TWI710041B - 導電性皮膜及雷射蝕刻加工用導電性糊劑 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種雷射蝕刻加工適性良好的導電性被膜,即使是雷射蝕刻幅度窄、 雷射蝕刻距離長的這樣的困難圖案仍可以抑制發生斷線、短路。藉由使用至少含有高分子黏結劑樹脂、平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之金屬粉、有機溶劑及,較佳為平均粒徑為5nm以上、200nm以下之氧化矽或碳粒子、直徑為50nm以上、3000nm以下之無機離子補捉劑粒子之導電性糊劑,以減小被膜表面之環狀凹陷缺陷,能夠利用雷射蝕刻形成L/S=50/50μm以下之微細線。

Description

導電性皮膜及雷射蝕刻加工用導電性糊劑
本發明係關於能製造平面方向之配置密度高的導電性圖案的導電性圖案之製造方法,及能理想地使用於此製造方法之導電性糊劑、由導電糊劑獲得之皮膜(或薄膜)。本發明更詳言之,係關於藉由利用激發光之光束去除導電性皮膜(或導電性薄膜)之一部分以獲得在平面方向之配置密度高之導電性圖案的導電性皮膜。本發明之導電性圖案,一般可用於透明觸控面板之電極電路配線。
近年行動電話、筆記電腦、電子書籍等為代表的搭載透明觸控面板的電子設備的高性能化與小型化急速進展。該等電子設備之高性能化與小型化,除了要求搭載之電子零件之小型化、高性能化、整合度提高,還要求將此等電子零件彼此予以接合之電極電路配線之高密度化。作為透明觸控面板之方式,除了電極電路配線數少的電阻膜方式,尚有電極電路配線數大幅增加的電容方式近年急速普及,考量如此的觀點,強烈要求電極電路配線之高密度化。又,為了使顯示器畫面更大,且因商品設計方面的要求,要求配置電極電路配線的框部更窄,考量如此的觀點,亦尋求電極電路配線之高密度化。為了滿足如以上的要求,要求能進行比以往更高密度配置電極電路配線的技術。
電阻膜方式之透明觸控面板之框部分之電極電路配線之配置密度,以往係平面方向之線與間距之寬各約200μm(以下有時簡稱為L/S=200/200μm)以上,將其利用導電性糊劑之網版印刷而形成。電容方式之觸控面板,要求L/S為約100/ 100μm以下,有時更進一步要求L/S為50/50μm以下,利用網版印刷形成電極電路配線的技術逐漸有難以應付的狀況。
作為替代網版印刷之電極電路配線形成技術之一候選者,可列舉光微影法。 若使用光微影法,能充分形成L/S為50/50μm以下的細線。但光微影法也存有課題。光微影法之最典型的事例為使用感光性光阻之方法,一般而言,在已形成銅箔層之表面基板的銅箔部位塗佈感光性光阻,利用光罩或雷射光之直接描繪等方法將所望圖案進行曝光,並實施感光性光阻之顯影,之後將所望圖案以外之銅箔部位以藥品加以溶解・除去,藉此使銅箔之細線圖案形成。所以,廢液處理所致之環境負荷大,而且步驟煩雜,考量生產效率之觀點、成本的觀點、因為銅箔氧化導致外觀不良等,遭遇到許多課題。
光微影法也有不使用感光性光阻的方式,例如專利文獻1、2揭示:使用導電性糊劑形成乾燥塗膜,對其以雷射光進行直接描繪,使已照到雷射光的部分定影於基材,未照射部分進行顯影除去並形成所望圖案之技術。若依如此的方法,比起一般的光微影法,能就未使用感光性光阻的分量簡化步驟,但和以往已知的使用感光性光阻的光微影法同樣須要濕處理的顯影步驟,故有顯影廢液處理的問題,而且因為使用玻璃熔塊(glass frit)、奈米的銀粉作為導電性糊劑的成分,故煅燒步驟須為400℃以上的高溫,有須要龐大能量的問題、或有能使用的基材限於能耐受400℃以上之高溫之煅燒步驟者的問題。而且步驟煩雜,在生產效率方面不理想。
因為上述狀況,作為替代網版印刷之電極電路配線形成技術之一候選例,專利文獻3、專利文獻4揭示的利用激發光之光束以去除導電性皮膜之一部分之方法,即所謂雷射蝕刻工法在近年受人重視。若使用雷射蝕刻工法,能充分形成L/S為50/50μm以下之細線。雷射蝕刻工法係指將由黏結劑樹脂與導電粉體構成之層(以後稱為導電性薄膜)形成在絕緣性基材上,並將其一部分利用雷射光照射而從絕緣性基材上除去之工法。
對於雷射蝕刻工法更細線化之需求強,有L/S=30/30μm、20/20μm、15/15μm這樣蝕刻幅度變窄的傾向。且由於觸控面板之大型畫面化導致利用雷射蝕刻去除塗膜之距離也增長,對於雷射蝕刻加工用導電性糊劑要求之性能日益提高,迄今未顯現的電路的斷線、短路導致之不良成為重大問題,需要改善。為了利用雷射蝕刻工法獲得高品質的微細線,即將雷射蝕刻時之導電性被膜之品質係重要,導電性糊劑當然需充分管理,印刷乾燥硬化處理也必需充分管理。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-237573號公報 [專利文獻2]日本特開2011-181338號公報 [專利文獻3]日本特願2012-161485號公報 [專利文獻4]日本特開2014-2992號公報
[發明欲解決之課題] 本發明之目的在於提供一種雷射蝕刻加工用導電糊劑,即使是雷射蝕刻幅度窄、雷射蝕刻距離長之這樣困難的圖案仍能抑制由於電路斷線、短路導致之不良。本發明之目的係達成具備在雷射蝕刻工法獲得高品質之微細線所必要特性之導電性被膜。 [解決課題之方式]
本案發明人等努力研究,結果發現對於雷射蝕刻工法最適之雷射蝕刻加工用導電性被膜。亦即,本願發明包括以下:
[1] 一種導電性皮膜,係由包含導電填料與黏結劑樹脂之導電性組成物構成, 存在於皮膜表面之直徑50μm以下之環狀凹陷缺陷之存在密度為50個/cm2 以下。 [2] 如[1]之導電性皮膜,其中,該導電性皮膜中,不存在環狀凹陷之部分之表面粗糙度Ra為0.1以上、1.0μm以下。 [3] 如[1]或[2]之導電性皮膜,其中,該導電性皮膜之平均膜厚為2μm以上、20μm以下。 [4] 如[1]至[3]中任一項之導電性皮膜,其中,該導電性組成物至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子、及平均粒徑為5nm以上、200nm以下之二氧化矽粒子、高分子黏結劑樹脂,且實質上不含溶劑。 [5] 如[1]至[3]中任一項之導電性皮膜,其中,該導電性組成物至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子、及平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳粒子、高分子黏結劑樹脂,且實質上不含溶劑。 [6] 如[1]至[3]中任一項之導電性皮膜,其中,該導電性組成物至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子、及平均粒徑為50nm以上、3000nm以下之離子補捉劑粒子、高分子黏結劑樹脂,且實質上不含溶劑。 [7] 一種電氣配線之形成方法,其特徵為具有以下的處理:利用激發光之光束以去除如[1]至[6]中任一項之導電性皮膜之一部分。
[8] 一種雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其特徵為至少含有:高分子黏結劑樹脂(A)、平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之金屬粉(B)、有機溶劑(C)及平均粒徑為5nm以上、200nm以下之二氧化矽粒子(D)。 [9] 如[8]之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)係選自於由聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、氯乙烯樹脂、及纖維素衍生物樹脂構成之群組中之1種或2種以上之混合物。 [10] 如[8]或[9]之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)之數量平均分子量為5,000~60,000,玻璃轉移溫度為未達120℃。 [11] 如[8]至[10]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該有機溶劑(C)係沸點不同的至少2種溶劑之混合物, 佔全部溶劑量之45~90質量%之第1溶劑之沸點為200℃以上、270℃以下, 第2溶劑之沸點比起第1溶劑之沸點低10℃以上,為全部溶劑量之55~10質量%。 [12] 如[8]至[11]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)之酸價未達200當量/106 g。 [13] 如[8]至[12]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,15μm以上之銀大型粒子就糊劑每1.0g為100個以下。
