TW201922971A - 組成物、導體及其製造方法以及結構體 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示了一種組成物,其含有銅粒子、以及有機溶劑,且有機溶劑包含:第1有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為200 Pa以上且20 kPa以下;及第2有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為0.5 Pa以上且小於200 Pa。
Description
本發明是有關於一種組成物、導體及其製造方法以及結構體。
作為金屬圖案的形成方法,已知有所謂的印刷電子(printed electronics)法,其包括:將包含銅等金屬粒子的油墨、膏等導電材料,藉由噴墨印刷、網版印刷等在基材上形成包含金屬的層的步驟;以及對導電材料進行加熱而使金屬粒子燒結,從而顯現出導電性的導體化步驟(例如,參照專利文獻1、專利文獻2)。
近年來,就配線的小型輕量化的觀點而言,模製互連元件(Molded Interconnect Devices)(以下有時稱為「MID」)備受矚目。MID是於成形體上直接形成有配線的構件。根據MID的形成技術,可製作在元件的無效空間(dead space)上形成有配線的結構、去除了線束(harness)的結構等,因此可實現車載用構件的輕量化、智慧型手機的小型化等。一般而言,作為MID的形成技術,已知有雷射直接成型(Laser Direct Structuring)法(以下有時稱為「LDS法」)。但,在LDS法中,若使用含有特殊觸媒的樹脂,則無電鍍敷的環境負荷大等成為課題,可適用的元件有限。因此,可將導電材料、其中成本性優異的含有銅粒子的導電材料直接印刷至成形體而形成配線的氣溶膠噴射(aerosol jet)印刷法備受矚目。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-072418號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-148732號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-148732號公報
[發明所欲解決之課題]
然而,在將先前的導電材料應用於氣溶膠噴射的情況下,有時難以將導電材料霧化來進行印刷。另外,對於MID的配線,就確保電流量的觀點而言,要求在形成細線(例如線寬200 μm以下)的情況下具有充分的厚度(例如1 μm以上)。因此,要求開發一種可形成此種配線的導電材料。
然而,在將先前的導電材料應用於氣溶膠噴射的情況下,有時難以將導電材料霧化來進行印刷。另外,對於MID的配線,就確保電流量的觀點而言,要求在形成細線(例如線寬200 μm以下)的情況下具有充分的厚度(例如1 μm以上)。因此,要求開發一種可形成此種配線的導電材料。
本發明是鑒於此種實情而成,其主要目的在於提供一種即便在應用於氣溶膠噴射印刷的情況下,亦可形成具有充分的厚度的配線的組成物。
[解決課題之手段]
本發明的一方面提供一種組成物,其含有銅粒子以及有機溶劑,且有機溶劑包含:第1有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為200 Pa以上且20 kPa以下;及第2有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為0.5 Pa以上且小於200 Pa。
本發明的一方面提供一種組成物,其含有銅粒子以及有機溶劑,且有機溶劑包含:第1有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為200 Pa以上且20 kPa以下;及第2有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為0.5 Pa以上且小於200 Pa。
