酮、苯偶醯、苄基二甲基縮酮、苄基-β-甲氧基乙基縮醛、安息香、安息香甲醚、安息香丁醚、蒽醌、2-第三丁基蒽醌、2-戊基蒽醌、β-氯蒽醌、蒽酮、苯并蒽酮、二苯并環庚酮(dibenzosuberone)、亞甲基蒽酮、4-疊氮苯亞甲基苯乙酮、2,6-雙(對-疊氮亞苄基)環己酮、6-雙(對-疊氮亞苄基)-4-甲基環己酮、1-苯基-1,2-丁二酮-2-(鄰甲氧基羰基)肟、1-苯基-丙二酮-2-(鄰乙氧基羰基)肟、1-苯基-丙二酮-2-(鄰苯甲醯基)肟、1,3-二苯基-丙三酮-2-(鄰乙氧基羰基)肟、1-苯基-3-乙氧基-丙三酮-2-(鄰苯甲醯基)肟、米其勒酮、2-甲基-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-1-丙酮、萘磺醯氯、喹啉磺醯氯、N-苯基硫代吖啶酮、4,4'-偶氮雙異丁腈、二苯基二硫醚、苯并噻唑二硫醚、三苯基膦、樟腦醌、2,4-二乙基噻噸酮、異丙基噻噸酮、四溴化碳、三溴苯基碸、過氧化安息香、曙紅或亞甲基藍等光還原性色素與抗壞血酸或三乙醇胺等還原劑的組合。
相對於100質量份的化合物(A),光聚合起始劑的添加量較佳為0.05質量份~30質量份,更佳為5質量份~20質量份。若相對於100質量份的化合物(A)的添加量為0.05質量份以上,則導電膠的塗佈膜的經曝光的部分的硬化密度提高,顯影後的殘膜率提高。另一方面,若添加量為30質量份以下,則導電膠的塗佈膜上部的過剩的光吸收得到抑制。結果,由所形成的導電圖案成為倒圓錐形狀所致的與基板的密接性降低得到抑制。
本發明的導電膠亦可與光聚合起始劑一併而含有增感劑。
增感劑例如可列舉:2,4-二乙基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,3-雙(4-二乙基胺基苯亞甲基)環戊酮、2,6-雙(4-二甲基胺基苯亞甲基)環己酮、2,6-雙(4-二甲基胺基苯亞甲基)-4-甲基環己酮、米其勒酮、4,4-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、4,4-雙(二甲基胺基)查耳酮、4,4-雙(二乙基胺基)查耳酮、對-二甲基胺基苯亞烯丙基二氫茚酮(p-dimethylamino cinnamylidene indanone)、對-二甲基胺基亞苄基二氫茚酮、2-(對-二甲基胺基苯基伸乙烯基)異萘并噻唑、1,3-雙(4-二甲基胺基苯基伸乙烯基)異萘并噻唑、1,3-雙(4-二甲基胺基苯亞甲基)丙酮、1,3-羰基雙(4-二乙基胺基苯亞甲基)丙酮、3,3-羰基雙(7-二乙基胺基香豆素)、N-苯基-N-乙基乙醇胺、N-苯基乙醇胺、N-甲苯基二乙醇胺、二甲基胺基苯甲酸異戊酯、二乙基胺基苯甲酸異戊酯、3-苯基-5-苯甲醯基硫代四唑或1-苯基-5-乙氧基羰基硫代四唑。
相對於100質量份的化合物(A),增感劑的添加量較佳為0.05質量份~10質量份,更佳為0.1質量份~10質量份。若相對於100質量份的化合物(A)的添加量為0.05質量份,則光感度充分提高。另一方面,若添加量為10質量份以下,則導電膠的塗佈膜上部的過剩的光吸收得到抑制。結果,由所形成的導電圖案成為倒圓錐形狀所致的與基板的密接性降低得到抑制。
本發明的導電膠亦可含有溶劑。藉由混合溶劑,可適當調整導電膠的黏度。溶劑亦可於製作膠的過程中最後添加。藉由增加溶劑量,可使乾燥後的導電膜的膜厚變薄。溶劑例如可列舉:N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、二甲基咪唑啶酮、二甲基亞碸、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單乙醚乙酸酯(Diethyleneglycol monoethylether acetate,以下稱為「DMEA」)、二乙二醇單甲醚乙酸酯、γ-丁內酯、乳酸乙酯、乙二醇單正丙醚或丙二醇單甲醚乙酸酯。為了提高導電膠的穩定性,較佳為具有羥基的有機溶劑。