[14] 一種雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其特徵為至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之金屬粉(B)、及平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳粒子(E)、高分子黏結劑樹脂(A)、有機溶劑(C)。 [15] 如[14]之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)係選自於由聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、氯乙烯樹脂、及纖維素衍生物樹脂構成之群組中之1種或2種以上之混合物。 [16] 如[14]或[15]之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該高分子黏結劑樹脂(A)之數量平均分子量為5,000~60,000,玻璃轉移溫度為未達120℃。 [17] 如[14]至[16]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該溶劑(C)係沸點不同之至少2種溶劑之混合物, 佔全部溶劑量之45~90質量%之第1溶劑之沸點為200℃以上、270℃以下, 第2溶劑之沸點比第1溶劑之沸點低10℃以上,為全部溶劑量之55~10質量%。 [18] 如[14]至[17]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該高分子黏結劑樹脂(A)之酸價未達200當量/106 g。 [19] 如[14]至[18]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,15μm以上之銀大型粒子就糊劑每1.0g為100個以下。
[20] 一種雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其特徵為至少含有: 平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子(A)、及 平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳(E)或二氧化矽粒子(D)、 平均粒徑為0.1μm以上、3μm以下之無機粒子(H)、 高分子黏結劑樹脂(A)、 (C)溶劑。 [21] 如[20]之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂係選自於由聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、氯乙烯樹脂、及纖維素衍生物樹脂構成之群組中之1種或2種以上之混合物。 [22] 如[20]或[21]之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)之數量平均分子量為5,000~60,000,玻璃轉移溫度為未達120℃。 [23] 如[20]至[22]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該溶劑係沸點不同之至少2種溶劑之混合物, 佔全部溶劑量之45~90質量%之第1溶劑之沸點為200℃以上、270℃以下, 第2溶劑之沸點比第1溶劑之沸點低10℃以上,為全部溶劑量之55~10質量%。 [24] 如[20]至[23]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)之酸價未達200當量/106 g。 [25] 如[20]至[24]中任一項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,15μm以上之銀大型粒子就糊劑每1.0g為100個以下。 [發明之效果]
本發明係關於雷射蝕刻加工用之導電性被膜。本案發明人等在使用將已在基材塗佈乾燥之銀糊劑被膜利用雷射光予以部分地除去之所謂雷射蝕刻法開發微細線形成技術時,發現到被膜表現出特定圖案,進而發現到雷射蝕刻後微細線斷線之處於雷射光通過前述特定圖案部分時,雷射光會發生部分散射,造成糊劑層被剝磨(ablation)了比原本預切出的線寬更多,此和微細線斷線有關。前述特定之圖案係由環狀之凹陷部分與環中央之凸部構成。該圖案(以下稱為環狀凹陷),據認為係在糊劑塗膜乾燥時,糊劑表面層從定率乾燥成為減率乾燥狀態,導致溶劑從糊劑層內部揮發而通道閉塞,在糊劑層內之內壓升高,所以糊劑表面層上推而導致產生。
導電性糊劑被膜之乾燥,係由直接物性於乾燥過程無變化之無機粒子、與乾燥過程時物性變化之分散介質黏結劑樹脂及溶劑構成之複合系。如此的情形, 減率乾燥區之溶劑之揮發,會受在分散介質層內之擴散及無機粒子之堆疊造成的乾燥障壁的影響,溶劑脫離被膜之乾燥通道會和巨觀的膜厚一樣或還要更長。 因此減小為本發明之課題之環狀凹陷缺陷之第1方法,係在到達減率乾燥狀態後調整乾燥條件為較和緩,於低溫花費充分長的時間進行。利用該方法,能達成本發明目的之環狀凹陷缺陷少之雷射蝕刻加工性優異之導電性被膜。
另一方面,採取長乾燥時間在生產性方面會發生問題。本案發明人等藉由在導電糊劑組成中事先摻合易在減率乾燥過程形成乾燥通道的成分,達成乾燥溫度在減率乾燥區域不下降而有良好品質之導電性被膜。 本發明中,和導電性粒子分開添加之平均粒徑為5nm以上、200nm以下之二氧化矽粒子、平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳粒子、平均粒徑為50nm以上、3000nm以下之離子補捉劑粒子,在糊劑之乾燥塗膜內會形成網絡,製作糊劑層內之溶劑揮發之通道,具有促進擴散之作用。更佳為藉由使用符合特定條件之混合溶劑作為溶劑,進而促進溶劑之揮發,結果即使糊劑塗膜到達減率乾燥後溶劑仍會順利地移動。藉由組合如此的方法,環狀凹陷減小,可以獲得能抑制於利用L/S=50/50μm以下之雷射蝕刻加工形成之圖案之電路斷線不良的理想的導電性被膜。 本組成中,在塗膜內部不易留下殘留溶劑,結果,密合性改善。且能預先防止雷射蝕刻時殘留溶劑急速揮發並發散所伴隨的沖氣(flushing),在生產性方面有正面效果。
本發明之導電性被膜之特徵為:係由包含導電填料與黏結劑樹脂的導電性組成物構成,且於皮膜表面存在之直徑50μm以下之環狀凹陷缺陷之存在密度為50個/cm2 以下,較佳為前述導電性皮膜中,不存在環狀凹陷之部分之表面粗糙度Ra為0.1以上、1.0μm以下,更佳為導電性皮膜之平均膜厚為2μm以上、20μm以下。 本發明中,環狀凹陷缺陷之一例如圖1所示。環狀凹陷缺陷,具有膜厚較周圍減小的部分形成環形狀且圍繞環之中央為隆起之火山臼(caldera)火山狀之剖面形態。未詳細觀察到該形態之缺陷產生之過程,但在高印刷時之未乾燥被膜表面未觀察到,據認為係在導電性被膜之乾燥過程產生者。
雷射蝕刻工法,係藉由將導電性糊劑之塗佈乾燥獲得之導電性被膜之不要部分以雷射・剝磨予以除去而形成微細線之方法。可以輕易地了解:雷射蝕刻前之塗膜有如「氣泡痕」「留白」等之類的不存在完全的導電性被膜的缺陷時,此部分會變成蝕刻後之斷線缺陷。環狀凹陷缺陷是塗膜表面之比較大的凹凸,但並不一定有完全不存在導電被膜之部分。然而,存在環狀凹陷缺陷之部分,容易變成雷射蝕刻加工後之微細線之斷線。 該現象據認為是因如下原因而引起:環狀凹陷缺陷之中央凸部由於周圍之環狀凹陷造成在塗膜內處於半隔熱狀態,中央部分發生熱之蓄積,引起異常的剝磨。
因此為了獲得良好的雷射蝕刻性,導電性被膜存在之環狀凹陷缺陷之個數宜少較佳,其存在密度需為50個/cm2 以下,較佳為20個/cm2 以下,更佳為8個/cm2 以下,更佳為3個/cm2 以下。 本發明中,不存在環狀凹陷之部分之表面粗糙度Ra為0.1以上、1.0μm以下較佳,進而為0.1以上0.8μm以下,更佳為0.1μm以上0.6μm以下。 又,本發明之導電性被膜之平均膜厚為2μm以上、20μm以下,較佳為3μm以上、14μm以下,更佳為4μm以上11μm以下。
本發明之環狀凹陷缺陷少之導電性被膜,可藉由使由導電填料與黏結劑樹脂與溶劑構成之導電性糊劑於低溫花費充分長的時間,例如於約60℃~100℃以60分鐘至300分鐘左右之條件進行乾燥固化以達成。但是實際之製造步驟,事實上並不可能在導電糊劑之乾燥過程花費如此長的時間。
本發明中,可藉由至少以下所示之(1)~(3)中之任一方法,以獲得成為本發明之目的之環狀凹陷缺陷少之導電性被膜。 (1)使用至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子、及平均粒徑為5nm以上、200nm以下之二氧化矽粒子、高分子黏結劑樹脂、及溶劑之導電性糊劑之方法、 (2)使用至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子、及平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳粒子、高分子黏結劑樹脂、及溶劑之導電性糊劑之方法 (3)使用至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子、及平均粒徑為50nm以上、3000nm以下之離子補捉劑粒子、高分子黏結劑樹脂、及溶劑之導電性糊劑之方法。
本發明之導電糊劑,至少含有: (A)高分子黏結劑樹脂、(B)平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之金屬粉 (C)有機溶劑、(D)平均粒徑為5nm以上、200nm以下之二氧化矽粒子。 本組成中,二氧化矽粒子在糊劑乾燥塗膜內形成網絡,且具有促進糊劑層內之溶劑揮發之作用。更佳為藉由使用符合特定條件之混合溶劑作為溶劑,更進一步促進溶劑之揮發,結果即使糊劑塗膜到達減率乾燥後,溶劑仍會順利地移動。結果環狀凹陷減少,可以抑制在利用L/S=50/50μm以下之雷射蝕刻加工形成之圖案中電路之斷線不良。進而,本組成中,在塗膜內部不易有殘留溶劑殘留,結果密合性有所改善。
本發明之導電糊劑,至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之金屬粒子(B)、平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳粒子(E)、高分子黏結劑樹脂(A)、有機溶劑(C)。 本組成中,碳粒子在乾燥塗膜內形成網絡,並具有促進糊劑層內之溶劑揮發之作用。更佳為藉由使用符合特定條件之混合溶劑作為溶劑,進一步促進溶劑之揮發,結果即使糊劑塗膜到達減率乾燥後,溶劑之移動仍然順利。結果,環狀凹陷減少,可抑制利用L/S=50/50μm以下之雷射蝕刻加工形成之圖案中之電路之斷線不良。進而,本組成中,在塗膜內部不易有殘留溶劑殘留,結果密合性有所改善。