根據此種組成物,即便在應用於氣溶膠噴射印刷的情況下,亦可形成具有充分的厚度的配線。
相對於組成物總質量100質量份,銅粒子的含量可為20質量份~80質量份。
組成物的25℃下的黏度可為50 mPa·s~3000 mPa·s。
組成物可用於氣溶膠噴射印刷。另外,本發明可進而有關於所述組成物作為氣溶膠噴射印刷的油墨或膏的用途、或者所述組成物於氣溶膠噴射印刷的油墨或膏的製造中的用途。
在另一方面,本發明提供一種導體的製造方法,其包括:將所述組成物霧化的步驟;以及將經霧化的組成物印刷的步驟。導體的製造方法可更包括:使所印刷的組成物燒結的步驟。
在又一方面,本發明提供一種包含使所述組成物燒結而成的燒結體的導體。
在又一方面,本發明提供一種結構體,其包括基板以及設置於基板上的所述導體。
[發明的效果]
根據本發明,提供了一種即便在應用於氣溶膠噴射印刷的情況下,亦可形成具有充分的厚度的配線的組成物。另外,根據本發明,提供了一種使用此種組成物的導體及其製造方法以及結構體。
根據本發明,提供了一種即便在應用於氣溶膠噴射印刷的情況下,亦可形成具有充分的厚度的配線的組成物。另外,根據本發明,提供了一種使用此種組成物的導體及其製造方法以及結構體。
以下,對用以實施本發明的形態加以詳細說明。其中,本發明不限定於以下的實施形態。在以下的實施形態中,除特別明示的情況以外,其構成要素(亦包含要素步驟等)並非必需。數值及其範圍亦同樣如此,並非限制本發明者。
在本說明書中,「步驟」這一用語除獨立於其他步驟的步驟以外,即便在無法與其他步驟明確區別的情況下,只要達成所述步驟的目的,則亦包含該步驟。
在本說明書中,使用「~」所表示的數值範圍包含「~」的前後記載的數值分別作為最小值及最大值。
在本說明書中階段性地記載的數值範圍內,一數值範圍所記載的上限值或下限值亦可替換成另一階段記載的數值範圍的上限值或下限值。另外,於本說明書中所記載的數值範圍內,該數值範圍的上限值或下限值可替換成實施例中所示的值。
在本說明書中,關於組成物中的各成分的含有率或含量,在組成物中存在多種相當於各成分的物質的情況下,只要無特別說明,則是指存在於組成物中的該多種物質的合計的含有率或含量。
[組成物]
本實施形態的組成物含有銅粒子(A)以及有機溶劑(B)。
本實施形態的組成物含有銅粒子(A)以及有機溶劑(B)。
<銅粒子(A)>
銅粒子中,就熱傳導率及燒結性的觀點而言,較佳為銅為主成分。關於銅粒子中的銅所占的元素比例,以除氫、碳、氧以外的所有元素為基準而可為80原子%以上、90原子%以上、或95原子%以上。若銅所占的元素比例為80原子%以上,則有容易顯現出源自銅的熱傳導率及燒結性的傾向。
銅粒子中,就熱傳導率及燒結性的觀點而言,較佳為銅為主成分。關於銅粒子中的銅所占的元素比例,以除氫、碳、氧以外的所有元素為基準而可為80原子%以上、90原子%以上、或95原子%以上。若銅所占的元素比例為80原子%以上,則有容易顯現出源自銅的熱傳導率及燒結性的傾向。
銅粒子的形狀並無特別限制,例如可列舉球狀、大致球狀、多面體狀、針狀、薄片狀、杆狀等。
銅粒子可包含形狀不同的兩種以上的銅粒子。藉由包含形狀不同的兩種以上的銅粒子,有所形成的配線的裂紋得到抑制、且容易形成具有充分的厚度的配線的傾向。其理由未必確定,但認為原因在於:不同的兩種以上的銅粒子相互彌補縫隙,從而抑制由銅粒子彼此的熔接等而引起的體積減少的全方位產生。藉此推測,在具有充分的厚度的配線中,裂紋亦得到抑制。形狀不同者的組合並無特別限制,例如較佳為球狀銅粒子(A1)與薄片狀銅粒子(A2)的組合。
球狀銅粒子(A1)的中值粒徑可為0.1 μm~2.0 μm、0.1 μm~1.2 μm、0.3 μm~0.9 μm、或0.1 μm~0.6 μm。薄片狀銅粒子(A2)的中值粒徑可為0.03 μm~9.0 μm、0.03 μm~7.0 μm、0.03 μm~4.0 μm、或0.03 μm~2.5 μm。藉由將具有此種中值粒徑的球狀銅粒子(A1)與薄片狀銅粒子(A2)組合,有低溫下的熔接性更優異的傾向。在本說明書中,銅粒子的中值粒徑是指利用雷射折式粒度分佈計(例如次微米粒子分析儀N5 PLUS(貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)公司)等)而測定的D50的值(體積分佈的累計中央值)。