具有羥基的有機溶劑例如可列舉:萜品醇(terpineol)、二氫萜品醇(dihydroterpineol)、己二醇、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(以下稱為「Solfit」)、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯、三乙二醇單丁醚、二乙二醇單-2-乙基己醚、二乙二醇單丁醚、乙二醇單-2-乙基己醚、乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、三丙二醇甲醚、三丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇正丙醚、丙二醇正丁醚、二丙二醇正丙醚、二丙二醇甲醚、二丙
二醇正丁醚、2-乙基-1,3-己二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、二丙酮醇、四氫糠醇、異丙醇、正丙醇或苄醇。
導電膠的黏度只要為可塗佈的範圍即可,關於藉由網版印刷來進行塗佈的情形時的導電膠的黏度,以使用布魯克菲爾德(Brookfield)型的黏度計進行3rpm測定所得的值計,較佳為4,000mPa.s~150,000mPa.s,更佳為4,000mPa.s~50,000mPa.s。若黏度小於4,000mPa.s,則有時無法於基板上形成塗佈膜。於該情形時,較佳為利用使用旋轉器的旋轉塗佈、噴霧塗佈、輥式塗佈、平版印刷、凹版印刷或模塗機等方法。另一方面,若黏度超過150,000mPa.s,則於塗佈膜的表面上產生凹凸,容易產生曝光不均。
本發明的導電膠只要在不損及其所需特性的範圍內,則亦可含有塑化劑、調平劑、界面活性劑、矽烷偶合劑、消泡劑或顏料等添加劑。
塑化劑例如可列舉:鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇或甘油。
調平劑例如可列舉特殊乙烯系聚合物或特殊丙烯酸系聚合物。
矽烷偶合劑例如可列舉:甲基三甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、六甲基二矽氮烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷或乙烯基三甲氧基矽烷。
本發明的導電膠例如是使用三根輥、球磨機或行星式球磨機等分散機或混練機而製造。
繼而,對使用本發明的導電膠的導電圖案的製造方法加以說明。首先,對本發明的圖案的製造方法加以說明。本發明的圖案的製造方法將本發明的導電膠塗佈於基板上,進行曝光及顯影,獲得線寬為2μm~50μm的圖案。同樣地,本發明的導電圖案的製造方法將本發明的導電膠塗佈於基板上,進行曝光及顯影,獲得線寬為2μm~50μm的圖案,進而將所得的圖案於100℃~300℃下加熱而獲得導電圖案。另外,藉由利用氙閃光燈的光進行曝光來代替於100℃~300℃下加熱,亦可獲得導電圖案。
基板例如可列舉:聚對苯二甲酸乙二酯膜(以下稱為「PET膜」)、聚醯亞胺膜、聚酯膜、芳族聚醯胺膜、環氧樹脂基板、聚醚醯亞胺樹脂基板、聚醚酮樹脂基板、聚碸系樹脂基板、玻璃基板、矽晶圓、氧化鋁基板、氮化鋁基板、碳化矽基板、形成有裝飾層的基板或形成有絕緣層的基板。
將本發明的導電膠塗佈於基板上的方法例如可列舉:使用旋轉器的旋轉塗佈、噴霧塗佈、輥式塗佈、網版印刷或使用刮刀塗佈機(blade coater)、模塗機、研光塗佈機(calender coater)、彎月面塗佈機(meniscus coater)或棒塗機的塗佈。所得的塗佈膜的膜厚只要根據塗佈的方法或導電膠的總固體成分濃度或黏度等來適當決定即可。乾燥後的膜厚較佳為成為0.1μm~50μm。本發明的導電膠為了製成該範圍的膜厚,較佳為藉由網版印刷來進行
塗佈。再者,膜厚例如可使用沙福康(Surfcom)(註冊商標)1400(東京精密(股)製造)般的觸針式階差計來測定。更具體而言,可利用觸針式階差計(測長:1mm,掃描速度:0.3mm/sec)來分別測定隨機的3個位置的膜厚,並將其平均值作為膜厚。