本發明之導電糊劑,至少含有(B)平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子、 及(G)平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳或二氧化矽粒子、(H)平均粒徑為0.1 μm以上、3μm以下之無機粒子、(A)高分子黏結劑樹脂、(E)溶劑。 本組成中,除了(G)碳或二氧化矽粒子,尚有(H)平均粒徑為0.1μm以上、3μm以下之無機粒子在糊劑之乾燥塗膜內形成網絡,具有促進糊劑層內之溶劑揮發之作用。更佳為藉由使用符合特定條件之混合溶劑作為溶劑,進一步促進溶劑之揮發,結果即使糊劑塗膜到達減率乾燥後,溶劑之移動仍然順利。結果,環狀凹陷減少,可抑制利用L/S=50/50μm以下之雷射蝕刻加工形成之圖案中之電路之斷線不良。進而,本組成中,在塗膜內部不易有殘留溶劑殘留,結果密合性有所改善。且可預先防止雷射蝕刻時殘留溶劑急速揮發而發散所伴隨之沖氣(flus hing),在生產性方面有正面效果。
本發明之黏結劑樹脂(A)之種類只要是熱塑性樹脂即可,不特別限定,可以列舉聚酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、丁縮醛樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、苯酚樹脂、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯酚樹脂、聚乙烯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、苯酚樹脂、醇酸樹脂、苯乙烯-丙烯酸樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚合樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚合樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、聚矽氧樹脂、氟系樹脂等,該等樹脂可單獨使用、或以2種以上之混合物的形式使用。其中,宜為選自於由聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、氯乙烯樹脂、纖維素衍生物樹脂構成之群組中之1種或2種以上之混合物較佳。又,該等樹脂之中,使用含有聚酯樹脂、聚酯成分作為共聚合成分之聚胺基甲酸乙酯樹脂(以下有時稱為聚酯聚胺基甲酸乙酯樹脂)、環氧樹脂、苯氧基樹脂中之至少1種以上的話,就黏結劑樹脂而言更為理想。
本發明中,使用聚酯樹脂作為黏結劑樹脂之好處之一,係分子設計之自由度之高度。能選擇構成聚酯樹脂之二羧酸及二醇成分,使共聚合成分自在地變化,又,也容易對於分子鏈中,或分子末端賦予官能基。所以,可以適當地調整獲得之聚酯樹脂之玻璃轉移溫度、和基材及導電性糊劑中摻合之其他成分之親和性等樹脂之特性。
可作為本發明中之作為黏結劑樹脂之聚酯樹脂之共聚合成分的二羧酸,例如對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、2,6-萘二羧酸等芳香族二羧酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、壬二酸等脂肪族二羧酸、二聚酸等碳數12~28之二元酸、1,4-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、1,2-環己烷二羧酸、4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐、3-甲基六氫鄰苯二甲酸酐、2-甲基六氫鄰苯二甲酸酐、二羧基氫化雙酚A、二羧基氫化雙酚S、二聚酸、氫化二聚酸、氫化萘二羧酸、三環癸烷二羧酸等脂環族二羧酸、羥基苯甲酸、乳酸等羥基羧酸。又,在無損發明之效果之範圍內,也可以併用偏苯三甲酸酐、苯均四酸酐等三元以上之羧酸、富馬酸等不飽和二羧酸、及/或5-磺酸間苯二甲酸鈉鹽等含磺酸金屬鹽基之二羧酸作為共聚合成分。
可作為本發明之黏結劑樹脂使用之聚酯樹脂之共聚合成分使用的多元醇,例如乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己烷二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,9-壬烷二醇、1,10-癸烷二醇等脂肪族二醇、1,4-環己烷二甲醇、1,3-環己烷二甲醇、1,2-環己烷二甲醇、二聚物二醇等脂環族二醇。又,在無損發明之效果之範圍內,也可以併用三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、甘油、新戊四醇、聚甘油等三元以上之多元醇作為共聚合成分。
本發明中作為黏結劑樹脂使用之聚酯樹脂,考量密合性、和併用之其他之樹脂之相容性及耐熱衝擊性等觀點,構成前述聚酯樹脂之全部酸成分中之脂肪族二羧酸宜共聚合10莫耳%以上較佳,更佳為20莫耳%以上,又更佳為30莫耳%以上。芳香族二羧酸成分之共聚合比率若太高,獲得之聚酯樹脂之玻璃轉移溫度會成為60℃以上,可能造成和併用之樹脂之相容性惡化而引起保存安定性之惡化、雷射蝕刻加工之直線性下降、獲得之導電性薄膜之雷射蝕刻後之密合性下降。
本發明中,使用聚胺基甲酸乙酯樹脂作為黏結劑樹脂亦為理想的實施態樣。 和聚酯樹脂之情形同樣,關於聚胺基甲酸乙酯樹脂,亦可藉由選擇適當成分作為構成聚胺基甲酸乙酯樹脂之共聚合成分,並對於分子鏈中,或分子末端賦予官能基,以能適當地調整玻璃轉移溫度、和在基材及導電性糊劑摻合之其他成分之親和性等樹脂之特性。
關於聚胺基甲酸乙酯樹脂之共聚合成分並無特殊限定,考量設計之自由度、 耐濕熱性、耐久性之維持之觀點,宜為使用聚酯多元醇作為共聚合成分之聚酯聚胺基甲酸乙酯樹脂較佳。前述聚酯多元醇之理想例可列舉可作為前述本發明之黏結劑樹脂的聚酯樹脂中的多元醇。
本發明中,作為黏結劑樹脂使用之聚胺基甲酸乙酯樹脂,例如可藉由多元醇與聚異氰酸酯之反應獲得。可作為前述聚胺基甲酸乙酯樹脂之共聚合成分使用之聚異氰酸酯,可以列舉2,4-甲伸苯基二異氰酸酯、2,6-甲伸苯基二異氰酸酯、對伸苯基二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、間伸苯基二異氰酸酯、3,3’-二甲氧基-4,4’-聯伸苯基二異氰酸酯、2,6-萘二異氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-聯伸苯基二異氰酸酯、4,4’-二伸苯基二異氰酸酯、4,4’-二異氰酸酯二苯醚、1,5-萘二異氰酸酯、間二甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯等,也可為芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯及脂環族二異氰酸酯中之任一者。又,在無損本發明之效果之範圍內,也可併用三元以上之異氰酸酯化合物作為共聚合成分。
本發明中,作為黏結劑樹脂使用之聚胺基甲酸乙酯樹脂中,也可視需要共聚合具有能和異氰酸酯反應之官能基之化合物。就能和異氰酸酯反應之官能基而言,宜為羥基及胺基較理想,可有其中任一者或有兩者。其具體例可列舉:二羥甲基丁酸、二羥甲基丙酸、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己烷二醇、2,2-二甲基-3-羥基丙基-2’,2’-二甲基-3’-羥基丙酸酯、2-正丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-乙基-1,5-戊二醇、3-丙基-1,5-戊二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、3-辛基-1,5-戊二醇、3-苯基-1,5-戊二醇、2,5-二甲基-3-鈉磺酸-2,5-己二醇、二聚物二醇(例如Uniqema International公司製PRIPOOL-2033)等在1分子中具有2個羥基之化合物、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、甘油、新戊四醇、聚甘油等在1分子中具有3個以上之羥基之醇、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等在1分子具有1個以上之羥基與胺基之胺基醇、乙二胺、1,6-己烷二胺、1,8-辛烷二胺、1,9-壬烷二胺、1,10-癸烷二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺等脂肪族二胺、間二甲苯二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,4’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯醚等芳香族二胺等在1分子中具有2個胺基之化合物。上述數量平均分子量未達1,00 0達之在1分子具有2個以上之會和異氰酸酯反應之官能基之化合物可單獨使用也可併用多數個皆無任何問題。
本發明中作為黏結劑樹脂之環氧樹脂,例如雙酚A環氧丙醚、雙酚S環氧丙醚、酚醛清漆環氧丙醚、溴化雙酚等環氧丙醚型、六氫鄰苯二甲酸環氧丙酯、二聚酸環氧丙酯等環氧丙酯型、三環氧丙基異氰尿酸酯、或3,4-環氧環己基甲基羧酸酯、環氧化聚丁二烯、環氧化大豆油等脂環族或脂肪族環氧化物等,可以單獨使用一種也可併用2種以上。其中,考量塗膜耐久性之觀點,雙酚A環氧丙醚較理想,在一分子中有2個以上的環氧丙醚基者又更佳。
