WO2016002550A1 - 光硬化型導電性インク組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
ところが、加熱を必要とする導電性インクでは、PETフィルムのように熱に弱い基材に適用することができない。そのため、熱に弱い基材であっても回路形成ができるよう、加熱不要の導電性インクを開発することが、プリンテッドエレクトロニクス技術の課題であった。
そのような紫外線硬化性の導電性インクの一例として、特許文献1には、重合性化合物、光増感剤、導電性物質、所定のリン化合物及び前記重合性化合物に可溶な飽和共重合ポリエステルを含み、前記重合性化合物と前記リン化合物を所定の割合で配合したものが報告されている。
このように、スクリーン印刷は他の印刷方法にはない多数の利点を備えているため、幅広い範囲の製品に利用されている。
すなわち、本発明は、
(A)導電性フィラー、
(B)ウレタンアクリレート類のオリゴマー、一官能のアクリレート類及び多官能のアクリレート類からなる光重合樹脂前駆体、
(C)アルキド樹脂、
(D)2種以上の光重合開始剤、及び
(E)高分子分散剤、を含有するスクリーン印刷用の光硬化型導電性インク組成物であって、
(A)導電性フィラーの配合量が、前記光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、70~90質量%であり、さらに、前記導電性フィラーの50質量%以上が、鱗片状、箔状、あるいはフレーク状であって、粒度分布50%粒径が0.3~3.0μmの銀粉であり、
(B)光重合樹脂前駆体の配合量が、前記光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、10~24質量%であり、さらに、前記ウレタンアクリレート類のオリゴマーの配合量が、前記該光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、5質量%以下であり、
(C)アルキド樹脂の配合量が、前記光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、1~10質量%であることを特徴とするスクリーン印刷用の光硬化型導電性インク組成物である。
また、(B)光重合樹脂前駆体において、前記ウレタンアクリレート類のオリゴマーを除いた部分が、四官能のアクリレート類、三官能のアクリレート類、二官能のアクリレート類、及び一官能のアクリレート類で構成される場合、密着性・柔軟性の点からは、四官能のアクリレート類と三官能のアクリレート類の合計量は、(B)光重合樹脂前駆体の総質量に対して、2~12質量%とすることが好ましく、2~10質量%とすることがより好ましい。最適には、2~10質量%で用いられる。
前述した光重合開始剤のうち、好ましい光重合開始剤の組み合わせは、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)―フェニルフォスフィンオキシド、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、ベンゾフェノン、及び2,4-ジエチルチオキサントンから選択される少なくとも2種の組み合わせであり、これらの組み合わせによれば、特に良好な印刷性、印刷精度を得ることが可能となる。
(光硬化型導電性インク組成物の作製)
表1に記載された各材料を予備混練した後、三本ロールにて混練し、表1に示す組成の光硬化型導電性インク組成物を作製した(各材料の数値は当該組成物の総質量に対する質量%を表す。)。使用した材料は下記のとおりである。
[導電性フィラー]
・フレーク状銀粉(粒度分布(PSD)50%粒径4.7μm、田中貴金属工業(株)製)
・フレーク状銀粉(粒度分布(PSD)50%粒径2.6μm、田中貴金属工業(株)製)
・フレーク状銀粉(粒度分布(PSD)50%粒径1.8μm、田中貴金属工業(株)製)
・フレーク状銀粉(粒度分布(PSD)50%粒径0.4μm、田中貴金属工業(株)製)
・ 球状銀粉(粒度分布(PSD)50%粒径0.2μm、田中貴金属工業(株)製)
以上の銀粉の粒径は、レーザー回折法による湿式の粒度分布測定から算出された。
[ウレタンアクリレート類のオリゴマー]
・ アロニックスM-1960(東亞合成(株)製、製品名)
[三官能のアクリレート類]
・アロニックスM-350(トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート、東亞合成(株)製、製品名)
[二官能のアクリレート類]
・ライトアクリレート1.6HX-A(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、共栄社化学(株)製、製品名)
・ライトアクリレート1.9ND-A(1,9-ノナンジオールジアクリレート、共栄社化学(株)製、製品名)
[一官能のアクリレート類]
・ライトアクリレートPO-A(フェノキシエチルアクリレート、共栄社化学(株)製、製品名)
・ライトエステルHOP-A(N)(2-ヒドロキシプロピルアクリレート、共栄社化学(株)製、製品名)
[アルキド樹脂]
・フタルキッド926-70(日立化成(株)製、製品名)
・ アラキード6300(荒川化学工業(株)製、製品名)
[ポリエステル系アクリレート樹脂]
・ M-8030(東亞合成(株)製、製品名)
[ポリエチレングリコール系アクリレート樹脂]
・ A-600(新中村化学工業(株)製、製品名)
[シリカ]
・ アエロジル380(日本アエロジル(株)製、製品名)