於本發明的導電膠含有溶劑的情形時,較佳為對所得的塗佈膜進行乾燥而使溶劑預先揮發。對所得的塗佈膜進行乾燥而將溶劑揮發去除的方法例如可列舉:利用烘箱、加熱板或紅外線等的加熱乾燥或真空乾燥。加熱溫度較佳為50℃~180℃,加熱時間較佳為1分鐘~幾小時。
介隔圖案形成用遮罩藉由光微影法對所得的塗佈膜進行曝光。曝光的光源較佳為水銀燈的i射線(365nm)、h射線(405nm)或g射線(436nm)。
藉由使用顯影液對曝光後的塗佈膜進行顯影,將未曝光部溶解去除,可於基板上形成線寬為2μm~50μm的所需的圖案。顯影的方法例如可列舉鹼顯影或有機顯影。進行鹼顯影的情形時的顯影液例如可列舉:氫氧化四甲基銨、二乙醇胺、二乙基胺基乙醇、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、三乙胺、二乙胺、甲胺、二甲胺、乙酸二甲基胺基乙酯、二甲基胺基乙醇、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、環己胺、乙二胺或六亞甲基二胺的水溶液。亦可於該些水溶液中添加N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸或γ-丁內酯等極性溶劑,甲醇、乙醇或異丙醇等醇類,乳酸乙酯或丙二醇單甲醚乙酸酯等酯
類,環戊酮、環己酮、異丁基酮或甲基異丁基酮等酮類或界面活性劑。
進行有機顯影的情形時的顯影液例如可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙醯基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸或六甲基磷醯三胺等極性溶劑或該些極性溶劑與甲醇、乙醇、異丙醇、二甲苯、水、甲基卡必醇或乙基卡必醇的混合溶液。
顯影的方法例如可列舉:一面使基板靜置或旋轉一面將顯影液噴霧至塗佈膜面上的方法、將基板浸漬於顯影液中的方法、或一面將基板浸漬於顯影液中一面施加超音波的方法。
藉由顯影所得的圖案亦可實施利用淋洗液的淋洗處理。此處,淋洗液例如可列舉:水、或於水中添加有乙醇或異丙醇等醇類或乳酸乙酯或丙二醇單甲醚乙酸酯等酯類的水溶液。
藉由將所得的圖案於100℃~300℃下加熱,而表現出導電性,可獲得導電圖案。固化(cure)的加熱溫度較佳為100℃~180℃。若加熱溫度低於100℃,則作為有機成分的感光性有機化合物等的硬化收縮變得不充分,無法降低電阻率。另一方面,若加熱溫度超過300℃,則無法使用耐熱性低的基板。為了抑制由加熱所致的基板的損傷,加熱溫度較佳為180℃以下。再者,加熱時間較佳為1分鐘~幾小時。將所得的圖案加熱的方法例如可列舉:利用烘箱、惰性烘箱、加熱板或紅外線等的加熱乾燥或真空乾燥。
另外,藉由利用氙閃光燈的光對所得的圖案進行曝光,
亦表現出導電性,可獲得導電圖案。該情形時的曝光時間只要考慮到基板或圖案的損傷並且根據照射能量的量來適當決定即可。較佳為0.01msec~10000msec。為了抑制基板或圖案的損傷,氙閃光燈的光的照射較佳為脈波照射,每1脈波的照射能量更佳為2.0J/cm2以下。
再者,亦可組合進行100℃~300℃下的加熱、與利用氙閃光燈的光的曝光,來作為用以使所得的圖案表現出導電性的處理。
使用本發明的導電膠所製造的導電圖案及利用本發明的導電圖案的製造方法所製造的導電圖案可較佳地用作感測器、特別是觸控面板(touch panel)用周圍配線或觸控面板顯示部的檢測感測器。觸控面板的方式例如可列舉:電阻膜式、光學式、電磁感應式或靜電電容式。靜電電容式觸控面板特別要求微細配線,故可更佳地使用可實現50μm以下的微細加工的本發明的導電膠。於具備本發明的導電圖案作為100μm間距(配線寬+配線間寬)以下的周圍配線的觸控面板中,可減小邊緣寬度,可擴大顯示部。另外,於具備本發明的導電圖案作為10μm寬以下的檢測感測器的觸控面板的顯示部中,雖成本低亦可達成較佳的視認,性。