本發明中,黏結劑樹脂之數量平均分子量無特殊限定,數量平均分子量為5,000~60,000較佳,更佳為10000~40000。數量平均分子量若太低,考量形成之導電性薄膜之耐久性、耐濕熱性方面不理想。另一方面,數量平均分子量若太高,樹脂之凝聚力增加,雖就導電性薄膜而言之耐久性等提高,但是雷射蝕刻加工適性顯著惡化。
本發明之黏結劑樹脂之玻璃轉移溫度宜為120℃以下較佳,100℃以下更佳。玻璃轉移溫度若低,雷射蝕刻後之直線性良好,雷射蝕刻後之基材密合性有良好的傾向。
本發明中,黏結劑樹脂之酸價不特別限定,酸價若太高,形成之導電性薄膜之吸水性提高,可能因羧基所致催化作用促進黏結劑樹脂之水解,可能導致導電性薄膜之可靠性降低。水解於玻璃轉移溫度愈低愈顯著。藉由設黏結劑樹脂之酸價為低酸價,較佳為未達400eq/ton,更佳為300eq/ton以下,能達成同時兼顧導電性薄膜之高可靠性與雷射蝕刻之直線性及密合性的導電性糊劑。
本發明使用之金屬粉(B),可列舉銀粉、金粉、鉑粉、鈀粉等貴金屬粉、銅粉、鎳粉、鋁粉、黃銅粉等卑金屬粉、以銀等貴金屬鍍敷或合金化的卑金屬粉等,例如覆銀的銅粉。該等金屬粉可以單獨使用也可以併用。該等之中,若考慮導電性、安定性、成本等,銀粉單獨及/或鍍敷了銀之銀鍍敷銅粉、或以銀鍍敷合金粉作為主體較佳。
本發明使用之金屬粉之形狀無特殊限定。以往已知之金屬粉之形狀,例如屑片狀(鱗片狀)、球狀、樹枝狀(dendrite狀)、日本特開平9-306240號公報記載之球狀之1次粒子凝聚成3維狀的形狀(凝聚狀)等,從雷射蝕刻性之觀點,該等之中, 使用球狀、凝聚狀及屑片狀金屬粉較佳,更佳為屑片狀、球狀。
本發明使用之金屬粉之中心徑(D50)宜為6μm以下較佳,4μm以下更佳,2μm以下又更佳。藉由使用中心徑為6μm以下的金屬粉,雷射蝕刻加工部位之細線形狀有變得良好的傾向。使用中心徑比6μm還大的金屬粉時,雷射蝕刻加工後之細線形狀變差,結果會有細線彼此接觸,引起短路的可能性。再者,會有已利用雷射蝕刻加工而剝離・除去的導電性薄膜再度附著於加工部位的可能性。金屬粉之中心徑之下限不特別限定,考量成本的觀點,且若粒徑變細則易凝聚,結果會造成分散困難,中心徑宜為80nm以上較佳,0.3μm以上更佳。中心徑若比80 nm還小,金屬粉之凝聚力增加,雷射蝕刻加工適性惡化,此外從成本的觀點也不理想。
又,中心徑(D50)係指以某測定方法獲得之累積分布曲線(體積)中,其累積値成為50%之粒徑(μm)。本發明中,係使用雷射繞射散射式粒度分布測定裝置(日機裝(股)製、MICROTRAC HRA)以全反射模式測定累積分布曲線。
金屬粉之含量,考量形成之導電性薄膜之導電性良好的觀點,相對於黏結劑樹脂100質量份為400質量份以上較理想,560質量份以上更理想。又,成分之含量,考量和基材之密合性為良好之觀點,相對於黏結劑樹脂100質量份為1,900質量份以下較理想,1,230質量份以下更理想。本發明適合使用的是銀粒子(銀粉)。
本發明能使用之有機溶劑(C)不特別限定,考量保持有機溶劑之揮發速度為適當範圍之觀點,沸點為100℃以上、未達300℃較佳,更佳為沸點為150℃以上、未達280℃。本發明之導電性糊劑,一般係將黏結劑樹脂、金屬粉、有機溶劑及視需要的其他成分以三輥研磨機等進行分散而製作,此時有機溶劑之沸點若太低,會有於分散時溶劑揮發而使構成導電性糊劑之成分比改變的顧慮。另一方面,有機溶劑之沸點若太高,取決於乾燥條件,會有溶劑在塗膜中殘留多量的可能性,有導致塗膜可靠性降低的顧慮。
又,本發明能使用之有機溶劑,宜為黏結劑樹脂可溶且能使金屬粉良好地分散者為較佳。具體例可列舉乙基二甘醇乙酸酯(EDGAC)、丁基甘醇乙酸酯(BM GAC)、丁基二甘醇乙酸酯(BDGAC)、環己酮、甲苯、異佛爾酮、γ-丁內酯、苯甲醇、Exxon化學製Solvesso 100、150、200、丙二醇單甲醚乙酸酯、己二酸、琥珀酸及戊二酸之二甲酯之混合物(例如:杜邦(股)公司製DBE)、萜品醇(terpineol)等,該等之中,考量黏結劑樹脂之摻合成分之溶解性優異、連續印刷時之溶劑揮發性適當,對於利用網版印刷法等所為之印刷的適性良好的觀點,EDGAC、BMGAC、BDGAC及它們之混合溶劑為較佳。
有機溶劑之含量,宜為相對於糊劑全部重量100重量份為5重量份以上、40重量份以下較佳,10重量份以上、35重量份以下又更佳。有機溶劑之含量若太高,糊劑黏度變得太低,細線印刷時有易出現垂液的傾向。另一方面,有機溶劑之含量若太低,就糊劑而言之黏度變得極高,形成導電性薄膜時之例如網版印刷性有時顯著降低,此外,形成之導電性薄膜之膜厚變厚,雷射蝕刻加工性有降低的情形。
本發明之導電性糊劑使用之二氧化矽粒子(D)之種類無限定,可使用二氧化矽、煙燻二氧化矽(例如日本Aerosil公司製之Aerosil)、膠體二氧化矽等。不使用二氧化矽粒子時,導電性薄膜中之填料填充性不佳,溶劑易發生突沸且易生環狀凹陷。另一方面,藉由使用二氧化矽粒子,導電性薄膜中之填料填充性增高,藉此,溶劑不易突沸,可以抑制環狀凹陷。
本發明中使用的二氧化矽粒子之平均一次粒徑為200nm以下較佳,50nm以下更佳,20μm以下又更佳。氧化矽粒子之粒徑若大,填料之填充性差,無法抑制環狀凹陷。
本發明中使用的二氧化矽粒子之含量宜相對於金屬粉末100質量份以25質量份以下,更佳為10質量份以下進行摻合較佳。
本發明之導電性糊劑使用之碳粒子(E)可使用科琴黑、乙炔黑、爐黑、槽黑、燈黑等。不使用碳粒子時,導電性薄膜中之填料填充性差,乾燥中,溶劑會上推抵塗膜表面層,易產生環狀凹陷。另一方面,藉由適量摻合碳粒子,導電性薄膜中之填料填充性增高,溶劑之通道分散均勻化,不會集中在一處,所以能抑制環狀凹陷。
本發明中使用的碳粒子之平均一次粒徑為200nm以下較佳,50nm以下更佳, 20μm以下又更佳。氧化矽粒子之粒徑若大,填料之填充性不佳,無法抑制環狀凹陷。
本發明中使用的碳粒子之含量宜相對於金屬粉末100質量份以25質量份以下,更佳為10質量份以下進行摻合較佳。本發明之碳粒子也有作為雷射光吸收劑之作用。
本發明之導電性糊劑中摻合之無機粒子(H)可添加下列無機物。無機物可列舉:碳化矽、碳化硼、碳化鈦、碳化鋯、碳化鉿、碳化釩、碳化鉭、碳化鈮、碳化鎢、碳化鉻、碳化鉬、碳化鈣、類鑽碳等各種碳化物;氮化硼、氮化鈦、氮化鋯等各種氮化物、硼化鋯等各種硼化物;氧化鈦(titania)、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、氧化銅、氧化鋁等各種氧化物;鈦酸鈣、鈦酸鎂、鈦酸鍶等各種鈦酸化合物;二硫化鉬等硫化物;硫酸鋇、硫酸鎂等硫酸化物;氟化鎂、氟化碳等各種氟化物;硬脂酸鋁、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鎂等各種金屬肥皂;此外可使用滑石、膨潤土、滑石、碳酸鈣、膨潤土、高嶺土、玻璃纖維、雲母等。藉由添加該等無機物,有時能提高印刷性、耐熱性,進一步提高機械特性、長期耐久性。
本發明之導電性糊劑中摻合之無機粒子較佳為使用無機離子補捉劑。無機離子補捉劑係指一次粒徑為次微米級之無機粒子且係和金屬之氧化物、或氫氧化物混雜的水滑石。市售品可列舉東亞合成(股)公司製之IXE、IXEPLAS等。
本發明中使用的無機粒子之平均粒徑為0.1μm以上、3μm以下,較佳為1μm以上1.2μm,更佳為0.13μm以上0,85μm以下。無機粒子之粒徑若大,則填料之填充性差,無法抑制環狀凹陷。
本發明中使用的無機粒子之含量宜相對於金屬粉末100質量份以25質量份以下,更佳為10質量份以下進行摻合較佳。
本發明之導電糊劑中也可以摻合雷射光吸收劑(F)。在此,雷射光吸收劑係於雷射光之波長有強吸收的添加劑,雷射光吸收劑本身可為導電性也可為非導電性。例如:使用基本波之波長為1064nm之YAG雷射作為光源時,可以將於波長1064nm有強吸收之染料及/或顏料作為雷射光吸收劑。藉由摻合雷射光吸收劑(D),本發明之導電性薄膜可將雷射光以高效率吸收,促進發熱引起之黏結劑樹脂之揮發、熱分解,其結果,雷射蝕刻加工適性提高。
本發明能使用之雷射光吸收劑之中,有導電性者之例可以列舉碳黑、石墨粉等碳系之填料。碳黑之種類無限制,可列舉科琴黑、乙炔黑、爐黑、槽黑、燈黑等。該等之中,考量導電性、雷射吸收性之觀點,科琴黑為較佳。碳系填料之摻合,也有提高本發明之導電性薄膜之導電性之效果,但例如碳黑在1060nm附近有吸收波長,故若照射YAG雷射、纖維雷射等波長1064nm之雷射光,可期待以下效果:導電性薄膜能將雷射光以高效率吸收,對於雷射光照射之感度提高,提高雷射照射之掃描速度時及/或雷射光源為低輸出時也能獲得良好的雷射蝕刻加工適性。前述碳系填料之含量,相對於金屬粉100重量份為0.1~5重量份較佳,0.3~2重量份更佳。碳系填料之摻合比率過低時,提高導電性之效果及提高對於雷射光照射之感度之效果小。另一方面,碳系填料之摻合比率過高時,導電性薄膜之導電性有降低之傾向,而且有時會出現樹脂吸附在碳的空隙部位,和基材間之密合性降低的問題。