[光重合開始剤]
・イルガキュア500(イルガキュア184(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名)とベンゾフェノン(増感剤)との共融混合物、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)社製、製品名)
・イルガキュア819(ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)社製、製品名)
[高分子分散剤]
・DisperBYK-111(酸性の吸着基を含む共重合体、ビックケミー・ジャパン(株)社製、製品名)
上記作製した光硬化型導電性インク組成物について物性及び機能性の評価を行った。
[粘度及びTI値]
回転式粘度計(Brookfield社製、DV-II+VISCOMETER、スピンドル14、チャンバー6Rにて測定)にて、測定温度25℃、1rpmで3分間保持後、2.5rpmを15秒間、5.0rpmを15秒間保持後、10rpmを1分間保持し、粘度(Pa・s)を測定した。結果を表2に示す。
また、チクソトロピー指数(TI)値について、前記条件での1rpmの粘度測定値と、同様に10rpmで測定された粘度測定値から下記式にて算出した。結果を表2に示す。
TI値=(1rpmの粘度)÷(10rpmの粘度)
上記粘度の値が150(Pa・s)以下であって、かつ、TI値が8.5以下であれば、スクリーン印刷において良好な印刷性、印刷精度を得やすい。
スクリーン印刷機(ニューロング精密工業社製、商品名:LS-15TV)でPETフィルムに、線幅50μm、70μm、100μm及び150μmの導電回路パターン(2ライン、長さ2cm、ライン間の幅110μm)をスクリーン印刷し(印刷条件:200mm/s、ギャップ+0.7mm、スキージ印圧0.2MPa、スキージアタック角度70度)、その後、室温にて、光活性線としてUV(紫外線)を用いて照射・硬化させ(UV条件:積算光量1500mJ/cm2、ピーク照度500mW/cm2)、硬化後の膜厚(μm)、ファインライン性、表面平滑性、及び比抵抗値(mΩ・cm)について評価した。該膜厚は、膜厚測定器デジタルマイクロメーター(ミツトヨ株式会社製、商品名)で測定した。該ファインライン性は、各々の線幅のラインの任意の50箇所を光学顕微鏡により観察し、一箇所以上の断線又は線幅の不良の有無を確認し、有るものを不良、無いものを良と評価した。線幅の不良とは、設定した線幅に対して印刷しUV硬化した実際の線幅の差が40%以上であるものを不良とした。該表面平滑性は、各々の線幅のラインの任意の50箇所を光学顕微鏡により観察し、メッシュ痕が無いものを◎、メッシュ痕が1~4箇所のものを○、メッシュ痕が5~9箇所のものを△、メッシュ痕が10箇所以上のものを×と評価した。該比抵抗値は、抵抗器ミリオームハイテスタ3540(製品名、HIOKI社製)を使用して測定した。結果を表2に示す。
Claims (6)
- (A)導電性フィラー、
(B)ウレタンアクリレート類のオリゴマー、一官能のアクリレート類及び多官能のアクリレート類からなる光重合樹脂前駆体、
(C)アルキド樹脂、
(D)2種以上の光重合開始剤、及び
(E)高分子分散剤、を含有するスクリーン印刷用の光硬化型導電性インク組成物であって、
(A)導電性フィラーの配合量が、前記光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、70~90質量%であり、さらに、前記導電性フィラーの50質量%以上が、鱗片状、箔状、あるいはフレーク状であって、粒度分布50%粒径が0.3~3.0μmの銀粉であり、
(B)光重合樹脂前駆体の配合量が、前記光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、10~24質量%であり、さらに、前記ウレタンアクリレート類のオリゴマーの配合量が、前記光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、5質量%以下であり、
(C)アルキド樹脂の配合量が、前記光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、1~10質量%であることを特徴とするスクリーン印刷用の光硬化型導電性インク組成物。 - (D)光重合開始剤及び(E)高分子分散剤の配合量が、前記光硬化型導電性インク組成物の総質量に対して、それぞれ0.2~3.0質量%、0.01~0.50質量%である請求項1に記載のスクリーン印刷用の光硬化型導電性インク組成物。
- (B)光重合樹脂前駆体が、二官能のアクリレート類、及び三官能のアクリレート類を含有する請求項1又は2に記載のスクリーン印刷用の光硬化型導電性インク組成物。
- (C)アルキド樹脂が、光重合反応に対して不活性である請求項1~3のいずれか1項に記載のスクリーン印刷用の光硬化型導電性インク組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の光硬化型導電性インク組成物を基材上にスクリーン印刷してなることを特徴とする印刷配線基板。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の光硬化型導電性インク組成物を基材上にスクリーン印刷し、加熱硬化をせずに、室温で紫外線を照射することによって硬化させることを特徴とする印刷配線基板の製造方法。
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