TWI585184B - 組成物套組、導電性基板及其製造方法以及導電性接著材組成物 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種組成物套組、導電性基板及其製造方法以及導電性接著材組成物。
利用印刷法的配線圖案的形成由於具有低能量、低成本、高產量、按需(on-demand)生產等優點,故被視為有前景。該目的是藉由以下方式來實現:使用含有金屬元素的油墨糊藉由印刷法而形成圖案後,對所印刷的配線圖案賦予金屬傳導性。
先前,出於該目的使用導電糊,該導電糊是將薄片狀的銀或銅於熱塑性性樹脂或熱硬化性樹脂的黏合劑中與有機溶劑、視需要的硬化劑及觸媒等一起混合而成。關於該導電糊的使用方法,藉由以下方式來進行:藉由配量器(dispenser)或網版印刷而塗佈於對象物上,於常溫下乾燥,或加熱至150℃左右而使黏合劑樹脂硬化,製成導電性被膜。對於如此而獲得的導電性被膜而言,內部的金屬粒子僅一部分物理接觸而實現導通,並且藉由硬化的樹脂表現出導電層的強度及與基板的接著性。
然而,此種導電糊藉由粒子間的物理接觸而實現導通,且黏合劑殘存於一部分銀粒子之間而妨礙接觸,故體積電阻率雖亦取決於製膜條件,但為10-6Ω.m~10-7Ω.m的範圍,與金屬銀或銅的體積電阻率16×10-9Ω.m、17×10-9Ω.m相比較,成為10倍~100倍的值而成為無論如何也比
不上金屬膜的值。另外,對於先前的銀糊而言,由於銀粒子為粒徑1μm~100μm的薄片狀,故原理上不可能印刷薄片狀銀粒子的粒徑以下的線寬的配線。就該些方面而言,先前的銀糊不適於微細的配線圖案形成。
作為克服該些使用銀或銅的導電糊的缺點的方法,正在研究使用金屬奈米粒子的配線圖案形成方法,已確立了使用金或銀奈米粒子的方法(例如參照日本專利特開2004-273205號公報)。然而,於使用金或銀等貴金屬奈米粒子時,由於材料自身昂貴,故該超精細印刷用分散液的製作單價亦變高,而成為作為通用品而廣泛普及的方面的大的經濟障礙。進而,對於銀奈米粒子而言,隨著配線寬及配線間的間隙變窄,浮現出由電遷移(electromigration)引起的電路間的絕緣下降等缺點或問題。
作為配線形成用的金屬奈米粒子分散液,期待利用電遷移少、且與金或銀相比較而材料自身的單價亦相當低廉的銅。作為銅的奈米粒子分散液,已使用了將金屬銅奈米粒子分散於分散劑中的分散液(例如參照日本專利第3599950號公報)或將氧化銅奈米粒子分散於高極性有機溶劑中的分散液。
另一方面,上述將薄片狀的金屬混合於樹脂黏合劑中的導電糊可藉由黏合劑樹脂的接著力而與基材接著,但金屬奈米粒子分散液不含黏合劑樹脂而與基材的接著性成為課題。
因此,為了提高接著性而考慮到添加樹脂,但於添加
樹脂的情形時,導體化時存在於金屬奈米粒子間的樹脂妨礙金屬奈米粒子彼此的接觸、熔著而使導體層的體積電阻率增加的情況為課題。因此,關於接著性的提高,已報告對基板側的樹脂進行研究以提高接著性的嘗試(例如參照日本專利特開2008-200557號公報)。
然而,如上所述的對基板側的樹脂進行研究的接著性提高方法無法應用於無機或金屬的基板,此亦為課題。本發明是鑒於上述先前技術而成,其課題在於達成以下目的。
本發明的目的在於提供一種導電性接著材組成物、含有該導電性接著材組成物的組成物套組、使用該等的導電性基板及其製造方法,上述導電性接著材組成物表現出表面具有導電性的基板與由含有金屬的粒子分散液形成的導體層的高接著性,可確保上述導體層與基板的導通。
本發明包含以下態樣。
(1)一種組成物套組,其含有導體層形成用組成物(以下亦稱為「導電油墨」)及導電性接著材組成物,上述導體層形成用組成物含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子,上述導電性接著材組成物含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子。
(2)如上述(1)所述之組成物套組,其中上述含金屬氧化物的無機粒子為選自由銅氧化物粒子、及核部為金屬銅且殼部為氧化銅的核殼(core-shell)粒子所組成的組群中的至少一種。
(3)如上述(1)或(2)所述之組成物套組,其中上述導電性粒子含有選自由銅、氧化銅、氧化亞銅、金、氧化金、鉑、氧化鉑、銀、氧化銀、鈀、氧化鈀、銠、氧化銠、鎳及氧化鎳所組成的組群中的至少一種。
(4)如上述(1)至(3)中任一項所述之組成物套組,其中上述黏合材為有機黏合材、無機黏合材或其組合。
(5)如上述(1)至(4)中任一項所述之組成物套組,其中上述黏合材為選自由環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、酚樹脂、異氰酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、可溶酚醛樹脂(resole resin)、矽氧烷樹脂及它們的前驅物化合物所組成的組群中的至少一種有機黏合材。
(6)如(1)至(4)中任一項所述之組成物套組,其中上述黏合材為選自由氧化矽、氧化鈦、氧化鋯、氧化鎢、氧化鋅、氧化鉻、及它們的前驅物化合物所組成的組群中的至少一種無機黏合材。
(7)一種導電性基板,其具有:基板,其具有導電膜;導電性接著層,其是設置於上述導電膜上,且為含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物的硬化物;以及含有金屬的導體層,其是設置於上述導電性接著層上,且為含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子的導體層形成用組成物的還原物。
(8)如上述(7)所述之導電性基板,其中上述導體層含有金屬銅。
(9)如上述(7)或(8)所述之導電性基板,其中上述導電膜含有選自由鋁、銅、銀、金、鉑、鎳、錫、鉛、鈀、氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide,IZO)、氧化鋅錫(Zinc Tin Oxide,ZTO)、摻氟的氧化錫(FTO)、InO2、SnO2及ZnO所組成的組群中的至少一種。
(10)如上述(7)至(9)中任一項所述之導電性基板,其中上述導體層的體積電阻率為1.5×10-8Ω.m~1.0×10-7Ω.m,且上述導體層中的金屬的至少一部分與上述導電性接著層中的導電性粒子的至少一部分藉由金屬鍵結而一體化。
(11)如上述(7)至(10)中任一項所述之導電性基板,其中上述導體層的平均厚度為100nm以上,上述導電性接著層的平均厚度為10nm~2000nm。
(12)一種導電性基板的製造方法,其製造如上述(7)至(11)中任一項所述之導電性基板,該製造方法包括:於具有導電膜的基板上賦予含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物,形成導電性接著材組成物層的步驟;使上述導電性接著材組成物層中的黏合材硬化,形成導電性接著層的步驟;於上述導電性接著層上賦予含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子的導體層形成用組成物,形成導體層形成用組成物層的步驟;以及將上述導體層形成用組成物層中的金屬氧化物還原,形成含有金屬的導體層的步驟。
(13)一種導電性接著材組成物,其含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子,且被用於如上述(1)至(6)中任一項所述之組成物套組中。
(14)一種導電性接著材組成物,其含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子,且被用於如上述(12)所述之製造方法中。
根據本發明,可提供一種導電性接著材組成物、含有該導電性接著材組成物的組成物套組、使用該等的導電性基板及其製造方法,上述導電性接著材組成物表現出表面具有導電性的基板與由含有金屬的粒子分散液所形成的導體層的高接著性,而可確保上述導體層與基板的導通。
於本說明書中,「步驟」一詞不僅是指獨立的步驟,即便於無法與其他步驟明確區分的情形時,只要可達成該步驟的預期目的,則亦包括在該用語中。另外,使用「~」表示的數值範圍表示分別含有「~」前後所記載的數值作為最小值及最大值的範圍。進而,關於組成物中的各成分的量,於組成物中存在多種相當於各成分的物質的情形時,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量。
<組成物套組>
本發明的組成物套組含有至少一種導體層形成用組成物(導電油墨)及至少一種導電性接著材組成物,上述導
體層形成用組成物含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子,上述導電性接著材組成物含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子。上述組成物套組視需要亦可更含有其他構成要素。
使用含有導體層形成用組成物、及含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物的上述組成物套組,於基板上經由導電性接著層而形成導體層,藉此即便於基板表面上存在導電膜的情形時,導體層與基板表面亦具有優異的接著性,並且確保導體層與導電膜的優異的導通。該情況例如可如以下般考慮。