[實施例]
以下,列舉實施例及比較例對本發明加以更詳細說明。但本發明不限定於該些例子。
各實施例及比較例中所用的評價方法如下。
<圖案化性的評價方法>
將導電膠以乾燥膜的膜厚成為5μm的方式塗佈於基板上,將所得的導電膠的塗佈膜於100℃的乾燥烘箱內乾燥5分鐘。將以一定的線與間隙(以下稱為「L/S」)排列的直線狀透光圖案作為1個單元,介隔分別具有L/S的值不同的9種單元的光罩對乾燥後的塗佈膜進行曝光及顯影,分別獲得L/S的值不同的9種圖案。再者,光罩所具有的各單元的L/S的值是設定為500/500、250/250、100/100、50/50、40/40、30/30、25/25、20/20、15/15、10/10、8/8、5/5(分別表示線寬(μm)/間隔(μm))。利用光學顯微鏡來觀察所得的圖案,確認圖案間並無殘渣、且並無圖案剝離的L/S的值最小的圖案,將該L/S的值設定為可顯影的L/S的值。再者,曝光是使用曝光裝置(PEM-6M;聯合(Union)光學股份有限公司製造)以曝光量150mJ/cm2(波長365nm換算)進行全線曝光,顯影是使基板於0.2質量%的Na2CO3溶液中浸漬30秒鐘後,實施利用超純水的淋洗處理而進行。
<電阻率的評價方法>
將導電膠以乾燥膜的膜厚成為5μm的方式塗佈於基板上,將所得的導電膠的塗佈膜於100℃的乾燥烘箱內進行5分鐘乾燥。介隔光罩對乾燥後的塗佈膜進行曝光及顯影,獲得圖案。將所得的圖案於140℃下加熱30分鐘(其中,於使用PET基板的情形時,以1.0J/cm2的照射能量來照射0.3msec氙閃光燈的光)而使之表
現出導電性,獲得電阻率測定用的導電圖案。所得的導電性圖案的線寬為0.400mm,線長為80mm。
再者,曝光及顯影的條件是設定為與所述圖案化性的評價方法相同。以電阻計接觸所得的電阻率測定用的導電圖案的各端部來測定電阻值,根據以下的式(1)來算出電阻率。
電阻率=電阻值×膜厚×線寬/線長…(1)
再者,線寬是利用光學顯微鏡來觀察隨機的3個位置的線寬,並對圖像資料進行分析所得的平均值。
<耐遷移性評價方法>
將導電膠以乾燥膜的膜厚成為5μm的方式塗佈於基板上,將所得的導電膠的塗佈膜於100℃的乾燥烘箱內乾燥5分鐘。介隔具有梳形圖案的光罩對乾燥後的塗佈膜進行曝光及顯影,獲得梳形圖案。將所得的梳形圖案於140℃下加熱30分鐘(其中,於使用PET基板的情形時,以1.0J/cm2的照射能量來照射0.3msec氙閃光燈的光)而使之表現出導電性,獲得耐遷移性評價用的導電圖案。所得的導電性圖案的線寬為50μm,線間的間隙寬為50μm,線長為40mm。
再者,曝光及顯影的條件是設定為與所述圖案化性的評價方法相同。以超高電阻計(R8340;(股)愛德萬測試(Advantest)公司製造)接觸所得的耐遷移性測定用的導電圖案的各端部,以
施加電壓直流(Direct Current,DC)20V來流通電流,對在85℃、85RH%的恆溫恆濕下曝露60分鐘後的導電圖案的變化進行觀察,將產生了枝晶(dendrite)或短路的情況判定為B,將無變化的情形判定為A。
<導電膠的經時狀態變化的評價方法>
將混練後與保管2週後的導電膠的狀態幾乎未變化、帶有黏性而可塗佈的情況評價為S,將導電膠保管容器的底部產生塊等稍許發生固體成分的分離、但藉由混合而可塗佈的情況評價為A,將導電膠總體明顯變硬而難以混合、或因凝膠化而無法塗佈的情況評價為B。另外,將混練後1小時以內開始固化而變化為無法塗佈的程度的情況亦評價為B。
各實施例及比較例中所用的材料如下。
[化合物(A)]
(合成例1)
共聚合比率(質量基準):丙烯酸乙酯(以下稱為「EA」)/甲基丙烯酸2-乙基己酯(以下稱為「2-EHMA」)/苯乙烯(以下稱為「St」)/甲基丙烯酸縮水甘油酯(以下稱為「GMA」)/丙烯酸(以下稱為「AA」)=20/40/20/5/15
於氮氣環境的反應容器中添加150g的DMEA,使用油浴升溫至80℃為止。於其中用1小時滴加包含20g的EA、40g的2-EHMA、20g的St、15g的AA、0.8g的2,2'-偶氮雙異丁腈及10g的DMEA的混合物。滴加結束後,進而進行6小時聚合反應。