組成物中的、球狀銅粒子(A1)的含量相對於薄片狀銅粒子(A2)的含量的比例(球狀銅粒子(A1)的含量/薄片狀銅粒子(A2)的含量)可為0.25~4.0、0.3~3.0、或0.4~2.5。若球狀銅粒子(A1)的含量相對於薄片狀銅粒子(A2)的含量的比例為此種範圍,則有裂紋進一步得到抑制的傾向。
相對於組成物總質量100質量份,銅粒子的含量可為20質量份~80質量份。銅粒子的含量可為30質量份以上、40質量份以上、或50質量份以上。若相對於組成物總質量100質量份而銅粒子的含量為20質量份以上,則有可形成具有更充分的厚度的配線的傾向。銅粒子的含量可為75質量份以下、70質量份以下、或65質量份以下。若相對於組成物總質量100質量份而銅粒子的含量為80質量份以下,則有自印刷機的噴出性更優異的傾向。
作為一實施形態,銅粒子可為具有包含銅的核粒子以及被覆核粒子的表面的至少一部分的有機物的含銅的粒子。含銅的粒子例如亦可具有包含銅的核粒子、以及存在於核粒子的表面的至少一部分的包含源自烷基胺的物質的有機物。該烷基胺可為烴基的碳數為7以下的烷基胺。關於該含銅的粒子,構成有機物的烷基胺的烴基的鏈長比較短,因此在比較低的溫度(例如150℃以下)下亦會熱分解,有核粒子彼此容易熔接的傾向。作為此種含銅的粒子,例如可較佳地使用日本專利特開2016-037627號公報中記載的含銅的粒子。
有機物亦可包含烴基的碳數為7以下的烷基胺。烴基的碳數為7以下的烷基胺例如可為一級胺、二級胺、伸烷基二胺等。作為一級胺,可列舉:乙基胺、2-乙氧基乙基胺、丙基胺、3-乙氧基丙基胺、丁基胺、4-甲氧基丁基胺、異丁基胺、戊基胺、異戊基胺、己基胺、環己基胺、庚基胺等。作為二級胺,可列舉:二乙基胺、二丙基胺、二丁基胺、乙基丙基胺、乙基戊基胺等。作為伸烷基二胺,可列舉:乙二胺、N,N-二甲基乙二胺、N,N'-二甲基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N'-二乙基乙二胺、1,3-丙二胺、2,2-二甲基-1,3-丙二胺、N,N-二甲基-1,3-二胺基丙烷、N,N'-二甲基-1,3-二胺基丙烷、N,N-二乙基-1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷、1,5-二胺基-2-甲基戊烷、1,6-二胺基己烷、N,N'-二甲基-1,6-二胺基己烷、1,7-二胺基庚烷等。
被覆核粒子的表面的至少一部分的有機物亦可包含烴基的碳數為7以下的烷基胺以外的有機物。烴基的碳數為7以下的烷基胺相對於有機物整體的比例較佳為50質量%以上,更佳為60質量%以上,進而較佳為70質量%以上。
關於被覆核粒子的表面的至少一部分的有機物,其比例相對於核粒子及有機物的合計而較佳為0.1質量%~20質量%。若有機物的比例為0.1質量%以上,則有可獲得充分的耐氧化性的傾向。若有機物的比例為20質量%以下,則有容易達成低溫下的導體化的傾向。有機物相對於核粒子及有機物的合計的比例更佳為0.3質量%~10質量%,進而較佳為0.5質量%~5質量%。
含銅的粒子至少包含銅,視需要亦可包含其他物質。作為其他物質,可列舉金、銀、鉑、錫、鎳等金屬或包含該些金屬元素的化合物、還原性化合物或有機物、氧化物、氯化物等。就形成導電性優異的導體的觀點而言,含銅的粒子中的銅的含有率較佳為50質量%以上,更佳為60質量%以上,進而較佳為70質量%以上。
含銅的粒子的製造方法並無特別限制。作為製造方法,例如可列舉日本專利特開2016-037626號公報中揭示的含銅的粒子的製造方法。
<有機溶劑(B)>