一般認為,導電性接著材組成物所含的導電性粒子的數量平均粒徑為特定範圍且極小,故可使導電性接著層極薄,從而可抑制由黏合材導致的導電性的降低。進而,一般認為,導電性接著層中的導電性粒子的一部分與導體層中的導電性成分(即金屬)藉由金屬鍵結而容易一體化,因此藉由黏合材的接著力與金屬鍵結的接著力的相互作用,即便導電性接著層薄,亦可獲得所需的接著力。
[導電性接著材組成物]
本發明的導電性接著材組成物為含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的液狀物,且被用作構成上述組成物套組的要素。另外,上述導電性接著材組成物被用於後述導電性基板的製造方法中。因此,導電性接著材組成物例如是為了對具有導電膜的基板賦予接著性及電氣導通性而使用。即,本發明的另一態樣為含有黏
合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物作為組成物套組的使用。進而,本發明的另一態樣為含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物於導電性基板的製造方法中的使用。
導電性接著材組成物(以下亦稱為「導電接著層形成用液狀物」)較佳為含有含過渡金屬、過渡金屬氧化物等的導電性粒子及黏合材,視需要更含有溶劑的液狀物。藉由塗佈或印刷對基板賦予該導電性接著材組成物,形成導電性接著層,於其上設置由後述導電油墨所形成的導體層。導電油墨的詳細情況將於後述,較佳為含有銅的導電油墨(以下亦稱為「銅導電油墨」)。例如,印刷銅導電油墨後,對銅導電油墨進行導體化處理而形成導體層。此時的導體化處理較佳為於甲酸氣體的存在下進行加熱的導體化處理,或賦予溶液(以下亦稱為「還原性處理液」)的處理,上述溶液為於一種溶液中一併含有將銅氧化物離子化或錯合物化的化學劑、與將銅離子或銅錯合物還原成金屬銅的還原劑的溶液。再者,亦可塗佈或印刷導電性接著材組成物後,進行加熱而使導電性接著材組成物中的黏合材或其前驅物的一部分或全部硬化。藉此,可於在底層的基板與由導電油墨形成的導體層之間確保導通的情況下賦予接著性。
此種導電性接著材組成物是藉由塗佈或印刷而賦予至基板上,故較佳為25℃下的動態黏度為1mPa.s~400,000
mPa.s。特別於藉由噴墨印刷來進行印刷的情形時,動態黏度較佳為5mPa.s~20mPa.s。再者,動態黏度可藉由黏彈性測定裝置(例如Physica MCR-501,安東帕(Anton Paar)公司製造)來進行測定。具體而言,安裝角度為1°、直徑為50mm的錐型測定夾具(CP50-1),將導電性接著材組成物於測定位置自測定夾具中溢出的程度的導電性接著材組成物導入至測定裝置中,將使測定夾具降低至測定位置時溢出的導電性接著材組成物刮去而設置(set)導電性接著材組成物後,進行測定。測定是設置導電性接著材組成物後靜置10分鐘而使初期狀態一致後,於25℃下於剪切速度為0.5s-1的條件下進行。
用於賦予導電性接著材組成物的塗佈方法可使用旋轉塗佈機法、噴霧塗佈機法、噴墨塗佈機法、棒塗佈機法、凹版塗佈機法、刀刃塗佈機法、模塗機法、刮刀式塗佈機(comma coater)法、狹縫塗佈機法、敷料器法、浸漬塗佈法等。
將導電性接著材組成物印刷於僅必要部分的印刷方法可使用噴墨印刷法、配量器法、針形配量器(needle dispenser)法、凸版印刷法、凹版印刷法、凹面印刷(gravure printing)法、網版印刷法、噴射印刷(jet printing)法、轉印印刷法、套版印刷法等。
對於在基板上藉由塗佈或印刷賦予導電性接著材組成物而形成的導電性接著材組成物層,就抑制伴隨著流動而產生的膜厚不均(膜厚的不均勻性)的觀點而言,較佳為
常溫放置、於加熱或減壓下加以乾燥後,進入下一步驟。
對於藉由塗佈或印刷而形成的導電性接著材組成物層,就避免導電油墨的賦予時(例如印刷時)導電性接著材組成物中的黏合劑移動至導電油墨層中而妨礙導體化的觀點而言,較佳為藉由加熱使導電性接著材組成物中的黏合材成為半硬化或硬化狀態。加熱溫度雖然取決於黏合材的硬化溫度及所需的硬化狀態,但較佳為100℃~300℃。就材料的耐熱性的觀點而言,更佳為100℃~200℃,就黏合材的反應性的觀點而言,更佳為130℃~200℃。
由導電性接著材組成物形成的導電性接著層的平均厚度並無特別限制。就表現出接著性的觀點而言,較佳為10nm以上,更佳為100nm以上。就減小介隔導電性接著層的連接電阻的觀點而言,導電性接著層的厚度較佳為5μm以下,更佳為2μm以下,進而佳為1μm以下。
(導電性粒子)
導電性接著材組成物含有至少一種導電性粒子,該導電性粒子的數量平均粒徑為1nm~3000nm。上述導電性粒子只要為具有導電性的粒子,則並無特別限制。所謂上述導電性粒子,是指導電性粒子為由體積電阻率為1×10-7Ω.m以下的材料所構成的粒子、或對該導電性粒子於後述導體化處理條件下進行還原處理後的導體層的體積電阻率成為9×10-7Ω.m以下的粒子。
導電性接著材組成物中所含有的導電性粒子較佳為含有選自由過渡金屬及過渡金屬氧化物所組成的組群中的至
少一種,更佳為含有選自由銅、氧化銅、氧化亞銅、金、氧化金、鉑、氧化鉑、銀、氧化銀、鈀、氧化鈀、銠、氧化銠、鎳及氧化鎳所組成的組群中的至少一種。於導電性粒子含有選自由過渡金屬及過渡金屬氧化物所組成的組群中的至少一種的情形時,其含有率較佳為於導電性粒子中為70質量%以上,更佳為90質量%以上。
上述導電性粒子較佳為過渡金屬粒子、過渡金屬氧化物的粒子、或以過渡金屬為核且以過渡金屬氧化物為殼的核殼粒子,更佳為過渡金屬氧化物的粒子、或以過渡金屬為核且以過渡金屬氧化物為殼的核殼粒子。
於導電性粒子含有過渡金屬氧化物的情形時,如後述般,於導電油墨的導體化步驟中形成含有金屬性的過渡金屬的粒子。於導電油墨的導體化處理為「甲酸氣體的存在下的加熱處理」或「賦予溶液(還原性處理液)的處理,該溶液(還原性處理液)為於一種溶液中一併含有將氧化物離子化或錯合物化的化學劑、與將金屬離子或金屬錯合物還原而製成金屬的還原劑的溶液」的情形時,該些含有金屬性的過渡金屬的粒子成為由導電油墨形成的金屬緻密層的析出起點,可與由導電油墨形成的導體層的至少一部分一體化。藉此,有可更有效地獲得基板與導體層的接著性及電氣導通性的傾向。
即,導電性接著材組成物中的導電性粒子所含的過渡金屬元素較佳為可成為來源於導電油墨的金屬緻密層的析出起點的種類的過渡金屬元素。再者,如上所述,只要於
導電油墨的導體化處理的初期之前生成該金屬性的過渡金屬即可,因此導電性粒子亦可含有過渡金屬氧化物。於後述導電性基板的製造方法中,進行將導電油墨中的金屬氧化物還原的導體化處理。伴隨著該導體化處理而導電性粒子中的過渡金屬氧化物亦被還原,故導電性粒子中生成金屬性的過渡金屬。
導電性接著材組成物中的導電性粒子中所用的過渡金屬元素的種類可列舉銅、金、鉑、銀、鈀、銠、鎳等。另外,該等的過渡金屬氧化物可列舉氧化鈀、氧化金、氧化銀、氧化銅、氧化亞銅、氧化鉑、氧化銠、氧化鎳等。作為過渡金屬氧化物,氧化金、氧化鉑、氧化銠、氧化銀、氧化鈀、氧化銅及氧化亞銅特別容易被還原,可容易地於導電油墨的導體化處理的初期形成金屬性的過渡金屬,優於其他過渡金屬氧化物。
上述導電性粒子的數量平均粒徑為1nm以上、3000nm以下,就導電性接著層的接著性及導電性的觀點而言,較佳為10nm以上、2500nm以下,更佳為50nm以上、2000nm以下。進而,就更優異的分散性的觀點而言,導電性粒子的數量平均粒徑較佳為1000nm以下,更佳為500nm以下,進而佳為100nm以下。進而,就更優異的導電性的觀點而言,導電性粒子的數量平均粒徑較佳為1nm以上,更佳為10nm以上,進而佳為50nm以上。再者,導電性粒子的數量平均粒徑是使用穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡來測定。例如於掃描式電子顯微鏡的情況
下,以加速電壓10kV、導電性粒子的平均直徑佔視場的十分之一左右的倍率進行觀察,將各導電性粒子重疊而無法明確地確認各自的外形的導電性粒子除外,於剩下的導電性粒子中隨機選擇100個導電性粒子並進行測量,將測量所得的等效圓直徑(equivalent circle diameter)作為算術平均值而求出導電性粒子的數量平均粒徑。再者,於自一視場中無法選出100個粒子的情形時,自多個視場中進行測量。
另外,上述導電性粒子的90體積%平均分散粒徑較佳為2μm(2000nm)以下,更佳為1μm(1000nm)以下,進而佳為0.6μm(600nm)以下。另外,下限並無特別限制,就分散性的觀點而言,較佳為1nm以上,更佳為10nm以上。導電性粒子的90%體積平均分散粒徑是作為如下粒徑而求出,即,對導電性粒子的分散物使用雷射散射法粒度分布測定裝置測定粒徑分布,以自小粒徑側起的累計體積達到90%的粒徑。
進而,於藉由噴墨印刷法或噴墨塗佈機法賦予上述導電性接著材組成物而形成導電性接著材組成物層的情形時,導電性粒子的最大分散粒徑較佳為1μm以下。下限並無特別限制。例如為1nm以上。導電性粒子的最大分散粒徑是對導電性粒子的分散物使用雷射散射法粒度分布測定裝置進行測定。
將使用雷射散射法粒度分布測定裝置的測定法的一例示於以下。