其後,添加1g的對苯二酚單甲醚,停止聚合反應。繼而,用0.5小時滴加包含5g的GMA、1g的氯化三乙基苄基銨及10g的DMEA的混合物。滴加結束後,進而進行2小時加成反應。利用甲醇將所得的反應溶液純化,由此將未反應雜質去除,進而進行24小時真空乾燥,由此獲得具有羧基及不飽和雙鍵的化合物(A-1)。所得的化合物(A-1)的酸值為103mgKOH/g。
(合成例2)
共聚合比率(質量基準):三環癸烷二甲醇二丙烯酸酯(IRR214-K;大賽璐-氰特(Daicel-Cytec)(股)製造)/改質雙酚A二丙烯酸酯(艾白克力(EBECRYL)150;大賽璐-氰特(Daicel-Cytec)(股)製造)/St/AA=25/40/20/15
於氮氣環境的反應容器中添加150g的DMEA,使用油浴升溫至80℃。於其中用1小時滴加包含25g的IRR214-K、40g的艾白克力(EBECRYL)150、20g的St、15g的AA、0.8g的2,2'-偶氮雙異丁腈及10g的DMEA的混合物。滴加結束後,進而進行6小時聚合反應。其後,添加1g的對苯二酚單甲醚,停止聚合反應。利用甲醇將所得的反應溶液純化,由此將未反應雜質去除,進而進行24小時真空乾燥,由此獲得具有羧基及不飽和雙鍵的化合物(A-2)。所得的化合物(A-2)的酸值為89mgKOH/g。
(合成例3)
共聚合比率(質量基準):環氧乙烷改質雙酚A二丙烯酸酯(FA-324A;日立化成工業(股)製造)/EA/GMA/AA=50/10/5/15
於氮氣環境的反應容器中添加150g的DMEA,使用油浴升溫至80℃。於其中用1小時滴加包含50g的環氧乙烷改質雙酚A二丙烯酸酯、20g的EA、15g的AA、0.8g的2,2'-偶氮雙異丁腈及10g的DMEA的混合物。滴加結束後,進而進行6小時聚合反應。其後,添加1g的對苯二酚單甲醚,停止聚合反應。繼而,用0.5小時滴加包含5g的GMA、1g的氯化三乙基苄基銨及10g的DMEA的混合物。滴加結束後,進而進行2小時加成反應。利用甲醇將所得的反應溶液純化,由此去除未反應雜質,進而進行24小時真空乾燥,由此獲得具有羧基及不飽和雙鍵的化合物(A-3)。所得的化合物(A-3)的酸值為96mgKOH/g。
(合成例4)
共聚合比率(質量基準):二官能環氧丙烯酸酯單體(環氧酯3002A;共榮社化學(股)製造)/二官能環氧丙烯酸酯單體(環氧酯70PA;共榮社化學(股)製造)/GMA/St/AA=20/40/5/20/15
於氮氣環境的反應容器中添加150g的DMEA,使用油浴升溫至80℃。於其中用1小時滴加包含20g的環氧酯3002A、40g的環氧酯70PA、20g的St、15g的AA、0.8g的2,2'-偶氮雙異丁腈及10g的DMEA的混合物。滴加結束後,進而進行6小時聚合反應。其後,添加1g的對苯二酚單甲醚,停止聚合反應。繼而,用0.5小時滴加包含5g的GMA、1g的氯化三乙基苄基銨及10g的DMEA的混合物。滴加結束後,進而進行2小時加成反應。利用甲醇將所得的反應溶液純化,由此去除未反應雜質,進而進行
24小時真空乾燥,由此獲得具有羧基及不飽和雙鍵的化合物(A-4)。所得的化合物(A-4)的酸值為101mgKOH/g。
[化合物(B)]
(B-1)1-(2-胺基乙基)哌嗪
(B-2)6-胺基-1-甲基尿嘧啶
(B-3)愛波明(Epomin)(註冊商標)SP-200(日本觸媒(股)公司製造)
(B-4)苯并三唑。
[化合物(C)]
(C-1)環氧樹脂(JER828(環氧當量188);三菱化學(股)製造)
(C-2)環氧樹脂(艾迪科樹脂(Adeka Resin)EPR-21(環氧當量210);艾迪科(ADEKA)(股)製造)。
[銀被覆粒子]
表1所示的銀被覆粒子
[光聚合起始劑]
豔佳固(IRGACURE)(註冊商標)369(以下稱為「IC369」)(日本巴斯夫(BASF Japan)(股)製造)