本實施形態的組成物含有有機溶劑。有機溶劑包含:第1有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為200 Pa以上且20 kPa以下;及第2有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為0.5 Pa以上且小於200 Pa。有機溶劑亦可為包含第1有機溶劑及第2有機溶劑者(即,不包含20℃下的蒸汽壓小於0.5 Pa的有機溶劑及20℃下的蒸汽壓超過20 kPa的有機溶劑者)。若將含有蒸汽壓不同的有機溶劑的組成物應用於氣溶膠噴射印刷,則容易進行組成物的霧化,可形成具有充分的厚度的配線。其理由未必確定,但藉由銅粒子分散於充分量的有機溶劑中,有容易產生微小的液滴的傾向。揮發性高的第1有機溶劑(B1)促進霧化,並且揮發至到達氣溶膠噴射噴嘴為止,預測藉此提高液滴中的固體成分比率,結果可形成具有充分的厚度的配線。另一方面,預測揮發性低的第2有機溶劑(B2)不揮發而繼續滯留於液滴中,從而將組成物濃度保持為固定,可保持印刷性能。
本實施形態的組成物含有有機溶劑。有機溶劑包含:第1有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為200 Pa以上且20 kPa以下;及第2有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為0.5 Pa以上且小於200 Pa。有機溶劑亦可為包含第1有機溶劑及第2有機溶劑者(即,不包含20℃下的蒸汽壓小於0.5 Pa的有機溶劑及20℃下的蒸汽壓超過20 kPa的有機溶劑者)。若將含有蒸汽壓不同的有機溶劑的組成物應用於氣溶膠噴射印刷,則容易進行組成物的霧化,可形成具有充分的厚度的配線。其理由未必確定,但藉由銅粒子分散於充分量的有機溶劑中,有容易產生微小的液滴的傾向。揮發性高的第1有機溶劑(B1)促進霧化,並且揮發至到達氣溶膠噴射噴嘴為止,預測藉此提高液滴中的固體成分比率,結果可形成具有充分的厚度的配線。另一方面,預測揮發性低的第2有機溶劑(B2)不揮發而繼續滯留於液滴中,從而將組成物濃度保持為固定,可保持印刷性能。
(第1有機溶劑(B1))
第1有機溶劑只要20℃下的蒸汽壓為200 Pa以上且20 kPa以下,則並無特別限制,可使用公知的有機溶劑。第1有機溶劑的20℃下的蒸汽壓可為210 Pa以上、220 Pa以上、230 Pa以上、240 Pa以上、或250 Pa以上。第1有機溶劑的20℃下的蒸汽壓可為15 kPa以下、12 kPa以下、10 kPa以下、8 kPa以下、或6 kPa以下。
第1有機溶劑只要20℃下的蒸汽壓為200 Pa以上且20 kPa以下,則並無特別限制,可使用公知的有機溶劑。第1有機溶劑的20℃下的蒸汽壓可為210 Pa以上、220 Pa以上、230 Pa以上、240 Pa以上、或250 Pa以上。第1有機溶劑的20℃下的蒸汽壓可為15 kPa以下、12 kPa以下、10 kPa以下、8 kPa以下、或6 kPa以下。
作為第1有機溶劑,例如可列舉環己酮(20℃蒸汽壓:260 Pa)、乙醇(20℃蒸汽壓:5.95 kPa)、甲基乙基酮(20℃蒸汽壓:9.5 kPa)、甲醇(20℃蒸汽壓:13.0 kPa)、四氫呋喃(20℃蒸汽壓:18.9 kPa)等。該些可單獨使用一種、或者將兩種以上組合使用。該些中,第1有機溶劑較佳為示出與後述的第2有機溶劑的相容性者。第1有機溶劑可為環己酮或乙醇。
(第2有機溶劑(B2))
第2有機溶劑只要20℃下的蒸汽壓為0.5 Pa以上且小於200 Pa,則並無特別限制,可使用公知的有機溶劑。第2有機溶劑的20℃下的蒸汽壓可為0.6 Pa以上、0.7 Pa以上、0.8 Pa以上、0.9 Pa以上、或1 Pa以上。第2有機溶劑的20℃下的蒸汽壓可為190 Pa以下、180 Pa以下、150 Pa以下、100 Pa以下、50 Pa以下或30 Pa以下。
第2有機溶劑只要20℃下的蒸汽壓為0.5 Pa以上且小於200 Pa,則並無特別限制,可使用公知的有機溶劑。第2有機溶劑的20℃下的蒸汽壓可為0.6 Pa以上、0.7 Pa以上、0.8 Pa以上、0.9 Pa以上、或1 Pa以上。第2有機溶劑的20℃下的蒸汽壓可為190 Pa以下、180 Pa以下、150 Pa以下、100 Pa以下、50 Pa以下或30 Pa以下。