本發明能使用之雷射光吸收劑之中,為非導電性者之例,可列舉以往公知之染料、顏料及紅外線吸收劑。更具體而言,可列舉偶氮染料、金屬錯鹽偶氮染料、吡唑哢偶氮染料、萘醌染料、蒽醌染料、酞花青染料、碳陽離子(carbonium)染料、醌亞胺染料、次甲基染料、花青染料、方酸類(squarylium)色素、吡喃(pyryli um)鹽、金屬硫醇錯合物等染料;顏料可列舉黑色顏料、黃色顏料、橙色顏料、褐色顏料、紅色顏料、紫色顏料、藍色顏料、綠色顏料、螢光顏料、金屬粉顏料,此外,聚合物結合色素。具體而言,可以使用不溶性偶氮顏料、偶氮色澱顏料、縮合偶氮顏料、螯合偶氮顏料、酞花青系顏料、蒽醌系顏料、苝及紫環酮系顏料、硫靛系顏料、喹吖啶酮系顏料、二㗁𠯤系顏料、異吲哚啉酮系顏料、喹啉黃(quinophthalones)系顏料、青料色紋飾色澱顏料、𠯤顏料、亞硝基顏料、硝基顏料、天然顏料、螢光顏料、無機顏料。紅外線吸收劑之例可列舉:二亞銨鹽型之紅外線吸收劑NIR-IM1、銨鹽型之NIR-AM1(均為Nagasechemtex公司製)。該等非導電性之雷射光吸收劑的含有量為0.01~5重量份,較佳為0.1~2重量份較佳。非導電性之雷射光吸收劑之摻合比率若太低,提高對於雷射光照射之感度之效果小。非導電性雷射光吸收劑之摻合比率若太高,導電性薄膜之導電性有降低之虞,且雷射光吸收劑之色調變顯著,取決於用途,有時並不理想。
又,本發明之導電性糊劑中,也可以摻合觸變性賦予劑、消泡劑、阻燃劑、黏著賦予劑、水解防止劑、塗平劑、塑化劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、阻燃劑、顏料、染料。進一步,也可適當摻合碳二亞胺、環氧化物等作為樹脂分解抑制劑。此等可以單獨使用也可以併用。
本發明之導電性糊劑中,可於無損本發明之效果之程度摻合能和黏結劑樹脂反應之硬化劑(G)。藉由摻合硬化劑,硬化溫度提高,生產步驟之負荷有可能增加,但能期待由於塗膜乾燥時或雷射蝕刻時產生之熱所致之交聯而提高塗膜之耐濕熱性。
能和本發明之黏結劑樹脂反應之硬化劑,雖不限種類,但考量密合性、耐彎曲性、硬化性等,異氰酸酯化合物及/或環氧樹脂尤佳。再者,若使用異氰酸酯基已封端化的異氰酸酯化合物,儲藏安定性提高,較理想。異氰酸酯化合物以外之硬化劑,可以列舉甲基化三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、苯胍胺、尿素樹脂等胺基樹脂、酸酐、咪唑類、苯酚樹脂等公知化合物。也可對該等硬化劑併用因應其種類選擇的公知的觸媒或促進劑。硬化劑之摻合量,係以無損本發明效果之程度摻合,雖無特殊限制,相對於黏結劑樹脂100質量份為0.5~50質量份較理想,1~30質量份更佳,2~20質量份又更佳。
能摻合於本發明之導電性糊劑之異氰酸酯化合物,例如有芳香族或脂肪族之二異氰酸酯、3元以上之聚異氰酸酯等,可為低分子化合物、高分子化合物中任一者。例如:四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、亞二甲苯二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯、氫化亞二甲苯二異氰酸酯、二聚酸二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯等脂環族二異氰酸酯、或該等異氰酸酯化合物之3聚體、及該等異氰酸酯化合物之過剩量與例如乙二醇、丙二醇、三羥甲基丙烷、甘油、山梨醇、乙二胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等低分子活性氫化合物或各種聚酯多元醇類、聚醚多元醇類、聚醯胺類之高分子活性氫化合物等反應而獲得之含末端異氰酸酯基之化合物。又,異氰酸酯基之封端化劑,例如苯酚、硫苯酚、甲硫基苯酚、乙基硫苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚、硝基苯酚、氯苯酚等苯酚類;丙酮肟、甲基乙基酮基肟、環己酮肟等肟類;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇類;乙烯氯乙醇(ethylene chlorohydrin)、1,3-二氯-2-丙醇等鹵素取代醇類;第三丁醇、第三戊醇等3級醇類;ε-己內醯胺、δ-戊內醯胺、γ-丁內醯胺、β-丙內醯胺等內醯胺類、吡唑類封端劑,此外也可列舉芳香族胺類、醯亞胺類、乙醯基丙酮、乙醯乙酸酯、丙二酸乙酯等活性亞甲基化合物、硫醇類、亞胺類、咪唑類、尿素類、二芳基化合物類、重亞硫酸鈉等。其中,考量硬化性,肟類、胺類、咪唑類尤佳。
本發明中,能作為硬化劑之環氧化合物,例如雙酚A環氧丙醚、雙酚S環氧丙醚、酚醛清漆環氧丙醚、溴化雙酚等環氧丙醚型、六氫鄰苯二甲酸環氧丙酯、二聚酸環氧丙酯等環氧丙酯型、三環氧丙基異氰尿酸酯、或3,4-環氧環己基甲基羧酸酯、環氧化聚丁二烯、環氧化大豆油等脂環族或脂肪族環氧化物等,可單獨使用一種也可以併用二種以上。其中,從硬化性之觀點,雙酚A環氧丙醚最理想,其中分子量未達5000、一分子中有2個以上的環氧丙醚基者又更佳。
本發明之導電性糊劑之黏度不特別限定,因應塗膜之形成方法適當地調整即可。例如:導電性糊劑向基材之塗佈係利用網版印刷進行時,導電性糊劑之黏度於印刷溫度以BH型黏度計20rpm測定時之黏度較佳為200dPa・s以上,更佳為400dPa・s以上、最も較佳為600dPa・s以上。上限無特殊限定,若黏度太高,導電性薄膜之膜厚變得太厚,雷射蝕刻加工適性有時會下降。
本發明之導電性糊劑,F値為60~95%較佳,更佳為75~95%。F値是指糊劑中之含有填料質量份相對於全部固體成分100質量份之數値,以F値=(填料質量份/固體成分質量份)×100表達。在此所指言之填料質量份是指導電性粉末之質量份, 固體成分質量份是指溶劑以外的成分的質量份,包括導電性粉末、黏結劑樹脂、其他硬化劑、添加劑全部。F値若太低,無法獲得呈良好導電性之導電性薄膜,F値若太高,導電性薄膜與基材間之密合性及/或導電性薄膜之表面硬度有降低的傾向,也不能避免印刷性降低。又,在此的導電性粉末係指由金屬粉及非金屬構成的導電性粉末兩者。
藉由將本發明之導電性糊劑在基材上進行塗佈或印刷而形成塗膜,其次使塗膜中含有的有機溶劑揮發並使塗膜乾燥,可以形成本發明之導電性薄膜。導電性糊劑塗佈或印刷在基材上之方法無特殊限定,利用網版印刷法進行印刷的話,從步驟簡便度及係使用導電性糊劑形成電氣電路之在業界普及之技術的觀點為較理想。又,導電性糊劑,若塗佈或印刷在比起最終作為電氣電路為必要之導電性薄膜部位還要大一些的部位,雷射蝕刻步驟之負荷可以良好效率下降, 從形成本發明之電氣電路之觀點,係較理想。
塗佈本發明之導電性糊劑之基材宜使用尺寸安定性優異之材料較理想。例如由聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯或聚碳酸酯等可撓性之優異材料構成的薄膜。又,也可使用玻璃等無機材料作為基材。基材之厚度無特殊限定,為12.5μm~1mm較佳,又更佳為25μm~0.5mm。若考慮圖案形成材料之機械特性、形狀安定性或操作性等,為前述範圍。
又,可對於塗佈本發明之導電性糊劑之基材之表面實施物理性處理及/或化學性處理,以提高導電性薄膜與基材間之密合性。物理性處理方法,例如噴砂法、噴射含微粒之液體之濕噴砂法、電暈放電處理法、電漿處理法、紫外線或真空紫外線照射處理法等。又,化學性處理方法,例如強酸處理法、強鹼處理法、氧化劑處理法、偶聯劑處理法等。
又,前述基材也可以有透明導電性層。本發明之導電性薄膜可疊層在透明導電性層上。前述透明導電性層之素材不特別限定,例如:氧化銦・錫作為主成分而成之ITO膜、或由奈米尺寸之線狀銀構成之銀奈米線膜。又,可使用透明導電性層不只是形成在基材全面,而是以蝕刻等去除掉透明導電性層之一部分者。
使有機溶劑揮發之步驟宜於常溫下及/或加熱下進行較佳。加熱時,考量乾燥後之導電性薄膜之導電性、密合性、表面硬度良好的觀點,加熱溫度為80℃以上較理想,100℃以上更佳,110℃以上又更佳。又,考慮基底之透明導電性層之耐熱性、及生產步驟之省能量之觀點,加熱溫度為150℃以下較理想,135℃以下更佳,130℃以下又更佳。對於本發明之導電性糊劑摻合硬化劑時,若於加熱下實施使有機溶劑揮發之步驟,硬化反應會進行。
本發明之導電性薄膜之厚度依使用之用途設定適當厚度即可。惟考量乾燥後之導電性薄膜之導電性良好之觀點、及雷射蝕刻加工適性良好之觀點,導電性薄膜之膜厚為3μm以上、30μm以下較理想,更佳為4μm以上、20μm以下,又更佳為4μm以上、10μm以下。導電性薄膜之膜厚若太薄,可能無法獲得就電路而言的所望導電性。膜厚若太厚,雷射蝕刻加工所須雷射照射量為過大,有時會損傷基材。又,膜厚的不均一程度大的話,導電性薄膜之蝕刻容易性會有不均勻的情形,會有容易發生因蝕刻不足所致線間短路、蝕刻過度導致斷線的傾向。所以,膜厚的不均一程度宜小為佳。
本發明之導電性薄膜之表面粗糙度Ra為0.7μm以下較理想,更佳為0.5μm以下,又更佳為0.4μm以下。表面粗糙度Ra若太高,導電性薄膜之蝕刻端部易出現鋸齒狀,易出現線間短路、蝕刻過度導致之斷線。表面粗糙度Ra會受糊劑組成(尤其黏結劑種類與銀粉種類)、糊劑黏度、網版印刷條件強烈影響,故須將此等條件予以適當調整並控制。
本發明之電氣電路,係對於利用本發明之導電性糊劑而形成在基材上的導電性薄膜的至少一部分照射雷射光,而具有從基材上去除前述導電性薄膜之一部分而形成之配線部位的電氣電路。若採用如此的電氣電路的形成方法,和光微影法不同,能使圖案形成步驟為乾處理,不產生含金屬成分的廢液,所以無須廢液處理等,可說是環保的處理。又,步驟上也單純,所以可壓低關於製造設備的投資,製造設備運作後之維持管理也容易。又,利用導電性糊劑在基材上形成導電性薄膜之方法不特別限定,可依印刷或塗佈進行。
雷射光之照射方法無特殊限制,可使用近年普及的雷射蝕刻加工裝置、或使此等的尺寸精度更提高者。雷射蝕刻加工裝置可直接將以CAD等圖像處理應用軟體製作的數據用在雷射加工,故製造圖案的替換極容易。此點可作為較以往實施之以網版印刷法形成圖案優越的其中一點。
在雷射光被照射、吸收之部位,雷射光之能量被變換為熱,因溫度上昇而熱分解及/或揮發,將照射部位剝離・除去。為了將本發明之導電性薄膜之受雷射光照射的部位以良好效率從基材除去,本發明之導電性薄膜宜於照射雷射光之波長有強吸收較佳。所以,雷射種類宜選擇在構成本發明之導電性薄膜之任一成分有強吸收之波長區有能量之雷射種類較佳。