使用安裝有通用液體模組(universal liquid module)的雷射散射法粒度分布測定裝置LS13320(貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)公司製造),為了使光源穩定而放入本體電源並放置30分鐘後,於液體模組中,根據測定程式藉由沖洗(Rinse)命令而導入不含粒子的分散介質,根據測定程式進行去泡(De-bubble)、測量偏移(Measure Offset)、對齊(Align)、測量背景(Measure Background)。
繼而,使用測定程式的測量載荷(Measure Loading),利用滴管將經振盪混合而變均勻的導電性粒子的分散物以測定程式自樣品量低(Low)起至到達可以(OK)為止的方式添加至液體模組中。其後,根據測定程式進行測量(Measure),取得粒徑分布。此時,作為雷射散射法粒度分布測定裝置的設定,分別使用泵速(Pump Speed):70%、包含PIDS資料(Include PIDS data):開啟(ON)、運轉長度(Run Length):90秒(seconds)、分散介質折射率:1.332。再者,分散質折射率是使用與導電性粒子的材質對應的折射率。
上述導電性粒子的形狀並無特別限制。可列舉大致球狀、扁平狀、塊狀、板狀、鱗片狀、長粒狀、針狀、多面體形狀等。就對基板的賦予性或印刷性的觀點而言,較佳為大致球狀、扁平狀、長粒狀。導電性粒子的形狀是使用穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡來判定。例如於掃描式電子顯微鏡的情況下,藉由以加速電壓10kV、導電性粒子的平均長徑佔視場的十分之二至十分之四左右的倍
率進行觀察來判定。
導電性接著材組成物可含有一種導電性粒子,亦可含有多種導電性粒子。另外,除了導電性粒子外,亦可併用可成為溶液狀的過渡金屬化合物。
導電性接著材組成物中的導電性粒子的含有率並無特別限制。就導體化處理後的膜厚方向的導電性的觀點而言,導電性粒子的含有率較佳為於導電性接著材組成物的不揮發成分中為20質量%以上,更佳為30質量%以上,進而佳為40質量%以上。另外,就接著性的觀點而言,導電性粒子的含有率較佳為96質量%以下,更佳為95質量%以下,進而佳為94質量%以下。
(黏合材)
導電性接著材組成物含有至少一種黏合材。黏合材例如發揮以下作用:藉由其化學接著性及錨定效果(anchor effect),將導電性接著層中存在或生成的含有金屬性的過渡金屬的導電性粒子與基板接著。就用以表現出化學接著性及固著性錨定效果的強韌性的觀點而言,上述黏合材較佳為有機黏合材、無機黏合材或該等的組合,更佳為三維交聯性的有機黏合材、三維交聯性的無機黏合材或該等的組合。黏合材可為單獨一種,亦可併用兩種以上。
有機黏合材可列舉:環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、酚樹脂、異氰酸酯樹脂、聚脲樹脂、丙烯酸系樹脂、可溶酚醛樹脂、矽氧烷樹脂、聚醚樹脂、該等的前驅物化合物等。其中,有機黏合材較佳
為選自由環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、酚樹脂、異氰酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、可溶酚醛樹脂、矽氧烷樹脂及該等的前驅物化合物所組成的組群中的至少一種,更佳為選自由環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、異氰酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂及該等的前驅物化合物所組成的組群中的至少一種。
上述導電性接著材組成物除了有機黏合劑以外,視需要亦可更含有硬化劑。硬化劑是根據有機黏合材的種類而適宜選擇。例如於有機黏合材含有環氧樹脂的情形時,硬化劑是自通常所用的硬化劑中適宜選擇。具體可列舉酚硬化劑(較佳為多官能酚、酚樹脂等)、胺硬化劑等。硬化劑相對於黏合材的含量可根據硬化劑而適宜選擇。例如以當量基準計,可設定為0.8~1.2的比率。
無機黏合材較佳為選自由氧化矽、氧化鈦、氧化鋯、氧化鎢、氧化鋅、氧化鉻及該等的前驅物化合物所組成的組群中的至少一種。該些無機黏合材可使用溶膠凝膠(sol-gel)縮合物。具體可列舉:烷氧基矽烷縮合物、鹵化矽烷縮合物、有機鋁縮合物、烷氧基鈦縮合物、鹵化鈦縮合物、烷氧基鋯縮合物、鹵化鋯縮合物、有機酸鋯、有機酸銦、有機酸鎵、有機酸錫、有機酸鋅、氧化鎢等。其中,無機黏合材較佳為使用選自由烷氧基矽烷縮合物、有機鋁縮合物、烷氧基鈦縮合物及烷氧基鋯縮合物所組成的組群中的至少一種。
於使用溶膠凝膠縮合物作為無機黏合材的情形時,為
了提高添加至導電性接著材組成物中的前驅物的穩定性,亦可添加添加物。此種添加物可列舉三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺等。添加劑的添加量是根據添加劑的種類或目的等而適宜選擇。
另外,就提高與金屬的接著性、親和性的觀點而言,上述黏合材較佳為於黏合材的分子內具有極性取代基。極性取代基例如可列舉:聚乙二醇基、聚丙二醇基、羥基、羰基、胺基、醯亞胺基、醯胺基、硫醇基、二硫化物基、環氧基、硫環氧(thioepoxy)基、異腈(isocyanide)基、氰基、硫氰化物基、矽烷醇基、矽氮烷(silazane)基、矽烷酯(silanate)基、鈦酸酯基、磷酸酯基。黏合材較佳為具有選自由該些極性取代基所組成的組群中的至少一種極性取代基。
上述黏合材較佳為使用選自由黏合材的前驅物及經部分交聯的低聚物所組成的組群中的至少一種。藉由使用前驅物或低聚物作為黏合材,於導電性接著材組成物含有溶劑的情形時,對溶劑的溶解性、分散性提高。於使用前驅物或低聚物作為黏合材的情形時,亦可更含有硬化反應的促進劑。藉由含有促進劑,例如三維交聯反應更有效地進行。促進劑通常可使用酸、鹼、金屬觸媒等。促進劑的種類是根據黏合材的種類而適宜選擇。
導電性接著材組成物中的黏合材的含有率並無特別限制。就接著性的觀點而言,黏合材的含有率較佳為於導電性接著材組成物的不揮發成分中為4質量%以上,更佳為
5質量%以上,進而佳為6質量%以上。另外,就賦予導電性的觀點而言,黏合材的含有率較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而佳為60質量%以下。
導電性接著材組成物中的導電性粒子與黏合材的含有比率並無特別限制。其中,就兼具接著性與膜厚方向的導電性的觀點而言,黏合材的含量相對於導電性粒子的含量之比率(黏合材/導電性粒子)較佳為0.04~4,更佳為0.06~1.5。
導電性接著材組成物視需要亦可更含有溶劑。溶劑較佳為可溶解黏合材或黏合材的前驅物者。可溶解黏合材或黏合材的前驅物的溶劑是根據黏合材的種類而適宜選擇。具體而言,於包含有機黏合材作為黏合材的情形時,溶劑可列舉:碳酸伸丙酯等碳酸酯溶劑,γ-丁內酯等酯溶劑,丙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、三丙二醇等二醇醚溶劑,松油醇、異冰片基環己醇等脂環式醇溶劑,甲基異丁基酮、甲基乙基酮等酮溶劑等。另外,於黏合材包含無機黏合材的情形時,可列舉異丙醇、乙醇、丁醇、甘油、二甘油等水溶性醇溶劑及水等。
於導電性接著材組成物含有溶劑的情形時,溶劑的含有率是根據溶劑的種類等而適宜選擇。其中,較佳為以不揮發成分的含有率成為5質量%~70質量%的方式設定,更佳為以成為10質量%~60質量%的方式設定。
(導電性接著材組成物的製備)
導電性接著材組成物的製備方法例如可列舉:將黏合
材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子混合至視需要而使用的溶劑中的方法。各成分的種類及調配比例如上所述。於作為混合後所得的分散液的導電性接著材組成物的粒度分布大於上述範圍的情形時,亦可進行分散處理。另外,此後亦可藉由分級處理來調整分散液的最大粒徑。
分散處理是使用通常所用的分散機來進行。此種分散機可列舉:超音波分散機、薄層剪切分散機、珠磨機、亨舍爾混合機(Henschel mixer)、液-液碰撞式分散裝置、利用離心場的高速旋轉式分散機、輥磨機、膠體磨機等。
分級處理可使用通常所用的分級裝置來進行。此種分級裝置可列舉:離心分離裝置、過濾裝置、圓筒式離心沈降裝置、傾析器式離心沈降機、分離板式離心沈降機、利用靜置的粗粒的沈降操作等。
[導體層形成用組成物]
本發明的組成物套組含有至少一種導體層形成用組成物(導電油墨)。導電油墨含有至少一種含金屬氧化物的無機粒子及分散介質。導電油墨視需要亦可更含有其他成分。上述導電油墨較佳為將以金屬氧化物作為主成分的金屬系奈米粒子分散於分散介質中而成的液狀物,更佳為將以銅氧化物作為主成分的銅系奈米粒子分散於分散介質中而成的液狀物。將以銅氧化物作為主成分的銅系奈米粒子分散於分散介質中而成的液狀物例如可使用日本專利特開2009-215501號公報中記載者。
導電油墨中所含的含金屬氧化物的無機粒子可為金屬氧化物粒子,亦可為以金屬為核且以金屬氧化物為殼的核殼粒子。構成上述金屬氧化物的金屬元素可列舉銅、銀、鈀、鎳等。其中,構成金屬氧化物的金屬元素較佳為選自由銅及銀所組成的組群中的至少一種。