作為第2有機溶劑,例如可列舉甘油(20℃蒸汽壓:1 Pa)、萜品醇(20℃蒸汽壓:13 Pa)、乙二醇單甲醚(20℃蒸汽壓:130 Pa)等。該些可單獨使用一種、或者將兩種以上組合使用。該些中,第2有機溶劑較佳為示出與所述第1有機溶劑的相容性者。第2有機溶劑可為甘油或萜品醇。
相對於組成物總質量100質量份,有機溶劑的含量可為80質量份~20質量份。有機溶劑的含量可為75質量份以下、70質量份以下、或65質量份以下。有機溶劑的含量可為30質量份以上、40質量份以上、或50質量份以上。
組成物中的、第1有機溶劑(B1)的含量相對於第2有機溶劑(B2)的含量的比例(質量比)(第1有機溶劑(B1)的含量/第2有機溶劑(B2)的含量)可為0.25~4.0、0.5~3.5、或1.0~3.0。若第1有機溶劑(B1)的含量相對於第2有機溶劑(B2)的含量的比例為此種範圍,則更容易進行組成物的霧化,可形成具有更充分的厚度的配線。
<其他成分>
組成物亦可視需要而含有銅粒子及有機溶劑以外的成分來作為其他成分。作為此種成分,例如可列舉:矽烷偶合劑、高分子化合物(樹脂)、自由基起始劑、還原劑等。
組成物亦可視需要而含有銅粒子及有機溶劑以外的成分來作為其他成分。作為此種成分,例如可列舉:矽烷偶合劑、高分子化合物(樹脂)、自由基起始劑、還原劑等。
組成物的25℃下的黏度並無特別限制,可根據組成物的使用方法而適宜設定。例如,在將組成物應用於氣溶膠噴射印刷的情況下,可為50 mPa・s~3000 mPa・s、100 mPa・s~1500 mPa・s、或200 mPa・s~1500 mPa・s。組成物的25℃下的黏度是指使用E型黏度計(東機產業股份有限公司製造,製品名:黏度計(VISCOMETER)-TV22,適用錐板(cone plate)型轉子:3°×R17.65)而測定的25℃下的黏度。
組成物的製造方法並無特別限定,可使用該技術領域中通常所使用的方法。例如,可藉由對銅粒子及有機溶劑、以及視需要的其他成分進行分散處理來製備。分散處理可使用石川式攪拌機、自轉公轉式攪拌機、超薄膜高速旋轉式分散機、輥磨機、超音波分散機、珠磨機等介質分散機;均質機、西弗森(Silverson)攪拌機等空腔化(cavitation)攪拌裝置;阿魯特邁澤(Ultimaizer)等的相向對撞法等。另外,亦可將該些手法適宜組合使用。
根據本實施形態的組成物,即便在應用於氣溶膠噴射印刷的情況下,亦可形成具有充分的厚度的配線。另外,藉由將本實施形態的組成物應用於氣溶膠噴射印刷,即便在具有曲面、凹凸面等的基材中亦可形成配線。
[導體的製造方法]
本實施形態的導體的製造方法包括:將所述實施形態的組成物霧化的步驟(霧化步驟);以及將經霧化的組成物印刷的步驟(印刷步驟)。
本實施形態的導體的製造方法包括:將所述實施形態的組成物霧化的步驟(霧化步驟);以及將經霧化的組成物印刷的步驟(印刷步驟)。
霧化步驟及印刷步驟例如可使用包括噴霧器以及連接於噴霧器的噴出噴嘴的噴霧裝置來進行。此種噴霧裝置可直接使用適用公知的噴射方法的裝置。作為公知的噴射方法,例如可列舉氣溶膠沈積(aerosol deposition)法、冷噴塗(cold spray)法、熱噴塗(thermal spray)法等氣溶膠噴射法等。霧化步驟及印刷步驟的條件可考慮銅粒子的種類及含量、有機溶劑的種類及含量等而適宜設定。
導體的製造方法可更包括:使所印刷的組成物燒結的步驟(燒結步驟)。組成物中所含有的銅粒子在燒結步驟後可具有銅粒子彼此熔接的結構。
在燒結步驟中,例如可藉由進行加熱而使組成物燒結。該情況下的加熱溫度可為300℃以下、250℃以下、或230℃以下。加熱方法並無特別限制,可為藉由加熱板的加熱、藉由紅外加熱器的加熱等。關於加熱,加熱可在一定的溫度下進行,亦可使溫度不規則地變化來進行。或者,在燒結步驟中,亦可藉由照射脈衝雷射等雷射而使組成物燒結。
實施燒結步驟的環境並無特別限制,可為通常的導體的製造步驟中所使用的氮、氬等的惰性氣體環境,亦可為在惰性氣體環境中加入了氫、甲酸等還原性物質的還原性氣體環境。燒結步驟中的壓力並無特別限制,可為大氣壓下或減壓下。燒結步驟中的燒結時間(加熱時間或照射雷射的時間)並無特別限制,可考慮加熱溫度或雷射的能量、環境、銅粒子的含量等而適宜設定。