雷射種類可列舉準分子雷射(基本波之波長為193~308nm)、YAG雷射(基本波之波長為1064nm)、纖維雷射(基本波之波長為1060nm)、半導體雷射等,基本上任一方式、任一波長之雷射種類均無問題。可選擇和導電性薄膜中任一構成成分之吸收波長區一致而且可照射基材無強吸收之波長之雷射種類,以有效率地實施雷射光照射部位之導電性薄膜之除去且能避免基材損失。考量如此的觀點,就照射之雷射種類而言,雷射之波長為190nm~1100nm之範圍為較佳,又更佳為500nm~1000nm。使用層結構具聚酯之導電性薄膜、或層結構具聚酯之導電性薄膜之一部分利用蝕刻除去而成的薄膜作為基材時,使用YAG雷射或纖維雷射的話,因基材在基本波的波長無吸收,不易對於基材造成損傷,於此點特別理想。
雷射輸出、頻率不特別限定,能調節成可於蝕刻寬10~40μm去除雷射光照射部位之導電性薄膜且不損傷基底之基材。一般,雷射輸出宜於0.5~100W、頻率10~1000kHz、脈衝寬1000ns以下之範圍內適當調節較佳。雷射輸出若太低,導電性薄膜之除去有不足的傾向,可藉由降低雷射之掃描速度、增加掃描次數以某個程度避免如此的傾向。雷射輸出若太高,因來自照射部分之熱之擴散而使導電性薄膜剝離的部位比起雷射束徑大出非常多,線寬可能變得太細或斷線。考量此點,雷射輸出宜於0.5~20W、頻率10~800kHz、脈衝寬800ns以下之範圍內適當調節較佳,更佳為0.5~12W、頻率10~600kHz、脈衝寬600ns以下。脈衝寬之下限較佳為1fs以上,又更佳為1ps以上,最佳為1ns以上。
雷射光之掃描速度,考量利用工站時間減少所獲致生產效率提高之觀點,愈高愈好,具體而言,1000mm/s以上較理想,1500mm/s以上更佳,2000mm/s以上更理想。上限無特殊限制,但約10000mm/s以下。掃描速度若太慢,不僅生產效率降低,導電性薄膜及基材有受熱歷程而損傷之虞。加工速度之上限無特殊限制,但掃描速度若太高,雷射光照射部位之導電性薄膜之除去不完全,電路有短路的可能性。又,掃描速度若太快速,在形成之圖案之角隅部位,無法避免比起直線部位的掃描速度減速,角隅部位之熱歷程比直線部位高,角隅部位之雷射蝕刻加工部位周邊之導電性薄膜之物性有顯著降低之虞。
雷射光之掃描,可利用移動雷射光之發射體、移動被照射雷射光之被照射體、或組合兩者均可,例如可使用XY台座達成。又,也可藉由使用電流鏡(galvanic mirror)等改變雷射光之照射方向來掃描雷射光。
雷射光照射時,可藉由使用聚光透鏡(無色透鏡等)以提高每單位面積之能量密度。此方法的優點可列舉:比起使用遮罩的情形,能加大每單位面積的能量密度,故即使是輸出小的雷射振盪器也能以高掃描速度實施雷射蝕刻加工。將已聚光的雷射光向導電性薄膜照射時,須調整焦距。焦距的調節,尤其須依塗佈於基材之膜厚調節,但宜調整成不損傷基材且能將預定之導電性薄膜圖案予以剝離・除去較佳。
將同一圖案重複多次進行雷射光掃描為一理想實施態樣。當有第1次掃描除去不完全之導電性薄膜部位時或已除去之構成導電性薄膜之成分再度附著於基材時,可利用多次掃描將雷射光照射部位之導電性薄膜予以完全除去。掃描次數較佳為4次,又更佳為3次。掃描次數之上限不特別限定,因加工部位周邊受多次熱歷程可能會損傷且塗膜物性可能降低,故須注意。又,考量生產效率的觀點,掃描次數當然是愈少愈好。
不將同一圖案重複多次進行雷射光掃描亦為一理想實施態樣。只要對於獲得之導電性薄膜、導電性疊層體及電氣電路之特性不造成不利影響,掃描次數當然愈少生產效率愈優異。
本發明之導電性薄膜因為以高濃度含有昂貴的導電性粉體,故若考量電氣電路製造所要之總成本,將從基材除去之導電性薄膜所含之導電性粉體予以回收並再利用係為重要。藉由建構於雷射光照射部位附近有高性能的集塵機,能將導電性粉體以良好效率回收的系統,能成為充分划算的加工法。
本發明之導電性薄膜、導電性疊層體及/或電氣電路可作為觸控面板之構成構件。前述觸控面板可為電阻膜方式也可為電容方式。可應用在任一觸控面板,但本糊劑適於細線形成,故特別可適用在電容方式之觸控面板之電極配線用途。 又,構成前述觸控面板之基材,宜使用有ITO膜、銀奈米線膜等透明導電性層之基材、或將此等利用蝕刻而去除一部分的基材較佳。 [實施例]
為了更詳細說明本發明,以下舉實施例、比較例,但本發明不受限於此等實施例。又,實施例、比較例記載之各測定値係依以下方法測得。
1. 數量平均分子量 將試樣樹脂溶於四氫呋喃使樹脂濃度成為約0.5重量%,以孔徑0.5μm的聚四氟乙烯製濾膜過濾,作為GPC測定試樣。將四氫呋喃作為移動相,使用島津製作所公司製之凝膠滲透層析(GPC)Prominence,將示差折射計(RI計)作為檢測器, 以管柱溫度30℃、流量1ml/分實施樹脂試樣之GPC測定。又,數量平均分子量,係就標準聚苯乙烯換算値,捨去相當於分子量未達1000之部分而算出。GPC管柱使用昭和電工(股)製之shodex KF-802、804L、806L。
2. 玻璃轉移溫度(Tg) 將試樣樹脂5mg放入鋁製樣本盤並密封,使用精工儀器(股)製之差示掃描熱量分析計(DSC)DSC-220,以升溫速度20℃/分測定直到200℃,求出玻璃轉移溫度以下之基線之延長線和過渡部之呈最大斜度的切線的交點的溫度。
3. 酸價 精稱試樣樹脂0.2g並溶於20ml之氯仿。然後使用酚酞溶劑作為指示劑,以0.01N氫氧化鉀(乙醇溶液)進行滴定。酸價之單位為eq/ton,亦即試樣每1噸的當量。又,在此的噸係指公噸。
4. 樹脂組成 將試樣樹脂溶解於氯仿-d,使用VARIAN製400MHz-NMR裝置,利用1H-NM R分析求出樹脂組成。
5. 導電性疊層體試片之製作 在厚度100μm之經回火處理之PET薄膜(東麗公司製Lumirror S)及ITO膜(尾池工業(股)製、KH150),分別利用使用400網目的不銹鋼網版以網版印刷法印刷導電性糊劑,形成寬25mm、長度450mm之整面塗滿圖案,然後於熱風循環式乾燥爐中於130℃加熱30分鐘,作為導電性疊層體試件。又,調整印刷時之塗佈厚,使乾燥膜厚成為4~10μm。
6. 密合性 使用前述導電性疊層體試件,依JIS K-5400-5-6:1990,使用Cellotape(註冊商標)(Nichiban(股)製),利用剝離試驗實施評價。惟格子圖案之各方向之切割數為11個、切割間隔為1mm。100/100代表無剝離,呈密合性良好,0/100代表全部剝離。
7. 比電阻 測定前述導電性疊層體試件之片電阻與膜厚並計算比電阻。膜厚係使用Gauge Stand ST-022(小野測器公司製),以PET膜之厚度作為零點而測定5點的硬化塗膜之厚度,採用其平均值。片電阻係使用MILLIOHMMETER4338B(HEWLE TT PACKARD公司製)針對4片試片進行測定,採用其平均值。又,以本MILLIOH MMETER能檢測之範圍為1×10-2 以下(Ω・cm),1×10-2 (Ω・cm)以上之比電阻為測定極限外。
8. 耐濕熱性試驗: 將導電性疊層體試件於80℃加熱300小時,然後於85℃、85%RH(相對濕度)加熱300小時,之後於常溫放置24小時後,實施各種評價。
9. 表面粗糙度 使用表面粗糙度計(Handysurf E-35B、東京精密公司製,依JIS-1994算出),使用表面粗糙度計(Handysurf E-35B、東京精密公司製,依JIS-1994算出),對於前述導電性疊層體試片1測定表面粗糙度Ra。
10. 雷射蝕刻加工適性之評價 利用網版印刷法,在聚酯基材(東麗公司製Lumirror S(厚度100μm))上將導電性糊劑印刷塗佈成2.5×10cm的長方形。使用400網目、線徑18μm、有壓延加工、乳劑厚10μm之不銹鋼網版作為網版,使用東海商事(股)公司製SSA-TF150E之印刷機,以橡皮刮刀速度100mm/s、刮板速度75mm/s、推入量1.0mm/s、餘隙1.5mm、橡皮刮刀壓力0.4MPa、橡皮刮刀角度75度、橡皮刮刀硬度80度的條件進行印刷。印刷塗佈後於熱風循環式乾燥爐於130℃進行30分鐘乾燥,獲得導電性薄膜。又,將糊劑稀釋調整成使膜厚為5~7μm。其次對於以上述方法作成之導電性薄膜進行雷射蝕刻加工,製成10片如圖2之有4條長度50mm之直線部分之圖案,作為雷射蝕刻加工適性評價試驗片。雷射蝕刻加工係藉由將雷射光以40μm節距(L/S= 20/20μm)掃描3次以進行。條件係:雷射光源使用纖維雷射(波長:1064nm),頻率300kHz、掃描速度2500mm/s、脈衝幅度15ns,適當調整輸出,實施雷射蝕刻加工。
11. 雷射蝕刻加工適性評價(1)細線兩端間導通性 利用確保是否前述雷射蝕刻加工適性評價試驗片之細線之兩端之間有導通以進行評價。具體而言,分別將測試器碰觸端子1a-端子1c間、端子2a-端子2c間、端子3a-端子3c間、端子4a-端子4c間並確認有無導通,依下列評價基準進行判定。 又,試驗片係製作了10片,每1片有4根,故係以40條細線實施評價。 ○;針對40條細線,細線之兩端間皆有導通 △;40條細線之中,細線之兩端間未導通的少於10條。 ×;40條細線之中,細線之兩端間未導通的有10條以上。
12. 雷射蝕刻加工適性評價(2)相鄰細線間絕緣性 利用前述雷射蝕刻加工適性評價試驗片之相鄰之細線之間之絕緣是否確保以進行評價。具體而言,分別將測試器碰觸端子1a-端子2a間、端子2a-端子3a間、端子3a-端子4a間間並確認有無導通,依下列評價基準進行判定。又,試驗片係製作了10片,每片有3個水平,合計以30個水平實施評價。 ○;30個水平的相鄰細線間皆絕緣 △;20個水平以上之相鄰細線間絕緣 ×;未達20個水平之相鄰細線間絕緣