上述無機粒子中所含的金屬氧化物的含有率並無特別限制。其中,於無機粒子中金屬氧化物的含有率較佳為80質量%以上,更佳為90質量%以上,進而佳為95質量%以上。一般認為,於本實施形態的導電油墨中,金屬氧化物成分於導體化處理中以甲酸金屬或金屬離子的形式擴散,於導電性接著層中的導電性粒子的金屬上析出,藉此由導電油墨形成的導體層與導電性接著層一體化而表現出接著性及導電性,故無機粒子中的金屬氧化物的含有率較佳為80質量%以上。
上述無機粒子的形狀並無特別限制。可為球狀、塊狀、針狀、板狀、長粒狀、針狀、多面體形狀等的任一種。其中,就分散性及黏度特性的觀點而言,無機粒子的形狀較佳為球狀、塊狀、長粒狀、針狀及板狀的任一種。再者,無機粒子的形狀是根據使用穿透式電子顯微鏡,以加速電壓10kV、無機粒子的平均長徑佔視場的十分之二至十分之四左右的倍率觀察的粒子形狀而判定。另外,無機粒子的一次粒徑並無特別限制。其中,就分散性的觀點而言,無機粒子的一次粒徑較佳為1nm~1000nm,更佳為1nm~500nm,進而佳為10nm~100nm。無機粒子的一次粒
子的數量平均粒徑是使用穿透式電子顯微鏡或掃描式電子顯微鏡來測定。例如於使用掃描式電子顯微鏡的情況下,以加速電壓10kV、無機粒子的平均長徑佔視場的十分之二至十分之四左右的倍率進行觀察,將各無機粒子重疊而各自的外形無法確認的無機粒子除外,自剩餘的無機粒子中隨機選擇100個無機粒子進行測量,求出測量所得的等效圓直徑作為算術平均值。於自一視場中無法選出100個粒子的情形時,自多個視場中進行測量。
(銅系奈米粒子)
銅系奈米粒子較佳為選自由銅氧化物粒子、及核部為銅且殼部為氧化銅的具有核殼構造的粒子(以下亦簡稱「銅/氧化銅核殼粒子」)所組成的組群中的至少一種。銅系奈米粒子可單獨使用氧化銅粒子及銅/氧化銅核殼粒子中的任一種,亦可併用兩種。
-銅氧化物粒子-
銅氧化物粒子可列舉含有氧化亞銅、氧化銅或其混合物作為主成分的粒子。銅氧化物粒子中的氧化銅的含有率並無特別限制。例如較佳為80質量%以上,更佳為90質量%以上,進而佳為95質量%以上。銅氧化物粒子的形狀可列舉球狀、塊狀、針狀、板狀等。上述銅氧化物粒子例如亦可使用可作為以下般的市售品而獲取者:CIK奈米科技股份有限公司製造的藉由氧相蒸發法製作的氧化銅奈米粒子、日清工程股份有限公司製造的藉由電漿焰法合成的氧化銅奈米粒子、開米伊特(Chemirite)工業股份有限公
司製造的板狀氧化銅粒子、Palmeso股份有限公司製造的藉由脈波細線放電法(pulsed wire discharge)合成的氧化銅奈米粒子。
上述銅氧化物粒子較佳為一次粒徑為1nm~1000nm,更佳為1nm~500nm,進而佳為10nm~100nm。
-銅/氧化銅核殼粒子-
銅/氧化銅核殼粒子是核為金屬銅,且其周圍經氧化亞銅、氧化銅或其混合物被覆而成的無機粒子。銅/氧化銅核殼粒子的形狀可列舉球狀、塊狀、針狀、板狀等。銅/氧化銅核殼粒子例如亦可使用可作為以下般的市售品而獲取者:日清工程股份有限公司製造的藉由電漿焰法合成的表面經自然氧化的銅奈米粒子、TEKNA Plasma Systems Inc.(加拿大)製造的表面經強制氧化而成的銅奈米粒子。
就導體層的更優異的接著性及導電性的觀點而言,上述銅/氧化銅核殼粒子中的銅氧化物的含有率較佳為於銅氧化物與金屬銅的總量中為80質量%以上,更佳為90質量%以上,進而佳為95質量%以上。可認為其原因在於:於本實施形態的導電油墨中,例如銅氧化物成分於導體化處理中以甲酸亞銅或銅離子的形式擴散,於導電性接著層中的導電性粒子的金屬上析出,藉此由導電油墨形成的導體層與導電性接著層一體化而表現出更優異的接著性及導電性。
銅/氧化銅核殼粒子較佳為一次粒徑為1nm~1000nm,更佳為1nm~500nm,進而佳為10nm~100nm。
導電油墨中的含金屬氧化物的無機粒子的含有率並無特別限制。就所形成的導體層的接著性及導電性的觀點而言,較佳為於導電油墨的總質量中為15質量%以上,更佳為20質量%以上。
(分散介質)
導電油墨中所含的分散介質可列舉:γ-丁內酯、N-甲基吡咯啶酮、碳酸伸丙酯(propylene carbonate)、乙二醇亞硫酸酯、乙腈、環丁碸、松油醇等有機溶劑。其中,分散介質特佳為選自由γ-丁內酯、碳酸伸丙酯、乙二醇亞硫酸酯、環丁碸及松油醇所組成的組群中的至少一種。分散介質可含有單獨一種有機溶劑,亦可含有兩種以上的有機溶劑。分散介質的含有率並無特別限制。就黏度特性及所形成的導體層的接著性及導電性的觀點而言,較佳為於導電油墨的總質量中為90質量%以下,更佳為80質量%以下。
導電油墨中,除了分散介質及含有金屬氧化物的無機粒子以外,亦可含有其他成分。其他成分可列舉表面張力調整劑、觸變性賦予劑、增黏劑、還原劑等。另外,導電油墨較佳為氯化物離子、鈉離子、硝酸根離子等離子性成分及水的含有率於導電油墨中為10000質量ppm以下,更佳為2600質量ppm以下。若離子性成分及水的含有率為10000質量ppm以下,則可抑制導電油墨的成分凝聚或沈澱。
上述組成物套組中,除了導體層形成用組成物及導電
性接著材組成物以外,亦可更含有其他構成要素,亦可構成組成物套具(kit)。其他構成要素可列舉:記載使用導體層形成用組成物及導電性接著材組成物於具有導電膜的基板上形成導體層的方法的操作說明書、物質安全資料表、試驗成績單、用以對導電油墨進行導體化處理的試劑、導體層的防銹處理劑、絕緣用油墨、清洗溶劑、親液撥液處理劑等。
<導電性基板>
本發明的導電性基板具有:基板,其具有導電膜;導電性接著層,其是設置於上述導電膜上,且為含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物的硬化物;以及含有金屬的導體層,其是設置於上述導電性接著層上,其為含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子的導體層形成用組成物的還原物。上述導電性基板視需要亦可更具有其他構成要素。
(具有導電膜的基板)
導電性基板中,就導電性接著層表現出實現由導電油墨形成的導體層與基板之間的電氣導通的功能的觀點而言,可使用具有導電膜的基板。上述具有導電膜的基板可為基板整體具有導電性的導電體的基板,另外亦可為於絕緣性基板的至少一個面上具有導電膜的基板。
構成具有導電膜的基板的導電膜的金屬或金屬化合物可列舉:鋁、銅、銀、金、鉑、鎳、錫、鉛、鈀、氧化銦錫(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化銦鋅(Indium Zinc
Oxide,IZO)、氧化鋅錫(Zinc Tin Oxide,ZTO)、摻氟的氧化錫(FTO)、InO2、SnO2、ZnO等,較佳為含有選自由該等所組成的組群中的至少一種,更佳為含有由鋁、ITO、銅及金所組成的組群中的至少一種。
於具有導電性的基板為於絕緣性基板的至少一個面上具有導電膜的基板的情形時,上述導電膜只要設置於絕緣性基板上即可,其形狀並無特別限制。上述導電膜可設置於絕緣性基板面的整個面上,另外亦可設置於絕緣性基板面的一部分區域中。於將上述導電膜設置於絕緣性基板面的一部分區域中的情形時,設有導電膜的區域的形狀並無特別限制,是根據目的等而適宜選擇。另外,上述導電膜的厚度並無特別限制,是根據目的而適宜選擇。例如較佳為10nm~100000nm,更佳為50nm~50000nm。再者,導電膜的厚度是使用三維非接觸表面形狀測定裝置、觸針式表面形狀測定裝置、X射線斷層攝影術(X-ray tomography)來測定。
絕緣體基板可列舉由以下材料形成的膜、片材、板等:環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、矽酮樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚萘二甲酸乙二酯樹脂、聚醚碸樹脂、聚乙烯樹脂、對苯二甲酸酯樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚碳酸酯樹脂、液晶聚合物樹脂、氰酸酯-酯樹脂、纖維強化樹脂、聚烯烴樹脂、聚苯硫醚樹脂、玻璃、熱氧化膜、氮化矽、氮化硼、碳化矽等。絕緣體基板的大小及厚度並無特別限制,是根據目的等而適宜選擇。例如絕緣體基板的厚度較佳為
1μm~5000μm,更佳為10μm~1000μm。再者,絕緣體基板的厚度是使用卡尺、數位線性規(digital linear gauge)、超音波顯微鏡、X射線斷層攝影術來測定。
於上述具有導電膜的基板的上述導電膜上設有導電性接著層,該導電性接著層為含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物的硬化物。進而,於上述導電性接著層上設有含有金屬的導體層,該含有金屬的導體層為含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子的導體層形成用組成物的還原物。上述導電性接著層含有數量平均粒徑為特定範圍的導電性粒子及黏合劑,另外導體層含有作為上述無機粒子的還原物的金屬,由此導電膜與設置於導電性接著層上的導體層的接著性及導電性優異。
於上述導電性基板中,上述導電性接著層除了設置於導電膜上的區域中以外,亦可設置於導電膜上以外的絕緣體基板上的區域中。此時,由於絕緣體基板自身無導電性,故設置於絕緣體基板上的導電性接著層僅作為導體層與絕緣體基板的接著層而發揮功能。