導體的製造方法視需要亦可包括其他步驟。作為其他步驟,例如可列舉:自所印刷的組成物去除有機溶劑的步驟、對所獲得的成形體的表面進行粗糙化的步驟;對所獲得的成形體的表面進行清洗的步驟等。
[導體]
本實施形態的導體包含使所述實施形態的組成物燒結而成的燒結體。作為導體的形狀,例如可列舉薄膜狀、圖案狀等。本實施形態的導體可用於各種電子零件的配線、被膜等的形成。本實施形態的導體即便為細線(例如線寬200 μm以下)亦具有充分的厚度(例如1 μm以上),因此可較佳地用於MID中。另外,本實施形態的導體亦較佳地用於不以通電為目的的裝飾、列印等用途。進而,本實施形態的導體亦可較佳地用作鍍敷籽晶層。在用作鍍敷籽晶層的情況下,形成於鍍敷籽晶層上的鍍敷層中使用的金屬的種類並無特別限制,鍍敷方法亦可為電鍍或無電鍍的任一種。
本實施形態的導體包含使所述實施形態的組成物燒結而成的燒結體。作為導體的形狀,例如可列舉薄膜狀、圖案狀等。本實施形態的導體可用於各種電子零件的配線、被膜等的形成。本實施形態的導體即便為細線(例如線寬200 μm以下)亦具有充分的厚度(例如1 μm以上),因此可較佳地用於MID中。另外,本實施形態的導體亦較佳地用於不以通電為目的的裝飾、列印等用途。進而,本實施形態的導體亦可較佳地用作鍍敷籽晶層。在用作鍍敷籽晶層的情況下,形成於鍍敷籽晶層上的鍍敷層中使用的金屬的種類並無特別限制,鍍敷方法亦可為電鍍或無電鍍的任一種。
導體的體積電阻率可為75 μΩ・cm以下、50 μΩ・cm以下、30 μΩ・cm以下、或20 μΩ・cm以下。
[結構體]
本實施形態的結構體包括基材、以及設置於基材上的所述實施形態的導體。基材的材質並無特別限制,可具有導電性亦可不具有導電性。具體而言,可列舉:Cu、Au、Pt、Pd、Ag、Zn、Ni、Co、Fe、Al、Sn等金屬;該些金屬的合金;氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO)、Si等半導體;玻璃、陶瓷、黑鉛、石墨等碳材料;樹脂、紙、該些的組合等。所述實施形態的導體可於低溫(例如300℃以下)下形成,因此即便在耐熱性比較低的樹脂基材上,亦可形成金屬箔、配線圖案等。作為耐熱性低的樹脂,例如可列舉:聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚甲基戊烯樹脂等聚烯烴樹脂;聚碳酸酯樹脂等。基材的形狀並無特別限制,可選擇膜、片、板、具有曲面的形狀等任意的形狀。
本實施形態的結構體包括基材、以及設置於基材上的所述實施形態的導體。基材的材質並無特別限制,可具有導電性亦可不具有導電性。具體而言,可列舉:Cu、Au、Pt、Pd、Ag、Zn、Ni、Co、Fe、Al、Sn等金屬;該些金屬的合金;氧化銦錫(indium tin oxide,ITO)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO)、Si等半導體;玻璃、陶瓷、黑鉛、石墨等碳材料;樹脂、紙、該些的組合等。所述實施形態的導體可於低溫(例如300℃以下)下形成,因此即便在耐熱性比較低的樹脂基材上,亦可形成金屬箔、配線圖案等。作為耐熱性低的樹脂,例如可列舉:聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚甲基戊烯樹脂等聚烯烴樹脂;聚碳酸酯樹脂等。基材的形狀並無特別限制,可選擇膜、片、板、具有曲面的形狀等任意的形狀。
本實施形態的結構體可較佳地用作MID。具體而言,可用於智慧型手機天線、車載用配線、積層板、太陽電池面板、顯示器、電晶體、半導體封裝、積層陶瓷電容器等電子零件等中。本實施形態的結構體可用作電性配線、散熱膜、表面被覆膜等構件。
[實施例]
[實施例]
以下,基於實施例對本發明加以具體說明,但本發明並不限定於該些實施例。
(實施例1~實施例12及比較例1~比較例36)
[組成物的製備]
