JP2014024330A - Ink-receiving layer and method for forming conductive pattern - Google Patents
Ink-receiving layer and method for forming conductive pattern Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014024330A JP2014024330A JP2013128998A JP2013128998A JP2014024330A JP 2014024330 A JP2014024330 A JP 2014024330A JP 2013128998 A JP2013128998 A JP 2013128998A JP 2013128998 A JP2013128998 A JP 2013128998A JP 2014024330 A JP2014024330 A JP 2014024330A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- fine particles
- receiving layer
- layer
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
Abstract
【課題】基板上に形成される、導電性と基板密着性が良好な導電パターンを形成することが可能なインク受容層を提供する。
【解決手段】少なくとも、分子内にヒドロキシル基を2個以上有しているポリオール(A)が含有されるインク(I)を塗布又はパターン化後に加熱、焼成により導電パターンを形成することが可能な、基板(K)表面上に形成されるインク受容層(R)であって、該インク受容層(R)が表面層を形成する、インク(I)中のポリオール(A)に可溶な樹脂(S)からなるコート層(R2)、及び、基板(K)とコート層(R2)間に位置して、焼成の際に、塗布又はパターン化されたインク(I)中のポリオール(A)により、少なくともその表面の金属酸化物が還元されて導電性を発現する微粒子(M)と、バインダー樹脂(B)とからなる微粒子含有層(R1)、からなることを特徴とするインク受容層。
【選択図】なしThe present invention provides an ink receiving layer capable of forming a conductive pattern having good conductivity and good substrate adhesion formed on a substrate.
A conductive pattern can be formed by heating or baking after applying or patterning an ink (I) containing a polyol (A) having at least two hydroxyl groups in the molecule. A resin soluble in the polyol (A) in the ink (I), which is an ink receiving layer (R) formed on the surface of the substrate (K), and the ink receiving layer (R) forms a surface layer. The coating layer (R2) made of (S) and the polyol (A) in the ink (I) coated or patterned at the time of firing, located between the substrate (K) and the coating layer (R2). An ink receiving layer comprising: a fine particle-containing layer (R1) comprising at least a fine particle (M) whose metal oxide on the surface thereof is reduced to exhibit conductivity and a binder resin (B).
[Selection figure] None
Description
本発明は、基板表面に形成され、かつ少なくともポリオールを含むインクを塗布又はパターン化後、加熱、焼成により導電パターンを形成することが可能なインク受容層、及び導電パターンの形成方法に関する。 The present invention relates to an ink receiving layer capable of forming a conductive pattern by heating and baking after applying or patterning an ink containing at least a polyol formed on the surface of a substrate, and a method for forming the conductive pattern.
従来からプリント配線板上に回路パターンなどの微細な配線パターンを形成する方法としては、液滴吐出方法が知られている。この方法は、パターン形成成分を含む機能液を液滴吐出ヘッドから基板上に吐出すること等により配線パターンを形成する方法であるが、この方法によれば、フォトリソグラフィ工程が不要となるので、プロセスが大幅に簡略化されるというメリットがある。このパターン形成において、パターン形成成分を含む機能液として金属微粒子分散液を用いてパターニングを行い、続けて焼成を行うことで金属微粒子の導電パターンを形成することができる。
近年、コスト低減及び耐マイグレーション性の観点から、インクジェットプロセス等の液滴吐出方法で吐出させる導電性インクに銅などの卑金属の微粒子を用いた分散溶液の使用が望まれている。しかしながら、卑金属は酸化されやすい金属であるため、焼成時に酸化され、導電性に優れた導電パターンを形成することが難しいという問題がある。この問題を解決するため、金属微粒子分散液中に還元性物質を添加することで、焼成中の金属の酸化を抑制し、かつ還元を促進することで、低温・不活性雰囲気による焼成が可能になる。
また、焼成前のインク中の金属粒子が全く酸化されない状態に保持し続けるには、酸素のない環境下で保管することが必要となり、コスト増大の要因であることから、酸化度の許容限界を把握して、保管条件を緩和することも重要である。
Conventionally, a droplet discharge method is known as a method for forming a fine wiring pattern such as a circuit pattern on a printed wiring board. This method is a method of forming a wiring pattern by, for example, discharging a functional liquid containing a pattern forming component from a droplet discharge head onto a substrate. However, according to this method, a photolithography step is not necessary. There is an advantage that the process is greatly simplified. In this pattern formation, it is possible to form a conductive pattern of metal fine particles by performing patterning using a metal fine particle dispersion as a functional liquid containing a pattern forming component, followed by firing.
In recent years, from the viewpoint of cost reduction and migration resistance, it is desired to use a dispersion solution in which fine particles of base metal such as copper are used for conductive ink discharged by a droplet discharge method such as an inkjet process. However, since the base metal is a metal that is easily oxidized, there is a problem that it is difficult to form a conductive pattern that is oxidized during firing and has excellent conductivity. In order to solve this problem, by adding a reducing substance to the metal fine particle dispersion, it is possible to sinter in a low temperature / inert atmosphere by suppressing oxidation of the metal during calcination and promoting reduction. Become.
Moreover, in order to keep the metal particles in the ink before firing in a state where it is not oxidized at all, it is necessary to store it in an oxygen-free environment, which is a factor in increasing the cost. It is also important to understand and ease storage conditions.
一方、金属微粒子分散液を用いて導電パターンを形成する際に、基板との密着性向上やパターニング性の向上を目的として、金属微粒子分散液を受容する薄膜層(受容層)を基板表面に設けることが提案されている。一般的な金属微粒子分散液の受容層は、無機粒子とバインダーから成る多孔質構造であり、金属微粒子分散液の溶媒が多孔質層に吸収されることで、金属微粒子分散液中の金属微粒子が受容層表面に残存する構造となっている。
特許文献1には、基板の上方に微小空隙型の受容層を形成する工程と、導電性微粒子及び有機金属化合物のうちの少なくとも一方を含有する液状体(液滴)を、受容層上、又は受容層上と受容層中とに設ける工程と、熱処理により、導電性微粒子及び有機金属化合物のうちの少なくとも一方どうし、又は導電性微粒子と有機金属化合物とを接触させて、導電性パターンを形成する工程と、を備えた導電膜パターンの形成方法、が開示されている。
On the other hand, when forming a conductive pattern using a metal fine particle dispersion, a thin film layer (receiving layer) for receiving the metal fine particle dispersion is provided on the substrate surface for the purpose of improving adhesion to the substrate and patterning. It has been proposed. A general metal fine particle dispersion receiving layer has a porous structure composed of inorganic particles and a binder, and the metal fine particle dispersion liquid is absorbed by the porous layer, so that the metal fine particles in the metal fine particle dispersion are dispersed. The structure remains on the surface of the receiving layer.
Patent Document 1 discloses a step of forming a microvoid-type receiving layer above a substrate and a liquid (droplet) containing at least one of conductive fine particles and an organometallic compound on the receiving layer, or A conductive pattern is formed by contacting at least one of the conductive fine particles and the organometallic compound, or the conductive fine particles and the organometallic compound by the step of providing on the receiving layer and in the receiving layer and heat treatment. And a method of forming a conductive film pattern comprising the steps.
特許文献2には、水溶性樹脂もしくはエマルジョンからなる樹脂と、ゲル形成有機物と、からなるインクジェット用の下地材であって、前記ゲル形成有機物は、親水性を有するアニオン系樹脂、天然高分子系の増粘剤もしくはゲル化剤、高分子凝集剤等で、前記ゲル形成有機物が未乾燥状態のインキと接触することにより前記インキをゲル化もしくは増粘させる下地材、が開示されている。 Patent Document 2 discloses an ink-jet base material comprising a water-soluble resin or an emulsion resin and a gel-forming organic material, and the gel-forming organic material is a hydrophilic anionic resin or natural polymer type. A base material that gels or thickens the ink by bringing the gel-forming organic substance into contact with the undried ink with a thickener or gelling agent, a polymer flocculant, or the like.
特許文献3には、微細な薄膜パターンを精度良く安定して形成できる薄膜パターンの形成方法が開示されている。該薄膜パターンの形成方法は、基板上に機能性材料の薄膜パターンを形成する方法であり、基板上に受容層材料を含む受容層用インク(第1の機能液)を配して受容層パターンを形成する受容層形成工程と、前記受容層パターンに対し導電性微粒子等を含む導電層用インク(第2の機能液)を配して導電層パターンを形成する機能層形成工程とを有している。
特許文献4には、インク吸収性が高く、耐水性、帯電防止性、粉落ち防止性に優れ、安全性の高いインクジェット記録媒体を提供することを目的として、支持体上に、高吸油性無機顔料と結着性樹脂を含有する少なくとも1層のインク受容層を設けたインクジェット記録媒体において、前記インク受容層が、更に、酸化スズで被覆された粒子状酸化チタンを含有するインクジェット記録媒体が開示されている。
Patent Document 3 discloses a thin film pattern forming method capable of forming a fine thin film pattern with high accuracy and stability. The method of forming the thin film pattern is a method of forming a thin film pattern of a functional material on a substrate. The receiving layer pattern is formed by arranging a receiving layer ink (first functional liquid) containing a receiving layer material on the substrate. And a functional layer forming step of forming a conductive layer pattern by disposing a conductive layer ink (second functional liquid) containing conductive fine particles to the receiving layer pattern. ing.
In Patent Document 4, a highly oil-absorbing inorganic material is provided on a support for the purpose of providing an ink jet recording medium having high ink absorbability, excellent water resistance, antistatic property, and anti-powder property and high safety. An ink jet recording medium provided with at least one ink receiving layer containing a pigment and a binder resin, wherein the ink receiving layer further contains particulate titanium oxide coated with tin oxide. Has been.
上記特許文献1では、導電性微粒子と還元効果を発現する溶媒を含んだインクを受容層上にパターニングしても、該溶媒が受容層中に吸収され、また還元性溶媒の量が充分でないと金属微粒子を焼成する際に充分な還元性雰囲気を形成することは困難となる。 In Patent Document 1 described above, even when an ink containing conductive fine particles and a solvent that exhibits a reducing effect is patterned on the receiving layer, the solvent is absorbed in the receiving layer, and the amount of the reducing solvent is not sufficient. It is difficult to form a sufficient reducing atmosphere when firing the metal fine particles.
上記特許文献2に開示の下地材の使用により、パターンの厚みムラの発生を防止できるが基板への密着性と導電性の向上を図ることはできない。上記特許文献3に開示された導電層パターンを形成方法では、細線の薄膜パターンが形成できるが、基板への密着性と導電性を向上することは期待できない。 The use of the base material disclosed in Patent Document 2 can prevent the occurrence of pattern thickness unevenness, but cannot improve the adhesion to the substrate and the conductivity. In the method for forming a conductive layer pattern disclosed in Patent Document 3, a thin thin film pattern can be formed, but it cannot be expected to improve adhesion and conductivity to the substrate.
上記特許文献4に開示のインクジェット記録媒体には、帯電防止剤として酸化スズで被覆された粒子状酸化チタンが含まれているが、酸化チタンの比重が大きいことから、WET状態で塗布したとき、層中で比重の重い酸化スズ被覆酸化チタンが下に集まりやすく、その分、酸化スズで被覆された粒子状酸化チタン粒子同士の接触点が増えるので帯電防止機能も発揮し易くなる。しかし、該記録媒体で導電性機能を有するのは酸化スズであり、この酸化スズ粒子同士が接触することで通電経路が発現し、帯電防止機能が発揮されるが、導電性を向上することは期待できない。 The inkjet recording medium disclosed in Patent Document 4 contains particulate titanium oxide coated with tin oxide as an antistatic agent, but since the specific gravity of titanium oxide is large, when applied in a WET state, In the layer, tin oxide-coated titanium oxide having a high specific gravity is likely to gather below, and accordingly, the number of contact points between the particulate titanium oxide particles coated with tin oxide increases, so that the antistatic function is easily exhibited. However, it is tin oxide that has a conductive function in the recording medium, and when the tin oxide particles come into contact with each other, an energization path is developed and an antistatic function is exhibited, but the conductivity is improved. I can't expect it.
本発明は、上記従来技術の問題点を解決して、インクジェット用インク等のインクに、導電性を発現させる微粒子が含有されていなくとも受容層表面に導電パターンを形成することが可能、又は、受容層表面に形成した導電パターンの受容層(又は基板)への密着性と導電性を向上することが可能な、基板上に形成されるインク受容層、及び導電パターンの形成方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and can form a conductive pattern on the surface of the receiving layer even if the ink such as an inkjet ink does not contain fine particles that develop conductivity, or To provide an ink receiving layer formed on a substrate and a method for forming the conductive pattern, which can improve the adhesion and conductivity of the conductive pattern formed on the surface of the receiving layer to the receiving layer (or substrate). With the goal.