13. 環狀凹陷之評價 利用網版印刷法,在聚酯基材(東麗公司製Lumirror S(厚度100μm))上將導電性糊劑印刷塗佈成0.5×80mm的長方形。使用400網目、線徑18μm、有壓延加工、乳劑厚10μm之不銹鋼網版作為網版,使用東海商事(股)公司製SSA-TF150E之印刷機,以橡皮刮刀速度100mm/s、刮板速度75mm/s、推入量1.0mm/s、餘隙1.5mm、橡皮刮刀壓力0.4MPa、橡皮刮刀角度75度、橡皮刮刀硬度80度的條件進行印刷。印刷塗佈後於熱風循環式乾燥爐於130℃進行30分鐘乾燥,獲得導電性薄膜。使用雷射顯微鏡(Keyence VHX-1000)量測獲得之導電性薄膜中之環狀凹陷之數目, 依下列評價基準進行判定。 環狀凹陷之數目(個/cm2 ) ◎ 0~5 ○ 6~20 △ 21~50 × 51以上
<實施例1~3、比較例1> 依表1所示之摻合比調整4種導電糊劑。首先,將黏結劑樹脂溶於適量的溶劑,使固體成分濃度成為35質量%,將獲得之黏結劑樹脂溶液、銀粉1、硬化劑、硬化觸媒、殘量之溶劑量、其他添加劑進行秤量摻合並預混後,通過冷卻的三輥混練機2次並分散。其次,在糊劑過濾機(PROTEC公司製PF320A)安裝795網目(不銹鋼過濾網(線徑16μm、開孔16μm)之過濾器,實施上述糊劑之過濾。 之後,將獲得之導電性糊劑印刷成預定之圖案,使乾燥膜厚成為17μm後,進行120℃×30分鐘乾燥,獲得導電性薄膜。使用獲得之導電性薄膜測定基本物性,然後實施雷射蝕刻加工之探討。評價結果示於表1。
【表1】
Figure 106107299-A0304-0001
又,表1中, 銀粉1:凝聚銀粉(D50:1.3μm) 銀粉2:屑片狀銀粉(D50:1.3μm) 銀粉3:球狀銀粉(D50:1.3μm) 黏結劑樹脂1:InChem製 PKHC(苯氧基樹脂、數量平均分子量21000、Tg=89℃) 黏結劑樹脂2:InChme製 PKHC改性物(苯氧基樹脂、數量平均分子量21000、 Tg=97℃) 黏結劑樹脂3:東洋紡製 VYLON103(Tg=47℃、酸價25) 二氧化矽1:日本AEROSIL製 AEROSIL 300(一次粒徑:7nm) 碳1:Lion製 ECP600JD(一次粒徑:34nm) 無機填料1:東亞合成製 離子補捉劑IXE-PLAS A2(中位徑:0.2μm) 溶劑1:乙二醇單丁醚乙酸酯 溶劑2:二乙二醇單乙醚乙酸酯 溶劑3:二乙二醇單丁醚乙酸酯 硬化劑1:Baxenden製 封端異氰酸酯BI7960 硬化劑1:Baxenden製 封端異氰酸酯BI7982 硬化觸媒:共同藥品(股)製 KS1260     分散劑1:BYK Chemie Japan(股)公司製 Disperbyk167 添加劑1:羧酸胺鹽 添加劑2:羧酸
<應用例1> 使用獲得之導電糊劑P1進行印刷使乾燥膜厚成為17μm,改變乾燥溫度與乾燥時間,並評價環狀凹陷缺陷、細線兩端導通性、細線兩端絕緣性。結果示於表2至表4。於低溫花費長時間乾燥時,環狀凹陷減小,顯示細線兩端導通性、細線兩端絕緣性有改善之傾向。
【表2】
Figure 02_image001
【表3】
Figure 02_image003
【表4】
Figure 02_image005
<應用例2> 使用獲得之導電糊劑P2~P4進行印刷,使乾燥膜厚成為17μm,改變乾燥溫度與乾燥時間,評價環狀凹陷缺陷、細線兩端導通性、細線兩端間絕緣性。結果示於表5~7。
【表5】
Figure 02_image007
【表6】
Figure 02_image009
【表7】
Figure 02_image011
<應用例3> 使用獲得之導電糊劑P1~P4,改變各乾燥條件,找出環狀凹陷缺陷會變少之條件,並評價細線兩端間導通性、細線兩端間絕緣性。結果示於表8。
【表8】
Figure 106107299-A0304-0002
<實施例11> 依表11所示之摻合比製備導電糊劑。首先將黏結劑樹脂溶解於適當量的溶劑使固體成分濃度成為35質量%,將獲得之黏結劑樹脂溶液、銀粉1、硬化劑、硬化觸媒、殘量之溶劑量、其他添加劑進行秤量摻合並預混後,通過冷卻的三輥混練機2次進行分散。其次,在糊劑過濾機(PROTEC公司製PF320A)安裝795網目(不銹鋼過濾網(線徑16μm、開孔16μm)之過濾器,實施上述糊劑之過濾。之後,將得之導電性糊劑印刷成預定之圖案後進行130℃×30分鐘乾燥,獲得導電性薄膜。使用本導電性薄膜測定基本物性,然後實施雷射蝕刻加工之檢討。評價結果示於表11。
<實施例12~21、比較例11~13> 改變導電性糊劑之樹脂及摻合,實施實施例12~21、比較例11~13。導電性糊劑之摻合及評價結果示於表11。實施例以烘箱130℃×30分之比較低溫且短時間之加熱獲得了良好的塗膜物性。又,對於ITO膜之密合性、濕熱環境試驗後之評價亦為良好。
【表11】
Figure 106107299-A0304-0003
又,表11中, 銀粉1:凝聚銀粉(D50:1.3μm) 銀粉2:屑片狀銀粉(D50:1.3μm) 銀粉3:球狀銀粉(D50:1.3μm) 黏結劑樹脂1:InChem製 PKHC(苯氧基樹脂、數量平均分子量21000、Tg=89℃) 黏結劑樹脂2:InChme製 PKHC改性物(苯氧基樹脂、數量平均分子量21000、 Tg=97℃) 黏結劑樹脂3:東洋紡製 VYLON600(Tg=45℃、酸價30) 黏結劑樹脂4:東洋紡製 VYLON103(Tg=47℃、酸價25) 黏結劑樹脂5:東洋紡製 VYLON270(Tg=67℃、酸價30) 二氧化矽1:日本AEROSIL製 AEROSIL300(一次粒徑:7nm) 二氧化矽2:日本AEROSIL製 AEROSIL130(一次粒徑:16nm) 二氧化矽3:日本AEROSIL製AEROSIL R972(一次粒徑:16nm) 溶劑1:乙二醇單丁醚乙酸酯 溶劑2:二乙二醇單乙醚乙酸酯 溶劑3:二乙二醇單丁醚乙酸酯 硬化劑1:Baxenden製 封端異氰酸酯BI7960 硬化劑1:Baxenden製 封端異氰酸酯BI7982 硬化觸媒:共同藥品(股)製KS1260 分散劑1:BYK Chemie Japan(股)公司製Disperbyk167 添加劑1:羧酸胺鹽 添加劑2:羧酸
<實施例31> 依表12所示之摻合比製備導電糊劑。首先將黏結劑樹脂溶於適量的溶劑,使固體成分濃度成為35質量%,將獲得之黏結劑樹脂溶液、銀粉1、硬化劑、硬化觸媒、殘量之溶劑量、其他添加劑進行秤量摻合並預混合後,通過冷卻的三輥混練機2次並進行分散。其次,在糊劑過濾機(PROTEC公司製PF320A)安裝795網目(不銹鋼過濾網(線徑16μm、開孔16μm)之過濾器,實施上述糊劑之過濾。之後將獲得之導電性糊劑印刷成預定之圖案後,進行130℃×30分鐘乾燥,獲得導電性薄膜。使用本導電性薄膜測定基本物性,其次實施雷射蝕刻加工之探討。評價結果示於表12。
<實施例32~39、比較例1~3> 改變導電性糊劑之樹脂及摻合,實施實施例32~39、比較例31~33。導電性糊劑之摻合及評價結果示於表12。實施例以烘箱130℃×30分之較低溫且短時間之加熱獲得了良好的塗膜物性。又,對於ITO膜之密合性、濕熱環境試驗後之評價亦為良好。
【表12】
Figure 106107299-A0304-0004
又,表12中, 銀粉1:凝聚銀粉(D50:1.3μm) 銀粉2:屑片狀銀粉(D50:1.3μm) 銀粉3:球狀銀粉(D50:1.3μm) 黏結劑樹脂1:InChem製 PKHC(苯氧基樹脂、數量平均分子量21000、Tg=89℃) 黏結劑樹脂2:InChme製 PKHC改性物(苯氧基樹脂、數量平均分子量21000、 Tg=97℃) 黏結劑樹脂3:東洋紡製 VYLON600(Tg=45℃、酸價30) 黏結劑樹脂4:東洋紡製 VYLON103(Tg=47℃、酸價25) 黏結劑樹脂5:東洋紡製 VYLON270(Tg=67℃、酸價30) 碳1:Lion製 ECP600JD(一次粒徑:34nm) 碳2:Lion製 碳ECP(一次粒徑:39.5nm) 碳3:東海碳素製 TOKABLACK#5500(算術平均粒徑:25nm) 碳4:東海碳素製 TOKABLACK#4400(算術平均粒徑:38nm) 溶劑1:乙二醇單丁醚乙酸酯 溶劑2:二乙二醇單乙醚乙酸酯 溶劑3:二乙二醇單丁醚乙酸酯 硬化劑1:Baxenden製 封端異氰酸酯BI7960 硬化劑1:Baxenden製 封端異氰酸酯BI7982 硬化觸媒:共同藥品(股)製 KS1260 分散劑1:BYK Chemie Japan(股)公司製 Disperbyk167 添加劑1:羧酸胺鹽 添加劑2:羧酸
<實施例41> 依表13、表14所示之摻合比調整導電糊劑。首先,將黏結劑樹脂溶於適量的溶劑,使固體成分濃度成為35質量%,將獲得之黏結劑樹脂溶液、銀粉1、硬化劑、硬化觸媒、殘量之溶劑量、其他添加劑進行秤量摻合並預混後,通過冷卻的三輥混練機2次並分散。其次,在糊劑過濾機(PROTEC公司製PF320A)安裝795網目(不銹鋼過濾網(線徑16μm、開孔16μm)之過濾器,實施上述糊劑之過濾。之後,將獲得之導電性糊劑印刷成預定之圖案,使乾燥膜厚成為17μm後,進行130℃×30分鐘乾燥,獲得導電性薄膜。使用獲得之導電性薄膜測定基本物性,然後實施雷射蝕刻加工之探討。評價結果示於表13、表14。
<實施例42~57、比較例41~43> 改變導電性糊劑之樹脂及摻合,實施實施例42~57、比較例41~43。導電性糊劑之摻合及評價結果示於表13、表14。實施例以烘箱130℃×30分之比較低溫且短時間之加熱獲得了良好的塗膜物性。又,對於ITO膜之密合性、濕熱環境試驗後之評價亦為良好。
【表13】
Figure 106107299-A0304-0005
【表14】
Figure 106107299-A0304-0006