上述導電性接著層的平均厚度並無特別限制。就接著性的觀點而言,導電性接著層的平均厚度較佳為10nm以上,更佳為100nm以上。另外,就導電性的觀點而言,導電性接著層的平均厚度較佳為5μm以下,更佳為2μm以下,進而佳為1μm以下。進而,就導電性及接著性的觀點而言,導電性接著層的平均厚度較佳為10nm~2000
nm,更佳為50nm~1500nm,進而佳為100nm~1000nm。再者,導電性接著層的平均厚度是使用三維非接觸表面形狀測定裝置、觸針式表面形狀測定裝置或原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM),對利用橢圓儀或切割刀等僅剝下導電性接著層所得的槽的深度測定任意選擇的10點的膜厚,並以其算術平均值的形式而求出。
上述導體層含有作為含金屬氧化物的無機粒子的還原物的金屬,就導電性及接著性的觀點而言,較佳為含有金屬銅。另外,上述導體層的體積電阻率並無特別限制。其中,導體層的體積電阻率較佳為1.5×10-8Ω.m~1.0×10-7Ω.m,更佳為1.5×10-8Ω.m~8×10-8Ω.m。
上述導體層就導電性及接著性的觀點而言,較佳為上述導體層中的金屬的至少一部分與上述導電性接著層中的導電性粒子的至少一部分藉由金屬鍵結而一體化,更佳為體積電阻率為1.5×10-8Ω.m~1.0×10-7Ω.m,且上述導體層中的金屬的至少一部分與上述導電性接著層中的導電性粒子的至少一部分藉由金屬鍵結而一體化。
設置於導電性接著層上的上述導體層的平均厚度並無特別限制。就導電性的觀點而言,較佳為100nm以上,更佳為100nm~100000nm,進而佳為50nm~50000nm。再者,導體層的平均厚度是使用三維非接觸表面形狀測定裝置、觸針式表面形狀測定裝置、X射線斷層攝影術測定任意選擇的10點的膜厚,並以其算術平均值的形式而求出。
繼而,對本實施形態的導電性基板的構成例一面參照圖式一面加以說明。圖1為示意性地表示本實施形態的導電性基板10的構成的一例的立體圖,圖2為其概略剖面圖。於圖1及圖2中,於絕緣體基板5的一個面上的整個面上,設有導電膜3。於導電膜3的與面對絕緣體基板5的面為相反側的面上的一部分區域中,設有作為上述導電性接著材組成物的硬化物的導電性接著層1。進而,於導電性接著層1的與面對導電膜3的面為相反側的面上的一部分區域中,設有由上述導體層形成用組成物形成的導體層2。導體層2經由導電性接著層1而接著於導電膜3,並且與導電膜3電性連接。於導電性基板10中,導體層2、導電性接著層1及導電膜3依序積層,由此導體層2對導電膜3的接著性及導電性優異。
圖3為示意性地表示本實施形態的導電性基板20的構成的一例的立體圖,圖4為其概略剖面圖。於圖3及圖4中,於絕緣體基板5的一個面上的2個區域中分別設有導電膜4。於導電膜4的與面對絕緣體基板5的面為相反側的面上的一部分區域及絕緣體基板5的一部分區域中,將2個導電膜4連結而設有作為上述導電性接著材組成物的硬化物的導電性接著層1。進而,於導電性接著層1的與面對導電膜4及絕緣基板5的面為相反側的面上的一部分區域中,設有由上述導體層形成用組成物形成的導體層2。導體層2經由導電性接著層1而接著於導電膜4及絕緣體基板5,並且與導電膜4電性連接。於導電性基板20中,
導體層2是經由導電性接著層1將2個導電膜4連結而設置,由此導體層2對導電膜4的接著性及導電性優異,進而將2個區域中分別設置的2個導電膜4電性連接。於圖3中示出了於導電膜4的側面上亦設有導電性接著層1的態樣,亦可不於導電膜4的側面上設置導電性接著層1。
<導電性基板的製造方法>
本發明的導電性基板的製造方法包括以下步驟:於具有導電膜的基板上賦予含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物,形成導電性接著材組成物層;使上述導電性接著材組成物層中的黏合材硬化,形成導電性接著層;於上述導電性接著層上賦予含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子的導體層形成用組成物,形成導體層形成用組成物層;及將上述導體層形成用組成物層中的金屬氧化物還原,形成含有金屬的導體層。上述製造方法視需要亦可更包括其他步驟。
於形成導電性接著材組成物層的步驟中,於具有導電膜的基板上賦予含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~3000nm的導電性粒子的導電性接著材組成物。關於具有導電膜的基板及導電性接著材組成物的詳細情況,如上所述。對基板上的導電性接著材組成物的賦予方法可列舉塗佈法及印刷法。塗佈法及印刷法可自通常所用的方法中適宜選擇。藉由適宜選擇塗佈法及印刷法,可於基板上以所需的形狀形成導電性接著材組成物層。特別於在基板上以任意圖案形成導電性接著材組成物層的情形時,可較佳地
使用印刷法。
具體而言,塗佈法可列舉:棒塗佈機法、刮刀式塗佈機法、模布機法、狹縫塗佈機法、凹版塗佈機法、噴墨塗佈機法等。另外,印刷法可列舉:網版印刷法、噴射印刷法、噴墨印刷法、轉印印刷法、套版印刷法、配量器法、針形配量器法等。
導電性接著材組成物層的厚度並無特別限制,能以導電性接著層的平均厚度成為所需範圍的方式適宜選擇。例如,就所形成的導電性接著層的接著性的觀點而言,導電性接著材組成物層的厚度較佳為以導電性接著層的平均厚度成為10nm以上的方式設定,更佳為以導電性接著層的平均厚度成為100nm以上的方式設定。另外,就所形成的導電性接著層的導電性的觀點而言,較佳為以導電性接著層的平均厚度成為5μm以下的方式設定,更佳為以導電性接著層的平均厚度成為2μm以下的方式設定,進而佳為以導電性接著層的平均厚度成為1μm以下的方式設定。
形成於基板上的導電性接著材組成物層較佳為視需要而進行乾燥處理。藉由進行乾燥處理,導電性接著材組成物層的流動性降低,容易維持所需的形狀。另外,下一步驟以後的操作性提高。乾燥處理的方法並無特別限制,可自通常所用的方法中適宜選擇。乾燥處理可使用常溫放置、加熱乾燥、減壓乾燥等。加熱乾燥或減壓乾燥所用的裝置可列舉:熱板、溫風乾燥機、溫風加熱爐、氮氣乾燥
機、紅外線乾燥機、紅外線加熱爐、遠紅外線加熱爐、微波加熱裝置、雷射加熱裝置、電磁加熱裝置、加熱器加熱裝置、蒸汽加熱爐、熱板壓製裝置等。
於乾燥處理中使用加熱乾燥的情形時,加熱溫度例如較佳為50℃~180℃,更佳為60℃~150℃。另外,乾燥時間是根據加熱溫度或導電性接著材組成物的構成而適宜選擇。例如較佳為1分鐘~120分鐘,更佳為5分鐘~60分鐘。
於形成導電性接著層的步驟中,使所形成的導電性接著材組成物層中的黏合材硬化。藉由對黏合材進行硬化處理,可利用黏合材原本的接著功能來提高基板與導體層的接著性,並且可提高導電性接著層自身的機械強度。黏合材的硬化處理亦可為使黏合材半硬化的處理。黏合材的硬化方法是根據黏合材的種類等而適宜選擇。其中,黏合材的硬化方法較佳為熱硬化處理。
用以進行熱硬化處理的加熱溫度可根據黏合材的種類等而適宜選擇。其中,熱硬化處理的加熱溫度較佳為設定為100℃~250℃,更佳為設定為150℃~200℃。另外,加熱時間是根據加熱溫度等而變動,故不可一概而論,例如於在175℃的溫度下進行加熱的情形時,加熱時間較佳為設定為5分鐘~60分鐘,更佳為設定為10分鐘~30分鐘。
熱硬化處理中進行加熱的裝置可使用:熱板、溫風乾燥機、溫風加熱爐、氮氣乾燥機、紅外線乾燥機、紅外線加熱爐、遠紅外線加熱爐、微波加熱裝置、雷射加熱裝置、
電磁加熱裝置、加熱器加熱裝置、蒸汽加熱爐、熱板壓製裝置等。熱硬化處理是在導電性接著材組成物層的形成後進行,但亦可於後述導體化處理後進行。
於形成導體層形成用組成物層的步驟中,於導電性接著層上賦予含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子的導體層形成用組成物(導電油墨)。關於導體層形成用組成物的詳細情況,如上所述。對導電性接著層賦予導體層形成用組成物可利用塗佈法或印刷法來進行。塗佈法可列舉:棒塗佈機法、刮刀式塗佈機法、模塗機法、狹縫塗佈機法、凹版塗佈機法、噴墨塗佈機法等。
形成於導電性接著層上的導體層形成用組成物層的厚度並無特別限制。就導電性的觀點而言,較佳為以由導體層形成用組成物層形成的導體層的平均厚度成為100nm以上的方式設定,較佳為設定為0.1μm~100μm,更佳為設定為0.1μm~50μm,進而佳為設定為0.1μm~15μm。
另外,導體層形成用組成物層的形狀並無特別限制,可根據目的等以形成所需形狀的導體層的方式適宜選擇。例如,導體層形成用組成物層可形成於導電性接著層的整個面上,亦可形成於導電性接著層的僅一部分區域中而成為既定的圖案狀。
對導電性接著層上賦予的導體層形成用組成物含有分散介質。較佳為於後述導體化處理之前,進行將分散介質的至少一部分去除的乾燥處理。乾燥處理可自眾所周知的乾燥方法中適宜選擇。另外,乾燥處理的條件可根據分散
介質的種類或含量、導體層形成用組成物層的層厚等而適宜選擇。乾燥處理例如可藉由加熱乾燥來進行。於藉由加熱乾燥來進行乾燥處理的情形時,加熱溫度可設定為50℃~180℃,較佳為80℃~150℃。另外,乾燥時間可設定為5分鐘~30分鐘。關於可用於加熱乾燥的裝置,如上所述。導體層形成用組成物由於含有含金屬氧化物的無機粒子(較佳為銅/氧化銅核殼粒子及氧化銅粒子),故與使用含有金屬銅粒子般的金屬粒子作為無機粒子的導電油墨的情形不同,無需在去除氧氣的環境氣體下進行乾燥。