本発明者等は、上記従来技術の問題点を改良して、基板上に金属酸化物が還元されて導電性を発現する微粒子と、バインダー樹脂からなる微粒子含有層と、該層上にポリオールに可溶な成分を含むコート層を設けておくことにより、少なくともポリオールを含むインクを塗布又はパターン化後、焼成することにより上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、以下の(1)ないし(10)に記載する発明を要旨とする。(1)少なくとも、分子内にヒドロキシル基を2個以上有しているポリオール(A)が含有されるインク(I)を塗布又はパターン化後に加熱、焼成により導電パターンを形成することが可能な、基板(K)表面上に形成されるインク受容層(R)であって、
該インク受容層(R)が
表面層を形成する、インク(I)中のポリオール(A)に可溶な樹脂(S)からなるコート層(R2)、及び、
基板(K)とコート層(R2)間に位置して、焼成の際に、塗布又はパターン化されたインク(I)中のポリオール(A)により、少なくともその表面の金属酸化物が還元されて導電性を発現する微粒子(M)と、バインダー樹脂(B)とからなる微粒子含有層(R1)、
からなることを特徴とするインク受容層(以下、第1の態様ということがある)。
(2)前記微粒子含有層(R1)中の微粒子(M)の少なくとも表面を構成する金属酸化物が酸化銅、及び亜酸化銅から選択される1種以上の酸化物から形成されていることを特徴とする、前記(1)に記載のインク受容層。
(3)前記微粒子含有層(R1)中のバインダー樹脂(B)が水溶性バインダー樹脂であることを特徴とする、前記(1)又は(2)に記載のインク受容層。
The present inventors have improved the above-mentioned problems of the prior art, and the metal oxide is reduced on the substrate to exhibit conductivity, a particle-containing layer made of a binder resin, and a polyol on the layer. By providing a coating layer containing a soluble component, it was found that the above-mentioned problems can be solved by applying or patterning an ink containing at least a polyol, followed by baking, and the present invention has been completed.
That is, the gist of the present invention is the invention described in the following (1) to (10). (1) It is possible to form a conductive pattern by heating or baking after applying or patterning the ink (I) containing at least the polyol (A) having two or more hydroxyl groups in the molecule, An ink receiving layer (R) formed on the surface of the substrate (K),
A coating layer (R2) comprising a resin (S) soluble in the polyol (A) in the ink (I), wherein the ink receiving layer (R) forms a surface layer; and
Located between the substrate (K) and the coat layer (R2), at the time of firing, at least the metal oxide on the surface is reduced by the polyol (A) in the coated or patterned ink (I). A fine particle-containing layer (R1) comprising fine particles (M) exhibiting electrical conductivity and a binder resin (B);
An ink receiving layer (hereinafter sometimes referred to as a first embodiment).
(2) The metal oxide constituting at least the surface of the fine particles (M) in the fine particle-containing layer (R1) is formed from one or more oxides selected from copper oxide and cuprous oxide. The ink receiving layer according to (1), characterized in that it is characterized in that
(3) The ink receiving layer according to (1) or (2), wherein the binder resin (B) in the fine particle-containing layer (R1) is a water-soluble binder resin.
(4)前記水溶性バインダー樹脂がポリビニルアルコールであることを特徴とする、前記(1)から(3)のいずれかに記載のインク受容層。
(5)前記微粒子含有層(R1)が微粒子(M)50〜95体積%と、バインダー樹脂(B)50〜5体積%(体積%の合計は100体積%)からなることを特徴とする、前記(1)から(4)のいずれかに記載のインク受容層。
(6)前記コート層(R2)中の樹脂(S)が水溶性樹脂からなることを特徴とする、前記(1)から(5)のいずれかに記載のインク受容層。
(7)前記コート層(R2)の厚みが0.5〜50μmであることを特徴とする、前記(1)から(6)のいずれかに記載のインク受容層。
(4) The ink receiving layer according to any one of (1) to (3), wherein the water-soluble binder resin is polyvinyl alcohol.
(5) The fine particle-containing layer (R1) is composed of 50 to 95% by volume of fine particles (M) and 50 to 5% by volume of a binder resin (B) (a total of 100% by volume), The ink receiving layer according to any one of (1) to (4).
(6) The ink receiving layer according to any one of (1) to (5), wherein the resin (S) in the coat layer (R2) is made of a water-soluble resin.
(7) The ink receiving layer according to any one of (1) to (6), wherein the thickness of the coat layer (R2) is 0.5 to 50 μm.
(8)前記(1)から(7)のいずれかに記載のインク受容層(R)の表面に、少なくともポリオール(A)を含むインク(I)を塗布又はパターン化し、該インク(I)をインク受容層(R)のコート層(R2)を溶解、微粒子含有層(R1)に浸透させた後、
加熱処理により、インク(I)浸透部の微粒子(M)の少なくとも表面を形成する金属酸化物を還元、焼結して、前記インク(I)の塗布又はパターン化部に導電性を発現させることを特徴とする、導電パターンの形成方法(以下、第2の態様ということがある)。
(9)前記インク(I)中に、ポリオール(A)と、銅微粒子(P1)、表面が酸化銅(Cu2O)で覆われた銅微粒子(P2)、及び酸化銅(Cu2O)微粒子(P3)から選択された1種以上からなる銅微粒子(P)が、[ポリオール(A)/銅微粒子(P)](質量比)で10〜100/90〜0(質量部の合計は100質量部である)の割合で含まれていることを特徴とする、前記(8)に記載の導電パターンの形成方法。
(10)前記銅微粒子(P)が、X線回折測定においてCu(111)面のピーク高さをH1、Cu2O(111)面のピーク高さをH2としたときのX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])が、0.91以下であることを特徴とする前記(9)に記載の導電パターンの形成方法。
(11)前記インク(I)を構成するポリオール(A)がエチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2−ブテン−1,4−ジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタン、2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トレイトール、エリトリトール、ペンタエリトリト−ル、キシリトール、ソルビトール、ペンチト−ル、テルピネオール、及びヘキシトールの中から選択される1種又は2種以上であることを特徴とする、前記(8)から(10)のいずれかに記載の導電パターンの形成方法。
(8) The ink (I) containing at least the polyol (A) is applied or patterned on the surface of the ink receiving layer (R) according to any one of (1) to (7), and the ink (I) is applied. After the coating layer (R2) of the ink receiving layer (R) is dissolved and penetrated into the fine particle-containing layer (R1),
By reducing and sintering the metal oxide that forms at least the surface of the fine particles (M) of the ink (I) permeation portion by heat treatment, the conductivity or the patterned portion of the ink (I) is expressed. A method for forming a conductive pattern (hereinafter sometimes referred to as a second mode).
(9) In the ink (I), polyol (A), copper fine particles (P 1 ), copper fine particles (P 2 ) whose surfaces are covered with copper oxide (Cu 2 O), and copper oxide (Cu 2). The copper fine particles (P) composed of one or more selected from O) fine particles (P 3 ) are 10 to 100/90 to 0 (parts by mass) of [polyol (A) / copper fine particles (P)] (mass ratio). The conductive pattern forming method according to (8), wherein the total number of the conductive patterns is 100 parts by mass).
(10) X-ray diffraction peak intensity of the copper fine particles (P) when the peak height of the Cu (111) plane is H1 and the peak height of the Cu 2 O (111) plane is H2 in the X-ray diffraction measurement. Ratio (H2 / [H1 + H2]) is 0.91 or less, The method for forming a conductive pattern as described in (9) above, wherein
(11) The polyol (A) constituting the ink (I) is ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol. 1,4-butanediol, 2-butene-1,4-diol, pentanediol, hexanediol, octanediol, 1,1,1-trishydroxymethylethane, 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3 -Propanediol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,3-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, threitol, erythritol, pentaerythritol, xylitol, sorbitol, pentitol, One or two selected from terpineol and hexitol Characterized in that it is a top, a method of forming the conductive pattern according to any one of (8) to (10).
(イ)上記(1)に記載のインク受容層(R)(第1の態様)は、導電パターンを形成するためのインク中に導電性微粒子が含有されていなくとも、インク受容層(R)中の金属酸化物からなる微粒子(M)が焼結の際に還元されて導電性を発現するので、インク(I)の保存性を考慮する必要がなくなる。
また、上記(1)に記載のインク受容層(R)(第1の態様)は、導電パターンを形成するためのインク(I)中に銅微粒子(P1)、表面が酸化銅(Cu2O)で覆われた銅微粒子(P2)、及び酸化銅(Cu2O)微粒子(P3)から選択された1種からなる銅微粒子(P)が含有されていると、焼結の際に該銅微粒子(P)と、微粒子含有層(R1)中の微粒子(M)が焼結の際に還元されて一体化される結果、密着性と導電性が向上する。
(ロ)上記(8)に記載の導電パターンの形成方法(第2の態様)により、導電性微粒子を含有しないインク(I)の使用が可能になり、また、インク(I)中に銅微粒子(P1)、表面が酸化銅(Cu2O)で覆われた銅微粒子(P2)、及び酸化銅(Cu2O)微粒子(P3)から選択された1種以上からなる銅微粒子(P)が含有されていると、焼結の際に該銅微粒子(P)と、インク受容層(R)中の表面に金属酸化物が存在する微粒子(M)が焼結されて一体化されて、導電性のパターンを形成するので、導電パターンと基板との密着性と導電性は向上する。
(A) The ink receiving layer (R) (first aspect) described in (1) above is provided even if the ink for forming the conductive pattern does not contain conductive fine particles. Since the fine particles (M) made of the metal oxide therein are reduced during sintering and develop conductivity, it is not necessary to consider the storage stability of the ink (I).
In addition, the ink receiving layer (R) (first embodiment) described in (1) above has copper fine particles (P 1 ) in the ink (I) for forming a conductive pattern, and the surface is copper oxide (Cu 2). When the copper fine particles (P) composed of one kind selected from the copper fine particles (P 2 ) covered with O) and the copper oxide (Cu 2 O) fine particles (P 3 ) are contained, during sintering Further, as a result of the copper fine particles (P) and the fine particles (M) in the fine particle-containing layer (R1) being reduced and integrated during sintering, adhesion and conductivity are improved.
(B) The conductive pattern forming method (second aspect) described in (8) above enables the use of ink (I) that does not contain conductive fine particles, and copper fine particles in the ink (I). (P 1), the surface oxide (Cu 2 O) copper particles (P 2) is covered with, and oxide (Cu 2 O) particles (P 3) consists of one or more selected from fine copper particles ( When P) is contained, the copper fine particles (P) and the fine particles (M) having a metal oxide on the surface in the ink receiving layer (R) are sintered and integrated during sintering. Thus, since the conductive pattern is formed, the adhesion and conductivity between the conductive pattern and the substrate are improved.
以下に、〔1〕インク受容層(R)(第1の態様)、〔2〕導電パターンの形成方法(第2の態様)について説明する。
〔1〕インク受容層(R)(第1の態様)
本発明の第1の態様の「インク受容層(R)」は、少なくとも、分子内にヒドロキシル基を2個以上有しているポリオール(A)が含有されるインク(I)を塗布又はパターン化後に加熱、焼成により導電パターンを形成することが可能な、基板(K)表面上に形成されるインク受容層(R)であって、該インク受容層(R)が表面層を形成する、インク(I)中のポリオール(A)に可溶な樹脂(S)からなるコート層(R2)、及び、基板(K)とコート層(R2)間に位置して、焼成の際に、塗布又はパターン化されたインク(I)中のポリオール(A)により、少なくともその表面の金属酸化物が還元されて導電性を発現する微粒子(M)と、バインダー樹脂(B)とからなる微粒子含有層(R1)、からなることを特徴とする。
Hereinafter, [1] ink receiving layer (R) (first embodiment), [2] conductive pattern forming method (second embodiment) will be described.
[1] Ink receiving layer (R) (first embodiment)
The “ink-receiving layer (R)” according to the first aspect of the present invention is coated or patterned with an ink (I) containing at least a polyol (A) having two or more hydroxyl groups in the molecule. An ink receiving layer (R) formed on the surface of the substrate (K), on which a conductive pattern can be formed later by heating and baking, wherein the ink receiving layer (R) forms a surface layer. The coating layer (R2) made of the resin (S) soluble in the polyol (A) in (I), and positioned between the substrate (K) and the coating layer (R2) and applied during firing. A fine particle-containing layer (M) containing fine particles (M) in which at least the metal oxide on the surface is reduced by the polyol (A) in the patterned ink (I) and exhibiting conductivity, and a binder resin (B) R1).
本発明のインク受容層(R)の1例を図1に示す。図1は、基板(K)11上に、微粒子(M)15とバインダー樹脂(B)16からなる微粒子含有層(R1)13と、コート層(R2)12が形成されたインク受容層(R)の断面の概念図である。 An example of the ink receiving layer (R) of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 shows an ink receiving layer (R) in which a fine particle-containing layer (R1) 13 composed of fine particles (M) 15 and a binder resin (B) 16 and a coat layer (R2) 12 are formed on a substrate (K) 11. FIG.
(1)基板(K)
本発明で使用する基板(K)は、特に限定されるものではなくガラス基板等の無機材料基板、紙を主材料とする紙系基板、樹脂基板等を広く使用することができる。樹脂基板としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、耐熱性、機械的特性、熱的特性などの面からポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、又はポリエステル樹脂を用いるのが好ましく、中でもポリイミド樹脂が特に好ましい。
尚、ガラス基板を使用する場合には予め、酸洗浄、水洗、及び乾燥処理をこの順に施しておくことが望ましい。樹脂基板を用いる場合には予めその表面をコロナ処理、電子線照射、プラズマ処理、及びエッチング処理から選択された1種又は2種以上の操作により表面処理することが好ましい。
(1) Substrate (K)
The substrate (K) used in the present invention is not particularly limited, and an inorganic material substrate such as a glass substrate, a paper-based substrate whose main material is paper, a resin substrate, and the like can be widely used. Examples of the resin substrate include polyester resin, polycarbonate resin, polyamide resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polycycloolefin resin, and polyethylene naphthalate resin. Among these, it is preferable to use a polyimide resin, a polyamideimide resin, or a polyester resin from the viewpoints of heat resistance, mechanical characteristics, thermal characteristics, and the like, and among these, a polyimide resin is particularly preferable.
In addition, when using a glass substrate, it is desirable to perform an acid washing | cleaning, water washing, and a drying process in this order beforehand. When using a resin substrate, it is preferable to surface-treat the surface beforehand by one or more operations selected from corona treatment, electron beam irradiation, plasma treatment, and etching treatment.