N-1919(艾迪科(ADEKA)(股)製造)
[單體]
萊特丙烯酸酯(Light Acrylate)BP-4EA(共榮社化學(股)製造)
[溶劑]
DMEA(東京化成工業(股)製造)
Solfit(可樂麗(Kuraray)(股)製造)
(實施例1)
於100mL潔淨瓶(clean bottle)中加入10.0g的化合物(A-1)、0.50g的IC369及23.5g的DMEA,利用「去泡攪拌太郎」(註冊商標)(ARE-310;新基(Thinky)(股)製造)進行混合,獲得34g的樹脂溶液(固體成分為50質量%)。將組成示於表1中。
將所得的34g的樹脂溶液與24.5g的銀被覆粒子(銅鎳合金)混合,使用三根輥(艾卡特(EXAKT)M-50;艾卡特(EXAKT)公司製造)進行混練,獲得58.5g的導電膠。混練後的黏度為25,000mPa.s。
使用所得的導電膠來分別評價導電圖案的圖案化性、電阻率及與ITO的密接性。成為圖案化性的評價指標的可顯影的L/S的值為15μm/15μm,確認到經良好的圖案加工。導電圖案的電阻率為7.2×10-5Ωcm。將進行評價所得的結果示於表3中。
(實施例2~實施例9、實施例12~實施例15)
利用與實施例1相同的方法來製造表1所示的組成的導電膠,並進行與實施例1相同的評價,將所得的結果示於表3中。
(實施例10及實施例11)
利用與實施例1相同的方法來製造表1所示的組成的導電
膠,且照射氙閃光燈的光來代替加熱,除此以外,進行與實施例1相同的評價,將所得的結果示於表3中。
(比較例1~比較例9)
利用與實施例1相同的方法來製造表2所示的組成的導電膠,並進行與實施例1相同的評價,將所得的結果示於表3中。
實施例1~實施例15的導電膠均可形成圖案化性、電阻率及耐遷移性優異的導電圖案。由比較例1~比較例3、比較例5~比較例7及比較例9的導電膠所形成的導電圖案的耐遷移性差。
比較例4中雖然耐遷移性並無問題,但電阻率大幅度地提高。
比較例8中膠成為凝膠狀,故其塗佈無法進行,無法評價圖案化性。
[產業上之可利用性]
本發明的導電膠可較佳地用於製造觸控面板用顯示部的檢測感測器或觸控面板用周圍配線等的導電圖案。
Claims (8)
- 一種導電膠,含有:導電性的核經銀被覆而成的銀被覆粒子;以及感光性有機化合物;並且銀於所述銀被覆粒子中所佔的比例為10質量%~45質量%。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膠,其中所述導電性的核含有銅。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的導電膠,其中所述銀被覆粒子於總固體成分中所佔的比例為40質量%~80質量%。
- 一種圖案的製造方法,將如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的導電膠塗佈於基板上,進行曝光及顯影,獲得線寬為2μm~50μm的圖案。
- 一種導電圖案的製造方法,將如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的導電膠塗佈於基板上,進行曝光及顯影,獲得線寬為2μm~50μm的圖案,進而將所得的圖案於100℃~300℃下加熱,獲得導電圖案。
- 一種導電圖案的製造方法,將如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的導電膠塗佈於基板上,進行曝光及顯影,獲得線寬為2μm~50μm的圖案,進而利用氙閃光燈的光對所得的圖案進行曝光,獲得導電圖案。
- 一種感測器,具備使用如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的導電膠所製造的導電圖案。
- 一種感測器,具備使用如申請專利範圍第5項或第6項所述的導電圖案的製造方法所製造的導電圖案。
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