於形成導體層的步驟中,將導體層形成用組成物層中的金屬氧化物還原,形成含有金屬的導體層。藉由進行將金屬氧化物還原的導體化處理,可形成與基板的接著性及導電性優異的導體層。特別於夾持於導體層形成用組成物層與基板的導電膜之間的導電性接著層中含有過渡金屬氧化物的情形時,藉由導體化處理,導電性接著層中的過渡金屬氧化物亦被還原。藉此,導電性接著層中生成過渡金屬,該過渡金屬成為導體層形成用組成物層中的金屬氧化物的還原物的析出起點,從而形成與基板的接著性及導電性更優異的導體層。導體化處理例如可列舉以下示出的甲酸氣體的存在下的加熱處理、還原性處理液的賦予處理。
(甲酸氣體的存在下的加熱處理)
於用以將如以上般構成的依序具有基板、導電性接著層及導體層形成用組成物層的積層體於導體層形成用組成物層導體化的甲酸氣體的存在下的加熱處理(以下亦稱為
「甲酸氣體處理」)中,藉由在以甲酸氣體作為必需成分的氣體環境氣體下進行加熱處理,將金屬氧化物還原而生成金屬,進行導體化處理。關於甲酸氣體處理的詳細情況,例如可參照國際公開第2011/034016號等。
含有甲酸氣體的氣體環境氣體較佳為藉由以下方法來製備:藉由起泡等使載氣與液狀的甲酸接觸,於甲酸中飽和並導入至被處理物中的方法;將甲酸加熱至其沸點即100℃以上或進行減壓而成為氣體狀後,導入至被處理物中的方法。另外,於含有甲酸氣體的氣體環境氣體下,較佳為以液狀的甲酸不附著於被處理物的方式設定。若液狀的甲酸附著於被處理物,則被處理物的溫度下降至甲酸的沸點,即100℃,而抑制導體化的進行。另外,例如金屬氧化物(較佳為銅氧化物)的一部分溶出至甲酸中,由此引起導體層形成用組成物層的流失、或於導體層形成用組成物的賦予區域以外的金屬(較佳為銅)的析出。
載氣較佳為與甲酸氣體的反應性低。特別是甲酸氣體與氧氣可能燃燒、爆炸,故於載氣含有氧氣的情形時,較佳為氧氣與甲酸氣體的比率為爆炸範圍外。於混至空氣中的情況下,甲酸的情形時爆炸範圍外的比率為18體積%以下、或51體積%以上。
處理溫度較佳為設定為藉由甲酸氣體處理而金屬自金屬氧化物中析出的溫度,即120℃以上,就反應速度的方面而言,更佳為140℃以上。處理溫度的上限例如是根據基板的耐熱溫度來規定。另外,處理壓力並無特別限制,
可為大氣壓、減壓及加壓的任一條件。進而,處理時間例如較佳為1分鐘~120分鐘,更佳為5分鐘~60分鐘。
於在形成導體層的步驟中使用甲酸氣體處理的情形時,亦可於甲酸氣體處理後設置甲酸的去除步驟。藉由設置甲酸的去除步驟,可抑制處理中所用的甲酸殘存於藉由還原而生成的金屬(較佳為銅)表面的情形時產生的金屬(銅)的腐蝕。甲酸的去除方法可列舉無氧氣體氣流下的加熱處理、減壓下的加熱處理及水洗處理。無氧氣體氣流下的加熱處理可使用:於甲酸氣體處理槽內供給不含甲酸的無氧氣體的加熱處理,利用無氧氣體烘箱、無氧氣體氣流下的熱源的加熱處理。作為減壓下的加熱處理,於減壓槽內經甲酸氣體處理的情形時可使用停止甲酸的供給的減壓加熱處理、減壓烘箱。
(還原性處理液的賦予處理)
於用以將如以上般構成的具有基板-導電性接著層-導體層形成用組成物層的積層體的導體層形成用組成物層導體化的還原性處理液的賦予處理(以下亦稱為「還原性液體處理」)中,藉由對上述積層體賦予還原性處理液,將金屬氧化物還原而生成金屬,進行導體化處理。關於還原性液體處理的詳細情況,例如可參照國際公開2009/078448號等。
還原性處理液為以化學劑、還原劑及將該等溶解的溶劑作為必需成分的不含金屬離子的溶液,上述化學劑使金屬氧化物(較佳為銅氧化物)成分以金屬離子(較佳為銅
離子)或金屬錯合物(較佳為銅錯合物)的形式溶出,上述還原劑將所溶出的金屬離子或金屬錯合物還原並於金屬上析出。以下,對各成分加以詳述。
化學劑只要將金屬氧化物(較佳為銅氧化物)離子化或錯合物化而使其溶解即可。較佳為含有選自由鹼性含氮化合物(例如胺化合物、氨)、鹼性含氮化合物的鹽、無機酸、無機酸鹽、有機酸、有機酸鹽、路易斯酸、二肟、二硫腙(dithizone)、羥基喹啉、乙二胺四乙酸(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid,EDTA)及β-二酮所組成的組群中的至少一種。以上的化學劑中,由於大多數還原劑於鹼性側成為活性,故較佳為選自鹼性含氮化合物中的至少一種,尤其更佳為選自由胺化合物及氨所組成的組群中的至少一種,就溶解金屬氧化物的能力高的方面而言,進而更佳為選自由一級胺化合物及氨所組成的組群中的至少一種。
另外,鹼性含氮化合物的其他例可較佳地列舉作為三級胺化合物的乙二胺四乙酸鹽、三乙醇胺及三異丙醇胺。另外,有機酸及有機酸鹽可列舉羧酸及羧酸鹽。其中,有機酸及有機酸鹽較佳為選自由多元羧酸、多元羧酸鹽、芳香族羧酸、芳香族羧酸鹽、羥基羧酸及羥基羧酸鹽所組成的組群中的至少一種。有機酸及有機酸鹽具體而言較佳為選自由酒石酸、鄰苯二甲酸、馬來酸、琥珀酸、富馬酸、水楊酸、蘋果酸、檸檬酸及該等的鹽所組成的組群中的至少一種。
二肟可列舉二甲基乙二肟、苄基二乙二肟、1,2-環己烷二酮二乙二肟等。β-二酮可列舉乙醯丙酮等。胺基乙酸可列舉甘胺酸等胺基酸。
還原性處理液中的將金屬氧化物離子化或錯合物化的化學劑的濃度較佳為0.001mol/L~30mol/L,更佳為0.01mol/L~15mol/L,進而佳為0.1mol/L~8mol/L。若化學劑的濃度為0.001mol/L以上,則有能以充分的速度溶解金屬氧化物的傾向。
還原劑可適當地使用選自由氫化硼化合物、氫化鋁化合物、烷基胺硼烷、肼化合物、醛化合物、亞磷酸化合物、次亞磷酸化合物、抗壞血酸、己二酸、甲酸、醇、錫(II)化合物、金屬錫、乙酸鈷(II)及羥基胺類所組成的組群中的至少一種。特佳為選自由二甲基胺硼烷(DMAB)、肼、甲醛、抗壞血酸及乙酸鈷(II)所組成的組群中的至少一種。此外,亦可適當地使用檸檬酸等。
還原性處理液中所含的還原劑的濃度較佳為0.001mol/L~30mol/L,更佳為0.01mol/L~15mol/L,進而佳為0.01mol/L~10mol/L。若還原劑的濃度為0.001mol/L以上,則有能以充分的速度生成金屬的傾向。
另外,將金屬氧化物離子化或錯合物化的化學劑的含量相對於還原劑的含量之莫耳比(化學劑/還原劑)較佳為小於5,000。若上述莫耳比小於5,000,則抑制溶液中游離的金屬離子濃度變得過高,抑制於導體層形成用組成物層以外的金屬的析出。
溶劑由於必須溶解上述化學劑(溶解劑)、還原劑及金屬離子或金屬錯合物,故較佳為高極性的溶劑。具體可使用水、甘油、甲醯胺。
還原性處理液中的金屬氧化物的還原反應通常是於室溫(15℃~30℃)下進行,亦可視反應的加速、減速、改變所生成的金屬膜(導體層)的狀態等需要而進行加熱或冷卻。另外,亦可進行用以控制金屬膜的均質性或反應速度、反應時的發泡等的添加物的添加,攪拌或基板的搖晃,超音波的施加。
對如上述般形成的導體層形成用組成物層賦予還原性處理液而進行導體化處理。具體可列舉以下方法:於充滿還原性處理液的容器中,對形成有導體層形成用組成物層的基板進行浸漬處理的方法;或對導體層形成用組成物層連續進行還原性處理液的噴霧處理的方法等。於任一情形時,導體層形成用組成物層中的金屬氧化物可藉由處理液中的化學劑而離子化或錯合物化,繼而藉由還原劑而被還原為金屬,以金屬將無機粒子間填埋,從而形成緻密的導體層。
還原性處理液的處理時間可根據處理液的濃度或溫度等而適宜設定。例如可將處理時間設定為0.5小時~6小時,將溫度設定為室溫至90℃。
藉由還原性處理而形成有導體層的導電性基板較佳為曝露於超純水等下後,藉由風乾、熱板、溫風乾燥、烘箱等進行乾燥。此時為了容易地進行乾燥,亦可賦予丙酮、
甲醇、乙醇等溶劑,將水換成溶劑後進行乾燥。
藉由以上的本發明的導電性基板的製造方法,可製造導體層與基板的密接性高、且實現了該導體層與具有導電膜的基板之間的電氣導通的具有導電性圖案的導電性基板。
(配線基板的製造方法)
藉由上述導電性接著材組成物對具有導電膜的基板預先進行處理後,將導體層形成用組成物(導電油墨)描畫成所需的形狀,進行導體化處理而形成配線圖案,藉此可獲得配線與基板的密接性高、實現配線與基板之間的導通、且具有高導電性的配線基板。以下,對配線基板的製造方法加以說明,該配線基板的製造方法與上述本發明的導電性基板的製造方法僅於導體層及配線圖案的方面不同,其他構成相同,故僅對配線圖案的描畫加以說明。
(配線圖案的描畫)
作為使用導電油墨於形成有導電性接著層的基板上的導電性接著層上以形成任意的配線圖案的方式描畫圖案的方法,可利用先前以來用於塗佈油墨的印刷法或塗佈法。使用上述導電油墨描畫圖案時,可應用網版印刷法、噴射印刷法、噴墨印刷法、轉印印刷法、套版印刷法、配量器法。
如以上般藉由導電油墨描畫圖案後,與上述導電性基板的製造方法同樣地使用導電油墨對圖案進行導體化處理,藉此圖案中的金屬氧化物被還原為金屬而導體化,由
此製造出配線基板。
再者,藉由導電油墨描畫圖案後的步驟與上述導電性基板的製造方法實質上相同。可如上述般製造由導電油墨形成的導體層。
[實例]
以下,藉由實例對本發明加以具體說明,但本發明不限定於該些實例。
[實例1]
(導電性接著材組成物的製備)