(2)インク受容層(R)インク受容層(R)は、表面層を形成する、インク(I)中のポリオール(A)に可溶な樹脂(S)からなるコート層(R2)、及び、基板(K)とコート層(R2)間に位置して、焼成の際に、塗布又はパターン化されたインク(I)中のポリオール(A)により、少なくともその表面の金属酸化物が還元されて導電性を発現する微粒子(M)と、バインダー樹脂(B)とからなる微粒子含有層(R1)、からなることを特徴とする。 (2) Ink receiving layer (R) The ink receiving layer (R) is a coating layer (R2) made of a resin (S) soluble in the polyol (A) in the ink (I), which forms a surface layer, and At least the metal oxide on the surface is reduced by the polyol (A) in the coated or patterned ink (I), which is located between the substrate (K) and the coat layer (R2) during firing. And a fine particle-containing layer (R1) composed of fine particles (M) exhibiting conductivity and a binder resin (B).
(2−1)微粒子含有層(R1)
微粒子含有層(R1)は、インク(I)中のポリオール(A)により、少なくともその表面の金属酸化物が還元されて導電性を発現する微粒子(M)と、バインダー樹脂(B)とからなる。
(i)微粒子(M)微粒子含有層(R1)中の微粒子(M)は、インク(I)が塗布又はパターニングされない部分は焼結後も導電性を有しない状態を維持し、インク(I)が塗布又はパターニングされた部分は焼結後に導電性を発現させるためには、焼結前には少なくとも微粒子(M)の表面が金属酸化物から形成されている必要があるが、その微粒子(M)内部には酸化されていない金属部分が存在していてもよい。
尚、焼結後は少なくとも微粒子(M)の表面の金属酸化物が還元されて、導電性が発現されれば良く、焼結後には微粒子(M)の内部に金属酸化物部分が存在していてもよい。
少なくとも微粒子(M)の表面部を形成する金属酸化物としては、導電性を有する卑な金属の酸化物が例示できるがこれらの中でも酸化銅、及び亜酸化銅から選択される1種以上の酸化物から形成されていることが好ましい。なお、亜酸化銅の電気抵抗率は酸化銅の1×105倍と大きく、配線パータン間の短絡が発生しにくいため、特に望ましい。
また、微粒子(M)が焼結前は導電性を有しないで、焼結により少なくともその表面がインク(I)中に含まれるポリオール(A)により還元されて、焼結体が形成されて導電性を発現するためには、微粒子(M)の平均一次粒子径は0.01〜10μm程度が好ましい。
(2-1) Fine particle-containing layer (R1)
The fine particle-containing layer (R1) is composed of fine particles (M) in which at least the metal oxide on the surface thereof is reduced by the polyol (A) in the ink (I) to exhibit conductivity, and the binder resin (B). .
(I) Fine particles (M) The fine particles (M) in the fine particle-containing layer (R1) maintain a non-conductive state even after sintering in portions where the ink (I) is not applied or patterned, and the ink (I) In order for the portion coated with or patterned to exhibit conductivity after sintering, at least the surface of the fine particles (M) needs to be formed of a metal oxide before sintering. ) There may be an unoxidized metal portion inside.
In addition, after sintering, at least the metal oxide on the surface of the fine particles (M) may be reduced to develop conductivity, and after sintering, the metal oxide portion is present inside the fine particles (M). May be.
Examples of the metal oxide that forms at least the surface portion of the fine particles (M) include conductive base metal oxides. Among these, one or more kinds of oxides selected from copper oxide and cuprous oxide are included. It is preferably formed from a product. In addition, since the electrical resistivity of cuprous oxide is as large as 1 × 10 5 times that of copper oxide and short-circuiting between wiring patterns hardly occurs, it is particularly desirable.
Further, the fine particles (M) do not have conductivity before sintering, and at least the surface thereof is reduced by the polyol (A) contained in the ink (I) by sintering, and a sintered body is formed and becomes conductive. In order to express the properties, the average primary particle diameter of the fine particles (M) is preferably about 0.01 to 10 μm.
(ii)バインダー樹脂(B)バインダー樹脂(B)は、微粒子(M)を結合させて、微粒子含有層(R1)の形状を形成し、塗布又はパターン化されたポリオール(A)を微粒子含有層(R1)内に浸透させるために必要である。バインダー樹脂(B)は電子機器等に使用される際に加熱されるため、ガラス転移点の高い材料が好ましい。例えば、親水性ポリマーとして、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリウレタン等が挙げられ、親油性ポリマーとして、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ブチラール樹脂、メラミン樹脂、天然ゴム、合成ゴム等が挙げられる。これらのポリマーは2種以上併用することも可能である。 (Ii) Binder resin (B) The binder resin (B) binds the fine particles (M) to form the shape of the fine particle-containing layer (R1), and applies the coated or patterned polyol (A) to the fine particle-containing layer. Necessary to penetrate into (R1). Since the binder resin (B) is heated when used in an electronic device or the like, a material having a high glass transition point is preferable. Examples of hydrophilic polymers include polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyurethane, etc., and lipophilic polymers include vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, polyamide, polyethylene, polycarbonate, polystyrene, polypropylene, acrylic. Examples thereof include resins, phenol resins, polyesters, polyurethanes, epoxy resins, silicone resins, fluororesins, butyral resins, melamine resins, natural rubber, and synthetic rubbers. Two or more of these polymers can be used in combination.
本発明で用いられるバインダー樹脂(B)は、インク受容層(R)を形成する際に水系溶媒に溶解して塗布することが好ましいことから、水溶性樹脂であることが望ましい。
更に、水溶性樹脂としてはポリビニルアルコールがより好ましい。ポリビリルアルコールには、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、末端をカチオン変性したポリビニルアルコールやアニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールも含まれる。取り扱いや汎用性の高さを考慮すると、通常のポリビニルアルコールを用いるのが好ましい。
前記通常のポリビニルアルコールは、平均重合度が1000以上のものが好ましく用いられ、特に平均重合度が1000〜2400ものが好ましい。鹸化度は70〜100%のものが好ましく、80〜99.5%のものが特に好ましい。又、微粒子含有層形成用塗工液を得る際に有機溶剤を使用する場合には、アルコール、芳香族系溶剤、ケトン、エーテル等の有機溶剤に溶解し易い樹脂を使用することができる。
バインダー樹脂(B)は、インク受容層(R)形成時に微粒子(M)同士を結合させることで該インク受容層の膜強度を向上させると共に、インク受容層(R)と基板(K)の密着性をも向上させる。
The binder resin (B) used in the present invention is preferably a water-soluble resin because it is preferably dissolved and applied in an aqueous solvent when forming the ink receiving layer (R).
Furthermore, polyvinyl alcohol is more preferable as the water-soluble resin. The polybilyl alcohol includes, in addition to ordinary polyvinyl alcohol obtained by hydrolyzing polyvinyl acetate, modified polyvinyl alcohol such as polyvinyl alcohol having a cation-modified terminal and anion-modified polyvinyl alcohol having an anionic group. In consideration of handling and high versatility, it is preferable to use ordinary polyvinyl alcohol.
As the normal polyvinyl alcohol, those having an average polymerization degree of 1000 or more are preferably used, and those having an average polymerization degree of 1000 to 2400 are particularly preferable. The saponification degree is preferably 70 to 100%, particularly preferably 80 to 99.5%. When an organic solvent is used when obtaining the fine particle-containing layer forming coating solution, a resin that is easily dissolved in an organic solvent such as alcohol, aromatic solvent, ketone, or ether can be used.
The binder resin (B) improves the film strength of the ink receiving layer by bonding fine particles (M) to each other at the time of forming the ink receiving layer (R), and the adhesion between the ink receiving layer (R) and the substrate (K). Improves sex.
(iii)微粒子含有層(R1)の組成
微粒子含有層(R1)における、微粒子(M)とバインダー樹脂(B)の割合は、微粒子(M)50〜95積%と、バインダー樹脂(B)50〜5体積%(体積%の合計は100体積%)からなることが好ましい。バインダー樹脂(B)の配合割合が前記範囲の下限未満であると、微粒子(M)間の結合が低下し、基板(K)、及びコート層(R2)との密着性も低下するおそれがあり、一方、バインダー樹脂(B)の配合割合が前記範囲の上限を超えると焼結後に充分な導電性が発現しないおそれがある。
(Iii) Composition of the fine particle-containing layer (R1) The proportion of the fine particles (M) and the binder resin (B) in the fine particle-containing layer (R1) is 50 to 95% by volume of the fine particles (M) and the binder resin (B) 50. It is preferable to consist of -5 volume% (the sum total of volume% is 100 volume%). If the blending ratio of the binder resin (B) is less than the lower limit of the above range, the bond between the fine particles (M) may be reduced, and the adhesion between the substrate (K) and the coat layer (R2) may also be reduced. On the other hand, if the blending ratio of the binder resin (B) exceeds the upper limit of the above range, sufficient conductivity may not be exhibited after sintering.
(iv)微粒子含有層形成用塗布液
微粒子含有層形成用塗布液は、少なくとも微粒子(M)、バインダー樹脂(B)、及び溶剤からなるが、該溶媒は、水系溶剤が好ましい。水系溶剤とは水を主成分とする溶媒であり、水系溶剤中の水の割合は通常65質量%以上が好ましい。水以外の溶媒としてはメタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類あるいはメチルエチルケトンなどのケトン類を使用することができる。
(Iv) Coating Solution for Forming Fine Particle-Containing Layer The coating solution for forming a fine particle-containing layer comprises at least fine particles (M), a binder resin (B), and a solvent, and the solvent is preferably an aqueous solvent. The aqueous solvent is a solvent containing water as a main component, and the proportion of water in the aqueous solvent is usually preferably 65% by mass or more. As a solvent other than water, alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol or ketones such as methyl ethyl ketone can be used.
(v)微粒子含有層(R1)の形成
微粒子含有層(R1)は、少なくとも微粒子(M)、バインダー樹脂(B)、及び溶媒からなるインク受容層形成用塗布液を、基板(K)上に塗布後、溶媒を蒸発除去して形成される。
微粒子含有層形成用塗布液の基板(K)上への塗布方法としては、スピンコーティング、ディップコーティング、ドロップコーティング、ローラーコーティング、スタンプ、インクジェット等の公知方法の中から選択することができる。
このようにして形成される微粒子含有層(R1)の厚みは1〜100μm程度が好ましい。
(V) Formation of Fine Particle-Containing Layer (R1) The fine particle-containing layer (R1) is a coating liquid for forming an ink receiving layer comprising at least fine particles (M), a binder resin (B), and a solvent on a substrate (K). After coating, the solvent is removed by evaporation.
The method for applying the fine particle-containing layer forming coating solution onto the substrate (K) can be selected from known methods such as spin coating, dip coating, drop coating, roller coating, stamping, and inkjet.
The thickness of the fine particle-containing layer (R1) thus formed is preferably about 1 to 100 μm.
(2−2)コート層(R2)
コート層(R2)は、表面層を形成する、インク(I)中のポリオール(A)に可溶な樹脂(S)からなる層である。
インク(I)が塗布又はパターン化された部分では、コート層(R2)がポリオール(A)に溶融され、インク(I)中のポリオール(A)が微粒子含有層(R1)に浸透する。その結果、微粒子(M)が加熱焼成される際に、微粒子含有層(R1)に浸透したポリオール(A)成分は容易に分解されて微粒子(M)表面の金属酸化物を還元し、導電性の焼結体を形成する。
一方、インク(I)が塗布又はパターン化されていないコート層(R2)部は、樹脂(S)が溶融されずに、焼成の際に揮発したポリオール(A)成分や、焼成雰囲気中の還元性物質(水素等)により、インク(I)が塗布又はパターン化されていない部分の微粒子(M)表面が還元されるのを防ぐ保護膜として機能する。
(2-2) Coat layer (R2)
The coat layer (R2) is a layer made of a resin (S) that is soluble in the polyol (A) in the ink (I) and forms the surface layer.
In the portion where the ink (I) is applied or patterned, the coat layer (R2) is melted into the polyol (A), and the polyol (A) in the ink (I) penetrates into the fine particle-containing layer (R1). As a result, when the fine particles (M) are heated and fired, the polyol (A) component that has permeated into the fine particle-containing layer (R1) is easily decomposed to reduce the metal oxide on the surface of the fine particles (M), thereby making it conductive. The sintered body is formed.
On the other hand, the coating layer (R2) portion where the ink (I) is not applied or patterned is the polyol (A) component volatilized during firing without the resin (S) being melted, and the reduction in the firing atmosphere. It functions as a protective film that prevents the surface of the fine particles (M) where the ink (I) is not applied or patterned by the active substance (hydrogen or the like) from being reduced.
(i)樹脂(S)の成分
コート層(R2)を形成する主な成分は、上記バインダー樹脂と同様に、コート層(R2)を形成する際に水系溶媒に溶解して塗布することが好ましいことから、微粒子含有層(R1)に使用するバインダー樹脂(B)と同様に、水溶性樹脂であることが望ましい。更に、水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコールがより好ましい。ポリビリルアルコールには、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、末端をカチオン変性したポリビニルアルコールやアニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールも含まれる。取り扱いや汎用性の高さを考慮すると、通常のポリビニルアルコールを用いるのが好ましい。
前記通常のポリビニルアルコールは、平均重合度が1000以上のものが好ましく用いられ、特に平均重合度が1000〜2400ものが好ましい。鹸化度は70〜100%のものが好ましく、80〜99.5%のものが特に好ましい。
(I) Component of resin (S) The main component for forming the coat layer (R2) is preferably dissolved and applied in an aqueous solvent when the coat layer (R2) is formed, as in the case of the binder resin. Accordingly, it is desirable that the water-soluble resin be the same as the binder resin (B) used for the fine particle-containing layer (R1). Furthermore, as the water-soluble resin, polyvinyl alcohol is more preferable. The polybilyl alcohol includes, in addition to ordinary polyvinyl alcohol obtained by hydrolyzing polyvinyl acetate, modified polyvinyl alcohol such as polyvinyl alcohol having a cation-modified terminal and anion-modified polyvinyl alcohol having an anionic group. In consideration of handling and high versatility, it is preferable to use ordinary polyvinyl alcohol.