又,表13、表14中, 銀粉1:凝聚銀粉(D50:1.3μm) 銀粉2:屑片狀銀粉(D50:1.3μm) 銀粉3:球狀銀粉(D50:1.3μm) 黏結劑樹脂1:InChem製 PKHC(苯氧基樹脂、數量平均分子量21000、Tg=89℃) 黏結劑樹脂2:InChme製 PKHC改性物(苯氧基樹脂、數量平均分子量21000、 Tg=97℃) 黏結劑樹脂3:東洋紡製 VYLON600(Tg=45℃、酸價30) 黏結劑樹脂4:東洋紡製 VYLON103(Tg=47℃、酸價25) 黏結劑樹脂5:東洋紡製 VYLON270(Tg=67℃、酸價30) 二氧化矽1:日本AEROSIL製 AEROSIL300(一次粒徑:7nm) 二氧化矽2:日本AEROSIL製 AEROSIL130(一次粒徑:16nm) 二氧化矽3:日本AEROSIL製 AEROSIL R972(一次粒徑:16nm) 碳1:Lion製 ECP600JD(一次粒徑:34nm) 碳2:Lion製 碳ECP(一次粒徑:39.5nm) 無機填料1:東亞合成製 離子補捉劑IXE-700F(中位徑:1.5μm)     無機填料2:東亞合成製 離子補捉劑IXE-100(中位徑:1.0μm) 無機填料3:東亞合成製 離子補捉劑IXE-PLAS A1(中位徑:0.5μm) 無機填料4:東亞合成製 離子補捉劑IXE-PLAS A2(中位徑:0.2μm) 無機填料5:東亞合成製 離子補捉劑IXE-PLAS B1(中位徑:0.4μm)       無機填料6:石原產業製 氧化鈦CR-57(平均粒徑:0.25μm) 無機填料7:石原產業製 氧化鈦A-100(平均粒徑:0.15μm) 無機填料8:堺化學製 硫酸鋇B-1 無機填料9:堺化學製 硫酸鋇B-65 溶劑1:乙二醇單丁醚乙酸酯 溶劑2:二乙二醇單乙醚乙酸酯 溶劑3:二乙二醇單丁醚乙酸酯 硬化劑1:Baxenden製 封端異氰酸酯BI7960 硬化劑1:Baxenden製 封端異氰酸酯BI7982 硬化觸媒:共同藥品(股)製 KS1260 分散劑1:BYK Chemie Japan(股)公司製Disperbyk167 添加劑1:羧酸胺鹽 [產業利用性]
本發明之導電性被膜係藉由將包含導電填料與黏結劑樹脂與溶劑構成之導電性糊劑予以乾燥固化而得,表面無特殊缺陷,所以雷射蝕刻加工適性優異,能以良好產率形成L/S=50/50μm以下之微細線,可以適用在應用印刷技術而形成微細電路之各種用途,尤其可使用在觸控面板、顯示器、數位板、抗靜電等廣泛的領域。
1a、2a、3a、4a‧‧‧端子1b、2b、3b、4b‧‧‧細線1c、2c、3c、4c‧‧‧端子
【圖1】顯示將銀糊劑進行網版印刷並使其乾燥而得的導電性薄膜發生之環狀凹陷以雷射顯微鏡觀察到的反射圖像、凹凸像、剖面輪廓。 【圖2】顯示雷射蝕刻加工適性評價試驗片之示意圖。

Claims (22)

  1. 一種導電性皮膜,係由包含導電填料與黏結劑樹脂之導電性組成物構成,存在於皮膜表面之直徑50μm以下之環狀凹陷缺陷之存在密度為50個/cm2以下,該導電性組成物至少含有:平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之銀粒子;選自由平均粒徑為5nm以上、200nm以下之二氧化矽粒子、平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳粒子、及平均粒徑為50nm以上、3000nm以下之離子補捉劑粒子構成之群組中之至少一種;及高分子黏結劑樹脂;且實質上不含溶劑。
  2. 如申請專利範圍第1項之導電性皮膜,其中,該導電性皮膜中,不存在環狀凹陷之部分之表面粗糙度Ra為0.1以上、1.0μm以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之導電性皮膜,其中,該導電性皮膜之平均膜厚為2μm以上、20μm以下。
  4. 一種電氣配線之形成方法,其特徵為具有以下的處理:利用激發光之光束以去除如申請專利範圍第1至3項中任一項之導電性皮膜之一部分。
  5. 一種雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其特徵為至少含有:高分子黏結劑樹脂(A)、平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之金屬粉(B)、有機溶劑(C)及平均粒徑為5nm以上、200nm以下之二氧化矽粒子(D)。
  6. 如申請專利範圍第5項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)係選自於由聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、氯乙烯樹脂、及纖維素衍生物樹脂構成之群組中之1種或2種以上之混合物。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)之數量平均分子量為5,000~60,000,玻璃轉移溫度為未達120℃。
  8. 如申請專利範圍第5或6項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該有機溶劑(C)係沸點不同的至少2種溶劑之混合物,佔全部溶劑量之45~90質量%之第1溶劑之沸點為200℃以上、270℃以下,第2溶劑之沸點比起第1溶劑之沸點低10℃以上,為全部溶劑量之55~10質量%。
  9. 如申請專利範圍第5或6項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)之酸價未達400當量/106g。
  10. 如申請專利範圍第5或6項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,15μm以上之銀大型粒子就糊劑每1.0g為100個以下。
  11. 一種雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其特徵為至少含有平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之金屬粉(B)、及平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳粒子(E)、高分子黏結劑樹脂(A)、有機溶劑(C)。
  12. 如申請專利範圍第11項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂(A)係選自於由聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、氯乙烯樹脂、及纖維素衍生物樹脂構成之群組中之1種或2種以上之混合物。
  13. 如申請專利範圍第11或12項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該高分子黏結劑樹脂(A)之數量平均分子量為5,000~60,000,玻璃轉移溫度為未達120℃。
  14. 如申請專利範圍第11或12項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該溶劑係沸點不同之至少2種溶劑之混合物,佔全部溶劑量之45~90質量%之第1溶劑之沸點為200℃以上、270℃以下,第2溶劑之沸點比第1溶劑之沸點低10℃以上,為全部溶劑量之55~10質量%。
  15. 如申請專利範圍第11或12項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該高分子黏結劑樹脂(A)之酸價未達200當量/106g。
  16. 如申請專利範圍第11或12項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,15μm以上之銀大型粒子就糊劑每1.0g為100個以下。
  17. 一種雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其特徵為至少含有:(B)平均粒徑為0.3μm以上、6μm以下之金屬粒子、及(G)平均粒徑為5nm以上、200nm以下之碳或二氧化矽粒子、(H)平均粒徑為0.1μm以上、3μm以下之無機粒子、(A)高分子黏結劑樹脂、(E)溶劑。
  18. 如申請專利範圍第17項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該黏結劑樹脂係選自於由聚酯樹脂、聚胺基甲酸乙酯樹脂、環氧樹脂、苯氧基樹脂、氯乙烯樹脂、及纖維素衍生物樹脂構成之群組中之1種或2種以上之混合物。
  19. 如申請專利範圍第17或18項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該高分子黏結劑樹脂之數量平均分子量為5,000~60,000,玻璃轉移溫度為未達120℃。
  20. 如申請專利範圍第17或18項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該溶劑係沸點不同之至少2種溶劑之混合物,佔全部溶劑量之45~90質量%之第1溶劑之沸點為200℃以上、270℃以下,第2溶劑之沸點比第1溶劑之沸點低10℃以上,為全部溶劑量之55~10質量%。
  21. 如申請專利範圍第17或18項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,該高分子黏結劑樹脂之酸價未達200當量/106g。
  22. 如申請專利範圍第17或18項之雷射蝕刻加工用導電性糊劑,其中,15μm以上之銀大型粒子就糊劑每1.0g為100個以下。
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