於將作為黏合材的二丙二醇二縮水甘油醚(DER RESIN GR.736,Polysciences,Inc.製造)0.65g、雙酚A酚醛清漆環氧樹脂(N865,DIC股份有限公司製造)0.65g及雙酚A酚醛清漆(VH-4170,DIC股份有限公司製造)0.74g溶解於碳酸伸丙酯(和光純藥工業股份有限公司製造)32g中而成的溶液中,混合作為導電性粒子的銅/氧化銅核殼奈米粒子(平均粒徑為70nm,日清工程股份有限公司製造)11.75g,藉由超音波均質機(US-600,日本精機股份有限公司製造)以19.6kHz、600W處理2分鐘,製備導電性接著材組成物。
於該製備中,碳酸伸丙酯除外的不揮發物中所含的銅核/殼奈米粒子的比例是設定為85質量%(約50體積%)。
(對基板的導電性接著層的形成)
使用藉由濺鍍而形成有ITO膜的玻璃基板(平均厚度1mm)作為具有導電膜的基板。ITO膜的平均膜厚為0.2
μm。利用電漿灰化(plasma ashing)藉由氧電漿將該基板清潔5分鐘後,於ITO附著面上於1000旋轉/分、30秒的條件下旋轉塗佈導電性接著材組成物,於100℃的熱板上乾燥5分鐘而形成導電性接著材組成物層。其後,於180℃的熱板上加熱15分鐘而使導電性接著材組成物層中的樹脂硬化,形成導電性接著層。使用三維非接觸表面形狀測定裝置對導電性接著層的平均厚度進行測定,結果為0.5μm。
(導電油墨的製備)
秤量氧化銅奈米粒子(平均粒徑為70nm,CIK奈米科技股份有限公司製造)55g及γ-丁內酯45g,藉由超音波均質機(US-600,日本精機股份有限公司製造)以19.6kHz、600W處理5分鐘,製備導電油墨(銅導電油墨)。
(塗佈、乾燥)
於具有於表面形成有導電性接著層的ITO膜的玻璃基板上,藉由間隙為50μm的敷料器塗佈上述所製備的導電油墨,獲得於導電性接著層上具有導電油墨層(導體層形成用組成物層)的基板。將所得的基板於150℃的熱板上乾燥10分鐘,製作供於導體化處理的試樣。
(甲酸氣體處理)
於洗氣瓶加入甲酸,一面使氮氣起泡一面利用30℃的油浴進行加熱,製作甲酸氣體的產生裝置。將要進行甲酸氣體處理的試樣設置於經油浴加熱的平底可分離式燒瓶的底部上鋪設的厚度為3mm的銅板上。可在置於該銅板表
面的玻璃板上設置鉻鎳鋁鎳熱電偶(chromel-alumel thermocouple)而測定試樣的處理溫度。對該設置有試樣的可分離式燒瓶一面流通氮氣一面以200℃的油浴進行加熱,於試樣的溫度達到一定(185℃)後,將由甲酸氣體的產生裝置所產生的含有甲酸氣體的氮氣通入至該可分離式燒瓶中,對經塗佈、乾燥的導電油墨層進行20分鐘處理。此時,黑色的試樣的導電油墨層變化為銅色。處理後,一面流通不含甲酸的氮氣一邊於185℃下放置15分鐘而去除甲酸。繼而,對可分離式燒瓶進行水浴冷卻,於試樣達到50℃以下後,將試樣取出至空氣中。
(電阻測定)
由導電油墨形成的導體層的表面電阻率是使用四探針法低電阻率計(Loresta GP,三菱化學股份有限公司製造)來測定。表面電阻率為0.0092Ω/□。另外,由銅導電油墨形成的導體層的厚度是藉由切割刀將所形成的導體層劃傷,並使用三維非接觸表面形狀測定裝置(Micromap MM3500,菱化系統股份有限公司製造)對傷痕的深度測定10點,根據其算術平均求出導體層的平均厚度。平均厚度為10μm,使用該平均厚度計算出的體積電阻率為9.2×10-8Ω.m。關於由導電油墨形成的導體層與ITO之間的導通的確認,藉由刮刀將導體層的一部分剝下而使ITO露出,藉由試驗機(DC800a,三和電氣計器股份有限公司製造)來確認由導電油墨形成的導體層與ITO之間的導通。由於ITO膜自身的電阻,電阻值可能於ITO膜上的探
針的位置發生變動,但大致為0.3Ω而獲得低電阻的導通。
(膠帶剝離試驗)
由經甲酸氣體處理的導電油墨形成的導體層成為於基板側為具有金屬光澤的緻密層、與於表面為脆弱的粉狀層這兩層。利用Kimtowel(紙製毛巾,日本造紙Crecia股份有限公司製造)輕輕擦去表面的粉狀物並進行以下的膠帶剝離試驗。
膠帶剝離試驗是將玻璃膠帶(cellophane tape)貼附於如上述般獲得的導電性基板的導體層側,以手指充分密接後,進行剝離。
結果,導體層未自基板側剝離,判斷具有良好的接著性。
[實例2]
(試樣的製備)
與實例1同樣地獲得作為於導電性接著層上具有導電油墨層的基板的試樣。
(導體化處理)
依照下述表1的組成秤量各成分,將該等混合而製備處理液A作為用以進行導體化處理的還原性處理液。於皿的底部放置具有導電油墨層的基板,注入處理液A而藉由浸漬處理進行導體化處理,使導電油墨層變化為導體層。於室溫(20℃)下進行60分鐘導體化處理,結果當初為黑色的導電油墨層伴隨著發泡而逐漸變化為銅色。
(體積電阻率測定及密接性評價)
與實例1同樣地對形成有導體層的基板進行評價。導體層的表面電阻率為0.0093Ω/□,導體層的平均厚度為11μm,根據該等計算出的導體層的體積電阻率為1.02×10-7Ω.m。另外,導體層與ITO膜之間的電阻值為0.2Ω。進而,同樣地進行膠帶剝離試驗,結果導體層未剝離而接著性優異。
[比較例1]
不在基板上形成由導電性接著材組成物所得的導電性接著層、而於濺鍍形成有ITO膜的玻璃基板上直接塗佈上述導電油墨,除此以外,與實例1同樣地形成導電油墨層而製作試樣,進行甲酸氣體處理而形成導體層。
(電阻測定)
與實例1同樣地對導體層的電阻進行測定,結果表面電阻值為0.044Ω/□,導體層的平均厚度為厚5μm,體積
電阻率為2.2×10-7Ω.m。欲藉由刮刀將導體層的一部分剝下,結果導體層整體剝離,無法確認導體層與ITO之間的導通。另外,雖然以下的膠帶剝離試驗亦無法實施,但利用刮刀撕拉而整個面剝離,判斷導體層的接著性極差。
[比較例2]
不在基板上形成由導電性接著材組成物所得的導電性接著層、而於濺鍍形成有ITO膜的玻璃基板上直接塗佈銅導電油墨,除此以外,與實例2同樣地形成導電油墨層而製作試樣,使用處理液A進行導體化處理而形成導體層。
(體積電阻率測定及密接性評價)
藉由處理液A進行導體化處理,結果於基板上薄薄地析出銅膜而形成了導體層,但導電油墨的大半溶解而失去,於皿的壁面上亦析出金屬銅。利用切割刀將基板上的導體層劃傷,利用觸針式表面形狀測定裝置(XP-2,AMBiOS technology公司製造)測定傷痕的深度,對導體層的平均厚度進行測定。平均厚度為420nm。與實例1同樣地對導體層的表面電阻率進行測定,結果為0.074Ω/□,根據該等計算出的體積電阻率為3.1×10-8Ω.m。另外,同樣地進行膠帶剝離試驗,結果作為導體層的銅膜容易自基板剝離。
[比較例3]
將二丙二醇二縮水甘油醚(DER RESIN GR.736,Polysciences,Inc.製造)0.5g、雙酚A酚醛清漆環氧樹脂(N865,DIC股份有限公司製造)0.5g及雙酚A酚醛清
漆(VH-4170,DIC股份有限公司製造)0.54g溶解於碳酸伸丙酯(和光純藥工業股份有限公司製造)32g中,製備接著性基板處理劑。於該製備中,接著性基板處理劑中不含導電性粒子。
於實例1中,代替導電性接著材組成物而使用上述所得的接著性基板處理液,除此以外,與實例1同樣地於基板上形成導體層。繼而,對所形成的導體層與實例1同樣地進行評價。
結果,接著層的平均厚度為0.4μm,導體層的表面電阻率為0.011Ω/□,導體層的平均厚度為5.7μm,根據該等計算出的體積電阻率為6.3×10-8Ω.m。對導體層與基板的ITO膜之間的電阻值進行測定,結果為測定界限以上,即無法獲得導通。一般認為其原因在於:不含導電性粒子(金屬成分)的絕緣性的接著性基板處理劑層存在於導體層與ITO膜之間。
再者,進行膠帶剝離試驗,結果導體層未剝離,顯示良好的接著性。
[實例3]
(導電性接著材組成物的製備)
於將以30質量%溶解於碳酸伸丙酯中的雙酚A酚醛清漆環氧樹脂(N865,DIC股份有限公司製造)的溶液10.1g、雙酚A酚醛清漆(VH-4170,DIC股份有限公司製造0.366g及2E4MZ(四國化成工業股份有限公司製造)的1質量%溶液0.34g溶解於碳酸伸丙酯(和光純藥工業股份
有限公司製造)39.2g中而成的溶液中,混合氧化銅奈米粒子(平均粒徑為70nm,CIK奈米科技股份有限公司製造)45g及表面自然氧化銅奈米粒子(平均粒徑為50nm,TEKNA Plasma Systems Inc.)5g,藉由超音波均質機(US-600,日本精機股份有限公司製造)以19.6kHz、600W處理2分鐘,製備導電性接著材組成物(導電接著層形成用液狀物)。
於該製備中,碳酸伸丙酯除外的不揮發物中所含的樹脂的比例是設定為6.8質量%(約30體積%)。
除了使用上述所得的導電性接著材組成物以外,與實例1同樣地進行以後的「對基板的導電性接著層的形成」、「導電油墨的製備」、「塗佈、乾燥」、「甲酸氣體處理」、「電阻測定」及「膠帶剝離試驗」。
結果,導電性接著層的平均厚度為5μm,導體層的表面電阻率為0.023Ω/□,由導電油墨形成的導體層的平均厚度為4.0μm,根據該等計算出的體積電阻率為9.2×10-8Ω.m。對導體層與基板的ITO膜之間的電阻值進行測定,結果為0.8Ω。進行膠帶剝離試驗,結果由銅導電油墨形成的導體層未剝離,顯示良好的接著性。
[比較例4]
將以30質量%溶解於碳酸伸丙酯中的雙酚A酚醛清漆環氧樹脂(N865,DIC股份有限公司製造)的溶液10.1g、雙酚A酚醛清漆(VH-4170,DIC股份有限公司製造)0.366g及2E4MZ(四國化成工業股份有限公司製造)的1
質量%溶液0.34g溶解於碳酸伸丙酯(和光純藥工業股份有限公司製造)39.2g中,製備接著性基板處理劑。
於該製備中,接著成分(黏合材)與實例3相同,但不含導電性粒子(金屬成分)。