As the normal polyvinyl alcohol, those having an average polymerization degree of 1000 or more are preferably used, and those having an average polymerization degree of 1000 to 2400 are particularly preferable. The saponification degree is preferably 70 to 100%, particularly preferably 80 to 99.5%.
また、コート層(R2)には水溶性樹脂として、実際に使用するポリオール(A)と相容性の高い材料を選択することができる。相容性の指標としては、溶解度パラメータ(SP値)が知られており、ポリオール(A)とSP値が近い材料を選択すれば良い。このSP値は下記式(1)で計算される。
SP値=(ΣE/ΣV)1/2・・・(1)
上記式(1)中、ΣEは、凝集エネルギー(cal/mol)、ΣVは、モル分子容(cm3/mol)を示す。
例えば、ポリオール(A)としてグリセリンを用いる場合、グリセリンのSP値が16.5であることから、これに近いSP値を有するセルロース系高分子化合物として、例えば、メチルセルロース(SP値:17.2)、カルボキシメチルセルロース(SP値:14.8)、ヒドロキシエチルセルロース(SP値:13.8)、ヒドロキシエチルメチルセルロース(SP値:15.1)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(SP値:13.1)等が挙げられ、これらの中でも、SP値が最も近いメチルセルロースがより好ましい。コート層(R2)を形成する樹脂(S)は、微粒子含有層(R1)との接着性を向上して、コート層(R2)の膜強度を向上させると共にインク受容層(R)に導電パターンの形成を可能にする。又、コート層形成用塗工液を得る際に有機溶剤を使用する場合には、アルコール、芳香族系溶剤、ケトン、エーテル等の有機溶剤に溶解し易い樹脂を使用することができる。
For the coat layer (R2), a material having high compatibility with the actually used polyol (A) can be selected as the water-soluble resin. As a compatibility index, a solubility parameter (SP value) is known, and a material having an SP value close to that of the polyol (A) may be selected. This SP value is calculated by the following formula (1).
SP value = (ΣE / ΣV) 1/2 (1)
In the above formula (1), ΣE represents the cohesive energy (cal / mol), and ΣV represents the molar molecular volume (cm 3 / mol).
For example, when glycerin is used as the polyol (A), since the SP value of glycerin is 16.5, as a cellulose polymer compound having an SP value close to this, for example, methyl cellulose (SP value: 17.2) Carboxymethylcellulose (SP value: 14.8), hydroxyethylcellulose (SP value: 13.8), hydroxyethylmethylcellulose (SP value: 15.1), hydroxypropylmethylcellulose (SP value: 13.1), and the like. Among these, methylcellulose having the closest SP value is more preferable. The resin (S) forming the coat layer (R2) improves the adhesion with the fine particle-containing layer (R1), improves the film strength of the coat layer (R2), and forms a conductive pattern on the ink receiving layer (R). Enables the formation of Moreover, when using an organic solvent when obtaining the coating layer forming coating solution, a resin that is easily dissolved in an organic solvent such as alcohol, aromatic solvent, ketone, or ether can be used.
(ii)コート層(R2)の形成方法
図1に、基板(K)11上に、微粒子含有層(R1)13とコート層(R2)12からなるインク受容層(R)を形成した例である、受容層(R)の断面の概念図を示す。樹脂(S)、及び水系溶媒からなるコート層形成用塗布液を、微粒子含有層(R1)上に塗布後、溶媒を蒸発除去して形成される。微粒子含有層(R1)上へのコート層形成用塗布液の塗布方法としては、微粒子含有層形成用塗布液の塗布方法と同様の方法を採用できる。このようにして形成されるコート層(R2)の厚みは0.5〜50μmが好ましい。
(Ii) Formation Method of Coat Layer (R2) FIG. 1 shows an example in which an ink receiving layer (R) comprising a fine particle-containing layer (R1) 13 and a coat layer (R2) 12 is formed on a substrate (K) 11. The conceptual diagram of the cross section of a certain receiving layer (R) is shown. The coating liquid for forming a coat layer composed of the resin (S) and an aqueous solvent is applied on the fine particle-containing layer (R1), and then the solvent is removed by evaporation. As a method for applying the coating liquid for forming a coating layer onto the fine particle-containing layer (R1), the same method as that for applying the coating liquid for forming a fine particle-containing layer can be employed. The thickness of the coat layer (R2) thus formed is preferably 0.5 to 50 μm.
〔2〕導電パターンの形成方法(第2の態様)
本発明の第2の態様の「導電パターンの形成方法」は、前記第1の態様に記載のインク受容層(R)の表面に、少なくともポリオール(A)を含むインク(I)を塗布又はパターン化し、該インク(I)をインク受容層(R)のコート層(R2)を溶解後、微粒子含有層(R1)に浸透させた後、
加熱処理により、インク(I)浸透部の微粒子(M)の少なくとも表面を形成する金属酸化物を還元、焼結して、導電性を発現させることを特徴とする。
[2] Method for forming conductive pattern (second embodiment)
In the “method for forming a conductive pattern” of the second aspect of the present invention, the ink (I) containing at least the polyol (A) is applied or patterned on the surface of the ink receiving layer (R) according to the first aspect. After the ink (I) was dissolved in the coating layer (R2) of the ink receiving layer (R) and then penetrated into the fine particle-containing layer (R1),
By conducting heat treatment, the metal oxide that forms at least the surface of the fine particles (M) of the ink (I) permeation portion is reduced and sintered to develop conductivity.
図1〜3は、インク(I)に銅微粒子(P)が含まれている場合の、インク受容層(R)上へのインク(I)のパターニング、及び導電パターン形成の工程を示す、概念図である。
図1は、前記の通り基板(K)11上に、微粒子(M)15とバインダー樹脂(B)16からなる微粒子含有層(R1)13と、コート層(R2)12からなるインク受容層(R)が形成された断面の概念図である。図2は、図1のコート層(R2)12上に、銅微粒子(P)を含むインク(I)17がパターニングされた状態の断面の概念図である。図3は、図2に示すコート層(R2)12に銅微粒子(P)を含むインク(I)17がパターニングされた状態のものを、更に焼成して受容層(R)に導電パターン18が形成された状態の断面の概念図である。微粒子含有層(R1)14中で、銅微粒子(P)を含むインク(I)がパターニングされた部分の微粒子(M)15は還元、焼結され、かつインク(I)に含有された銅微粒子(P)と共に焼結により一体化されて導電性焼結体18が形成される。
1 to 3 are conceptual views showing steps of patterning the ink (I) on the ink receiving layer (R) and forming a conductive pattern when the copper (P) is contained in the ink (I). FIG.
FIG. 1 shows an ink receiving layer (R1) 13 comprising a fine particle (M) 15 and a binder resin (B) 16 and a coating layer (R2) 12 on a substrate (K) 11 as described above. It is a conceptual diagram of the cross section in which R) was formed. FIG. 2 is a conceptual diagram of a cross section in a state where the ink (I) 17 containing the copper fine particles (P) is patterned on the coat layer (R2) 12 of FIG. FIG. 3 shows a state in which the ink (I) 17 containing the copper fine particles (P) is patterned on the coat layer (R2) 12 shown in FIG. 2, and is further baked to form the
図1、2、4は、インク(I)がポリオール(A)からなる場合の、インク受容層(R)上へのインク(I)のパターニング、及び導電パターン形成の工程を示す、概念図である。
図1のインク受容層(R)については上記の通りであり、ポリオール(A)からなるインク(I)のパターニングは、インク(I)中に銅微粒子(P)が含まれていない点以外は上記の図2について記載した通りである。図4は、図2に示す受容層(R)14に銅微粒子(P)を含むインク(I)17がパターニングされた状態のものを、更に焼成して受容層(R)に導電パターンが形成された状態の断面の概念図である。微粒子含有層(R1)中で、インク(I)がパターニングされた部分の微粒子(M)が還元、焼結されて導電性焼結体18が形成されている。
1, 2 and 4 are conceptual diagrams showing the steps of patterning the ink (I) on the ink receiving layer (R) and forming the conductive pattern when the ink (I) is made of the polyol (A). is there.
The ink receiving layer (R) in FIG. 1 is as described above, and the patterning of the ink (I) made of the polyol (A) is performed except that the copper fine particles (P) are not contained in the ink (I). As described for FIG. 2 above. FIG. 4 shows a state in which ink (I) 17 containing copper fine particles (P) is patterned on the receiving layer (R) 14 shown in FIG. 2, and is further baked to form a conductive pattern on the receiving layer (R). It is a conceptual diagram of the cross section of the state made. In the fine particle-containing layer (R1), the fine particles (M) where the ink (I) is patterned are reduced and sintered to form the conductive
(1)インク(I)
インク(I)は、少なくとも、分子内にヒドロキシル基を2個以上有しているポリオール(A)が含有されるが、更に銅微粒子(P1)、表面が酸化銅(Cu2O)で覆われた銅微粒子(P2)、及び酸化銅(Cu2O)微粒子(P3)から選択された1種以上からなる銅微粒子(P)を含有させることができる。この場合、ポリオール(A)10〜100質量部と、銅微粒子(P)90〜0質量部の割合で含まれていることが好ましい。
(イ)ポリオール(A)からなるインク(I)を使用する場合
インク(I)に、導電性を発現させる微粒子が含有されていなくとも、受容層(R)にインク(I)を塗布またはパターン化後に焼成等の加熱処理により受容層(R)表面に導電パターンを形成することができれば、インクの保存性の問題を改善することが可能になる。
一方、インク(I)に、導電性を発現させる微粒子が含有されていると、焼結の際に該導電性微粒子と、微粒子(M)が焼結の際に還元されて一体化される結果、密着性と導電性が向上する。以下にインク(I)の成分であるポリオール(A)について説明する。
(1) Ink (I)
The ink (I) contains at least a polyol (A) having two or more hydroxyl groups in the molecule, but is further covered with copper fine particles (P 1 ) and the surface covered with copper oxide (Cu 2 O). Copper fine particles (P) made of at least one selected from broken copper fine particles (P 2 ) and copper oxide (Cu 2 O) fine particles (P 3 ) can be contained. In this case, it is preferable that 10 to 100 parts by mass of the polyol (A) and 90 to 0 parts by mass of the copper fine particles (P) are contained.
(A) When using the ink (I) comprising the polyol (A) Even if the ink (I) does not contain fine particles that develop electrical conductivity, the ink (I) is applied or patterned on the receiving layer (R). If a conductive pattern can be formed on the surface of the receiving layer (R) by heat treatment such as baking after the formation, the problem of ink storage stability can be improved.
On the other hand, if the ink (I) contains fine particles that develop conductivity, the conductive fine particles and the fine particles (M) are reduced and integrated during the sintering. , Adhesion and conductivity are improved. The polyol (A) which is a component of the ink (I) will be described below.
ポリオール(A)は、分子内にヒドロキシル基を2個以上有している有機化合物で、好ましくは常圧における沸点が100〜350℃の範囲にあるポリオールである。ポリオールの沸点が100℃未満では保存の際に蒸発を避けるために温度管理が必要となる場合があり、一方、350℃以下で焼成の際に気化して還元性ガス雰囲気を形成し易くなり、350℃を越えると焼成の際に除去が困難になるおそれがある。
ポリオール(A)は、受容層(R)へインク(I)のパター化する際に、パターン化部のコート層(R2)を溶解、微粒子含有層(R1)に浸透して、焼成時に微粒子(M)表面の金属酸化物を還元する作用を発揮する。インク受容層(R)にポリオール(A)が含まれることによって、銅、銅合金のような酸化され易い金属粒子を含むインク(I)を用いた場合であっても、焼成の際に水素ガス等の還元性ガスを使用しなくとも、導電性に優れた導電材を形成できるインク受容層(R)を得ることができる。ポリオール(A)は、インク(I)の塗布又はパターン化後、微粒子含有層(R1)中で微粒子(M)と、バインダー樹脂(B間に存在していて、焼成する際に蒸発して還元性雰囲気を形成し、その結果、微粒子(M)表面の金属酸化物の還元と焼成を促進する作用を発揮する。
The polyol (A) is an organic compound having two or more hydroxyl groups in the molecule, and is preferably a polyol having a boiling point in the range of 100 to 350 ° C. at normal pressure. When the boiling point of the polyol is less than 100 ° C., temperature control may be necessary to avoid evaporation during storage, while it becomes easier to form a reducing gas atmosphere by vaporizing at 350 ° C. or lower during firing, If it exceeds 350 ° C., removal may be difficult during firing.
When the ink (I) is put into the receptor layer (R), the polyol (A) dissolves the coat layer (R2) of the patterned portion and penetrates the fine particle-containing layer (R1), and fine particles ( M) The effect of reducing the metal oxide on the surface is exhibited. Even when ink (I) containing metal particles that are easily oxidized such as copper or copper alloy is used in the ink receiving layer (R), hydrogen gas is used during firing. An ink-receiving layer (R) that can form a conductive material having excellent conductivity can be obtained without using a reducing gas such as. The polyol (A) is reduced by evaporating and reducing the fine particles (M) and the binder resin (B) in the fine particle-containing layer (R1) after application or patterning of the ink (I). As a result, an effect of promoting reduction and firing of the metal oxide on the surface of the fine particles (M) is exhibited.