將以下所示的銅粒子(A)65質量份與表1、表2、及表3中所示的比例(質量比)的有機溶劑(B)35質量份混合,分別製備實施例1~實施例12及比較例1~比較例36的組成物。將實施例1~實施例12及比較例1~比較例36的組成物的25℃下的黏度示於表1、表2、及表3中。
[組成物的製備]
將以下所示的銅粒子(A)65質量份與表1、表2、及表3中所示的比例(質量比)的有機溶劑(B)35質量份混合,分別製備實施例1~實施例12及比較例1~比較例36的組成物。將實施例1~實施例12及比較例1~比較例36的組成物的25℃下的黏度示於表1、表2、及表3中。
<銅粒子(A)>
作為銅粒子,使用將球狀銅粒子(A1)與薄片狀銅粒子(A2)以70:30(質量比)混合而成者(球狀銅粒子(A1)的含量相對於薄片狀銅粒子(A2)的含量的比例:2.3)。
球狀銅粒子(A1):製品名 CH0200,三井金屬礦業股份有限公司,中值粒徑(D50):0.15 μm
薄片狀銅粒子(A2):製品名 1050YF,三井金屬礦業股份有限公司,中值粒徑(D50):1.4 μm
作為銅粒子,使用將球狀銅粒子(A1)與薄片狀銅粒子(A2)以70:30(質量比)混合而成者(球狀銅粒子(A1)的含量相對於薄片狀銅粒子(A2)的含量的比例:2.3)。
球狀銅粒子(A1):製品名 CH0200,三井金屬礦業股份有限公司,中值粒徑(D50):0.15 μm
薄片狀銅粒子(A2):製品名 1050YF,三井金屬礦業股份有限公司,中值粒徑(D50):1.4 μm
再者,球狀銅粒子(A1)及薄片狀銅粒子(A2)的中值粒徑(D50)是使用次微米粒子分析儀N5 PLUS(貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)公司)進行測定而得。
<有機溶劑(B)>
第1有機溶劑(B1)
環己酮(B1-1)(20℃蒸汽壓:260 Pa)
乙醇(B1-2)(20℃蒸汽壓:5.95 kPa)
第2有機溶劑(B2)
甘油(B2-1)(20℃蒸汽壓:1 Pa)
萜品醇(B2-2)(20℃蒸汽壓:13 Pa)
其他有機溶劑(B3)(20℃蒸汽壓超過20 kPa的有機溶劑)
丙酮(B3-1)(20℃蒸汽壓:24.7 kPa)
二乙醚(B3-2)(20℃蒸汽壓:58.6 kPa)
第1有機溶劑(B1)
環己酮(B1-1)(20℃蒸汽壓:260 Pa)
乙醇(B1-2)(20℃蒸汽壓:5.95 kPa)
第2有機溶劑(B2)
甘油(B2-1)(20℃蒸汽壓:1 Pa)
萜品醇(B2-2)(20℃蒸汽壓:13 Pa)
其他有機溶劑(B3)(20℃蒸汽壓超過20 kPa的有機溶劑)
丙酮(B3-1)(20℃蒸汽壓:24.7 kPa)
二乙醚(B3-2)(20℃蒸汽壓:58.6 kPa)
[表1]
[表2]
[表3]
[結構體的製作]
使用氣溶膠噴射印刷機(奧托梅克(OPTOMEC)公司製造),將所獲得的實施例1~實施例12及比較例1~比較例36的組成物印刷至液晶聚合物(liquid crystal polymer,LCP)基板(三菱工程塑膠股份有限公司製造)或聚碳酸酯(polycarbonate,PC)基板(三菱工程塑膠股份有限公司製造),形成配線圖案。其後,對所印刷的組成物於還原性氣氛下,以225℃進行60分鐘加熱、或一邊吹附混合氣體(forming gas)(5%氫、95%氮的氣體)一邊照射雷射,藉此使銅粒子燒結,獲得包括配線圖案(導體)的結構體。
使用氣溶膠噴射印刷機(奧托梅克(OPTOMEC)公司製造),將所獲得的實施例1~實施例12及比較例1~比較例36的組成物印刷至液晶聚合物(liquid crystal polymer,LCP)基板(三菱工程塑膠股份有限公司製造)或聚碳酸酯(polycarbonate,PC)基板(三菱工程塑膠股份有限公司製造),形成配線圖案。其後,對所印刷的組成物於還原性氣氛下,以225℃進行60分鐘加熱、或一邊吹附混合氣體(forming gas)(5%氫、95%氮的氣體)一邊照射雷射,藉此使銅粒子燒結,獲得包括配線圖案(導體)的結構體。