於實例1中,代替導電性接著材組成物而使用上述所得的接著性基板處理液,除此以外,與實例1同樣地於基板上形成導體層。繼而,對所形成的導體層與實例1同樣地進行評價。
結果,接著層的平均厚度為0.5μm,由導電油墨形成的導體層的表面電阻率為0.0089Ω/□,導體層的平均厚度為6.2μm,根據該等計算出的體積電阻率為5.5×10-8Ω.m。
再者,於表面電阻的測定中導體層剝離,無法實施以後的測定。因此,判斷所形成的導體層的接著性極低。
[實例4]
(導電性接著材組成物的製備)
將四異丙氧化鈦(和光純藥工業股份有限公司製造)0.9g、二乙醇胺(和光純藥工業股份有限公司製造)0.33g溶解於異丙醇17.1g中,混合銅/氧化銅核殼奈米粒子(平均粒徑為70nm,日清工程股份有限公司製造)1.8g,藉由超音波均質機(US-600,日本精機股份有限公司製造)以19.6kHz、600W處理2分鐘,製備導電性接著材組成物。
除了使用上述所得的導電性接著材組成物以外,與實例1同樣地進行以後的「對基板的導電性接著層的形成」、
「導電油墨的製備」、「塗佈、乾燥」、「甲酸氣體處理」、「電阻測定」及「膠帶剝離試驗」。
結果,導電性接著層的平均厚度為0.2μm,導體層的表面電阻率為0.03Ω/□,導體層的平均厚度為1μm,根據該等計算出的體積電阻率為3×10-8Ω.m。對銅導電油墨與基板的ITO之間的電阻值進行測定,結果為0.9Ω。另外,進行膠帶剝離試驗,結果導體層未剝離,顯示良好的接著性。
[實例5]
將四甲氧基矽烷(和光純藥工業股份有限公司製造)0.9g、三乙胺(和光純藥工業股份有限公司製造)0.02g溶解於異丙醇(和光純藥工業股份有限公司製造)17.1g中,混合銅/氧化銅核殼奈米粒子(平均粒徑為70nm,日清工程股份有限公司製造)1.7g,藉由超音波均質機(US-600,日本精機股份有限公司製造)以19.6kHz、600W處理2分鐘,製備導電性接著材組成物。
除了使用上述所得的導電性接著材組成物以外,與實例1同樣地進行以後的「對基板的導電性接著層的形成」、「導電油墨的製備」、「塗佈、乾燥」、「甲酸氣體處理」、「電阻測定」及「膠帶剝離試驗」。
結果,導電性接著層的平均厚度為0.2μm,導體層的表面電阻率為0.045Ω/□,導體層的厚度為2μm,根據該等計算出的體積電阻率為9.0×10-8Ω.m。對由銅導電油墨形成的導體層與基板的ITO之間的電阻值進行測定,結果
為3.4Ω。進行膠帶剝離試驗,結果導體層未剝離,顯示良好的接著性。
[實例6]
於實例1中,代替銅/氧化銅核殼奈米粒子而使用鎳奈米粒子(QSI-Nano Nickel,數量平均粒徑為20nm,QUANTUM SPHERE Inc.製造),除此以外,與實例1同樣地製備導電性接著材組成物。
除了使用上述所得的導電性接著材組成物以外,與實例1同樣地進行以後的「對基板的導電性接著層的形成」、「導電油墨的製備」、「塗佈、乾燥」、「甲酸氣體處理」、「電阻測定」及「膠帶剝離試驗」。
結果,導電性接著層的平均厚度為0.6μm,導體層的表面電阻率為0.05Ω/□,導體層的平均厚度為1.2μm,根據該等計算出的體積電阻率為6.0×10-8Ω.m。對由銅導電油墨形成的導體層與基板的ITO膜之間的電阻值進行測定,結果為1.1Ω。進行膠帶剝離試驗,結果導體層未剝離,顯示良好的接著性。
[實例7]
於實例1中,代替具有ITO膜的玻璃基板,而使用以7cm×7cm的尺寸切斷的鋁板(厚度1mm)作為基板,除此以外,與實例1同樣地於基板上形成導體層,同樣地進行評價。
結果,導電性接著層的平均厚度為0.5μm,導體層的表面電阻率為0.0082Ω/□,導體層的平均厚度為4.3μm。
對由導電油墨形成的導體層與基板之間的電阻值進行測定,結果為0.01Ω。進行膠帶剝離試驗,結果由銅導電油墨形成的導體層未剝離,顯示良好的接著性。
由以上內容得知,藉由使用本發明的組成物套組中所含的導電性接著材組成物及導體層形成用組成物(導電油墨),於具有導電膜的基板上形成導電性接著層及導體層,可製造基板與導體層之間的接著性及導電性優異的導電性基板。
將日本專利申請案2011-170083號的揭示的全部內容以參照的方式併入至本說明書中。
與具體且分別記載以參照的方式併入各文獻、專利申請案及技術標準的情形為相同程度,本說明書中記載的所有文獻、專利申請案及技術標準是以參照的方式併入至本說明書中。
1‧‧‧導電性接著層
2‧‧‧導體層
3、4‧‧‧導電膜
5‧‧‧絕緣體基板
10、20‧‧‧導電性基板
圖1為示意性地表示本實施形態的導電性基板的一例的立體圖。
圖2為示意性地表示本實施形態的導電性基板的一例的剖面圖。
圖3為示意性地表示本實施形態的導電性基板的另一例的立體圖。
圖4為示意性地表示本實施形態的導電性基板的另一例的剖面圖。
1‧‧‧導電性接著層
2‧‧‧導體層
3‧‧‧導電膜
5‧‧‧絕緣體基板
10‧‧‧導電性基板
Claims (14)
- 一種組成物套組,其含有:導體層形成用組成物,其含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子;以及導電性接著材組成物,其含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~500nm的導電性粒子。
- 如申請專利範圍第1項所述之組成物套組,其中上述含金屬氧化物的無機粒子為選自由銅氧化物粒子、及核部為金屬銅且殼部為氧化銅的核殼粒子所組成的組群中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述之組成物套組,其中上述導電性粒子含有選自由銅、氧化銅、氧化亞銅、金、氧化金、鉑、氧化鉑、銀、氧化銀、鈀、氧化鈀、銠、氧化銠、鎳及氧化鎳所組成的組群中的至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述之組成物套組,其中上述黏合材為有機黏合材、無機黏合材或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之組成物套組,其中上述黏合材為選自由環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、酚樹脂、異氰酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、可溶酚醛樹脂、矽氧烷樹脂及它們的前驅物化合物所組成的組群中的至少一種有機黏合材。
- 如申請專利範圍第1項所述之組成物套組,其中上述黏合材為選自由氧化矽、氧化鈦、氧化鋯、氧化鎢、氧化鋅、氧化鉻及它們的前驅物化合物所組成的組群中的至 少一種無機黏合材。
- 一種導電性基板,其具有:基板,其具有導電膜;導電性接著層,其是設置於上述導電膜上,且為含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~500nm的導電性粒子的導電性接著材組成物的硬化物;以及含有金屬的導體層,其是設置於上述導電性接著層上,且為含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子的導體層形成用組成物的還原物。
- 如申請專利範圍第7項所述之導電性基板,其中上述導體層含有金屬銅。
- 如申請專利範圍第7項所述之導電性基板,其中上述導電膜含有選自由鋁、銅、銀、金、鉑、鎳、錫、鉛、鈀、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅錫(ZTO)、摻氟的氧化錫(FTO)、InO2、SnO2及ZnO所組成的組群中的至少一種。
- 如申請專利範圍第7項所述之導電性基板,其中上述導體層的體積電阻率為1.5×10-8Ω.m~1.0×10-7Ω.m,且上述導體層中的金屬的至少一部分與上述導電性接著層中的導電性粒子的至少一部分藉由金屬鍵結而一體化。
- 如申請專利範圍第7項所述之導電性基板,其中上述導體層的平均厚度為100nm以上,上述導電性接著層的平均厚度為10nm~2000nm。
- 一種導電性基板的製造方法,其製造如申請專利範圍第7項至第11項中任一項所述之導電性基板,該製造方法包括:於具有導電膜的基板上賦予含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~500nm的導電性粒子的導電性接著材組成物,形成導電性接著材組成物層的步驟;使上述導電性接著材組成物層中的黏合材硬化,形成導電性接著層的步驟;於上述導電性接著層上賦予含有分散介質及含金屬氧化物的無機粒子的導體層形成用組成物,形成導體層形成用組成物層的步驟;以及將上述導體層形成用組成物層中的金屬氧化物還原,形成含有金屬的導體層的步驟。
- 一種導電性接著材組成物,其含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~500nm的導電性粒子,且被用於如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之組成物套組中。
- 一種導電性接著材組成物,其含有黏合材及數量平均粒徑為1nm~500nm的導電性粒子,且被用於如申請專利範圍第12項所述之導電性基板的製造方法中。
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