ポリオール(A)としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2−ブテン−1,4−ジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタン、2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,3−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トレイトール、エリスリトール、ペンタエリスリト−ル、キシリトール、ソルビトール、ペンチト−ル、テルピネオール、及びヘキシトールが挙げられ、これらの中から選択される1種又は2種以上の使用が望ましいが本発明で使用可能なポリオール(A)は上記例示のポリオールに限定されるものではない。上記例示のポリオールのうち沸点がもっとも高いのはエリスリトールの330℃である。これらのポリオール(A)は焼成の際に、熱分解されて水素ラジカルを発生し、その水素ラジカルが微粒子(M)の表面の金属酸化物を還元する機能を発現し、卑な金属の微粒子においても焼成が良好な導電性の高い金属膜を形成することが可能となると共に、比較的低温における焼成を可能にする。 Examples of the polyol (A) include ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2 -Butene-1,4-diol, pentanediol, hexanediol, octanediol, 1,1,1-trishydroxymethylethane, 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 1,2,6 -Hexanetriol, 1,2,3-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, threitol, erythritol, pentaerythritol, xylitol, sorbitol, pentitol, terpineol, and hexitol. Use of one or more selected from It is desirable polyols usable in the present invention (A) is not limited to the polyols exemplified above. Of the polyols exemplified above, the highest boiling point is 330 ° C. of erythritol. These polyols (A) are thermally decomposed during firing to generate hydrogen radicals, which express the function of reducing metal oxides on the surface of the fine particles (M). In addition, it is possible to form a highly conductive metal film with good firing, and firing at a relatively low temperature.
(ロ)ポリオール(A)と銅微粒子(P)が含まれるインク(I)を使用する場合
ポリオール(A)は、前記「ポリオール(A)からなるインク(I)を使用する場合」の項に記載したポリオール(A)と同様である。
(i)銅微粒子(P)
インク(I)に、銅微粒子(P1)、表面が酸化銅(Cu2O)で覆われた銅微粒子(P2)、及び酸化銅(Cu2O)微粒子(P3)から選択された1種以上からなる銅微粒子(P)が含まれる場合には、焼結により、インク受容層(R)に該インク(I)を塗布又はパターン化後、焼成すると該銅微粒子(P)と、微粒子含有層(R1)中の少なくとも表面が金属酸化物から形成されている微粒子(M)とが還元される結果、一体化されて導電性と密着性が向上するという効果を得ることができる。
本発明において、銅微粒子(P1)には、銅微粒子のみからなるものに、更にその表面に極微量の酸化物が存在するものも含まれ、銅微粒子(P2)は、その表面が酸化銅(Cu2O)で覆われて、該微粒子の内部には銅微粒子からなる成分が存在している微粒子であり、酸化銅微粒子(P3)は、微粒子全体が酸化銅(Cu2O)からなる微粒子である。
(B) When using the ink (I) containing the polyol (A) and the copper fine particles (P) The polyol (A) is described in the section “When using the ink (I) comprising the polyol (A)”. This is the same as the polyol (A) described.
(I) Copper fine particles (P)
The ink (I), copper particles (P 1), the surface oxide (Cu 2 O) covered with copper particles (P 2), and selected from oxide (Cu 2 O) particles (P 3) When the copper fine particles (P) composed of one or more kinds are contained, the copper fine particles (P) are obtained by sintering after applying or patterning the ink (I) to the ink receiving layer (R) by sintering, As a result of the reduction of the fine particles (M) in which at least the surface of the fine particle-containing layer (R1) is formed of a metal oxide, the effect of being integrated and improving the conductivity and adhesion can be obtained.
In the present invention, the copper fine particles (P 1 ) include those containing only copper fine particles and those having a very small amount of oxide on the surface, and the copper fine particles (P 2 ) are oxidized on the surface. The fine particles are covered with copper (Cu 2 O), and the fine particles contain components composed of copper fine particles. The copper oxide fine particles (P 3 ) are entirely composed of copper oxide (Cu 2 O). It is the fine particle which consists of.
尚、インク(I)中の金属微粒子としては、銅微粒子(P)以外の導電性金属微粒子を使用することも可能であるが、微粒子含有層(R1)中の微粒子(M)として酸化銅が使用される場合には、インク(I)に含有させる金属微粒子として、他の金属成分を含まない銅微粒子(P)のみの使用が望ましい。インク(I)中に含有させる銅微粒子(P)の一次粒子の平均粒子径は微粒子含有層(R1)中の微粒子(M)との焼結性を考慮すると5〜100nmが好ましい。
また、インク(I)は前記の通り、銅微粒子(P)が含まれないポリオール(A)成分のみからなるインクを形成することができるが、一方、ポリオール(A)10〜100質量%、及び銅微粒子(P)90〜0質量%の割合(質量%の合計は100質量%である)となるように形成することができる。インク(I)中に銅微粒子(P)を含有させる場合は、銅微粒子(P)はインク(I)中にポリオール(A)30〜90質量%、及び銅微粒子(P)70〜10質量%の割合(質量%の合計は100質量%である)の割合で含有されていることがより好ましい。銅微粒子(P)の含有量が前記範囲の下限未満では焼成後の導体膜厚が小さく、銅微粒子(P)を含有させる効果が顕著ではなく、一方、前記範囲の上限を超えるとインクの粘度が大きくなり、パターン化が困難になるおそれがある。
As the metal fine particles in the ink (I), conductive metal fine particles other than the copper fine particles (P) can be used. However, copper oxide is used as the fine particles (M) in the fine particle-containing layer (R1). When used, it is desirable to use only copper fine particles (P) containing no other metal component as the metal fine particles to be contained in the ink (I). The average particle diameter of the primary particles of the copper fine particles (P) contained in the ink (I) is preferably 5 to 100 nm in consideration of the sinterability with the fine particles (M) in the fine particle-containing layer (R1).
Further, as described above, the ink (I) can form an ink composed only of the polyol (A) component not containing the copper fine particles (P), while the polyol (A) is 10 to 100% by mass, and It can form so that it may become a ratio of 90 to 0 mass% of copper fine particles (P) (the sum total of the mass% is 100 mass%). When the copper fine particles (P) are contained in the ink (I), the copper fine particles (P) are 30 to 90% by mass of the polyol (A) and 70 to 10% by mass of the copper fine particles (P) in the ink (I). It is more preferable that it is contained at a ratio of (% by mass is 100% by mass in total). When the content of the copper fine particles (P) is less than the lower limit of the above range, the conductor film thickness after firing is small, and the effect of containing the copper fine particles (P) is not remarkable. May increase and patterning may become difficult.
(ii)インク(I)中の他の成分
インク(I)中に銅微粒子(P)が含有される場合には、該銅微粒子(P)のインク(I)中での分散性の向上と、より低温での焼成を可能にするために、有機溶媒として上記ポリオール(A)以外に、以下に記載するアミド基を有する有機溶媒(A2)、エーテル系化合物(A3)、アルコール(A4)、ケトン系化合物(A5)、及びアミン系化合物(A6)等を配合することができる。
(Ii) When the copper fine particles (P) are contained in the other component ink (I) in the ink (I), the dispersibility of the copper fine particles (P) in the ink (I) is improved. In order to enable firing at a lower temperature, in addition to the polyol (A) as an organic solvent, an organic solvent (A2) having an amide group described below, an ether compound (A3), an alcohol (A4), A ketone compound (A5), an amine compound (A6), etc. can be mix | blended.
前記アミド基を有する有機溶媒(A2)としては、N−メチルアセトアミド、N−メチルホルムアミド、N−メチルプロパンアミド、ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、2−ピロリジノン、ε−カプロラクタム、及びアセトアミドの中から選択される1種又は2種以上が例示できる。
更に他の成分としては、一般式R1−O−R2(R1、R2は、それぞれ独立したアルキル基で、炭素原子数は1〜4である。)で表されるエーテル系化合物(A3)、一般式R3−OH(R3は、アルキル基で、炭素原子数は1〜4である。)で表されるアルコール(A4)、R4−C(=O)−R5(R4、R5は、それぞれ独立したアルキル基で、炭素原子数は1〜2である。)で表されるケトン系化合物(A5)、及び一般式R6−(N−R7)−R8(R6、R7、R8は、それぞれ独立したアルキル基、又は水素で、炭素原子数は0〜2である。)で表されるアミン系化合物(A6)が例示できる。
Examples of the organic solvent (A2) having an amide group include N-methylacetamide, N-methylformamide, N-methylpropanamide, formamide, N, N-dimethylacetamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, Examples thereof include one or more selected from N, N-dimethylformamide, 1-methyl-2-pyrrolidone, hexamethylphosphoric triamide, 2-pyrrolidinone, ε-caprolactam, and acetamide.
Furthermore, as other components, ether compounds represented by the general formula R 1 —O—R 2 (R 1 and R 2 are each an independent alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) ( A3), an alcohol (A4) represented by the general formula R 3 —OH (R 3 is an alkyl group and has 1 to 4 carbon atoms), R 4 —C (═O) —R 5 ( R 4 and R 5 are independent alkyl groups each having 1 to 2 carbon atoms.) And a ketone compound (A5) represented by the general formula R 6 — (N—R 7 ) —R An amine compound (A6) represented by 8 (R 6 , R 7 , and R 8 are each an independent alkyl group or hydrogen and having 0 to 2 carbon atoms) can be exemplified.
前記エーテル系化合物(A3)の具体例として、ジエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、t−アミルメチルエーテル、ジビニルエーテル、エチルビニルエーテル、及びアリルエーテルの中から選択される1種又は2種以上が例示でき、前記アルコール(A4)の具体例として、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−ブタノール、及び2−メチル2−プロパノールの中から選択される1種又は2種以上が例示でき、前記ケトン系化合物(A5)の具体例として、アセトン、メチルエチルケトン、及びジエチルケトンの中から選択される1種又は2種以上が例示でき、前記アミン系化合物(A6)の具体例として、トリエチルアミン及び/又はジエチルアミンが例示できる。 Specific examples of the ether compound (A3) include diethyl ether, methyl propyl ether, dipropyl ether, diisopropyl ether, methyl t-butyl ether, t-amyl methyl ether, divinyl ether, ethyl vinyl ether, and allyl ether. Examples of the alcohol (A4) include one selected from methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 2-butanol, and 2-methyl 2-propanol. 1 or 2 or more types can be exemplified, and specific examples of the ketone compound (A5) include one or more selected from acetone, methyl ethyl ketone, and diethyl ketone, and the amine type As a specific example of the compound (A6), triethyl Min and / or diethylamine can be exemplified.
(iii)分散剤
インク(I)に銅微粒子(P)が含まれる場合には分散剤を配合することができる。
分散剤は、インク(I)中で少なくとも銅微粒子(P)の表面の一部を覆って、二次凝集性が少ない状態で銅微粒子(P)を分散させる作用を発揮する。上記分散剤として好ましいのは、水溶性高分子化合物である、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン等のアミン系の高分子;ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース等のカルボン酸基を有する炭化水素系高分子;ポリアクリルアミド等のアクリルアミド;ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、更にはデンプン、及びゼラチンの中から選択される1種又は2種以上である。
(Iii) When the dispersant ink (I) contains copper fine particles (P), a dispersant can be blended.
The dispersant covers at least a part of the surface of the copper fine particles (P) in the ink (I) and exerts an action of dispersing the copper fine particles (P) in a state where the secondary cohesiveness is low. Preferred as the dispersant is a water-soluble polymer compound, an amine polymer such as polyvinylpyrrolidone or polyethyleneimine; a hydrocarbon polymer having a carboxylic acid group such as polyacrylic acid or carboxymethylcellulose; polyacrylamide Such as acrylamide; polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, starch, and one or more selected from gelatin and gelatin.
上記例示した水溶性高分子化合物の具体例として、ポリビニルピロリドン(分子量:1000〜500、000)、ポリエチレンイミン(分子量:100〜100,000)、カルボキシメチルセルロース(アルカリセルロースのヒドロキシル基Na塩のカルボキシメチル基への置換度:0.4以上、分子量:1000〜100,000)、ポリアクリルアミド(分子量:100〜6,000,000)、ポリビニルアルコール(分子量:1000〜100,000)、ポリエチレングリコール(分子量:100〜50,000)、ポリエチレンオキシド(分子量:50,000〜900,000)、ゼラチン(平均分子量:61,000〜67,000)、水溶性のデンプン等が挙げられる。 Specific examples of the water-soluble polymer compounds exemplified above include polyvinylpyrrolidone (molecular weight: 1000 to 500,000), polyethyleneimine (molecular weight: 100 to 100,000), carboxymethylcellulose (carboxymethyl of hydroxyl group Na salt of alkali cellulose) Substitution degree: 0.4 or more, molecular weight: 1000 to 100,000, polyacrylamide (molecular weight: 100 to 6,000,000), polyvinyl alcohol (molecular weight: 1000 to 100,000), polyethylene glycol (molecular weight) : 100-50,000), polyethylene oxide (molecular weight: 50,000-900,000), gelatin (average molecular weight: 61,000-67,000), water-soluble starch and the like.
上記かっこ内にそれぞれの高分子化合物の数平均分子量を示すが、このような分子量範囲にあるものは分散剤として好適に使用できる。尚、これらの2種以上を混合して使用することもできる。
また、分散剤の添加量は、分散溶液に存在する銅微粒子(P)に対する質量比([分散剤/銅微粒子(P)]質量比)として0.01〜10が好ましい。分散剤の添加量比が前記質量比10を超えると溶液の粘性が高くなる場合がある。一方、前記質量比0.01未満では粒子が粗大化したり、もしくは架橋効果により粒子同士が強固な凝集体を形成したりする場合がある。より好ましい上記添加量の質量比は0.5〜5である。
このようにして得られたインク(I)は、銅微粒子(P)が少なくともその表面の一部が分散剤に覆われた状態で分散している。このような分散剤が銅微粒子(P)を分散させるメカニズムは完全に解明されてはいないが、高分子分散剤を使用する場合には、例えば高分子に存在する官能基の非共有電子対を有する原子部分が銅又は銅微粒子(P)の表面に吸着して、分子層を形成し、互いに銅又は銅微粒子(P)同士の接近をさせない、斥力が発生していることが予想される。
The number average molecular weight of each polymer compound is shown in the parenthesis, and those within such molecular weight range can be suitably used as a dispersant. In addition, these 2 or more types can also be mixed and used.
Further, the addition amount of the dispersant is preferably 0.01 to 10 as a mass ratio ([dispersant / copper fine particles (P)] mass ratio) to the copper fine particles (P) present in the dispersion solution. When the addition ratio of the dispersant exceeds the mass ratio 10, the viscosity of the solution may increase. On the other hand, when the mass ratio is less than 0.01, the particles may be coarsened or the particles may form a strong aggregate due to the crosslinking effect. A more preferable mass ratio of the addition amount is 0.5 to 5.
In the ink (I) thus obtained, the copper fine particles (P) are dispersed in a state where at least a part of the surface is covered with the dispersant. Although the mechanism by which such a dispersant disperses the copper fine particles (P) has not been completely elucidated, when a polymer dispersant is used, for example, an unshared electron pair of a functional group present in the polymer is removed. It is expected that a repulsive force is generated in which the atomic portion is adsorbed on the surface of copper or copper fine particles (P) to form a molecular layer, and the copper or copper fine particles (P) do not approach each other.
(iv)表面が酸化銅(Cu2O)で覆われた銅微粒子(P2)等の酸化度測定
前記銅微粒子(P)の酸化度測定は、X線回折測定においてCu(111)面のピーク高さをH1、Cu2O(111)面のピーク高さをH2としたときのX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])が0.91以下である。0.91を超えると焼成後の導電パターンの抵抗率が大きくなるおそれがある。
X線源としてCuKαを用いたX線回折によると、酸化銅(I)(Cu2O)の(111)面は2θ=36度付近にピークが現れ、銅(Cu)の(111)面は2θ=43度付近にピークが現れる。尚、酸化銅として存在するのは、酸化銅(I)(Cu2O)のみであり、酸化銅(II)(CuO)は、通常存在しない。
酸化銅(Cu2O)が含まれる銅微粒子(P2)、及び銅微粒子(P1)と銅微粒子(P2)からなる混合微粒子における、酸化銅(Cu2O)と銅(Cu)中の酸化銅(Cu2O)の割合は、X線回折測定において2θ=43度付近に存在するCu(111)面のピーク高さをH1、2θ=36度付近に存在するCu2O(111)面のピーク高さをH2としたときにX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])から求められる。
(Iv) Measurement of oxidation degree of copper fine particles (P 2 ) and the like whose surface is covered with copper oxide (Cu 2 O) The measurement of the oxidation degree of the copper fine particles (P) is performed on the Cu (111) surface in X-ray diffraction measurement The X-ray diffraction peak intensity ratio (H2 / [H1 + H2]) is 0.91 or less when the peak height is H1 and the peak height of the Cu 2 O (111) plane is H2. If it exceeds 0.91, the resistivity of the conductive pattern after firing may increase.
According to X-ray diffraction using CuKα as the X-ray source, the (111) plane of copper (I) (Cu 2 O) has a peak around 2θ = 36 degrees, and the (111) plane of copper (Cu) is A peak appears around 2θ = 43 degrees. Note that only copper (I) (Cu 2 O) is present as copper oxide, and copper (II) (CuO) is not usually present.
In copper oxide (Cu 2 O) and copper (Cu) in copper fine particles (P 2 ) containing copper oxide (Cu 2 O) and mixed fine particles composed of copper fine particles (P 1 ) and copper fine particles (P 2 ) The ratio of the copper oxide (Cu 2 O) of the copper oxide (Cu 2 O) is such that the peak height of the Cu (111) surface existing near 2θ = 43 degrees in the X-ray diffraction measurement is Cu 2 O (111 ) When the peak height of the surface is H2, it is obtained from the X-ray diffraction peak intensity ratio (H2 / [H1 + H2]).
(ハ)銅微粒子(P)の分散性向上
インク(I)中での銅微粒子(P)の分散性を更に向上するのに、撹拌手段を採用することが望ましい。分散溶液の撹拌方法としては、公知の撹拌方法を採用することができるが、超音波照射方法を採用するのが好ましい。
上記超音波照射時間は、特に制限はなく任意に選択することが可能である。例えば、超音波照射時間を5〜60分間の間で任意に設定すると照射時間が長い方が平均二次凝集サイズは小さくなる傾向にある。更に超音波照射時間を長くすると分散性は一層向上する。
(C) Improvement of dispersibility of copper fine particles (P) In order to further improve the dispersibility of the copper fine particles (P) in the ink (I), it is desirable to employ a stirring means. As a stirring method of the dispersion solution, a known stirring method can be adopted, but an ultrasonic irradiation method is preferably adopted.
The ultrasonic irradiation time is not particularly limited and can be arbitrarily selected. For example, when the ultrasonic irradiation time is arbitrarily set between 5 and 60 minutes, the average secondary aggregation size tends to be smaller as the irradiation time is longer. Further, when the ultrasonic wave irradiation time is lengthened, the dispersibility is further improved.
(2)インク(I)の塗布又はパターン化
インク受容層(R)上にインク(I)を塗布又はパターン化によりパターン化された液膜を形成する。該塗布又はパターン化は特に限定されるものではなく、吐出、転写手段等も含まれる。
パターン化の具体的方法としては特に制限されず、スクリーン印刷、マスク印刷、スプレーコート、バーコート、ナイフコート、スピンコート、インクジェット印刷、ディスペンサ印刷等の方法を用いることができる。上記パターンの形成方法によれば、線幅25μm、線間25μm程度の緻密なパターンを形成することが可能である。図2には、図1のコート層(R2)12上に、インク(I)17がパターニングされた状態の断面の概念図が示されている。
(2) Application or patterning of ink (I) A liquid film patterned by applying or patterning ink (I) is formed on the ink receiving layer (R). The application or patterning is not particularly limited, and includes ejection and transfer means.
The specific method for patterning is not particularly limited, and methods such as screen printing, mask printing, spray coating, bar coating, knife coating, spin coating, ink jet printing, and dispenser printing can be used. According to the pattern forming method, it is possible to form a dense pattern having a line width of 25 μm and a line spacing of about 25 μm. FIG. 2 shows a conceptual diagram of a cross section in a state where the ink (I) 17 is patterned on the coat layer (R2) 12 of FIG.
(3)導電パターンの形成
インク(I)が塗布又はパターン化された後、加熱により焼成して、導電パターンを形成する。焼成条件は、塗布厚にもよるが例えば190〜250℃で20〜40分間程度、好ましくは190〜220℃で20〜40分間程度である。このようにして得られる導電パターンは、良好な導電性を有しており、その電気抵抗値は、1.0Ωcm以下で例えば、1.0×10−5Ωcm〜1×10−3Ωcm程度を達成することが可能である。更に、上記導電パターンは、インク(I)に銅微粒子(P)が含有されている場合には、微粒子含有層(R1)中の微粒子(M)と銅微粒子(P)とが焼結により一体化される結果、アンカー効果が発現して、インク受容層(R)への密着性が極めて向上する。
(3) Formation of conductive pattern After ink (I) is applied or patterned, it is baked by heating to form a conductive pattern. The firing conditions are, for example, about 190 to 250 ° C. for about 20 to 40 minutes, preferably about 190 to 220 ° C. for about 20 to 40 minutes, although depending on the coating thickness. The conductive pattern thus obtained has good conductivity, and its electric resistance value is 1.0 Ωcm or less, for example, about 1.0 × 10 −5 Ωcm to 1 × 10 −3 Ωcm. It is possible to achieve. Further, in the conductive pattern, when the copper fine particles (P) are contained in the ink (I), the fine particles (M) and the copper fine particles (P) in the fine particle containing layer (R1) are integrated by sintering. As a result, the anchor effect is exhibited and the adhesion to the ink receiving layer (R) is extremely improved.
図3は、図2に示す受容層(R)に銅微粒子(P)とポリオール(A)を含むインク(I)がパターニングされた状態のものを、更に焼成して受容層(R)に導電パターンが形成された状態の断面の概念図である。微粒子含有層(R1)中で、銅微粒子(P)を含むインク(I)がパターニングされた部分の微粒子(M)は還元されて導電性の焼結体が形成され、かつインク(I)に含有されて焼結された銅の焼結体と一体化されている。
図4は、図2に示す受容層(R)に銅微粒子(P)を含まず、ポリオール(A)を含むインク(I)がパターニングされた状態のものを、更に焼成して受容層(R)に導電パターンが形成された状態の断面の概念図である。微粒子含有層(R1)中で、インク(I)がパターニングされた部分の微粒子(M)は還元されて導電性の焼結体が形成されている。
FIG. 3 shows a state where the ink (I) containing the copper fine particles (P) and the polyol (A) is patterned on the receiving layer (R) shown in FIG. It is a conceptual diagram of the cross section in the state in which the pattern was formed. In the fine particle-containing layer (R1), the fine particles (M) where the ink (I) containing the copper fine particles (P) is patterned are reduced to form a conductive sintered body, and the ink (I) It is integrated with the copper sintered body contained and sintered.
FIG. 4 shows a state in which the receiving layer (R) shown in FIG. 2 does not contain the copper fine particles (P) and the ink (I) containing the polyol (A) is patterned, and is further baked to receive the receiving layer (R). 2) is a conceptual diagram of a cross-section in a state in which a conductive pattern is formed. In the fine particle-containing layer (R1), the fine particles (M) where the ink (I) is patterned are reduced to form a conductive sintered body.
実施例により本発明をより具体的に説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に本実施例、比較例で使用した原材料、及び評価方法を記載する。
(1)原材料
(イ)ガラス基板
松浪硝子工業(株)製、商品名:Micro Slide Glass
(ロ)バインダー樹脂
ポリビニルアルコール((株)クラレ製、商品名:PVA117)
The present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, this invention is not limited to a following example. The raw materials used in the examples and comparative examples and the evaluation methods are described below.
(1) Raw materials (a) Glass substrate Made by Matsunami Glass Industry Co., Ltd., trade name: Micro Slide Glass
(B) Binder resin polyvinyl alcohol (Kuraray Co., Ltd., trade name: PVA117)
(2)評価方法
(イ)銅微粒子のX線回折ピーク強度比
X線回折測定装置((株)リガク製、X線回折測定装置、型式:Geigerflex RAD-A)を用いて、酸化銅を含む銅微粒子の、X線源としてCuKαを用いたX線回折測定を行い、2θ=43度付近に存在するCu(111)面のピーク高さをH1、2θ=36度付近に存在するCu2O(111)面のピーク高さをH2としたときのX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])を求めた。
(ロ)導電性
JIS D0202−1988に準拠して、導電パターンの電気抵抗値を直流四端子法(使用測定機:ケースレー社製、デジタルマルチメータDMM2000型(四端子電気抵抗測定モード))により評価した。評価基準は下記の通りである。
◎:抵抗値が50Ω以下
○:抵抗値が50Ω超〜500Ω以下
×:抵抗値が500Ω超、あるいは導通なし
(ハ)プロセス簡易性と経済性
表1中で、プロセス簡易性と経済性の評価を記載した。該評価において、銅微粒子(P)を含むインクはグリセリンより高価であること、インクジェット最適吐出のためには吐出条件最適化やヘッドのメンテナンスのために高度な技術が必要になること等を考慮した。評価基準は下記の通りである。
◎:プロセス簡易性と経済性の双方に特に優れている。
○:プロセス簡易性と経済性の双方にやや優れている。
(2) Evaluation method (b) X-ray diffraction peak intensity ratio X-ray diffraction measurement device for copper fine particles (manufactured by Rigaku Corporation, X-ray diffraction measurement device, model: Geigerflex RAD-A), containing copper oxide X-ray diffraction measurement of Cu fine particles using CuKα as an X-ray source is performed, and the peak height of the Cu (111) surface existing near 2θ = 43 ° is set to Cu 2 O existing near H1, θ = 36 °. The X-ray diffraction peak intensity ratio (H2 / [H1 + H2]) was determined when the peak height of the (111) plane was H2.
(B) Conductivity In accordance with JIS D0202-1988, the electrical resistance value of the conductive pattern is evaluated by the DC four-terminal method (use measuring machine: Keithley, Digital Multimeter DMM2000 type (four-terminal electrical resistance measurement mode)). did. The evaluation criteria are as follows.
◎: Resistance value is 50Ω or less ○: Resistance value is more than 50Ω to 500Ω or less ×: Resistance value is more than 500Ω or no continuity (c) Process simplicity and economy Evaluation of process simplicity and economy in Table 1 Was described. In the evaluation, considering that the ink containing copper fine particles (P) is more expensive than glycerin, and that advanced technology is required to optimize ejection conditions and maintain heads for optimal inkjet ejection. . The evaluation criteria are as follows.
A: Excellent in both process simplicity and economy.
○: Slightly superior in both process simplicity and economy.
[実施例1]
ガラス基板上にインク受容層を形成した。次に、インクを調製して、形成したインク受容層上に該インクをパターニングして、パターンを形成した。その後、インク受容層上のパターンを焼成して導電パターンを形成後、導電性の評価を行った。
(1)インク受容層の形成
酢酸銅((CH3COO)2Cu・1H2O)0.2gを蒸留水10ミリリットル(ml)に溶解させた酢酸銅水溶液10mlと、金属イオン還元剤として5.0mol/リットル(l)となるように水素化ホウ素ナトリウムと蒸留水とを混合した水素化ホウ素ナトリウム水溶液100mlを調製した。その後、上記水素化ホウ素ナトリウム水溶液に、水溶性高分子分散剤としてポリビニルピロリドン(PVP、数平均分子量約3500)0.5gを添加して、攪拌溶解させた後、窒素ガス雰囲気中で、上記酢酸銅水溶液10mlを滴下した。
この混合液を約60分間よく攪拌しながら反応させた結果、粒子径5〜10nmの銅微粒子が分散した分散液が得られた。
[Example 1]
An ink receiving layer was formed on a glass substrate. Next, an ink was prepared, and the ink was patterned on the formed ink receiving layer to form a pattern. Thereafter, the pattern on the ink receiving layer was baked to form a conductive pattern, and then the conductivity was evaluated.
(1) Formation of ink receiving layer 10 ml of an aqueous copper acetate solution in which 0.2 g of copper acetate ((CH 3 COO) 2 Cu · 1H 2 O) was dissolved in 10 ml (ml) of distilled water and 5 as a metal ion reducing agent 100 ml of a sodium borohydride aqueous solution in which sodium borohydride and distilled water were mixed so as to be 0.0 mol / liter (l) was prepared. Thereafter, 0.5 g of polyvinyl pyrrolidone (PVP, number average molecular weight of about 3500) as a water-soluble polymer dispersant is added to the aqueous solution of sodium borohydride and dissolved by stirring. Then, the acetic acid is added in a nitrogen gas atmosphere. 10 ml of an aqueous copper solution was added dropwise.
As a result of reacting this mixed liquid with sufficient stirring for about 60 minutes, a dispersion liquid in which copper fine particles having a particle diameter of 5 to 10 nm were dispersed was obtained.
次に、上記方法で得られた銅微粒子が分散した分散液100mlに、凝集促進剤としてクロロホルムを5ml添加してよく攪拌した。数分間攪拌した後、反応液を遠心分離機に入れ、銅微粒子を沈殿回収した。回収した銅微粒子と30mlの蒸留水とを試験管に入れ、超音波ホモジナイザーを用いてよく攪拌した後、遠心分離機で粒子成分を回収する水洗浄を3回、続いて、同じく試験管中で、得られた銅微粒子と30mlの1−ブタノールとを入れよく攪拌した後、遠心分離機で銅微粒子を回収するアルコール洗浄を3回行った。以上の工程により回収された銅微粒子を、大気中で200℃・1時間加熱処理をして、平均1次粒径が0.02μmの亜酸化銅粒子を得た。
ポリビニルアルコール1.5質量部を90℃に加熱したイオン交換水48.5質量部に溶解し、その後、亜酸化銅粒子50質量部を添加して攪拌し、亜酸化銅粒子の分散溶液である、微粒子含有層形成用塗工液を調製した。
次に、この微粒子含有層形成用塗工液をガラス基板上にドロップコーティングにより、乾燥後の厚みが50μmになるように塗布し、室温で12時間乾燥することにより、微粒子含有層を形成した。
その後、メチルセルロース(メトローズSM―4、信越化学工業(株)製)1質量部をイオン交換水99質量部に溶解し、コート層形成用塗工液を調製した。次に、このコート層形成用塗工液を、ガラス基板上に形成された微粒子含有層層上に、ドロップコーティングにより、乾燥後の厚みが5μmになるように塗布し、80℃で1時間乾燥することにより、コート層を形成した。
Next, 5 ml of chloroform as an aggregation accelerator was added to 100 ml of the dispersion liquid in which the copper fine particles obtained by the above method were dispersed, and stirred well. After stirring for several minutes, the reaction solution was put into a centrifuge, and copper fine particles were collected by precipitation. The collected copper fine particles and 30 ml of distilled water are put into a test tube, stirred well using an ultrasonic homogenizer, and then washed three times with water to collect the particle components with a centrifuge, followed by the same test tube. The obtained copper fine particles and 30 ml of 1-butanol were added and stirred well, and then alcohol washing for recovering the copper fine particles with a centrifuge was performed three times. The copper fine particles recovered by the above steps were heat-treated in the atmosphere at 200 ° C. for 1 hour to obtain cuprous oxide particles having an average primary particle size of 0.02 μm.
Dissolve 1.5 parts by mass of polyvinyl alcohol in 48.5 parts by mass of ion-exchanged water heated to 90 ° C., and then add 50 parts by mass of cuprous oxide particles and stir to obtain a dispersion of cuprous oxide particles. Then, a coating solution for forming a fine particle-containing layer was prepared.
Next, this fine particle-containing layer forming coating solution was applied onto a glass substrate by drop coating so that the thickness after drying was 50 μm, and dried at room temperature for 12 hours to form a fine particle-containing layer.
Thereafter, 1 part by mass of methylcellulose (Metroses SM-4, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was dissolved in 99 parts by mass of ion-exchanged water to prepare a coating solution for forming a coat layer. Next, this coating layer forming coating solution is applied onto the fine particle-containing layer layer formed on the glass substrate by drop coating so that the thickness after drying becomes 5 μm, and dried at 80 ° C. for 1 hour. As a result, a coat layer was formed.
(2)インク受容層上へのパターンの形成
(i)インクの調製
酢酸銅((CH3COO)2Cu・1H2O)0.2gを蒸留水10ミリリットル(ml)に溶解させた酢酸銅水溶液10mlと、金属イオン還元剤として5.0mol/リットル(l)となるように水素化ホウ素ナトリウムと蒸留水とを混合した水素化ホウ素ナトリウム水溶液100mlを調製した。その後、上記水素化ホウ素ナトリウム水溶液に、水溶性高分子分散剤としてポリビニルピロリドン(PVP、数平均分子量約3500)0.5gを添加して、攪拌溶解させた後、窒素ガス雰囲気中で、上記酢酸銅水溶液10mlを滴下した。
この混合液を約60分間よく攪拌しながら反応させた結果、粒子径5〜10nmの銅微粒子が分散した分散液が得られた。
次に、上記方法で得られた銅微粒子が分散した分散液100mlに、凝集促進剤としてクロロホルムを5ml添加してよく攪拌した。数分間攪拌した後、反応液を遠心分離機に入れ、銅微粒子を沈殿回収した。回収した銅微粒子と30mlの蒸留水とを試験管に入れ、超音波ホモジナイザーを用いてよく攪拌した後、遠心分離機で粒子成分を回収する水洗浄を3回、続いて、同じく試験管中で、得られた銅微粒子と30mlの1−ブタノールとを入れよく攪拌した後、遠心分離機で銅微粒子を回収するアルコール洗浄を3回行った。
得られた銅微粒子(本願発明の銅微粒子(P1)に相当する)は、X線回折測定においてCu(111)面のピーク高さをH1、Cu2O(111)面のピーク高さをH2としたときのX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])が、0.09であった。
(2) Formation of pattern on ink receiving layer (i) Preparation of ink Copper acetate in which 0.2 g of copper acetate ((CH 3 COO) 2 Cu · 1H 2 O) was dissolved in 10 ml (ml) of distilled water 10 ml of an aqueous solution and 100 ml of an aqueous sodium borohydride solution prepared by mixing sodium borohydride and distilled water so as to be 5.0 mol / liter (l) as a metal ion reducing agent were prepared. Thereafter, 0.5 g of polyvinyl pyrrolidone (PVP, number average molecular weight of about 3500) as a water-soluble polymer dispersant is added to the aqueous solution of sodium borohydride and dissolved by stirring. Then, the acetic acid is added in a nitrogen gas atmosphere. 10 ml of an aqueous copper solution was added dropwise.
As a result of reacting this mixed liquid with sufficient stirring for about 60 minutes, a dispersion liquid in which copper fine particles having a particle diameter of 5 to 10 nm were dispersed was obtained.
Next, 5 ml of chloroform as an aggregation accelerator was added to 100 ml of the dispersion liquid in which the copper fine particles obtained by the above method were dispersed, and stirred well. After stirring for several minutes, the reaction solution was put into a centrifuge, and copper fine particles were collected by precipitation. The collected copper fine particles and 30 ml of distilled water are put into a test tube, stirred well using an ultrasonic homogenizer, and then washed three times with water to collect the particle components with a centrifuge, followed by the same test tube. The obtained copper fine particles and 30 ml of 1-butanol were added and stirred well, and then alcohol washing for recovering the copper fine particles with a centrifuge was performed three times.
The obtained copper fine particles (corresponding to the copper fine particles (P 1 ) of the present invention) have a peak height of the Cu (111) plane of H1 and a peak height of the Cu 2 O (111) plane in X-ray diffraction measurement. The X-ray diffraction peak intensity ratio (H2 / [H1 + H2]) with respect to H2 was 0.09.
以上の工程により回収された銅微粒子を、混合有機溶媒としてN−メチルアセトアミド50体積%、トリエチルアミン10体積%、及びグリセリン40体積%からなる混合有機溶媒(表1中には有機溶媒と記載する)10mlに分散させ、1時間、超音波ホモジナイザーを用いて分散液中に超音波振動を与えることでインクを調製した。
(ii)インクのパターンの形成
ガラス基板上に形成されたインク受容層上に、該インクをインクジェット装置(マイクロジェット社製、型式:LaboJet−300)を用いて、該インク受容層の表面上に幅200μm、長さ20mmのパターンを形成した。
The copper fine particles recovered by the above steps are mixed organic solvents composed of 50% by volume of N-methylacetamide, 10% by volume of triethylamine, and 40% by volume of glycerin as a mixed organic solvent (described as an organic solvent in Table 1). The ink was prepared by dispersing in 10 ml and applying ultrasonic vibration to the dispersion using an ultrasonic homogenizer for 1 hour.
(Ii) Formation of ink pattern On an ink receiving layer formed on a glass substrate, the ink is applied onto the surface of the ink receiving layer using an ink jet apparatus (manufactured by Microjet, model: LaboJet-300). A pattern having a width of 200 μm and a length of 20 mm was formed.
(3)パターンの焼成による導電パターンの形成
インク受容層上に形成されたパターンを窒素雰囲気下で250℃にて30分間焼成することにより、導電パターン(配線材料)を形成した。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
(3) Formation of conductive pattern by baking pattern A conductive pattern (wiring material) was formed by baking the pattern formed on the ink receiving layer at 250 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[実施例2]
実施例1に記載したインク受容層上に、インクとして、銅微粒子(本願発明の銅微粒子(P)に相当する)を含まないグリセリンのみからなるインクを使用した以外は、実施例1と同様にして、インク受容層上に、実施例1に記載したと同様のパターンを形成した。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Example 2]
The same procedure as in Example 1 was used, except that the ink receiving layer described in Example 1 was an ink composed of only glycerin not containing copper fine particles (corresponding to the copper fine particles (P) of the present invention). A pattern similar to that described in Example 1 was formed on the ink receiving layer.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[実施例3]
実施例1に記載したインク受容層上に、インクとして、銅微粒子の代わりに表面が酸化銅で覆われた銅微粒子(本願発明の銅微粒子(P2)に相当する)を含むインクを使用した以外は、実施例1と同様にして、インク受容層上に、実施例1に記載したと同様のパターンを形成した。酸化銅微粒子は、実施例1の銅微粒子を、大気中・室温にて10分間攪拌処理して得たもので、X線回折測定においてCu(111)面のピーク高さをH1、Cu2O(111)面のピーク高さをH2としたときのX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])が、0.32であった。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Example 3]
On the ink receiving layer described in Example 1, an ink containing copper fine particles (corresponding to copper fine particles (P 2 ) of the present invention) whose surface was covered with copper oxide instead of copper fine particles was used. Except for the above, a pattern similar to that described in Example 1 was formed on the ink receiving layer in the same manner as in Example 1. The copper oxide fine particles were obtained by stirring the copper fine particles of Example 1 for 10 minutes in the air at room temperature. In X-ray diffraction measurement, the peak height of the Cu (111) plane was H1, Cu 2 O. The X-ray diffraction peak intensity ratio (H2 / [H1 + H2]) when the peak height of the (111) plane was H2 was 0.32.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[実施例4]
実施例1に記載したインク受容層上に、インクとして、銅微粒子の代わりに、表面が酸化銅で覆われた銅微粒子(本願発明の銅微粒子(P2)に相当する)を含むインクを使用した以外は、実施例1と同様にして、インク受容層上に、実施例1に記載したと同様のパターンを形成した。該銅微粒子は、実施例1に記載と同様の方法で得た銅微粒子を、大気中・室温にて粒子色が緑色を帯びるまで攪拌処理して得たもので、X線回折測定においてCu(111)面のピーク高さをH1、Cu2O(111)面のピーク高さをH2としたときのX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])が、0.91であった。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Example 4]
On the ink receiving layer described in Example 1, an ink containing copper fine particles (corresponding to the copper fine particles (P 2 ) of the present invention) whose surface is covered with copper oxide is used instead of the copper fine particles. Except for this, a pattern similar to that described in Example 1 was formed on the ink receiving layer in the same manner as in Example 1. The copper fine particles were obtained by stirring the copper fine particles obtained by the same method as described in Example 1 until the particle color became green at room temperature in the atmosphere. In the X-ray diffraction measurement, Cu ( The X-ray diffraction peak intensity ratio (H2 / [H1 + H2]) was 0.91 when the peak height of the 111) plane was H1 and the peak height of the Cu 2 O (111) plane was H2.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[実施例5]
実施例1に記載したインク受容層上に、インクとして、銅微粒子の代わりに表面が酸化銅で覆われた銅微粒子(本願発明の銅微粒子(P2)に相当する)を含むインクを使用した以外は、実施例1と同様にして、インク受容層上に、実施例1に記載したと同様のパターンを形成した。該銅微粒子は、実施例1に記載と同様の方法で得た銅微粒子を、大気中・室温にて粒子色が実施例4より強い緑色を帯びるまで攪拌処理して得たもので、
X線回折測定においてCu(111)面のピーク高さをH1、Cu2O(111)面のピーク高さをH2としたときのX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])が、0.94であった。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Example 5]
On the ink receiving layer described in Example 1, an ink containing copper fine particles (corresponding to copper fine particles (P 2 ) of the present invention) whose surface was covered with copper oxide instead of copper fine particles was used. Except for the above, a pattern similar to that described in Example 1 was formed on the ink receiving layer in the same manner as in Example 1. The copper fine particles were obtained by stirring the copper fine particles obtained by the same method as described in Example 1 in the atmosphere at room temperature until the particle color became stronger green than in Example 4,
In the X-ray diffraction measurement, the X-ray diffraction peak intensity ratio (H2 / [H1 + H2]) is 0 when the peak height of the Cu (111) plane is H1 and the peak height of the Cu 2 O (111) plane is H2. .94.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[実施例6]
実施例1に記載したインク受容層上を用い、インクとしては、実施例1に記載した銅微粒子(本願発明の銅微粒子(P1)に相当する)と、実施例5に記載した、表面が酸化銅で覆われた銅微粒子(本願発明の銅微粒子(P2)に相当する)からなる混合微粒子を使用した。混合比は、X線回折測定においてCu(111)面のピーク高さをH1、Cu2O(111)面のピーク高さをH2としたときのX線回折ピーク強度比(H2/[H1+H2])が、0.91になるように調整した。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Example 6]
The ink receiving layer described in Example 1 was used. As the ink, the copper fine particles described in Example 1 (corresponding to the copper fine particles (P 1 ) of the present invention) and the surface described in Example 5 were used. Mixed fine particles composed of copper fine particles covered with copper oxide (corresponding to the copper fine particles (P 2 ) of the present invention) were used. The mixing ratio is the X-ray diffraction peak intensity ratio (H2 / [H1 + H2]) when the peak height of the Cu (111) plane is H1 and the peak height of the Cu 2 O (111) plane is H2 in the X-ray diffraction measurement. ) Was adjusted to 0.91.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[比較例1]
比較例1として、実施例1で使用したと同様のインクを使用し、インク受容層は下記方法で作製した。
ポリビニルアルコール1.5質量部を90℃に加熱したイオン交換水83質量部に溶解し、その後アルミナ粒子(住友化学(株)製、商品名:AA−07,スミコランダム、平均一次粒子径700nm)13.5質量部を添加してアルミナ粒子の分散溶液を調製した。該分散溶液を室温まで冷却して、インク受容層形成用塗布液を調製した。次に、このインク受容層形成用塗布液をガラス基板上にドロップコーティングにより、乾燥後の厚みが50μmになるように塗布し、室温で12時間乾燥することにより、インク受容層を形成した。
該インク受容層における、アルミナ粒子とポリビニルアルコール(固形分)の合計量に対するアルミナ粒子の体積割合は80体積%であった。
上記受容層に、実施例1に記載したと同様の方法で、インクをパターニング後、焼成を行い、実施例1に記載した方法で導電性の評価を行った。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
As Comparative Example 1, the same ink as used in Example 1 was used, and the ink receiving layer was prepared by the following method.
1.5 parts by mass of polyvinyl alcohol is dissolved in 83 parts by mass of ion-exchanged water heated to 90 ° C., and then alumina particles (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: AA-07, Sumiko Random, average primary particle size 700 nm) A dispersion solution of alumina particles was prepared by adding 13.5 parts by mass. The dispersion was cooled to room temperature to prepare a coating solution for forming an ink receiving layer. Next, this ink receiving layer forming coating solution was applied onto a glass substrate by drop coating so that the thickness after drying was 50 μm and dried at room temperature for 12 hours to form an ink receiving layer.
The volume ratio of the alumina particles to the total amount of alumina particles and polyvinyl alcohol (solid content) in the ink receiving layer was 80% by volume.
In the same manner as described in Example 1, the receiving layer was baked after patterning the ink, and the conductivity was evaluated by the method described in Example 1.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[比較例2]
比較例1に記載した方法で作製したインク受容層に、実施例2で使用したと同様のインクを使用して、実施例1に記載したと同様の方法で、該インクをパターニング後、焼成を行い、実施例1に記載した方法で導電性の評価を行った。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
Using the same ink as used in Example 2 for the ink receiving layer prepared by the method described in Comparative Example 1, patterning the ink in the same manner as described in Example 1, and then baking the ink. The conductivity was evaluated by the method described in Example 1.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[比較例3]
比較例1に記載した方法で作製したインク受容層に、実施例3で使用したと同様のインクを使用して、実施例1に記載したと同様の方法で、該インクをパターニング後、焼成を行い、実施例1に記載した方法で導電性の評価を行った。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
Using the same ink as used in Example 3 for the ink receiving layer prepared by the method described in Comparative Example 1, patterning the ink in the same manner as described in Example 1, and then baking the ink. The conductivity was evaluated by the method described in Example 1.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[比較例4]
比較例1に記載した方法で作製したインク受容層に、実施例4で使用したと同様のインクを使用して、実施例1に記載したと同様の方法で、該インクをパターニング後、焼成を行い、実施例1に記載した方法で導電性の評価を行った。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
Using the same ink as used in Example 4 for the ink receiving layer prepared by the method described in Comparative Example 1, patterning the ink in the same manner as described in Example 1, and then baking the ink. The conductivity was evaluated by the method described in Example 1.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[比較例5]
比較例1に記載した方法で作製したインク受容層に、実施例5で使用したと同様のインクを使用して、実施例1に記載したと同様の方法で、該インクをパターニング後、焼成を行い、実施例1に記載した方法で導電性の評価を行った。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Comparative Example 5]
Using the same ink as used in Example 5 for the ink receiving layer prepared by the method described in Comparative Example 1, patterning the ink in the same manner as described in Example 1, and then baking the ink. The conductivity was evaluated by the method described in Example 1.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
[比較例6]
比較例1に記載した方法で作製したインク受容層に、実施例6で使用したと同様のインクを使用して、実施例1に記載したと同様の方法で、該インクをパターニング後、焼成を行い、実施例1に記載した方法で導電性の評価を行った。
得られた導電パターンの導電性の評価を行った結果を表1に示す。
[Comparative Example 6]
Using the same ink as used in Example 6 for the ink receiving layer prepared by the method described in Comparative Example 1, patterning the ink in the same manner as described in Example 1, and then baking the ink. The conductivity was evaluated by the method described in Example 1.
Table 1 shows the results of evaluating the conductivity of the obtained conductive pattern.
11 基板(K)
12 コート層(R2)
13 微粒子含有層(R1)
14 インク受容層(R)
15 微粒子(M)
16 バインダー樹脂(B)
17 インク(I)
18 導電性焼結体
11 Substrate (K)
12 Coat layer (R2)
13 Fine particle-containing layer (R1)
14 Ink receiving layer (R)
15 Fine particles (M)
16 Binder resin (B)
17 Ink (I)
18 Conductive sintered body
Claims (11)
該インク受容層(R)が
表面層を形成する、インク(I)中のポリオール(A)に可溶な樹脂(S)からなるコート層(R2)、及び、
基板(K)とコート層(R2)間に位置して、焼成の際に、塗布又はパターン化されたインク(I)中のポリオール(A)により、少なくともその表面の金属酸化物が還元されて導電性を発現する微粒子(M)と、バインダー樹脂(B)とからなる微粒子含有層(R1)、
からなることを特徴とするインク受容層。 A substrate (K) on which a conductive pattern can be formed by heating or baking after applying or patterning the ink (I) containing at least a polyol (A) having two or more hydroxyl groups in the molecule. ) An ink receiving layer (R) formed on the surface,
A coating layer (R2) comprising a resin (S) soluble in the polyol (A) in the ink (I), wherein the ink receiving layer (R) forms a surface layer; and
Located between the substrate (K) and the coat layer (R2), at the time of firing, at least the metal oxide on the surface is reduced by the polyol (A) in the coated or patterned ink (I). A fine particle-containing layer (R1) comprising fine particles (M) exhibiting electrical conductivity and a binder resin (B);
An ink receiving layer comprising:
加熱処理により、インク(I)浸透部の微粒子(M)の少なくとも表面を形成する金属酸化物を還元、焼結して、前記インク(I)の塗布又はパターン化部に導電性を発現させることを特徴とする、導電パターンの形成方法。 The ink (I) containing at least the polyol (A) is applied or patterned on the surface of the ink receiving layer (R) according to any one of claims 1 to 7, and the ink (I) is applied to the ink receiving layer (R). After the coating layer (R2) was dissolved and permeated into the fine particle-containing layer (R1),
By reducing and sintering the metal oxide that forms at least the surface of the fine particles (M) of the ink (I) permeation portion by heat treatment, the conductivity or the patterned portion of the ink (I) is expressed. A method for forming a conductive pattern, characterized in that:
The polyol (A) constituting the ink (I) is ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1, 4-butanediol, 2-butene-1,4-diol, pentanediol, hexanediol, octanediol, 1,1,1-trishydroxymethylethane, 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol 1,2,6-hexanetriol, 1,2,3-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, threitol, erythritol, pentaerythritol, xylitol, sorbitol, pentitol, terpineol, and One or more selected from hexitol Wherein the method of forming a conductive pattern according to any one of claims 8 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013128998A JP2014024330A (en) | 2012-06-22 | 2013-06-19 | Ink-receiving layer and method for forming conductive pattern |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012140432 | 2012-06-22 | ||
| JP2012140432 | 2012-06-22 | ||
| JP2013128998A JP2014024330A (en) | 2012-06-22 | 2013-06-19 | Ink-receiving layer and method for forming conductive pattern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014024330A true JP2014024330A (en) | 2014-02-06 |
Family
ID=50198433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013128998A Pending JP2014024330A (en) | 2012-06-22 | 2013-06-19 | Ink-receiving layer and method for forming conductive pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014024330A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014156626A (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Copper fine particle dispersion solution, manufacturing method of sintered conductor, and manufacturing method of conductor connection member |
| JP2015180769A (en) * | 2014-03-05 | 2015-10-15 | 古河電気工業株式会社 | Copper fine particle dispersion liquid |
-
2013
- 2013-06-19 JP JP2013128998A patent/JP2014024330A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014156626A (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Copper fine particle dispersion solution, manufacturing method of sintered conductor, and manufacturing method of conductor connection member |
| JP2015180769A (en) * | 2014-03-05 | 2015-10-15 | 古河電気工業株式会社 | Copper fine particle dispersion liquid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3949658B2 (en) | Conductive composition, conductive film and method for forming conductive film | |
| KR101078079B1 (en) | Conductive Paste Containing Silver-Decorated Carbon Nanotubes | |
| US9228100B2 (en) | Liquid composition, and resistor film, resistor element and circuit board using same | |
| KR100951320B1 (en) | Method of forming an electrically conductive copper pattern layer by laser irradiation | |
| KR101264964B1 (en) | Electro-conducitve copper powder coated with anti-oxidizng material and method for preparing the same | |
| JP2008176951A (en) | Silver-based fine particle ink paste | |
| TW200540230A (en) | Ink jet printable thick film ink compositions and processes | |
| WO2009031849A2 (en) | Conductive ink compositions incorporating nano glass frit and nano metal for enhanced adhesion with glass and ceramic substrates used in displays | |
| TWI383950B (en) | Method of forming nanometer-scale point materials | |
| US20090053400A1 (en) | Ink jet printable compositions for preparing electronic devices and patterns | |
| JP2014024330A (en) | Ink-receiving layer and method for forming conductive pattern | |
| JP2012166546A (en) | Ink receiving layer, coating liquid for forming ink receiving layer, ink receiving layer forming method, and conductive pattern forming method | |
| JP2007194122A (en) | Conductive paste and wiring board using the same | |
| JP2009105039A (en) | Method for forming conductive material, conductive material formed by the forming method, and device having the conductive material | |
| JP2013008907A (en) | Copper oxide powder for conductive paste, method for producing copper oxide powder for conductive paste, conductive paste, and copper wiring layer obtained using the conductive paste | |
| JP6839568B2 (en) | Dispersion solution of copper fine particle aggregate, method for manufacturing sintered conductor, and method for manufacturing sintered conductive bonding member | |
| CN101908388A (en) | Method for forming nano point material | |
| JP4931063B2 (en) | Method for producing metal nanoparticle paste | |
| JP2012182445A (en) | Ink absorbing layer, ink absorbing layer forming application liquid, method of forming ink absorbing layer, and method for forming conductive pattern | |
| JP5360816B2 (en) | Method for forming conductive material | |
| JP2006269557A (en) | Method of forming circuit pattern, circuit pattern formed by using same, and laminate | |
| JP2003229653A (en) | Conductive laminate and method for producing the same | |
| JP4606192B2 (en) | Circuit board manufacturing method | |
| JP4068440B2 (en) | Method for producing copper ultrafine particles | |
| JP4115909B2 (en) | Method for forming multilayer wiring pattern |