<霧化印刷性>
將可自氣溶膠噴射印刷機的噴嘴印刷組成物的情況評價為「A」,將不可印刷的情況評價為「B」。將結果示於表4、表5、及表6中。
將可自氣溶膠噴射印刷機的噴嘴印刷組成物的情況評價為「A」,將不可印刷的情況評價為「B」。將結果示於表4、表5、及表6中。
<配線形成性>
在可自氣溶膠噴射印刷機的噴嘴印刷組成物的情況下,對於相對於基板上的高度5 mm的凹凸面而製作的配線,使用數位萬用表電阻計(三和電氣計器股份有限公司製造的CD800a),在3 cm間的兩點處測定電阻值,此時,將電阻值小於50 Ω的情況評價為「A」,將電阻值為50 Ω~100 Ω的情況評價為「B」,將電阻值超過100 Ω的情況評價為「C」。將結果示於表4、表5、及表6中。
在可自氣溶膠噴射印刷機的噴嘴印刷組成物的情況下,對於相對於基板上的高度5 mm的凹凸面而製作的配線,使用數位萬用表電阻計(三和電氣計器股份有限公司製造的CD800a),在3 cm間的兩點處測定電阻值,此時,將電阻值小於50 Ω的情況評價為「A」,將電阻值為50 Ω~100 Ω的情況評價為「B」,將電阻值超過100 Ω的情況評價為「C」。將結果示於表4、表5、及表6中。
<厚膜形成性>
在可自氣溶膠噴射印刷機的噴嘴印刷組成物的情況下,使用非接觸表面・層剖面形狀測量系統(範特斯堪(VertScan),菱化系統股份有限公司)來測定基板上的配線的厚度。將配線的厚度超過3.0 μm的情況評價為「A」,將配線的厚度為1.0 μm~3.0 μm的情況評價為「B」,將配線的厚度小於1.0 μm的情況評價為「C」。將結果示於表4、表5、及表6中。
在可自氣溶膠噴射印刷機的噴嘴印刷組成物的情況下,使用非接觸表面・層剖面形狀測量系統(範特斯堪(VertScan),菱化系統股份有限公司)來測定基板上的配線的厚度。將配線的厚度超過3.0 μm的情況評價為「A」,將配線的厚度為1.0 μm~3.0 μm的情況評價為「B」,將配線的厚度小於1.0 μm的情況評價為「C」。將結果示於表4、表5、及表6中。
[表4]
[表5]
[表6]
實施例1~實施例12的組成物即便在應用於氣溶膠噴射印刷的情況下亦示出優異的霧化印刷性,所獲得的配線具有充分的厚度(厚膜)。相對於此,比較例1~比較例36的組成物雖然霧化印刷性優異,但配線的厚度不充分。根據該些結果確認到,本發明的組成物即便在應用於氣溶膠噴射印刷的情況下,亦可形成具有充分的厚度的配線。
無
無
Claims (8)
- 一種組成物,其含有銅粒子、以及 有機溶劑,且 所述有機溶劑包含:第1有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為200 Pa以上且20 kPa以下;及第2有機溶劑,20℃下的蒸汽壓為0.5 Pa以上且小於200 Pa。
- 如申請專利範圍第1項所述的組成物,其中相對於組成物總質量100質量份,所述銅粒子的含量為20質量份~80質量份。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的組成物,其中所述組成物的25℃下的黏度為50 mPa·s~3000 mPa·s。
- 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的組成物,其用於氣溶膠噴射印刷。
- 一種導體的製造方法,其包括:將如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的組成物霧化的步驟;以及 將經霧化的所述組成物印刷的步驟。
- 如申請專利範圍第5項所述的導體的製造方法,其更包括:使所印刷的所述組成物燒結的步驟。
- 一種導體,其包含使如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的組成物燒結而成的燒結體。
- 一種結構體,其包括:基材;以及設置於所述基材上的如申請專利範圍第7項所述的導體。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |