JP2020070489A - Conductive fine particle dispersion, method for forming conductive pattern and method for producing conductive substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性微粒子分散体、導電性パターンの製造方法及び導電性基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a conductive fine particle dispersion, a method for manufacturing a conductive pattern, and a method for manufacturing a conductive substrate.
近年、印刷技術を利用して電子回路、デバイス等を形成するプリンテッドエレクトロニクス技術が注目されている。上記プリンテッドエレクトロニクス技術においては、より簡便かつ安価な導電性パターンの形成方法として、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法又はインクジェット印刷法等の印刷法を用いることが検討されており、それぞれの印刷法に適した導電性インクや導電性ペースト等が研究開発されている。 In recent years, printed electronics technology, which forms electronic circuits, devices, and the like using printing technology, has been drawing attention. In the printed electronics technology, as a simpler and cheaper method of forming a conductive pattern, it has been considered to use a printing method such as a letterpress printing method, an intaglio printing method, a screen printing method or an inkjet printing method. Conductive inks and conductive pastes suitable for the printing method have been researched and developed.
また、金属微粒子を含有する導電性ペーストを基材上に印刷して焼成することにより、極めて微細な細線や薄層を電子回路やデバイスを形成するプリンテッドエレクトロニクス技術が注目されている。このような細線や薄層を形成する導電性ペーストに用いられる金属微粒子は、従来から知られた導電ペースト中の導電フィラーよりもはるかに小さいナノメートルサイズの粒子が用いられており、ナノ粒子特有の融点降下によって低温で焼結させることができ、かつ金属箔に近い高い導電性を示す金属微粒子としては、銀ナノ粒子が知られている。 In addition, a printed electronics technology has attracted attention, in which a conductive paste containing fine metal particles is printed on a base material and fired to form an extremely fine fine wire or thin layer into an electronic circuit or device. The metal fine particles used for the conductive paste that forms such fine lines and thin layers are nanometer-sized particles that are much smaller than the conductive filler in the conventionally known conductive paste. Silver nanoparticles are known as metal fine particles that can be sintered at a low temperature due to a decrease in melting point and exhibit high conductivity close to that of a metal foil.
ところで、上述の各種印刷法に適した導電性インク導電性ペーストに用いられる金属粒子としては、上記銀ナノ粒子以外にも、合金や金属酸化物を金属微粒子として用いることも検討されている。 By the way, as the metal particles used for the conductive ink conductive paste suitable for the above-mentioned various printing methods, use of alloys or metal oxides as metal fine particles has been studied in addition to the silver nanoparticles.
例えば、特許文献1には、生産性が高く、長期絶縁性能に優れた導電膜形成用導電粒子分散物として、全塩素濃度が300ppm以下、好ましくは50ppm以下のエポキシ樹脂を含むバインダー樹脂と有機溶媒との混合液に、導電粒子として金属微粒子及び/又は金属酸化物微粒子を分散させて導電膜形成用導電粒子分散物とし、スクリーン印刷により電気絶縁体層の表面に塗布し、マイクロ波で焼成し導電膜パターンを形成することが記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a binder resin containing an epoxy resin having a total chlorine concentration of 300 ppm or less, preferably 50 ppm or less, as an electrically conductive particle dispersion for forming a conductive film, which has high productivity and is excellent in long-term insulation performance, and an organic solvent. In the mixed liquid with, metal fine particles and / or metal oxide fine particles are dispersed as conductive particles to form a conductive particle dispersion for forming a conductive film, which is applied to the surface of the electric insulator layer by screen printing and baked by microwave. It is described that a conductive film pattern is formed.
また、特許文献2には、半導体素子の電極端子又は回路基板の電極端子の接合等に使用される導電性ペースト、及び該導電性ペーストを焼成して得られる接合体が提案されており、導電性ペーストに含まれる金属微粒子が、金属、合金及び金属酸化物から選択された1種又は2種以上からなることが記載されている。 Further, Patent Document 2 proposes a conductive paste used for bonding electrode terminals of a semiconductor element or electrode terminals of a circuit board, and a bonded body obtained by firing the conductive paste. It is described that the fine metal particles contained in the conductive paste are composed of one kind or two or more kinds selected from metals, alloys and metal oxides.
このように、導電性微粒子分散体に用いられる金属微粒子として、金属酸化物を用いることの提案は従来からされている。しかしながら、金属酸化物は、銀、金、白金及び銅などの金属微粒子と比較すると、導電性に劣るため、上記特許文献1及び2のように、導電性微粒子分散体に用いられる金属微粒子の選択肢の一つとして金属酸化物が記載されていても、実施例において金属酸化物を含む金属粒子を用いた試験例は示されていない。また、導電性微粒子分散体に金属酸化物を用いることによる特有の効果も知られていなかった。 As described above, it has been conventionally proposed to use a metal oxide as the fine metal particles used in the conductive fine particle dispersion. However, since the metal oxide is inferior in conductivity as compared with the metal fine particles such as silver, gold, platinum and copper, the choice of the metal fine particles used in the conductive fine particle dispersion as described in Patent Documents 1 and 2 above. Although a metal oxide is described as one of the above, a test example using metal particles containing a metal oxide is not shown in the examples. Further, the unique effect of using a metal oxide in the conductive fine particle dispersion has not been known.
ここで、銀等の金属微粒子は、そのサイズが小さくなればなるほど、融点が低くなる特徴を持っており、特に、数十ナノメートル程度以下のサイズを有するナノ粒子において、より顕著に融点効果が表れることは上述の通り知られている。このように融点の低い銀微粒子を印刷した導電配線等は特に650℃以上の高温で焼成すると、銀微粒子の過焼結、融解、蒸発が起こり急激な体積収縮や断線が観察される。 Here, the metal fine particles such as silver have a characteristic that the melting point becomes lower as the size thereof becomes smaller. Particularly, in the case of nanoparticles having a size of about several tens of nanometers or less, the melting point effect becomes more remarkable. The appearance is known as described above. When a conductive wiring or the like printed with fine silver particles having a low melting point is burned at a high temperature of 650 ° C. or higher, the fine silver particles are over-sintered, melted, and evaporated, and a rapid volume contraction or disconnection is observed.
また近年、電子回路の高密度化が進み、配線についてもさらなる微細化が検討されている。特に、線幅が50μm以下の導電性パターンを形成することが要求されており、より精密な電子回路では、線幅が30μm以下、10μm以下の導電性パターンを形成することが求められている。そのため、銀微粒子等の導電性微粒子を含む導電性微粒子分散体を用いて、線幅が50μm以下の細線や、層厚みが5μm以下の薄膜を650℃以上の高温焼結条件で形成させることが求められていた。ところが、導電性微粒子分散体を用いて上述のような細線や薄膜を形成し、650℃以上の高温焼結条件で導電性パターンを形成すると、体積収縮による断線が顕著に表れやすく、これらの対策が求められていた。 Further, in recent years, the density of electronic circuits has increased, and further miniaturization of wiring has been studied. In particular, it is required to form a conductive pattern having a line width of 50 μm or less, and in a more precise electronic circuit, it is required to form a conductive pattern having a line width of 30 μm or less and 10 μm or less. Therefore, it is possible to form a fine wire having a line width of 50 μm or less and a thin film having a layer thickness of 5 μm or less under a high temperature sintering condition of 650 ° C. or higher using a conductive fine particle dispersion containing conductive fine particles such as silver fine particles. It was wanted. However, when the fine wire or thin film as described above is formed using the conductive fine particle dispersion and the conductive pattern is formed under the high temperature sintering condition of 650 ° C. or more, disconnection due to volume contraction is apt to appear, and these measures are taken. Was required.
しかしながら、上記文献1に記載されている導電膜形成用導電粒子分散物は、実施例において、スクリーン印刷機を用い、♯250メッシュポリエステル版でIPC規格のIPC−C櫛型パターンを印刷し、印刷後のフィルムを80℃30分乾燥することにより導電性パターンが形成されており、パターンの線形が0.040mmであり、精密な電子回路では使用できないものであった。また、上記文献2に記載されている導電性ペーストは、上述の通り電極端子の接合等に用いられるものであり、導電性パターンを形成することを目的としておらず、これも精密な電子回路では使用できないものであった。 However, the conductive particle dispersion for forming a conductive film described in Document 1 above was printed by printing an IPC standard IPC-C comb pattern with a # 250 mesh polyester plate in the Examples, and printing. A conductive pattern was formed by drying the latter film at 80 ° C. for 30 minutes, and the pattern linearity was 0.040 mm, which could not be used in a precision electronic circuit. Further, the conductive paste described in the above-mentioned Document 2 is used for joining the electrode terminals as described above, and is not intended to form a conductive pattern, and this is also a precise electronic circuit. It could not be used.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、650℃以上の高温焼結条件においても導電性に優れ、厚さ5μm以下の薄膜や幅50μm以下の細線の形成に適した導電性微粒子分散体を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has excellent conductivity even under high-temperature sintering conditions of 650 ° C. or higher, and conductive fine particles suitable for forming a thin film having a thickness of 5 μm or less and a fine wire having a width of 50 μm or less. The purpose is to provide a dispersion.
本発明者らは、厚さ5μm以下の薄膜形態及び/又は幅50μm以下の細線形態で塗布され、高温で焼成された場合にも充分な導電性を発現できる導電性微粒子分散体について種々検討した結果、金属酸化物を、導電性微粒子分散体中に分散させる事で、650℃以上の高温焼成においても、導電性微粒子の過焼結、融解、蒸発による急激な体積収縮を防ぐことができ、結果的に高温焼成が可能な高導電性の配線等の導電性パターンの形成が可能になることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have made various studies on conductive fine particle dispersions capable of exhibiting sufficient conductivity even when applied in the form of a thin film having a thickness of 5 μm or less and / or a fine wire having a width of 50 μm or less and baked at high temperature. As a result, by dispersing the metal oxide in the conductive fine particle dispersion, it is possible to prevent rapid volume shrinkage due to oversintering, melting, and evaporation of the conductive fine particles even at a high temperature of 650 ° C. or higher. As a result, they have found that it is possible to form a conductive pattern such as a highly conductive wiring that can be baked at a high temperature, and completed the present invention.
本発明の導電性微粒子分散体は、導電性微粒子と、金属酸化物と、分散媒とを含有し、上記導電性微粒子と上記金属酸化物との含有比(導電性微粒子:金属酸化物)が質量比で、75:25〜98:2であることを特徴とする。 The conductive fine particle dispersion of the present invention contains conductive fine particles, a metal oxide, and a dispersion medium, and the content ratio of the conductive fine particles and the metal oxide (conductive fine particles: metal oxide) is The mass ratio is 75:25 to 98: 2.
本発明の導電性微粒子分散体は、導電性パターンを形成するために用いられることが好ましい。 The conductive fine particle dispersion of the present invention is preferably used for forming a conductive pattern.
上記金属酸化物の平均粒径が700nm以下であることが好ましい。 The average particle size of the metal oxide is preferably 700 nm or less.
上記導電性微粒子は、銀、銅及び金からなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。 The conductive fine particles are preferably at least one selected from the group consisting of silver, copper and gold.
上記金属酸化物は、ドープ金属酸化物及び/又は単一金属酸化物であることが好ましい。 The metal oxide is preferably a doped metal oxide and / or a single metal oxide.
上記ドープ金属酸化物は、アンチモンドープ酸化錫、リンドープ酸化錫、アンチモンドープ酸化チタン、酸化錫ドープ酸化インジウム、酸化亜鉛ドープ酸化インジウム、酸化錫酸化亜鉛ドープ酸化インジウム、及び、酸化ガリウムドープ酸化亜鉛からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。 The doped metal oxide comprises antimony-doped tin oxide, phosphorus-doped tin oxide, antimony-doped titanium oxide, tin oxide-doped indium oxide, zinc oxide-doped indium oxide, tin oxide-zinc oxide-doped indium oxide, and gallium oxide-doped zinc oxide. It is preferably at least one selected from the group.
上記単一金属酸化物は、酸化錫、酸化インジウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び、酸化ニッケルからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。 The single metal oxide is preferably at least one selected from the group consisting of tin oxide, indium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide, and nickel oxide.
本発明の導電性微粒子分散体は、オフセット印刷用導電性ペーストであることが好ましい。 The conductive fine particle dispersion of the present invention is preferably a conductive paste for offset printing.
本発明の導電性パターンの形成方法は、基材の少なくとも一部に、本発明の導電性微粒子分散体を塗布する第一工程と、上記導電性微粒子分散体に含まれる導電性微粒子を外部加熱によって焼結させ、導電性パターンを形成する第二工程と、を含み、上記第二工程における焼結温度が、650℃以上であることを特徴とする。 The method of forming a conductive pattern of the present invention comprises a first step of applying the conductive fine particle dispersion of the present invention to at least a part of a substrate, and external heating of the conductive fine particles contained in the conductive fine particle dispersion. And a second step of forming a conductive pattern by sintering, the sintering temperature in the second step being 650 ° C. or higher.
上記第一工程において、上記導電性微粒子分散体を、グラビア版を用いたグラビアオフセット印刷法により塗布することが好ましい。 In the first step, the conductive fine particle dispersion is preferably applied by a gravure offset printing method using a gravure plate.
上記グラビア版は、印刷面にグラビアオフセット印刷用導電性微粒子分散体が充填される凹部を有し、上記凹部の幅は、50μm以下であることが好ましい。 It is preferable that the gravure plate has a concave portion on the printed surface which is filled with the conductive fine particle dispersion for gravure offset printing, and the width of the concave portion is 50 μm or less.
本発明の導電性基板の製造方法は、本発明の導電性パターンの形成方法を用いて、基材上に導電性パターンを描画することを特徴とする。 The method for producing a conductive substrate of the present invention is characterized in that a conductive pattern is drawn on a base material by using the method for forming a conductive pattern of the present invention.
本発明の導電性微粒子分散体は、焼結温度条件が650℃以上の高温領域での焼成であっても、導電性に優れ、厚さ5μm以下の薄膜や幅50μm以下の細線を形成できる導電性微粒子分散体を提供することができる。そのため、本発明の導電性微粒子分散体を用いることにより、高温領域での焼成においても、細線印刷が可能である。また、本発明の導電性パターンの形成方法によれば、焼結温度条件が650℃以上の高温領域においても膜厚が5μm以下及び/又は線幅が50μm以下の導電性パターンを形成することができる。なお、本発明の導電性パターンの形成方法によれば、線幅が30μm以下の導電性パターンであっても断線することなく形成することができる。本発明の導電性基板の製造方法によれば、焼結温度条件が650℃以上の高温領域であっても、膜厚が5μm以下及び/又は線幅が50μm以下の精密な導電性パターンが印刷された導電性基板を製造することができる。 The electroconductive fine particle dispersion of the present invention has excellent electroconductivity and can form a thin film having a thickness of 5 μm or less and a fine wire having a width of 50 μm or less even if the sintering temperature is fired in a high temperature region of 650 ° C. or more. A fine particle dispersion can be provided. Therefore, by using the conductive fine particle dispersion of the present invention, fine line printing is possible even in firing in a high temperature region. Further, according to the method for forming a conductive pattern of the present invention, a conductive pattern having a film thickness of 5 μm or less and / or a line width of 50 μm or less can be formed even in a high temperature region where the sintering temperature is 650 ° C. or higher. it can. According to the method for forming a conductive pattern of the present invention, even a conductive pattern having a line width of 30 μm or less can be formed without breaking. According to the method for producing a conductive substrate of the present invention, a precise conductive pattern having a film thickness of 5 μm or less and / or a line width of 50 μm or less is printed even when the sintering temperature condition is a high temperature region of 650 ° C. or higher. It is possible to manufacture a conductive substrate having the above structure.
[導電性微粒子分散体]
本発明の導電性微粒子分散体は、導電性微粒子と、金属酸化物と、分散媒とを含有し、上記導電性微粒子と上記金属酸化物との含有比(導電性微粒子:金属酸化物)が質量比で、75:25〜98:2であることを特徴とする。導電性微粒子と金属酸化物とを合わせた金属成分全体に対して、金属酸化物の含有量が2%以上であることで、焼結温度条件が650℃以上の高温領域における導電性微粒子の過焼結、融解、蒸発による急激な体積収縮を充分に防止することができる。また、上記金属成分全体に対する導電性微粒子の含有量が75%以上であることで、導電性微粒子含有率の高い導電性パターンを形成することができる。導電性微粒子は、化学的な安定性に優れるため、導電性微粒子をメインとすることで、酸化し難く、体積抵抗値が低下し難い導電性パターンを形成することができる。本発明の導電性微粒子分散体は、導電性微粒子と金属酸化物とを上記特定の含有比(質量比)で含むため、焼結温度条件が650℃以上の高温領域であっても、高耐熱性及び高導電性を両立することができる。
[Conductive fine particle dispersion]
The conductive fine particle dispersion of the present invention contains conductive fine particles, a metal oxide, and a dispersion medium, and the content ratio of the conductive fine particles and the metal oxide (conductive fine particles: metal oxide) is The mass ratio is 75:25 to 98: 2. Since the content of the metal oxide is 2% or more with respect to the entire metal component including the conductive fine particles and the metal oxide, the excess of the conductive fine particles in the high temperature region where the sintering temperature condition is 650 ° C. or higher. It is possible to sufficiently prevent sudden volume contraction due to sintering, melting, and evaporation. Further, when the content of the conductive fine particles is 75% or more with respect to the entire metal component, a conductive pattern having a high conductive fine particle content can be formed. Since the conductive fine particles are excellent in chemical stability, the conductive fine particles as a main component can form a conductive pattern that is difficult to oxidize and the volume resistance value is not easily lowered. Since the conductive fine particle dispersion of the present invention contains the conductive fine particles and the metal oxide in the above-mentioned specific content ratio (mass ratio), it has high heat resistance even if the sintering temperature condition is a high temperature region of 650 ° C. or higher. Compatibility and high conductivity can be achieved at the same time.
本発明の導電性微粒子分散体は、導電性パターンの形成に用いられることが好ましい。本発明の導電性微粒子分散体は、焼結温度条件が650℃以上の高温領域であっても、導電性微粒子の過焼結、融解、蒸発による急激な体積収縮や断線が起こらないため、線幅が50μm以下の細線及び/又は膜厚が5μm以下の薄膜の形成に好適である。また、本発明の導電性微粒子分散体は、焼結温度条件が650℃以上である導電性パターンの形成に用いられることが好ましい。 The conductive fine particle dispersion of the present invention is preferably used for forming a conductive pattern. Since the conductive fine particle dispersion of the present invention does not undergo rapid volume shrinkage or wire breakage due to oversintering, melting, or evaporation of the conductive fine particles even when the sintering temperature condition is in a high temperature range of 650 ° C. or higher, It is suitable for forming a thin line having a width of 50 μm or less and / or a thin film having a film thickness of 5 μm or less. Further, the conductive fine particle dispersion of the present invention is preferably used for forming a conductive pattern having a sintering temperature condition of 650 ° C. or higher.
(導電性微粒子)
上記導電性微粒子としては、銀、銅及び金からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、銀であることがより好ましい。また、上記導電性微粒子の平均粒径は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されるものではないが、融点効果が生じるような平均粒径を有することが好ましく、例えば、1〜3000nmであればよい。より好ましくは1〜1000nmである。上記導電性微粒子の平均粒径が1nm以上であれば、導電性微粒子の製造コストを抑制することができ、実用的である。また、導電性微粒子の平均粒径が1000nm以下であれば、グラビアオフセット印刷やスクリーンオフセット印刷等の、オフセット印刷にも好適に用いることができる。なお、本発明における導電性微粒子分散体における導電性微粒子の粒径は、一定でなくてもよい。
(Conductive particles)
The conductive fine particles are preferably at least one selected from the group consisting of silver, copper and gold, and more preferably silver. The average particle size of the conductive fine particles is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but it is preferable that the average particle size is such that a melting point effect occurs, for example, 1 It may be ˜3000 nm. More preferably, it is 1 to 1000 nm. When the average particle diameter of the conductive fine particles is 1 nm or more, the manufacturing cost of the conductive fine particles can be suppressed, which is practical. Further, when the average particle diameter of the conductive fine particles is 1000 nm or less, it can be suitably used for offset printing such as gravure offset printing and screen offset printing. The particle size of the conductive fine particles in the conductive fine particle dispersion according to the present invention may not be constant.
本発明における平均粒径は、平均一次粒子径を意味する。平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡を用いて撮影した写真から測定することができる。具体的には、SEM((株)日立製のS−4800型)にて、乾燥させた粒子をカーボンテープに付着させ白金蒸着を行い、加速電圧5.0KVで観察測定することができる。 The average particle diameter in the present invention means the average primary particle diameter. The average primary particle diameter can be measured from a photograph taken using a scanning electron microscope or a transmission electron microscope. Specifically, with SEM (S-4800 manufactured by Hitachi, Ltd.), dried particles are attached to a carbon tape, platinum is vapor-deposited, and observation and measurement can be performed at an acceleration voltage of 5.0 KV.
(金属酸化物)
上記金属酸化物の平均粒径は、本発明の効果を損なわない範囲の粒子径とすることができるが、700nm以下であることが好ましく、より好ましくは300nm以下である。上記金属酸化物の平均粒径が700nm以下であれば、金属酸化物の分散安定性が経時的に変化しにくくなり、導電性ペースト中に、金属酸化物が効果的に分散できる。なお、さらに好ましい上記金属酸化物の平均粒径は、10nm以上、100nm以下である。金属酸化物の粒径が微小化することで、金属酸化物の比表面積が増加し金属酸化物同士の接触点が増える。よって、金属酸化物の過焼結をより充分に抑えることができる。
(Metal oxide)
The average particle size of the metal oxide may be within a range that does not impair the effects of the present invention, but is preferably 700 nm or less, more preferably 300 nm or less. When the average particle diameter of the metal oxide is 700 nm or less, the dispersion stability of the metal oxide is less likely to change over time, and the metal oxide can be effectively dispersed in the conductive paste. In addition, the more preferable average particle diameter of the said metal oxide is 10 nm or more and 100 nm or less. By reducing the particle size of the metal oxide, the specific surface area of the metal oxide increases and the number of contact points between the metal oxides increases. Therefore, oversintering of the metal oxide can be suppressed more sufficiently.
上記金属酸化物としては、本発明の効果を損なわない範囲で、種々の金属酸化物を用いることができ、融点が1000℃以上の金属酸化物を用いることができる。本発明の導電性微粒子分散体は、金属酸化物を含むことで、焼結温度条件が650℃以上の高温領域であっても、導電性微粒子の過焼結、融解、蒸発による急激な体積収縮や断線を防ぎ、高い導電性を得ることができる。 As the metal oxide, various metal oxides can be used as long as the effects of the present invention are not impaired, and metal oxides having a melting point of 1000 ° C. or higher can be used. The conductive fine particle dispersion of the present invention contains a metal oxide, so that even if the sintering temperature condition is in a high temperature range of 650 ° C. or higher, the conductive fine particles are rapidly sintered, resulting in rapid volume contraction due to melting and evaporation. It is possible to prevent breakage and disconnection and obtain high conductivity.
上記金属酸化物としては、ドープ金属酸化物及び/又は単一金属酸化物であることが好ましい。金属酸化物の中でも比較的導電性が高いためである。 The metal oxide is preferably a doped metal oxide and / or a single metal oxide. This is because the metal oxide has relatively high conductivity.
上記ドープ金属酸化物としては、アンチモンドープ酸化錫、リンドープ酸化錫、アンチモンドープ酸化チタン、酸化錫ドープ酸化インジウム(ITO)、酸化亜鉛ドープ酸化インジウム(IZO)、酸化錫酸化亜鉛ドープ酸化インジウム(ITZO)、酸化ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)等が挙げられるが、上記以外の金属酸化物にドーパントを添加した金属酸化物も好適に用いる事が出来る。 Examples of the doped metal oxide include antimony-doped tin oxide, phosphorus-doped tin oxide, antimony-doped titanium oxide, tin oxide-doped indium oxide (ITO), zinc oxide-doped indium oxide (IZO), tin oxide-zinc oxide-doped indium oxide (ITZO). Examples thereof include gallium oxide-doped zinc oxide (GZO) and the like, but metal oxides obtained by adding a dopant to metal oxides other than the above can also be suitably used.
上記ドープ金属酸化物は、アンチモンドープ酸化錫、リンドープ酸化錫、アンチモンドープ酸化チタン、酸化錫ドープ酸化インジウム(ITO)、酸化亜鉛ドープ酸化インジウム(IZO)、酸化錫酸化亜鉛ドープ酸化インジウム(ITZO)及び酸化ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記ドープ金属酸化物は、アンチモンドープ酸化錫及び/又は酸化錫ドープ酸化インジウムであることが好ましい。
The doped metal oxides include antimony-doped tin oxide, phosphorus-doped tin oxide, antimony-doped titanium oxide, tin oxide-doped indium oxide (ITO), zinc oxide-doped indium oxide (IZO), tin oxide-zinc oxide-doped indium oxide (ITZO), and It is preferably at least one selected from the group consisting of gallium oxide-doped zinc oxide (GZO).
The doped metal oxide is preferably antimony-doped tin oxide and / or tin oxide-doped indium oxide.
上記単一金属酸化物は、本発明の効果が得られる範囲で種々の単一金属酸化物を用いることができるが、酸化錫、酸化インジウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、及び酸化ニッケルからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。 As the above-mentioned single metal oxide, various single metal oxides can be used within a range in which the effect of the present invention can be obtained, and tin oxide, indium oxide, aluminum oxide, titanium oxide, zinc oxide, and nickel oxide can be used. It is preferably at least one selected from the group consisting of
上記金属酸化物は、ドープ金属酸化物であることが特に好ましい。導電性が高いためである。 The metal oxide is particularly preferably a doped metal oxide. This is because the conductivity is high.
(有機成分)
上記導電性微粒子の表面の少なくとも一部には有機成分が付着していることが好ましい。上記導電性微粒子の表面は、有機成分で被覆されていることがより好ましい。被覆の形態については特に限定されないが、上記有機成分は、いわゆる分散剤として上記導電性微粒子とともに実質的に無機コロイド粒子を構成する。上記有機成分には、導電性微粒子に最初から不純物として含まれる微量有機物、後述する製造過程で混入して導電性微粒子に付着した微量有機物、洗浄過程で除去しきれなかった残留還元剤、残留分散剤等のように、導電性微粒子に微量付着した有機物等は含まれない概念である。なお、上記「微量」とは、具体的には、無機コロイド粒子中1質量%未満が意図される。
(Organic component)
An organic component is preferably attached to at least a part of the surface of the conductive fine particles. The surface of the conductive fine particles is more preferably coated with an organic component. The form of the coating is not particularly limited, but the organic component substantially constitutes an inorganic colloid particle together with the conductive fine particles as a so-called dispersant. The organic component includes a trace amount of organic substances contained as impurities in the conductive fine particles from the beginning, a trace amount of organic substances mixed in the conductive fine particles adhering to the conductive fine particles to be described later, a residual reducing agent not completely removed in the cleaning process, and a residual dispersion. It is a concept that does not include organic substances and the like that are attached in trace amounts to the conductive fine particles, such as agents. The "trace amount" is specifically intended to be less than 1% by mass in the inorganic colloid particles.
上記有機成分は、導電性微粒子を被覆して導電性微粒子の凝集を防止するとともに無機コロイド粒子を形成することが可能な有機物であり、分散性及び導電性等の観点から、アミン及びカルボン酸を含むことが好ましい。なお、これらの有機成分は、導電性微粒子と化学的あるいは物理的に結合している場合、アニオンやカチオンに変化していることも考えられ、これらの有機成分に由来するイオンや錯体等も上記有機成分に含まれる。 The organic component is an organic substance that can coat the conductive fine particles to prevent aggregation of the conductive fine particles and form inorganic colloid particles. From the viewpoint of dispersibility and conductivity, amine and carboxylic acid are It is preferable to include. Incidentally, when these organic components are chemically or physically bound to the conductive fine particles, it is considered that they are converted into anions or cations, and ions or complexes derived from these organic components are also described above. Included in organic components.
上記アミンとしては、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよく、また、側鎖を有していてもよい。具体的には、N−(3−メトキシプロピル)プロパン−1,3−ジアミン、1,2−エタンジアミン、2−メトキシエチルアミン、3−メトキシプロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン、1,4−ブタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、ペンタノールアミン、アミノイソブタノール等のジアミン、アルコキシアミン又はアミノアルコールや、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘキシルアミン等のアルキルアミン(直鎖状アルキルアミン、側鎖を有していてもよい。);シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン等のシクロアルキルアミン;アニリン、アリルアミン等の第1級アミン;ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン等の第2級アミン;トリプロピルアミン、ジメチルプロパンジアミン、シクロヘキシルジメチルアミン、ピリジン、キノリン等の第3級アミン等が挙げられる。なかでも、アルキルアミン、又は、アルコキシアミンが好ましい。 The amine may be linear or branched, and may have a side chain. Specifically, N- (3-methoxypropyl) propane-1,3-diamine, 1,2-ethanediamine, 2-methoxyethylamine, 3-methoxypropylamine, 3-ethoxypropylamine, 1,4-butane Diamines such as diamine, 1,5-pentanediamine, pentanolamine, aminoisobutanol, alkoxyamines or aminoalcohols, alkylamines such as propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, hexylamine (linear alkylamines , May have a side chain); cycloalkylamines such as cyclopentylamine and cyclohexylamine; primary amines such as aniline and allylamine; secondaries such as dipropylamine, dibutylamine, piperidine and hexamethyleneimine. Primary amine; tripropy Amine, dimethyl propanediamine, cyclohexyldimethylamine, pyridine, tertiary amines such as quinoline. Of these, alkylamine or alkoxyamine is preferable.
上記アミンは、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アルコキシ基、カルボニル基、エステル基、メルカプト基等のアミン以外の官能基を含む化合物であってもよい。また、上記アミンは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記アミンは、常圧での沸点が300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましい。 The amine may be a compound containing a functional group other than amine such as a hydroxy group, a carboxyl group, an alkoxy group, a carbonyl group, an ester group, and a mercapto group. The above amines may be used alone or in combination of two or more. The amine preferably has a boiling point at atmospheric pressure of 300 ° C or lower, more preferably 250 ° C or lower.
本発明の効果を損なわない範囲であれは、上記のアミンに加えて、カルボン酸を含んでいてもよい。カルボン酸の一分子内におけるカルボキシル基が、比較的高い極性を有し、水素結合による相互作用を生じ易いが、これら官能基以外の部分は比較的低い極性を有する。更に、カルボキシル基は、酸性的性質を示し易い。 To the extent that the effects of the present invention are not impaired, a carboxylic acid may be contained in addition to the above amine. The carboxyl group in one molecule of the carboxylic acid has a relatively high polarity and is likely to cause interaction by hydrogen bonding, but the moieties other than these functional groups have a relatively low polarity. Further, the carboxyl group tends to show acidic properties.
上記カルボン酸としては、少なくとも1つのカルボキシル基を有する化合物を広く用いることができ、例えば、ギ酸、シュウ酸、酢酸、ヘキサン酸、アクリル酸、オクチル酸、オレイン酸等が挙げられる。カルボン酸の一部のカルボキシル基が金属イオンと塩を形成していてもよい。なお、上記金属イオンについては、2種以上の金属イオンが含まれていてもよい。 As the carboxylic acid, a compound having at least one carboxyl group can be widely used, and examples thereof include formic acid, oxalic acid, acetic acid, hexanoic acid, acrylic acid, octylic acid, and oleic acid. Part of the carboxyl groups of the carboxylic acid may form a salt with a metal ion. In addition, about the said metal ion, 2 or more types of metal ions may be contained.
上記カルボン酸は、例えば、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、カルボニル基、エステル基、メルカプト基等の、カルボキシル基以外の官能基を含む化合物であってもよい。この場合、カルボキシル基の数が、カルボキシル基以外の官能基の数以上であることが好ましい。また、上記カルボン酸は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記カルボン酸は、常圧での沸点が300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましい。また、アミンとカルボン酸はアミド基を形成する。上記アミド基も導電性微粒子表面に適度に吸着するため、有機成分にはアミド基が含まれていてもよい。 The carboxylic acid may be a compound containing a functional group other than the carboxyl group, such as an amino group, a hydroxy group, an alkoxy group, a carbonyl group, an ester group, and a mercapto group. In this case, it is preferable that the number of carboxyl groups is equal to or larger than the number of functional groups other than the carboxyl groups. The carboxylic acids may be used alone or in combination of two or more. The carboxylic acid preferably has a boiling point at atmospheric pressure of 300 ° C or lower, more preferably 250 ° C or lower. Also, amine and carboxylic acid form an amide group. Since the amide group is also appropriately adsorbed on the surface of the conductive fine particles, the organic component may contain an amide group.
本発明の導電性微粒子分散体における無機コロイド中の有機成分の含有量は、0.5〜50質量%であることが好ましい。有機成分含有量が0.5質量%以上であれば、得られる導電性微粒子分散体の貯蔵安定性が良くなる傾向があり、50質量%以下であれば、導電性パターンの導電性が良い傾向がある。有機成分のより好ましい含有量は1〜30質量%であり、更に好ましい含有量は2〜15質量%である。 The content of the organic component in the inorganic colloid in the conductive fine particle dispersion of the present invention is preferably 0.5 to 50% by mass. When the content of the organic component is 0.5% by mass or more, the storage stability of the obtained conductive fine particle dispersion tends to be good, and when it is 50% by mass or less, the conductivity of the conductive pattern tends to be good. There is. The more preferable content of the organic component is 1 to 30% by mass, and the further preferable content is 2 to 15% by mass.
上記アミンと上記カルボン酸とを併用する場合、上記アミンと上記カルボン酸との組成比(質量)は、1/99〜99/1の範囲で任意に選択することができる。好ましくは、上記アミンと上記カルボン酸との組成比が20/80〜98/2であり、更に好ましくは30/70〜97/3である。なお、上記アミン又は上記カルボン酸は、それぞれ複数種類のアミン又はカルボン酸を用いてもよい。 When the amine and the carboxylic acid are used in combination, the composition ratio (mass) of the amine and the carboxylic acid can be arbitrarily selected within the range of 1/99 to 99/1. The composition ratio of the amine and the carboxylic acid is preferably 20/80 to 98/2, and more preferably 30/70 to 97/3. A plurality of types of amine or carboxylic acid may be used as the amine or carboxylic acid, respectively.
上記有機成分が表面に付着した導電性微粒子の製造方法としては、例えば、導電性微粒子として銀を用いる場合は、還元により分解して銀を生成しうる銀化合物と、アミンと、分散剤との混合液を調製する混合液調製工程と、上記混合液中の上記銀化合物を還元することで表面の少なくとも一部に上記アミンが付着した銀微粒子を生成する銀微粒子生成工程とを含む方法が挙げられる。 As a method for producing the conductive fine particles having the organic component adhered to the surface, for example, when silver is used as the conductive fine particles, a silver compound capable of decomposing by reduction to generate silver, an amine, and a dispersant are used. A method including a mixed solution preparing step of preparing a mixed solution and a silver fine particle producing step of producing silver fine particles in which the amine is attached to at least a part of the surface by reducing the silver compound in the mixed solution is mentioned. Be done.
上記混合液調製工程においては、アミンを銀1molに対して2mol以上添加することが好ましい。上記アミンの添加量を銀1molに対して2mol以上とすることで、還元によって生成される銀微粒子の表面に上記アミンを適量付着させることができ、上記銀微粒子に種々の分散媒に対する優れた分散性と低温焼結性とを付与することができる。 In the mixed liquid preparation step, it is preferable to add 2 mol or more of amine to 1 mol of silver. By setting the addition amount of the amine to 2 mol or more with respect to 1 mol of silver, an appropriate amount of the amine can be attached to the surface of the silver fine particles produced by reduction, and the silver fine particles can be excellently dispersed in various dispersion media. And low-temperature sinterability can be imparted.
なお、上記混合液調製工程における混合液の組成、及び、上記銀微粒子生成工程における還元条件(例えば、加熱温度及び加熱時間等)は、得られる銀微粒子の粒子径をナノメートルサイズとするように調整することが好ましい。銀微粒子の粒子径をナノメートルサイズとすることで、融点降下が生じ、低温で焼成できるためである。得られる銀微粒子の粒子径は、1〜3000nmとすることがより好ましい。必要に応じてミクロンサイズの粒子が含まれていてもよい。上記銀微粒子生成工程で得られる銀微粒子を含むコロイド液から銀微粒子を取り出す方法は特に限定されないが、例えば、そのコロイド液の洗浄を行う方法等が挙げられる。 The composition of the mixed solution in the mixed solution preparation step and the reducing conditions (for example, heating temperature and heating time) in the silver fine particle producing step are such that the particle diameter of the obtained silver fine particles is nanometer size. It is preferable to adjust. This is because when the particle size of the silver particles is nanometer, the melting point is lowered and the silver particles can be fired at a low temperature. The particle size of the obtained silver fine particles is more preferably 1 to 3000 nm. If necessary, micron-sized particles may be included. The method for taking out the silver fine particles from the colloidal liquid containing the silver fine particles obtained in the silver fine particle producing step is not particularly limited, and examples thereof include a method of washing the colloidal liquid.
銀微粒子生成工程で得られたコロイド液には、銀微粒子の他に、分散剤等が存在しており、溶液全体の電解質濃度が高い傾向にある。このような状態のコロイド液では、電導度が高い等の理由で、銀微粒子の凝析が起こり、沈殿しやすい。そこで、このコロイド液を洗浄して余分な電解質を取り除くことが好ましい。 The colloidal liquid obtained in the silver fine particle production step contains a dispersant and the like in addition to the silver fine particles, and the electrolyte concentration of the entire solution tends to be high. In the colloidal liquid in such a state, the fine silver particles are coagulated and tend to be precipitated because of high electric conductivity. Therefore, it is preferable to wash this colloidal solution to remove excess electrolyte.
コロイド液の洗浄方法としては、例えば、調製されたコロイド液を一定期間静置して上澄み液を取り除いた後、純水を加えて撹拌し、更に一定期間静置して上澄み液を取り除く工程を幾度か繰り返す方法が挙げられる。その他の洗浄方法としては、例えば、上述した静置の代わりに遠心分離を行う方法、限外濾過装置、イオン交換装置等により脱塩する方法等が挙げられる。中でも、脱塩する方法が好ましい。脱塩した液は、適宜濃縮されてもよい。 As a method of washing the colloidal solution, for example, a step of removing the supernatant by allowing the prepared colloidal solution to stand for a certain period of time to remove the supernatant liquid, adding pure water to the solution and stirring it, and leaving it for a certain period of time to remove the supernatant liquid There is a method of repeating it several times. Other washing methods include, for example, a method of performing centrifugation instead of the above-mentioned standing, a method of desalting with an ultrafiltration device, an ion exchange device, and the like. Of these, the method of desalting is preferable. The desalted liquid may be appropriately concentrated.
上記銀化合物としては、種々の公知の銀化合物を用いることができ、例えば、銀塩又は銀塩の水和物を用いることができる。具体的には、硝酸銀、硫酸銀、塩化銀、酸化銀、酢酸銀、シュウ酸銀、ギ酸銀、亜硝酸銀、塩素酸銀、硫化銀等の銀塩が挙げられる。これらは還元可能なものであれば特に限定されず、適当な溶媒中に溶解させても、溶媒中に分散させたまま使用してもよい。また、これらは単独で用いても複数併用してもよい。なかでも、シュウ酸銀が好ましい。シュウ酸銀は、最も単純なジカルボン酸銀であり、シュウ酸銀を用いて合成されるシュウ酸銀アミン錯体は、低温かつ短時間で還元が進むことから、ナノメートルサイズの銀微粒子の合成に好適である。更に、シュウ酸銀を用いると、合成時には副生成物が発生せず、系外にシュウ酸イオン由来の二酸化炭素が出るのみであるため、合成後に精製の手間が少ない。 As the silver compound, various known silver compounds can be used, and for example, a silver salt or a hydrate of a silver salt can be used. Specific examples thereof include silver salts such as silver nitrate, silver sulfate, silver chloride, silver oxide, silver acetate, silver oxalate, silver formate, silver nitrite, silver chlorate, and silver sulfide. These are not particularly limited as long as they can be reduced, and may be dissolved in an appropriate solvent or may be used while being dispersed in the solvent. These may be used alone or in combination. Of these, silver oxalate is preferable. Silver oxalate is the simplest silver dicarboxylate, and the silver oxalate amine complex synthesized using silver oxalate is capable of reduction at low temperature and in a short time, so it is suitable for the synthesis of nanometer-sized silver fine particles. It is suitable. Furthermore, when silver oxalate is used, no by-product is generated during the synthesis, and only carbon dioxide derived from the oxalate ion is released to the outside of the system.
上記分散剤としては、例えば、市販されている湿潤分散剤を使用することができる。市販の湿潤分散剤としては、例えば、ソルスパース(SOLSPERSE)11200、ソルスパース13940、ソルスパース16000、ソルスパース17000、ソルスパース18000、ソルスパース20000、ソルスパース24000、ソルスパース26000、ソルスパース27000、ソルスパース28000(日本ルーブリゾール社製);DISPERBYK−102、110、111、170、190.194N、2015、2090、2096(ビックケミー・ジャパン社製);EFKA−46、EFKA−47、EFKA−48、EFKA−49(EFKAケミカル社製);ポリマー100、ポリマー120、ポリマー150、ポリマー400、ポリマー401、ポリマー402、ポリマー403、ポリマー450、ポリマー451、ポリマー452、ポリマー453(EFKAケミカル社製);アジスパーPB711、アジスパーPA111、アジスパーPB811、アジスパーPW911(味の素社製);フローレンDOPA−15B、フローレンDOPA−22、フローレンDOPA−17、フローレンTG−730W、フローレンG−700、フローレンTG−720W(共栄社化学工業社製)等が挙げられる。また、エボニック社のTEGO Dispersシリーズの610、610S、630、651、655、750W、755W等;楠本化成社のディスパロンシリーズのDA−375、DA−1200等を用いてもよい。低温焼結性及び分散安定性の観点からは、DISPERBYK−102、ソルスパース11200、ソルスパース13940、ソルスパース16000、ソルスパース17000、ソルスパース18000、ソルスパース28000等を用いることが好ましい。
As the dispersant, for example, a commercially available wetting dispersant can be used. Examples of commercially available wetting and dispersing agents include Solsperse 11200, Solsperse 13940, Solsperse 16000, Solsperse 17,000, Solsperse 18000, Solsperse 20000, Solsperse 24000, Solsperse 26000, Solsperse 27000, Solsperse 28000 (manufactured by Nippon Lubrizol); DISPERBYK-102, 110, 111, 170, 190.194N, 2015, 2090, 2096 (manufactured by Big Chemie Japan); EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48, EFKA-49 (manufactured by EFKA Chemical Co.);
上記銀化合物を還元する方法としては、加熱する方法が好ましい。上記加熱方法は特に限定されない。上記加熱により上記銀化合物を還元する方法としては、例えば、シュウ酸銀等の銀化合物とアミン等の有機成分から生成される錯化合物を加熱して、上記錯化合物に含まれるシュウ酸イオン等の金属化合物を分解して生成する原子状の銀を凝集させる方法が挙げられる。上記方法により、アミン等の有機成分の保護膜に保護された銀微粒子を製造することができる。 As a method for reducing the silver compound, a heating method is preferable. The heating method is not particularly limited. As a method of reducing the silver compound by the heating, for example, a complex compound generated from a silver compound such as silver oxalate and an organic component such as an amine is heated to remove oxalate ions or the like contained in the complex compound. A method of aggregating atomic silver produced by decomposing a metal compound may be mentioned. By the above method, it is possible to produce fine silver particles protected by a protective film of an organic component such as amine.
このように、銀化合物の錯化合物をアミンの存在下で熱分解することで、アミンにより被覆された銀微粒子を製造する金属アミン錯体分解法においては、単一種の分子である銀アミン錯体の分解反応により原子状銀が生成するため、反応系内に均一に原子状銀を生成することが可能であり、複数の成分間の反応により銀原子を生成する場合に比較して、反応を構成する成分の組成揺らぎに起因する反応の不均一が抑制され、特に工業的規模で多量の銀粉末を製造する際に有利である。 Thus, in the metal amine complex decomposition method for producing silver particles coated with an amine by thermally decomposing a complex compound of a silver compound in the presence of an amine, decomposition of a silver amine complex, which is a single type of molecule, is performed. Since atomic silver is generated by the reaction, it is possible to uniformly generate atomic silver in the reaction system, and constitutes a reaction as compared with the case where silver atoms are generated by the reaction between a plurality of components. The non-uniformity of the reaction due to the compositional fluctuation of the components is suppressed, which is advantageous especially when a large amount of silver powder is produced on an industrial scale.
また、金属アミン錯体分解法においては、生成する銀原子にアミン分子が配位結合しており、上記銀原子に配位したアミン分子の働きにより凝集を生じる際の銀原子の運動がコントロールされるものと推察される。この結果として、金属アミン錯体分解法によれば非常に微細で、粒度分布が狭い金属粒子を製造することが可能となる。 Further, in the metal amine complex decomposition method, an amine molecule is coordinate-bonded to a silver atom to be produced, and the action of the amine molecule coordinated to the silver atom controls the movement of the silver atom when aggregation occurs. It is presumed to be a thing. As a result, the metal amine complex decomposition method makes it possible to produce very fine metal particles having a narrow particle size distribution.
更に、製造される銀微粒子の表面にも多数のアミン分子が比較的弱い力の配位結合を生じており、これらが銀微粒子の表面に緻密な保護被膜を形成するため、保存安定性に優れる表面の清浄な有機被覆銀微粒子を製造することが可能となる。また、上記被膜を形成するアミン分子は加熱等により容易に脱離可能であるため、非常に低温で焼結可能な銀微粒子を製造することが可能となる。 Furthermore, a large number of amine molecules form coordination bonds with a relatively weak force on the surface of the silver fine particles to be produced, and these form a dense protective film on the surface of the silver fine particles, and thus have excellent storage stability. It is possible to produce organic-coated silver fine particles having a clean surface. Moreover, since the amine molecules forming the above-mentioned coating can be easily desorbed by heating or the like, it becomes possible to produce silver fine particles that can be sintered at a very low temperature.
(分散媒)
本発明の導電性微粒子分散体に含有される分散媒は、導電性微粒子を分散させるものであり、本発明の効果を損なわない範囲で、種々のものを使用可能であり、本発明の導電性微粒子分散体の塗布方法や用途に応じて選択することができる。
(Dispersion medium)
The dispersion medium contained in the conductive fine particle dispersion of the present invention disperses the conductive fine particles, and various materials can be used within a range not impairing the effects of the present invention. It can be selected according to the coating method and application of the fine particle dispersion.
以下、本発明の説明において、導電性パターンの印刷方法の具体例としてグラビアオフセット印刷法を例に挙げて説明する場合もあるが、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法及びスクリーン印刷法など、本分野において知られている印刷法も同様に用いることができる。 Hereinafter, in the description of the present invention, although it may be described by taking the gravure offset printing method as a specific example of the method for printing the conductive pattern, an inkjet method, a relief printing method, an intaglio printing method, a screen printing method, etc. Printing methods known in the art can be used as well.
本発明の導電性微粒子分散体として有機溶媒を含有することが好ましい。分散媒として有機溶媒を用いることで、導電性微粒子の凝集を抑制できる。また、一般的に沸点が高く乾燥し難いことから、インクジェット印刷で吐出可能な粘度に調整しやすく、導電性微粒子分散体の塗布性(例えば、インクジェットヘッドからの吐出性)を高めることができる。 It is preferable that the conductive fine particle dispersion of the invention contains an organic solvent. By using an organic solvent as the dispersion medium, aggregation of the conductive fine particles can be suppressed. In addition, since it generally has a high boiling point and is difficult to dry, it is easy to adjust the viscosity so that it can be ejected by inkjet printing, and the coating property of the conductive fine particle dispersion (for example, the ejection property from an inkjet head) can be improved.
(ヒドロキシ基を有する有機溶媒等の分散媒)
上記分散媒としては、少なくともヒドロキシ基を有する有機溶媒を用いることができ、例えば、アルコール、片末端にヒドロキシ基を有するグリコールエーテル等が挙げられる。
(Dispersion medium such as an organic solvent having a hydroxy group)
As the dispersion medium, an organic solvent having at least a hydroxy group can be used, and examples thereof include alcohol and glycol ether having a hydroxy group at one end.
上記アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、2−ブタノール、ヘキサノール、イソアミルアルコール、フルフリルアルコール、tert−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−1−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、2−ブタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、2−ヘキシルオキシエタノールが挙げられる。 Examples of the alcohol include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, 2-butanol, hexanol, isoamyl alcohol, furfuryl alcohol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 4-methyl. Examples include 2-pentanol, 3-methyl-1-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 2-butanol, 1-hexanol, 2-hexanol, and 2-hexyloxyethanol.
上記アルコールは、多価アルコールであってもよい。多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−ブタンジオール、プロピレングリコール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール、ブチルトリグリコール、イソブチルジグリコール、2−ブトキシエタノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−(2−ヘキシルオキシエトキシ)エタノール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが挙げられる。 The alcohol may be a polyhydric alcohol. Examples of the polyhydric alcohol include glycerin, 1,2,4-butanetriol, 1,2,6-hexanetriol, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-butanediol, propylene glycol, 2-methylpentane-2, 4-diol, butyltriglycol, isobutyldiglycol, 2-butoxyethanol, 3-methoxy-3-methylbutanol, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, 2- (2-hexyloxyethoxy) ethanol, 2,4 -Diethyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol.
上記グリコールエーテルとしては、例えば、トリプロピレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、1,3ブチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオールが挙げられる。 Examples of the glycol ether include tripropylene glycol, triethylene glycol, 1,2-hexanediol, 1,3 butylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, and 2-butene-1,4-diol. Can be mentioned.
また、上記アルコールとしては、脂肪族アルコール、環状アルコール、脂環式アルコール等を用いることができる。 As the alcohol, aliphatic alcohol, cyclic alcohol, alicyclic alcohol and the like can be used.
上記脂肪族アルコールとしては、例えば、ヘプタノール、オクタノール(1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール等)、デカノール(1−デカノール等)、トリデカノール(イソトリデカノール等)、ラウリルアルコール、テトラデシルアルコール、セチルアルコール、2−エチル−1−ヘキサノール、オクタデシルアルコール、ヘキサデセノール、オレイルアルコール等の炭素数が6〜30の飽和又は不飽和脂肪族アルコール等が挙げられる。 Examples of the aliphatic alcohol include heptanol, octanol (1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, etc.), decanol (1-decanol, etc.), tridecanol (isotridecanol, etc.), lauryl alcohol, tetradecyl alcohol. And saturated or unsaturated aliphatic alcohols having 6 to 30 carbon atoms such as cetyl alcohol, 2-ethyl-1-hexanol, octadecyl alcohol, hexadecenol, and oleyl alcohol.
上記環状アルコールとしては、例えば、クレゾール、オイゲノール、ターピネオール等が挙げられる。 Examples of the cyclic alcohol include cresol, eugenol, terpineol and the like.
上記脂環式アルコールとしては、例えば、シクロヘキサノール等のシクロアルカノール、テルピネオール(α、β、γ異性体、又はこれらの任意の混合物を含む。)、ジヒドロテルピネオール等のテルペンアルコール(モノテルペンアルコール等)、ジヒドロターピネオール、ミルテノール、ソブレロール、メントール、カルベオール、ペリリルアルコール、ピノカルベオール、ソブレロール、ベルベノール等が挙げられる。 Examples of the alicyclic alcohol include cycloalkanol such as cyclohexanol, terpineol (including α, β, γ isomers, or any mixture thereof), terpene alcohol such as dihydroterpineol (monoterpene alcohol, etc.) , Dihydroterpineol, myrtenol, sobrerol, menthol, carveol, perillyl alcohol, pinocarveol, sobrerol, berbenol and the like.
上記分散媒は、常圧での沸点が170℃以上であることが好ましい。分散媒の常圧での沸点が170℃以上であることで、銀微粒子分散体が塗布後に過度に乾燥することを抑制できる。 The dispersion medium preferably has a boiling point of 170 ° C. or higher at normal pressure. When the boiling point of the dispersion medium at atmospheric pressure is 170 ° C. or higher, excessive drying of the silver particle dispersion can be suppressed after coating.
本発明の導電性微粒子分散体全体に対する上記分散媒の含有量は、導電性微粒子分散体の塗布方法(印刷方法)や用途に応じて適宜調整することができる。
インクジェットインクのように低粘度に調整する場合、導電性微粒子分散体(導電性インク)は、上記分散媒を40〜80質量%程度含有することが好ましい。また、オフセット印刷用の導電性ペーストのように高粘度に調整する場合、導電性微粒子分散体(導電性ペースト)は、上記分散媒を10〜30質量%程度含有することが好ましい。
The content of the above dispersion medium in the whole conductive fine particle dispersion of the present invention can be appropriately adjusted according to the coating method (printing method) of the conductive fine particle dispersion and the application.
When the viscosity is adjusted to be low as in an inkjet ink, the conductive fine particle dispersion (conductive ink) preferably contains the dispersion medium in an amount of 40 to 80% by mass. Further, in the case of adjusting to a high viscosity like a conductive paste for offset printing, the conductive fine particle dispersion (conductive paste) preferably contains the dispersion medium in an amount of about 10 to 30% by mass.
本発明の導電性微粒子分散体は、グラビアオフセット印刷やスクリーンオフセット印刷等のオフセット印刷用の導電性ペーストであることが好ましく、なかでもグラビアオフセット印刷用の導電性ペーストであることが好ましい。オフセット印刷は、鮮明な印刷が可能であり膜厚が5μm以下の被膜や線幅が50μm以下の細線の形成に適した印刷方法であり、なかでもグラビアオフセット印刷は、凹部が形成されたグラビア版(凹版)の形状によって印刷パターンの形状を自在に設定でき、また、ブランケットから基板への導電性微粒子分散体の皮膜の転写率も、本発明の導電性微粒子分散体を用いれば良好であるため、上記のような微細な導電性パターンを精度良く形成することが可能である。
以下、本発明の導電性微粒子分散体が、グラビアオフセット印刷用の導電性ペーストである場合の分散媒、及び、上記導電性ペーストに含まれる水溶性高分子等について説明する。
The conductive fine particle dispersion of the present invention is preferably a conductive paste for offset printing such as gravure offset printing and screen offset printing, and more preferably a conductive paste for gravure offset printing. Offset printing is a printing method that is capable of clear printing and is suitable for forming a film having a film thickness of 5 μm or less and a fine line having a line width of 50 μm or less. Among them, the gravure offset printing is a gravure plate having a concave portion. The shape of the printing pattern can be freely set by the shape of the (intaglio), and the transfer rate of the film of the conductive fine particle dispersion from the blanket to the substrate is also good if the conductive fine particle dispersion of the present invention is used. The fine conductive pattern as described above can be accurately formed.
Hereinafter, the dispersion medium in the case where the conductive fine particle dispersion of the invention is a conductive paste for gravure offset printing, and the water-soluble polymer contained in the conductive paste will be described.
(導電性ペーストの分散媒)
上記グラビアオフセット印刷用導電性ペーストは、導電性微粒子の分散媒として有機溶媒を含有する。分散媒として有機溶媒を用いることで、導電性微粒子の凝集を抑制できる。また、一般的に沸点が高く乾燥し難いことから、ブランケットへの転写がしやすい。また、表面張力が低いことから、ブランケットとして一般的に用いられるシリコーンゴムとの馴染みもよい。なお、分散媒として水を用いた場合には、銀微粒子が凝集し、グラビア版の凹部に詰まるおそれがある。また、水は、表面張力が高くブランケットに対する濡れ性が悪い、沸点が低く乾燥しやすい等の理由から、転写工程を有するグラビアオフセット印刷用に用いる導電性ペーストの分散媒としては不向きである。
(Dispersion medium of conductive paste)
The conductive paste for gravure offset printing contains an organic solvent as a dispersion medium of the conductive fine particles. By using an organic solvent as the dispersion medium, aggregation of the conductive fine particles can be suppressed. In addition, since it generally has a high boiling point and is difficult to dry, transfer to a blanket is easy. Further, since it has a low surface tension, it is well compatible with silicone rubber generally used as a blanket. When water is used as the dispersion medium, the silver fine particles may aggregate and clog the concave portions of the gravure plate. Further, water is unsuitable as a dispersion medium for a conductive paste used for gravure offset printing having a transfer step because of its high surface tension, poor wettability to a blanket, low boiling point and easy drying.
上記グラビアオフセット印刷用導電性ペーストにおける有機溶媒は、ヒドロキシ基を含有し、常圧での沸点が200℃以上である第1の有機溶媒を含有することが好ましい。本発明の導電性微粒子分散体の一形態であるグラビアオフセット印刷用導電性ペーストは、線幅が10μm以下、特に線幅が3μm以下の細線印刷に好適に用いられることから、乾燥し難い溶媒を用いることが好ましい。上記第1の有機溶媒の常圧での沸点が200℃以上であることで、グラビア版上で上記導電性ペーストが過度に乾燥することを抑制できる。また、上記第1の有機溶媒がヒドロキシ基を含有することで、銀微粒子の分散が良好になり、かつ、有機溶媒の極性が上がることでブランケットの膨潤が抑制される傾向となる。 It is preferable that the organic solvent in the conductive paste for gravure offset printing contains a hydroxyl group and a first organic solvent having a boiling point of 200 ° C. or higher at normal pressure. The conductive paste for gravure offset printing, which is one form of the conductive fine particle dispersion of the present invention, is suitable for thin line printing having a line width of 10 μm or less, and particularly a line width of 3 μm or less. It is preferable to use. When the boiling point of the first organic solvent at atmospheric pressure is 200 ° C. or higher, it is possible to prevent the conductive paste from being excessively dried on the gravure plate. Further, when the first organic solvent contains a hydroxy group, the silver fine particles are well dispersed, and the polarity of the organic solvent is increased, so that the swelling of the blanket tends to be suppressed.
上記第1の有機溶媒としては、例えば、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、トリプロピレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、1.3ブチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオール等のジオール溶媒を用いることが好ましい。 Examples of the first organic solvent include 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, tripropylene glycol, It is preferable to use a diol solvent such as triethylene glycol, 1,2-hexanediol, 1.3 butylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol or 2-butene-1,4-diol.
上記導電性ペースト全体に対する上記第1の有機溶媒の含有率は、3〜30質量%であることが好ましい。上記第1の有機溶媒の含有率のより好ましい上限は25質量%、更に好ましい上限は20質量%である。 The content of the first organic solvent with respect to the entire conductive paste is preferably 3 to 30 mass%. A more preferable upper limit of the content of the first organic solvent is 25% by mass, and a still more preferable upper limit thereof is 20% by mass.
上記有機溶媒は、ブランケット膨潤率が2.0%以下の第2の有機溶媒を3.0〜30質量%含有することが好ましい。上記ブランケット膨潤率が2.0%以下の第2の有機溶媒を、「低膨潤性有機溶媒」ともいう。上記第2の有機溶媒は、上記第1の有機溶媒を兼ねてもよい。上記ブランケット膨潤率が2.0%以下と極めて低い低膨潤性有機溶媒を用いることで、ブランケットへの有機溶媒の吸収を低減でき、ブランケット表面での導電性ペーストの乾燥を大幅に抑制することができる。導電性ペーストを用いて細線を印刷する場合、細線状に印刷された導電性ペーストが非常に乾燥しやすく、良好な導電性パターンを形成することが困難である。これに対し、有機溶媒のブランケット膨潤率を2.0%以下にすることで、例えば、線幅が3μm以下の細線導電性パターンの形成にも対応することができる。なお、より好ましいブランケット膨潤率は0.4%以下である。 The organic solvent preferably contains 3.0 to 30 mass% of a second organic solvent having a blanket swelling ratio of 2.0% or less. The second organic solvent having a blanket swelling ratio of 2.0% or less is also referred to as "low swelling organic solvent". The second organic solvent may also serve as the first organic solvent. By using the low swelling organic solvent having an extremely low blanket swelling ratio of 2.0% or less, the absorption of the organic solvent into the blanket can be reduced, and the drying of the conductive paste on the blanket surface can be significantly suppressed. it can. When a fine line is printed using a conductive paste, the fine line-shaped conductive paste is very easy to dry, and it is difficult to form a good conductive pattern. On the other hand, by setting the blanket swelling ratio of the organic solvent to 2.0% or less, for example, it is possible to cope with the formation of a fine line conductive pattern having a line width of 3 μm or less. A more preferable blanket swelling ratio is 0.4% or less.
(ブランケット膨潤率が2.0%以下の有機溶媒)
上記ヒドロキシ基を2〜3有している多価アルコールとしては、グリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−ブタンジオール、プロピレングリコール、2−メチルペンタン−2,4−ジオール等が挙げられる。
(Organic solvent having a blanket swelling ratio of 2.0% or less)
Examples of the polyhydric alcohol having 2 to 3 hydroxy groups include glycerin, 1,2,4-butanetriol, 1,2,6-hexanetriol, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-butanediol and propylene. Examples thereof include glycol and 2-methylpentane-2,4-diol.
また、導電性ペースト全体に対する上記第2の有機溶媒の含有率を3.0質量%以上とすることで、上記導電性ペーストに適当な塗布性(流動性)を付与することができ、更に、例えば、線幅が3μm以下のような細線印刷時の乾燥を抑制することができる。上記含有率を30質量%以下とすることで、印刷時の拡がりを防ぐことができる。なお、低膨潤性有機溶媒の含有率のより好ましい上限は25.0質量%、更に好ましい上限は20.0質量%である。 Further, by setting the content rate of the second organic solvent to the entire conductive paste to be 3.0% by mass or more, it is possible to impart appropriate coatability (fluidity) to the conductive paste, and further, For example, it is possible to suppress drying at the time of printing a fine line having a line width of 3 μm or less. By setting the content to 30% by mass or less, it is possible to prevent the spread during printing. The more preferable upper limit of the content of the low-swelling organic solvent is 25.0% by mass, and the further preferable upper limit thereof is 20.0% by mass.
一般的にグラビアオフセット印刷に用いる印刷版の最表面はシリコーンゴム製であり、本発明における「ブランケット膨潤率」とは、シリコーンゴムを有機溶媒に浸漬させた際の膨潤率を意味する。ここで、「ブランケット膨潤率」は、有機溶媒中にブランケット(シリコーンゴム)を浸漬させた際の、上記浸漬前後におけるブランケット(シリコーンゴム)の質量変化率と同意である。具体的には、ブランケット(シリコーンゴム)を1cm角に切り出して試験片とし、上記試験片を有機溶媒に室温条件下(25℃±5℃)で浸漬させ、10時間後に取り出して浸漬前後における質量増加率を求めることで、「ブランケット膨潤率」を評価することができる。導電性ペースト印刷用に標準的に用いられているシリコーンブランケットであれば、特定の有機溶媒に対して測定される膨潤率に大きな差は無いことが実験的に証明されている。 Generally, the outermost surface of a printing plate used for gravure offset printing is made of silicone rubber, and the “blanket swelling ratio” in the present invention means the swelling ratio when the silicone rubber is immersed in an organic solvent. Here, the "blanket swelling rate" is synonymous with the mass change rate of the blanket (silicone rubber) before and after the immersion when the blanket (silicone rubber) is immersed in the organic solvent. Specifically, a blanket (silicone rubber) is cut into 1 cm squares to give a test piece, and the test piece is immersed in an organic solvent under room temperature conditions (25 ° C. ± 5 ° C.), taken out after 10 hours, and mass before and after immersion. The “blanket swelling ratio” can be evaluated by obtaining the increase ratio. It has been experimentally proved that, as long as the silicone blanket is used as a standard for printing the conductive paste, the swelling rate measured with respect to a specific organic solvent does not significantly differ.
ブランケット膨潤率が2.0%以下となる低膨潤性有機溶媒としては、本発明の効果を損なわない限りにおいて、種々の溶媒を使用することができる。なかでも、官能基としてヒドロキシ基を有する溶媒が好ましく、例えば、ヒドロキシ基を複数有する多価アルコールや、その他1価のアルコール溶媒等が挙げられる。また、ブランケット膨潤率が極めて低いジオールのような極性の高い溶媒を用いることで、ブランケット上での細線パターンの乾燥をより効果的に抑制することができる。これらの溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As the low swelling organic solvent having a blanket swelling ratio of 2.0% or less, various solvents can be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Among them, a solvent having a hydroxy group as a functional group is preferable, and examples thereof include a polyhydric alcohol having a plurality of hydroxy groups and other monohydric alcohol solvents. Further, by using a highly polar solvent such as diol having an extremely low blanket swelling rate, it is possible to more effectively suppress the drying of the fine line pattern on the blanket. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
上記1価のアルコールとしては、ブチルトリグリコール、イソブチルジグリコール、2−ブトキシエタノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−(2−ヘキシルオキシエトキシ)エタノール等が挙げられる。 Examples of the monohydric alcohol include butyltriglycol, isobutyldiglycol, 2-butoxyethanol, 3-methoxy-3-methylbutanol, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, 2- (2-hexyloxyethoxy) ethanol. Etc.
また、上記第1の有機溶媒と重複するが、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、トリプロピレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、1.3ブチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオール等のジオール溶媒を用いてもよい。 Further, although overlapping with the first organic solvent, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, tripropylene A diol solvent such as glycol, triethylene glycol, 1,2-hexanediol, 1.3 butylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol or 2-butene-1,4-diol may be used.
上記有機溶媒は、本発明の効果を損なわない範囲で、種々のものを使用可能であり、上記第1の有機溶媒及び上記第2の有機溶媒の他に、乾燥性の調整等でブランケット膨潤率2.0%を超える膨潤率が高い溶媒を混合して用いてもよい。なお、混合する溶媒の数及び組合せは特に限定されない。 Various organic solvents can be used as long as the effects of the present invention are not impaired. In addition to the first organic solvent and the second organic solvent, the blanket swelling rate is adjusted by adjusting the drying property. A solvent having a high swelling ratio exceeding 2.0% may be mixed and used. The number and combination of solvents to be mixed are not particularly limited.
(ブランケット膨潤率が2.0%を超える有機溶媒)
ブランケット膨潤率が2.0%を超える有機溶媒としては、グリコールエーテル、グリコールエステル、テルペン系溶媒、炭化水素溶媒、アルコール溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、上記有機溶媒でのテルペン溶媒の濃度が高過ぎると、ブランケットに吸収される溶媒量が多くなり、転写印刷途中のブランケット上で乾燥が進みやすいことから、ジオール溶媒とテルペン系溶媒をバランスよく配合することが好ましい。
(Organic solvent having a blanket swelling ratio of more than 2.0%)
Examples of the organic solvent having a blanket swelling ratio of more than 2.0% include glycol ether, glycol ester, terpene solvent, hydrocarbon solvent, alcohol solvent and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more. If the concentration of the terpene solvent in the organic solvent is too high, the amount of solvent absorbed in the blanket increases, and since drying easily proceeds on the blanket during transfer printing, the diol solvent and the terpene solvent are well balanced. It is preferable to mix them.
上記ブランケット膨潤率が2.0%を超える有機溶媒の具体例としては、例えば、トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル、ブチルカルビトール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、1,4−ブタンジオールジビニルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。 Specific examples of the organic solvent having a blanket swelling ratio exceeding 2.0% include, for example, tripropylene glycol-n-butyl ether, butyl carbitol, diethylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol. Monobutyl ether acetate, triethylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol monohexyl ether, dipropylene glycol methyl ether, propylene glycol diacetate, 1,4-butanediol divinyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl Ether acetate etc. are mentioned.
上記炭化水素溶媒は、脂肪族炭化水素化合物を含有するものであってもよく、環状炭化水素化合物を含有するものであってもよく、脂環式炭化水素化合物を含有するものであってもよい。 The hydrocarbon solvent may contain an aliphatic hydrocarbon compound, may contain a cyclic hydrocarbon compound, or may contain an alicyclic hydrocarbon compound. ..
上記脂肪族炭化水素化合物としては、例えば、テトラデカン、オクタデカン、ヘプタメチルノナン、テトラメチルペンタデカン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、トリデカン、メチルペンタン、ノルマルパラフィン、イソパラフィン等の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素化合物を挙げることができる。 Examples of the aliphatic hydrocarbon compound include saturated or unsaturated aliphatic compounds such as tetradecane, octadecane, heptamethylnonane, tetramethylpentadecane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, tridecane, methylpentane, normal paraffin, and isoparaffin. Hydrocarbon compounds may be mentioned.
上記環状炭化水素化合物としては、例えば、トルエン、キシレン等が挙げられる。 Examples of the cyclic hydrocarbon compound include toluene and xylene.
上記脂環式炭化水素化合物としては、例えば、リモネン、ジペンテン、テルピネン、ターピネン(テルピネンともいう。)、ネソール、シネン、オレンジフレーバー、テルピノレン、ターピノレン(テルピノレンともいう。)、フェランドレン、メンタジエン、テレベン、ジヒドロサイメン、モスレン、イソテルピネン、イソターピネン(イソテルピネンともいう。)、クリトメン、カウツシン、カジェプテン、オイリメン、ピネン、テレビン、メンタン、ピナン、テルペン、シクロヘキサン等が挙げられる。 Examples of the alicyclic hydrocarbon compound include limonene, dipentene, terpinene, terpinene (also referred to as terpinene), nesole, sinen, orange flavor, terpinolene, terpinolene (also referred to as terpinolene), ferrandrene, menthadiene, tereben, and the like. Examples thereof include dihydrocymene, moslene, isoterpinene, isoterpinene (also referred to as isoterpinene), klitmen, coutcine, cajeptene, oilymen, pinene, turpentine, menthane, pinane, terpene, cyclohexane and the like.
上記アルコール溶媒は、ヒドロキシ基を分子構造中に1つ以上含む化合物であり、脂肪族アルコール、環状アルコール及び脂環式アルコールが挙げられる。これらのアルコールは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、ヒドロキシ基の一部は、本発明の効果を損なわない範囲でアセトキシ基等に誘導されていてもよい。 The alcohol solvent is a compound containing one or more hydroxy groups in its molecular structure, and examples thereof include aliphatic alcohols, cyclic alcohols and alicyclic alcohols. These alcohols may be used alone or in combination of two or more. Further, part of the hydroxy group may be derivatized with an acetoxy group or the like as long as the effect of the present invention is not impaired.
上記脂肪族アルコールとしては、例えば、ヘプタノール、オクタノール(1−オクタノール、2−オクタノール、3−オクタノール等)、デカノール(1−デカノール等)、ラウリルアルコール、テトラデシルアルコール、セチルアルコール、2−エチル−1−ヘキサノール、オクタデシルアルコール、ヘキサデセノール、オレイルアルコール等の飽和又は不飽和の炭素数6〜30の脂肪族アルコール等が挙げられる。 Examples of the aliphatic alcohol include heptanol, octanol (1-octanol, 2-octanol, 3-octanol, etc.), decanol (1-decanol, etc.), lauryl alcohol, tetradecyl alcohol, cetyl alcohol, 2-ethyl-1. -Saturated or unsaturated aliphatic alcohols having 6 to 30 carbon atoms such as hexanol, octadecyl alcohol, hexadecenol, and oleyl alcohol.
上記環状アルコールとしては、例えば、クレゾール、オイゲノール等が挙げられる。 Examples of the cyclic alcohol include cresol and eugenol.
上記脂環式アルコールとしては、例えば、シクロヘキサノール等のシクロアルカノール、ターピネオール(テルピネオール、α、β、γ異性体、又はこれらの任意の混合物を含む。)、ジヒドロテルピネオール等のテルペンアルコール(モノテルペンアルコール等)、ジヒドロターピネオール、ミルテノール、ソブレロール、メントール、カルベオール、ペリリルアルコール、ピノカルベオール、ソブレロール、ベルベノール等が挙げられる。上記脂環式アルコールは、上記テルペン溶媒と重複してもよい。 Examples of the alicyclic alcohol include cycloalkanol such as cyclohexanol, terpineol (including terpineol, α, β, γ isomers, or any mixture thereof), terpene alcohol such as dihydroterpineol (monoterpene alcohol). Etc.), dihydroterpineol, myrtenol, sobrerol, menthol, carveol, perillyl alcohol, pinocarveol, sobrerol, berbenol and the like. The alicyclic alcohol may overlap with the terpene solvent.
(水溶性高分子)
上記グラビアオフセット印刷用導電性ペーストは、水溶性高分子を含有することが好ましい。水溶性高分子を含有することで、ブランケット及び被着体界面への吸着作用が高まるため、グラビアオフセット印刷法を用いて、例えば線幅が3μm以下の導電性パターンであっても断線することなく形成することができる。本明細書中、「水溶性」とは、水1Lに対して1g以上の溶解性を有するものをいう。
(Water-soluble polymer)
The conductive paste for gravure offset printing preferably contains a water-soluble polymer. The inclusion of the water-soluble polymer enhances the adsorption action on the interface between the blanket and the adherend. Therefore, by using the gravure offset printing method, even if the conductive pattern has a line width of 3 μm or less, it does not break. Can be formed. In the present specification, “water-soluble” refers to one having a solubility of 1 g or more in 1 L of water.
上記水溶性高分子は、有機溶媒にも水にも可溶な高分子であることが好ましい。更に、上記水溶性高分子は、基材への密着性、基材への転写性、ブランケット上での線の広がりが起き難いことが求められる。上記導電性ペーストの被着体(基材)が、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)である場合、PETへの密着性が良好であるものが好ましい。 The water-soluble polymer is preferably a polymer that is soluble in both organic solvents and water. Further, the above water-soluble polymer is required to have adhesiveness to a base material, transferability to the base material, and difficulty in spreading a line on a blanket. When the adherend (base material) of the conductive paste is, for example, polyethylene terephthalate (PET), it is preferable that the adherence to PET is good.
上記水溶性高分子は、環状構造を有する重合性化合物を含有することが好ましい。有機溶媒への溶解性は限定的だが、ポリビニルアルコールも用いることができる。上記環状構造は、γ−ラクタムであることが好ましく、また、ビニル基を有することが好ましい。なかでも、上記水溶性高分子は、ポリビニルピロリドンを含有することがより好ましい。ポリビニルピロリドンは、下記化学式(1)で表される高分子である。 The water-soluble polymer preferably contains a polymerizable compound having a cyclic structure. Polyvinyl alcohol can also be used, although its solubility in organic solvents is limited. The cyclic structure is preferably γ-lactam, and preferably has a vinyl group. Above all, the water-soluble polymer more preferably contains polyvinylpyrrolidone. Polyvinylpyrrolidone is a polymer represented by the following chemical formula (1).
ポリビニルピロリドンは、極性の高い多価アルコール(特にジオール溶媒)への溶解性が高く、エステル、ケトン等の溶媒にも良好に溶解可能であるため、これらの有機溶媒に対して銀微粒子を良好に分散することができる。特にヒドロキシ基を含有し、常圧での沸点が200℃以上である第1の有機溶媒に良好に溶解する。 Polyvinylpyrrolidone has high solubility in highly polar polyhydric alcohols (especially diol solvents) and can be well dissolved in solvents such as esters and ketones. Can be dispersed. In particular, it dissolves well in the first organic solvent containing a hydroxy group and having a boiling point of 200 ° C. or higher at normal pressure.
また、ポリビニルピロリドンは、水にも可溶であるため、基材界面への吸着作用を顕著に高めることができる。更に、グラビアオフセット印刷の特徴として、半固体/半液体状のペーストをブランケット上で転写印刷するが、ポリビニルピロリドンは半固体/半液体状態で非常に高いタック性(粘着性)を有しているため、ブランケットから基材への転写に非常に優れている。そのため、従来の導電性ペーストでは印刷できなかった、線幅が例えば3μm以下の細線印刷における印刷性を格段に向上させることができる。 Further, since polyvinylpyrrolidone is also soluble in water, it is possible to remarkably enhance the adsorbing action on the base material interface. Further, as a feature of gravure offset printing, a semi-solid / semi-liquid paste is transferred and printed on a blanket, but polyvinylpyrrolidone has a very high tackiness (adhesiveness) in the semi-solid / semi-liquid state. Therefore, it is very excellent in the transfer from the blanket to the substrate. Therefore, it is possible to remarkably improve printability in fine line printing having a line width of, for example, 3 μm or less, which cannot be printed by the conventional conductive paste.
上記ポリビニルピロリドンは、平均分子量が10万以下であることが好ましい。平均分子量が10万以下であることで、過度に導電性ペーストの粘度を上げず、かつ、ブランケットや基材への転写性を良好なものとすることができる。このようなポリビニルピロリドンとしては、ポリビニルピロリドンK25(平均分子量:25000)、ポリビニルピロリドンK30(平均分子量:40000)(ともに、富士フイルム和光純薬社製)等が挙げられる。上記平均分子量は、質量平均分子量であり、液体クロマトグラフィーにより測定したものである。上記質量平均分子量の測定には、島津製作所製のLC−6AD pump、RID−10A RI detector、CLASS−LC10 Chromatopac data processor、及び、DGU−20A3 degasserを使用する。また、カラムとして、TSK−GEL G1000H、G2000H及びG2500Hを用い、オーブン温度を40℃としてテトラヒドロフラン(THF)を流速1.0mL/分で流す。上記質量平均分子量は、ポリスチレンを標準としてキャリブレーションすることで算出する。 The polyvinylpyrrolidone preferably has an average molecular weight of 100,000 or less. When the average molecular weight is 100,000 or less, the viscosity of the conductive paste is not excessively increased, and the transferability to the blanket or the base material can be improved. Examples of such polyvinylpyrrolidone include polyvinylpyrrolidone K25 (average molecular weight: 25000), polyvinylpyrrolidone K30 (average molecular weight: 40000) (both manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and the like. The average molecular weight is a mass average molecular weight and is measured by liquid chromatography. For the measurement of the mass average molecular weight, Shimadzu LC-6AD pump, RID-10A RI detector, CLASS-LC10 Chromatopac data processor, and DGU-20A3 degasser are used. Further, TSK-GEL G1000H, G2000H and G2500H are used as columns, and the temperature of the oven is set to 40 ° C. and tetrahydrofuran (THF) is flown at a flow rate of 1.0 mL / min. The mass average molecular weight is calculated by calibrating polystyrene as a standard.
上記水溶性高分子の含有量は、上記導電性ペースト全体に対して、3〜8質量%であることが好ましい。上記水溶性高分子の含有量が3質量%未満では、被着体への粘着性が低下することがある。一方、上記水溶性高分子の含有量が8質量%を超えると、本発明の一形態の導電性ペーストにより形成される導電性パターンの体積抵抗値が上昇することがある。上記水溶性高分子の含有量のより好ましい上限は7質量%である。 The content of the water-soluble polymer is preferably 3 to 8 mass% with respect to the entire conductive paste. When the content of the water-soluble polymer is less than 3% by mass, the adhesiveness to the adherend may decrease. On the other hand, when the content of the water-soluble polymer exceeds 8% by mass, the volume resistance value of the conductive pattern formed by the conductive paste of one embodiment of the present invention may increase. The more preferable upper limit of the content of the water-soluble polymer is 7% by mass.
本発明の導電性微粒子分散体は、界面活性剤を含んでもよい。多成分溶媒系の無機コロイド分散液においては、乾燥時の揮発速度の違いによる被膜表面の荒れ及び固形分の偏りが生じ易い。本発明の導電性微粒子分散体に界面活性剤を添加することによって、これらの不利益を抑制し、均一な導電性パターンを形成することができる。 The conductive fine particle dispersion of the present invention may contain a surfactant. In a multi-component solvent-based inorganic colloidal dispersion, the surface of the coating film becomes rough and the solid content tends to be uneven due to the difference in the volatilization rate during drying. By adding a surfactant to the conductive fine particle dispersion of the present invention, these disadvantages can be suppressed and a uniform conductive pattern can be formed.
上記界面活性剤としては、特に限定されず、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等を用いることができる。具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸塩、4級アンモニウム塩等が挙げられる。少量の添加量で効果が得られる観点からは、フッ素系界面活性剤がより好ましい。 The surfactant is not particularly limited, and an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant and the like can be used. Specific examples thereof include alkylbenzene sulfonate and quaternary ammonium salt. From the viewpoint of obtaining the effect with a small amount of addition, a fluorine-based surfactant is more preferable.
本発明の導電性微粒子分散体の製造方法は特に限定されず、例えば、次の方法が挙げられる。まず、有機成分が表面に付着した導電性微粒子を固形分として含有するコロイド液を調製する。次に、得られたコロイド液と、金属酸化物と、分散媒と、必要に応じて上述した任意の成分とを混合することにより、本発明の導電性微粒子分散体が得られる。 The method for producing the conductive fine particle dispersion of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include the following methods. First, a colloidal liquid containing conductive fine particles having an organic component attached to the surface as a solid content is prepared. Then, the obtained colloidal liquid, the metal oxide, the dispersion medium, and the above-mentioned optional components are mixed to obtain the conductive fine particle dispersion of the present invention.
導電性パターンの形成方法も本発明の一つであり、基材の少なくとも一部に、本発明の導電性微粒子分散体を塗布する第一工程と、上記導電性微粒子分散体に含まれる導電性微粒子を外部加熱によって焼結させ、導電性パターンを形成する第二工程と、を含み、上記第二工程における焼結温度が、650℃以上であることを特徴とする。
本発明の導電性微粒子分散体は、金属酸化物を、導電性微粒子に対し特定の割合で含むため、焼結温度条件が650℃以上の高温領域においても、導電性微粒子の過焼結、融解、蒸発による急激な体積収縮を充分に防止することができ、優れた導電性を示す導電性パターンを形成することができる。
A method of forming a conductive pattern is also one of the present invention, the first step of applying the conductive fine particle dispersion of the present invention to at least a part of the substrate, and the conductive contained in the conductive fine particle dispersion A second step of sintering the fine particles by external heating to form a conductive pattern, wherein the sintering temperature in the second step is 650 ° C. or higher.
Since the conductive fine particle dispersion of the present invention contains a metal oxide in a specific ratio with respect to the conductive fine particles, the conductive fine particles are over-sintered or melted even in a high temperature range of 650 ° C. or higher. Further, it is possible to sufficiently prevent a rapid volume contraction due to evaporation, and it is possible to form a conductive pattern having excellent conductivity.
本発明の導電性微粒子分散体は、プリンテッドエレクトロニクス分野において、導電性インク、又は、導電性ペーストとして好適に用いることができる。上記導電膜は、電子回路基板(例えば、半導体集積回路)、プリント配線基板、薄膜トランジスタ基板の配線、電極等として用いることができる。 The conductive fine particle dispersion of the present invention can be suitably used as a conductive ink or a conductive paste in the field of printed electronics. The conductive film can be used as an electronic circuit board (for example, a semiconductor integrated circuit), a printed wiring board, a wiring of a thin film transistor substrate, an electrode, or the like.
本発明の導電性微粒子分散体が適用される上記基材の材料としては、本発明の効果を損なわない範囲で種々の基材を用いることができるが、焼結温度条件が650℃以上の高温領域においても用いることができる耐熱性を有する基材であることが好ましい。このような基材としては、例えば、アルミナセラミック等が挙げられる。基材の表面には、導電膜との密着性を高める目的で、表面層(プライマー層)が設けられていてもよく、親水化処理等の表面処理が施されていてもよい。表面処理の方法としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、UV処理、電子線処理等のドライ処理が挙げられる。また、上記基材として、アルミナセラミック基板の他に、具体的には、酸化物基板、PZT基板、アルミナ基板、ジルコニア基板、セラミック基板、セラミックグリーンシート等を用いることができる。 As the material of the above-mentioned base material to which the conductive fine particle dispersion of the present invention is applied, various base materials can be used as long as the effects of the present invention are not impaired. A substrate having heat resistance that can be used even in the region is preferable. Examples of such a base material include alumina ceramics. The surface of the base material may be provided with a surface layer (primer layer) for the purpose of enhancing the adhesion to the conductive film, or may be subjected to a surface treatment such as a hydrophilic treatment. Examples of the surface treatment method include dry treatment such as corona treatment, plasma treatment, UV treatment, and electron beam treatment. Further, as the base material, in addition to the alumina ceramic substrate, specifically, an oxide substrate, a PZT substrate, an alumina substrate, a zirconia substrate, a ceramic substrate, a ceramic green sheet, or the like can be used.
上記塗布とは、導電性微粒子分散体を面状に塗布する場合も線状に塗布(描画)する場合も含む概念である。導電性微粒子分散体を塗布することにより形成される塗膜(導電膜)の形状は、面状であってもよく、線状であってもよく、これらを組み合わせた形状であってもよい。また、塗膜(導電膜)は、連続するパターンであってもよく、不連続なパターンであってもよく、これらを組み合わせたパターンであってもよい。 The above-mentioned coating is a concept including both the case where the conductive fine particle dispersion is applied in a plane and the case where the conductive fine particle dispersion is applied (drawn) linearly. The coating film (conductive film) formed by applying the conductive fine particle dispersion may have a planar shape, a linear shape, or a combination thereof. The coating film (conductive film) may have a continuous pattern, a discontinuous pattern, or a combination of these.
本発明の導電性微粒子分散体の塗布方法としては特に限定されず、例えば、グラビアオフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、スクリーンオフセット印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、反転印刷法、マイクロコンタクト印刷法、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、スピンコート法、ディスペンサー法、流延法、フレキソ法、グラビア法、シリンジ法、刷毛による塗布法等が挙げられる。中でも、本発明の導電性微粒子分散体は、オフセット印刷用の導電性ペースト、インクジェット印刷用の導電性インクであることが好ましく、グラビアオフセット印刷用の導電性ペーストであることがより好ましい。 The method for applying the conductive fine particle dispersion of the present invention is not particularly limited, and for example, gravure offset printing method, inkjet printing method, screen printing method, screen offset printing method, letterpress printing method, intaglio printing method, reverse printing method, Examples thereof include a microcontact printing method, a dipping method, a spray method, a bar coating method, a spin coating method, a dispenser method, a casting method, a flexo method, a gravure method, a syringe method, and a coating method using a brush. Among them, the conductive fine particle dispersion of the invention is preferably a conductive paste for offset printing or a conductive ink for inkjet printing, and more preferably a conductive paste for gravure offset printing.
上記第二工程において、第一工程で形成された塗膜に含まれる導電性微粒子同士の結合が高まり、焼結される。本発明の導電性パターンの形成方法では、本発明の導電性微粒子分散体を用いるため、塗膜中に金属酸化物が分散されており、焼結温度が650℃以上の高温領域であっても、金属酸化物が導電性微粒子の過焼結、融解、蒸発による急激な体積収縮を防止する。上記焼結温度は、1000℃以下であることが好ましい。また、上記焼結温度は、700℃以上が好ましい。また、850℃以上とすることもできる。塗膜の焼成時間は、特に限定されず、焼結温度に応じて適宜設定すればよい。 In the second step, the bonding between the conductive fine particles contained in the coating film formed in the first step is increased and the particles are sintered. In the method for forming a conductive pattern of the present invention, since the conductive fine particle dispersion of the present invention is used, the metal oxide is dispersed in the coating film and the sintering temperature is 650 ° C. or higher even in a high temperature region. The metal oxide prevents abrupt volume contraction of the conductive fine particles due to oversintering, melting and evaporation. The sintering temperature is preferably 1000 ° C. or lower. The sintering temperature is preferably 700 ° C or higher. Further, the temperature may be 850 ° C. or higher. The firing time of the coating film is not particularly limited and may be appropriately set according to the sintering temperature.
上記塗膜の焼成方法としては、特に限定されず、例えば、従来公知のギヤオーブン等を用いる方法が挙げられる。 The method for firing the coating film is not particularly limited, and examples thereof include a method using a conventionally known gear oven and the like.
上記導電性パターンの膜厚は、例えば、0.1〜5μmであり、好ましくは0.2〜3μmである。上記導電性パターンの線幅は、例えば、50μm以下であり、好ましくは30μm以下、より好ましくは10μm以下である。上記導電性パターンの体積抵抗値は、好ましくは20μΩ・cm以下、より好ましくは10μΩ・cm以下、更に好ましくは5μΩ・cm以下である。 The film thickness of the conductive pattern is, for example, 0.1 to 5 μm, preferably 0.2 to 3 μm. The line width of the conductive pattern is, for example, 50 μm or less, preferably 30 μm or less, and more preferably 10 μm or less. The volume resistance value of the conductive pattern is preferably 20 μΩ · cm or less, more preferably 10 μΩ · cm or less, and further preferably 5 μΩ · cm or less.
なお、導電性パターンの膜厚tは、レーザー顕微鏡(例えば、キーエンス社製のレーザー顕微鏡VK−9510)で測定可能である。また、導電性パターンの膜厚tは、下記式を用いて求めることができる。
式:t=m/(d×M×w)
m:導電性パターン質量(スライドガラス上に形成した導電性パターンの重さを電子天秤で測定)
d:導電性パターン密度(g/cm3)(銀の場合は10.5g/cm3)
M:導電性パターン長(cm)(スライドガラス上に形成した導電性パターンの長さをJIS1級相当のスケールで測定)
w:導電性パターン幅(cm)(スライドガラス上に形成した導電性パターンの幅をJIS1級相当のスケールで測定)
The film thickness t of the conductive pattern can be measured with a laser microscope (for example, laser microscope VK-9510 manufactured by Keyence Corporation). Further, the film thickness t of the conductive pattern can be obtained using the following formula.
Formula: t = m / (d × M × w)
m: conductive pattern mass (weigh the conductive pattern formed on the slide glass with an electronic balance)
d: Conductive pattern density (g / cm 3 ) (10.5 g / cm 3 for silver)
M: Conductive pattern length (cm) (measures the length of the conductive pattern formed on the slide glass on a scale equivalent to JIS class 1)
w: conductive pattern width (cm) (width of the conductive pattern formed on the slide glass is measured on a scale equivalent to JIS class 1)
本発明の導電性パターンの形成方法により得られる導電性パターンの体積抵抗値は、例えば、以下の方法により測定することができる。まず、本発明の導電性微粒子を2.5cm角のグレーズ加工されたアルミナセラミックにwet膜厚30μm狙いでアプリケーターで塗膜を形成し、マッフル炉中で8℃/minの昇温速度で900℃まで昇温し、その後室温まで冷却する条件で加熱・焼成することにより焼結させ、導電性被膜を形成する。この被膜の表面抵抗(R)を三菱化学アナテリック社製ロレスタGP MCP−T610を用いて測定し、これに膜厚(t)を乗ずることで体積抵抗値を算出する。膜厚(t)は、例えば、キーエンス社製の形状測定レーザマイクロスコープ「VK−X100」を用いて測定することができる。上記体積抵抗値算出に用いる式は下記のとおりである。
式(1):(体積抵抗値ρv)=(表面抵抗値R)×(被膜厚さt)
The volume resistance value of the conductive pattern obtained by the conductive pattern forming method of the present invention can be measured, for example, by the following method. First, the conductive fine particles of the present invention are formed on a 2.5 cm square glaze-processed alumina ceramic with an applicator aiming at a wet film thickness of 30 μm, and 900 ° C. at a heating rate of 8 ° C./min in a muffle furnace. The temperature is raised to 100 ° C., and thereafter, the conductive film is formed by sintering by heating and firing under the condition of cooling to room temperature. The surface resistance (R) of this coating is measured using Loresta GP MCP-T610 manufactured by Mitsubishi Chemical Anateric Co., Ltd., and the volume resistance value is calculated by multiplying this by the film thickness (t). The film thickness (t) can be measured using, for example, a shape measurement laser microscope “VK-X100” manufactured by Keyence Corporation. The formula used to calculate the volume resistance value is as follows.
Formula (1): (volume resistance value ρv) = (surface resistance value R) × (film thickness t)
なお、本発明の導電性パターンの形成方法により得られた導電性パターンは、平均粒径700nm以下の金属酸化物を含む。 The conductive pattern obtained by the method for forming a conductive pattern of the present invention contains a metal oxide having an average particle size of 700 nm or less.
また、本発明の導電性微粒子分散体が、グラビアオフセット印刷用導電性ペーストである場合、本発明の効果を損なわない範囲で、使用目的に応じた適度な粘性、密着性、乾燥性又は印刷性等の機能を付与するために、湿潤分散剤、オリゴマー成分、界面活性剤、増粘剤又は表面張力調整剤等の任意成分を添加してもよい。かかる任意成分としては、特に限定されない。
なお、上記湿潤分散剤としては、上述した市販されている湿潤分散剤と同様の分散剤を使用することができる。
Further, when the conductive fine particle dispersion of the present invention is a conductive paste for gravure offset printing, within a range that does not impair the effects of the present invention, appropriate viscosity, adhesiveness, dryability or printability according to the purpose of use. In order to impart functions such as the above, an optional component such as a wetting dispersant, an oligomer component, a surfactant, a thickener or a surface tension adjusting agent may be added. The optional component is not particularly limited.
As the above-mentioned wetting dispersant, the same dispersant as the above-mentioned commercially available wetting dispersant can be used.
上記湿潤分散剤の含有量は、上記導電性ペースト全体に対して、0.1〜15質量%であることが好ましい。導電性ペースト全体に対する上記湿潤分散剤の含有量が0.1質量%以上であれば、得られる導電性ペーストの分散安定性が良くなるが、含有量が多過ぎる場合は分散安定性が低下することとなる。このような観点から、湿潤分散剤のより好ましい含有量は0.3〜3質量%であり、更に好ましい含有量は0.5〜2質量%である。 The content of the wetting and dispersing agent is preferably 0.1 to 15 mass% with respect to the entire conductive paste. If the content of the above-mentioned wetting dispersant with respect to the entire conductive paste is 0.1% by mass or more, the dispersion stability of the obtained conductive paste will be good, but if the content is too large, the dispersion stability will decrease. It will be. From such a viewpoint, the more preferable content of the wetting and dispersing agent is 0.3 to 3% by mass, and the more preferable content is 0.5 to 2% by mass.
上記増粘剤としては、例えば、クレイ、ベントナイト又はヘクトライト等の粘土鉱物;ポリエステル系エマルジョン樹脂、アクリル系エマルジョン樹脂、ポリウレタン系エマルジョン樹脂又はブロックドイソシアネート等のエマルジョン;メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース誘導体;キサンタンガム又はグアーガム等の多糖類等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the thickener include clay minerals such as clay, bentonite and hectorite; emulsions of polyester emulsion resins, acrylic emulsion resins, polyurethane emulsion resins or blocked isocyanates; methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, Examples thereof include cellulose derivatives such as hydroxypropyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose; polysaccharides such as xanthan gum and guar gum. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
上記導電性ペーストの粘度は、500cP〜50000cPであることが好ましい。上記導電性ペーストの粘度が上記範囲であると、グラビア版の凹部に充填しやすく、また、被着体への転写後に導電性ペーストがにじみにくいため、細線印刷が可能である。上記粘度は、コーンプレート型粘度計(例えばアントンパール社製のレオメーターMCR301)により測定可能である。測定は温度25℃で行い、コーン回転数50rpmにおける粘度を採用できる。上記粘度は、せん断粘度で表すこともでき、シェアレート1s−1でのペースト粘度が50Pa・s以下、かつシェアレート100s−1でのペースト粘度が0.5Pa・s以上であることが印刷性の点では好ましい。 The conductive paste preferably has a viscosity of 500 cP to 50,000 cP. When the viscosity of the conductive paste is within the above range, the concave portions of the gravure plate can be easily filled and the conductive paste is less likely to bleed after transfer to the adherend, and thus fine line printing is possible. The viscosity can be measured with a cone-plate type viscometer (for example, Rheometer MCR301 manufactured by Anton Paar). The measurement is performed at a temperature of 25 ° C., and the viscosity at a cone rotation speed of 50 rpm can be adopted. The viscosity can also be expressed as a shear viscosity, and the paste viscosity at a share rate of 1 s −1 is 50 Pa · s or less and the paste viscosity at a share rate of 100 s −1 is 0.5 Pa · s or more. Is preferable in terms of.
なお、導電性パターンの印刷には、一般的にスクリーン印刷も用いられるが、スクリーン印刷は孔版印刷であるため、粘度が低ければペーストが流れてしまいパターン通りの印刷が困難となるため、グラビアオフセット印刷用よりも高粘度の導電性ペーストが用いられる。一般的にスクリーン印刷に用いられる導電性ペーストは、50000〜100000cP程度の粘度範囲のものが多い。仮に、スクリーン印刷用の導電性ペーストをグラビアオフセット印刷のグラビア版に充填すると、粘度が高すぎてブランケットへの転写が困難であるとともに、グラビア版の凹部に詰まりが発生する。 Although screen printing is generally used for printing the conductive pattern, screen printing is stencil printing, so if the viscosity is low, the paste will flow and it will be difficult to print according to the pattern, so gravure offset A conductive paste having a higher viscosity than that for printing is used. Generally, many conductive pastes used for screen printing have a viscosity range of about 50,000 to 100,000 cP. If the conductive paste for screen printing is filled in the gravure offset printing gravure plate, the viscosity is too high to make transfer to the blanket difficult, and the concave portion of the gravure plate is clogged.
[グラビアオフセット印刷用導電性ペーストの製造方法]
本発明の一形態のグラビアオフセット印刷用導電性ペーストを製造する方法は、特に限定されないが、まず、導電性微粒子を含むコロイドを調製し、上記導電性微粒子分散体と有機溶媒と水溶性高分子と、必要に応じて上記各種成分とを混合することにより、本発明の一形態のグラビアオフセット印刷用導電性ペーストを得ることができる。上記導電性微粒子分散体の調製方法は、上述した通りである。
[Method for producing conductive paste for gravure offset printing]
The method for producing the conductive paste for gravure offset printing of one embodiment of the present invention is not particularly limited, but first, a colloid containing conductive fine particles is prepared, and the conductive fine particle dispersion, an organic solvent and a water-soluble polymer are prepared. By mixing the above-mentioned various components as necessary, the conductive paste for gravure offset printing according to one aspect of the present invention can be obtained. The method for preparing the conductive fine particle dispersion is as described above.
上述した方法により得られた上記導電性微粒子分散体と分散媒と水溶性高分子とを混合する方法は特に限定されず、攪拌機やスターラー等を用いて従来公知の方法によって行うことができる。スパチュラのようなもので撹拌したりして、適当な出力の超音波ホモジナイザーを当ててもよい。 The method of mixing the conductive fine particle dispersion obtained by the method described above, the dispersion medium, and the water-soluble polymer is not particularly limited, and can be performed by a conventionally known method using a stirrer, a stirrer, or the like. An ultrasonic homogenizer having an appropriate output may be applied by stirring with a thing such as a spatula.
[導電性パターンの形成方法]
上記グラビアオフセット印刷用導電性ペーストを用いることで、グラビア版を用いたグラビアオフセット印刷法によって精細な導電性パターンを形成することができる。すなわち、グラビア版を用いたグラビアオフセット印刷法を用い、上記グラビア版は、印刷面にグラビアオフセット印刷用導電性ペースト(導電性微粒子分散体)が充填される凹部を有し、上記凹部の幅は、50μm以下であり、上記グラビアオフセット印刷用導電性ペーストは、本発明のグラビアオフセット印刷用導電性ペースト(導電性微粒子分散体)である導電性パターンの形成方法もまた、本発明の一態様である。
[Method of forming conductive pattern]
By using the conductive paste for gravure offset printing, a fine conductive pattern can be formed by the gravure offset printing method using a gravure plate. That is, using a gravure offset printing method using a gravure plate, the gravure plate has a concave portion filled with a conductive paste for gravure offset printing (conductive fine particle dispersion) on the printing surface, the width of the concave portion is , 50 μm or less, and the conductive paste for gravure offset printing is the conductive paste for gravure offset printing (conductive particle dispersion) of the present invention. A method for forming a conductive pattern is also an aspect of the present invention. is there.
以下に図1を用いて、グラビアオフセット印刷法を用いて基材60に導電性ペーストを塗布する方法について説明する。図1は、グラビアオフセット印刷法の一例を模式的に示した概念図である。図1に示したように、グラビアオフセット印刷用印刷装置100は、グラビア版40と、ブランケット50とを備える。グラビアオフセット印刷用印刷装置100は、更に、グラビアオフセット印刷用導電性ペースト10を上記グラビア版40に塗布するためのピックアップロール20と、余剰な導電性ペースト10を取り除くブレード30を備えることが好ましい。
A method of applying the conductive paste to the
上記グラビア版40は、印刷面に上記グラビアオフセット印刷用導電性ペースト10が充填される凹部41を有する。上記凹部41の幅Wは、50μm以下である。上記凹部41の幅Wを50μm以下とすることで、線幅が50μm以下の導電性パターンを形成することができる。上記凹部41の幅Wは、30μm以下であることが好ましい。本発明のグラビアオフセット印刷用導電性ペースト(導電性微粒子分散体)を用いることで、上記凹部41の幅Wが50μm以下のグラビア版を用いても、断線することなく、線幅が50μm以下の微細導電性パターンを形成することができる。上記グラビア版40は、板状であっても、筒状であってもよい。
The
上記ブランケット50は、シリコーンゴム層を有しているものが好ましい。上記ブランケット50としては、例えば、金陽社のシルブランシリーズ、藤倉ゴム工業社の#700−STD等を用いることができる。上記ブランケット50は、板状であっても、筒状であってもよい。
The
上記基材60としては、グラビアオフセット印刷用導電性ペースト10を塗布して加熱により焼成して導電性パターンを搭載することのできる、少なくとも1つの主面を有するものであれば、特に制限はないが、耐熱性に優れた基材であるのが好ましい。
The
上記基材60を構成する材料としては、上述したように、酸化物基板、PZT基板、アルミナ基板、ジルコニア基板、アルミナセラミック基板、セラミック基板、セラミックグリーンシート等を用いることができる。また、上記基材60は、例えば板状又はストリップ状等の種々の形状であってよく、リジッドでもフレキシブルでもよい。上記基材60の厚さは、適宜選択することができる。接着性若しくは密着性の向上又はその他の目的のために、表面層が形成された基材や親水化処理等の表面処理を施した基材を用いてもよい。
As a material for forming the
上記導電性パターンの形成方法は、上記グラビアオフセット印刷用導電性ペースト10を基材60に塗布する塗布工程と、基材60に塗布したグラビアオフセット印刷用導電性ペースト10を焼成して導電性パターンを形成する焼成工程とを有することが好ましい。
The method for forming the conductive pattern is a conductive pattern in which the
以下に、図1を用いて上記塗布工程の一例を説明する。図1中、ピックアップロール20、グラビア版40及びブランケット50に示した矢印は、それぞれの回転方向を示す。また、基材60の下方の矢印は、基材60の移動方向を示す。まず、ピックアップロール20により導電性ペースト10をグラビア版40に塗布し、ブレード30により余剰な導電性ペースト10を取り除くことにより、上記グラビア版40の印刷面に設けられた凹部41に導電性ペースト10が充填される(図1の(a))。次に、上記凹部41に充填された導電性ペースト10が、ブランケット50に転写される(図1の(b))。その後、上記ブランケット50に転写された半固体/半液体状態(ウェット状態又は半乾燥状態)の導電性ペースト10が基材(被着体)60に転写される(図1の(c))。以上の工程により、基材60上に、グラビア版40の表面に形成された印刷パターンに対して反転したパターンが印刷される。
An example of the coating process will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, the arrows shown on the
導電性ペースト10を用いて細線を印刷する場合、上記グラビア版40からブランケット50への転写時、及び、上記ブランケット50から基材60への転写時に、転写不良が起こりやすいが、本発明のグラビアオフセット印刷用導電性ペースト(導電性微粒子分散体)は、水溶性高分子を含有するため、ブランケット50上に転写された導電性ペースト10が広がり難く、また、基材60への充分な密着性及び転写性を有するため、例えば、線幅が10μm以下、特に線幅が3μm以下の導電性パターンであっても断線することなく形成することができる。
When a fine line is printed using the
ブランケット50の表面に導電性ペースト10を転写した後、短時間の放置により、低沸点溶剤が揮発及びブランケット50中に吸収されることにより導電性ペースト10の粘度が上昇することがある。これに対し、グラビアオフセット印刷用導電性ペースト10を構成する有機溶媒が、ヒドロキシ基を含有し、常圧での沸点が200℃以上である第1の有機溶媒、及び/又は、ブランケット膨潤率が2.0%以下の第2の有機溶媒を含有する場合は、ブランケット50への有機溶媒の吸収が低減されるため、ブランケット50表面での導電性ペースト10の乾燥を大幅に抑制することができる。そのため、例えば、線幅が50μm以下の細線導電性パターンをより好適に形成することができる。
When the
上記焼成工程における導電性ペーストの焼成温度は、650℃以上であることが好ましく、700℃以上であることがより好ましく、850℃以上とすることもできる。また、焼成温度は、1000℃以下であることが好ましい。本発明の導電性微粒子分散体を用いることで、650℃以上の温度で焼成しても、導電性微粒子の体積収縮を抑制する事が可能となり印刷時の線幅を維持する事ができる。 The firing temperature of the conductive paste in the firing step is preferably 650 ° C or higher, more preferably 700 ° C or higher, and may be 850 ° C or higher. The firing temperature is preferably 1000 ° C or lower. By using the conductive fine particle dispersion of the present invention, it is possible to suppress the volume shrinkage of the conductive fine particles even when firing at a temperature of 650 ° C. or higher, and it is possible to maintain the line width during printing.
本発明の導電性パターンの形成方法を用いて、基材上に導電性パターンを描画する導電性基板の製造方法もまた、本発明の一態様である。上記基材としては、本発明の導電性パターンの形成方法で説明した基材と同様のものを用いることができる。本発明の導電性基板の製造方法は、本発明のグラビアオフセット印刷用導電性ペースト(導電性微粒子分散体)を用いた導電性パターンの形成方法を用いるため、例えば、線幅が50μm以下、特に線幅が30μm以下の細線導電性パターンの形成することができる。そのため、精密な電子回路を備えた導電性基板を製造することができる。上記導電性基板としては、例えば、電子回路基板等が挙げられる。上記導電性パターンは、例えば、電子回路基板上に形成される配線等である。 A method for manufacturing a conductive substrate in which a conductive pattern is drawn on a base material using the conductive pattern forming method of the present invention is also an aspect of the present invention. As the base material, the same base material as described in the method for forming a conductive pattern of the present invention can be used. Since the method for producing a conductive substrate of the present invention uses the method for forming a conductive pattern using the conductive paste (conductive fine particle dispersion) for gravure offset printing of the present invention, for example, the line width is 50 μm or less, particularly A fine line conductive pattern having a line width of 30 μm or less can be formed. Therefore, a conductive substrate having a precise electronic circuit can be manufactured. Examples of the conductive substrate include an electronic circuit board and the like. The conductive pattern is, for example, a wiring formed on the electronic circuit board.
以下、本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<合成例1>
(銀微粒子の調製)
3−メトキシプロピルアミン4.0gと、ドデシルアミン0.5gと2−(2−アミノエトキシ)エタノール5.5gとを混合し、マグネティックスターラーにてよく撹拌してアミン混合液を生成した。次いで、撹拌を行いながら、シュウ酸銀3.0gを添加した。シュウ酸銀の添加後、室温で攪拌を続けることでシュウ酸銀を粘性のある白色の物質へと変化させ、上記変化が外見的に終了したと認められる時点で撹拌を終了した(混合液調製工程)。
<Synthesis example 1>
(Preparation of fine silver particles)
3-Methoxypropylamine (4.0 g), dodecylamine (0.5 g) and 2- (2-aminoethoxy) ethanol (5.5 g) were mixed and well stirred with a magnetic stirrer to form an amine mixed solution. Then, 3.0 g of silver oxalate was added with stirring. After the addition of silver oxalate, by continuing stirring at room temperature, the silver oxalate was changed into a viscous white substance, and the stirring was terminated when it was recognized that the above change was apparently completed (preparation of mixed solution). Process).
得られた混合液をオイルバスに移し、100℃で加熱撹拌を行った。撹拌の開始直後に二酸化炭素の発生を伴う反応が開始し、その後、二酸化炭素の発生が完了するまで撹拌を行うことで、銀微粒子がアミン混合物中に懸濁した懸濁液を得た(銀微粒子生成工程)。 The obtained mixed liquid was transferred to an oil bath and heated and stirred at 100 ° C. A reaction involving the generation of carbon dioxide was started immediately after the start of stirring, and then stirring was performed until the generation of carbon dioxide was completed to obtain a suspension in which fine silver particles were suspended in the amine mixture (silver). Fine particle generation step).
上記懸濁液の分散媒を置換するため、メタノールと水の混合溶媒10mLを加えて撹拌後、遠心分離により銀微粒子を沈殿させて分離した。次に、分離した銀微粒子に対してメタノールと水の混合溶媒10mLを加え、撹拌及び遠心分離を行うことで銀微粒子を沈殿させて精製分離し、分離したものを回収し、銀スラリーを得た。 In order to replace the dispersion medium of the suspension, 10 mL of a mixed solvent of methanol and water was added and stirred, and then silver fine particles were precipitated and separated by centrifugation. Next, 10 mL of a mixed solvent of methanol and water was added to the separated fine silver particles, and the fine silver particles were precipitated and purified and separated by stirring and centrifuging, and the separated fine particles were collected to obtain a silver slurry. ..
得られたスラリーに含まれる銀微粒子の平均一次粒子径を測定した。平均一次粒子径は、SEM((株)日立製のS−4800型)にて乾燥させた粒子をカーボンテープに付着させ白金蒸着を行い、加速電圧5.0KVで観察測定することができる。このようにして撮影した粒子画像を使用して算出した。異なる撮影点のSEM像5点以上から、合計200個以上の粒子を画像処理ソフト(MITANI CORPORATION、Win ROOF)を使用して一次粒径を測定し、算術平均で平均一次粒径を算出した。
得られた銀スラリーを風乾させ、銀微粒子を得た。
The average primary particle diameter of the silver fine particles contained in the obtained slurry was measured. The average primary particle diameter can be observed and measured at an acceleration voltage of 5.0 KV by adhering particles dried with SEM (S-4800 manufactured by Hitachi, Ltd.) to a carbon tape and performing platinum vapor deposition. The calculation was performed using the particle image thus photographed. From 5 or more SEM images at different photographing points, a total of 200 or more particles were measured for primary particle size by using image processing software (MITINI CORPORATION, Win ROOF), and the average primary particle size was calculated by arithmetic mean.
The obtained silver slurry was air dried to obtain fine silver particles.
(実施例1)
合成例1で得た銀微粒子76質量部に対して、金属酸化物として4質量部のアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製 製品名SN−100P)を加え、有機溶媒として2エチル−1,3−ヘキサンジオール異性体混合物を17質量部に樹脂材のポリビニルピロリドンK30を3質量部を溶解した混合溶液計20質量部を加えた後、撹拌棒で混合し、自転・公転ミキサーでミキシング、デフォーミングし銀微粒子分散体1を得た。
(Example 1)
To 76 parts by mass of the silver fine particles obtained in Synthesis Example 1, 4 parts by mass of antimony-doped tin oxide (product name SN-100P manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was added as a metal oxide, and 2 ethyl-1 as an organic solvent. After adding 20 parts by mass of a mixed solution in which 3 parts by mass of polyvinylpyrrolidone K30 as a resin material was dissolved in 17 parts by mass of the 3-hexanediol isomer mixture, the mixture was mixed with a stirring rod and mixed by a rotation / revolution mixer. Deformation was performed to obtain a silver fine particle dispersion 1.
(実施例2)
金属酸化物をアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製試薬一級)4質量部から酸化錫ドープ酸化インジウム(三菱マテリアル電子化成株式会社 製品名E−ITО)4質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体2を得た。
(Example 2)
Example except that the metal oxide was changed from 4 parts by mass of antimony-doped tin oxide (reagent first grade manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) to 4 parts by mass of tin oxide-doped indium oxide (Mitsubishi Materials Denshi Kasei Co., Ltd., product name E-ITO). A fine silver particle dispersion 2 was obtained in the same manner as in 1.
(実施例3)
金属酸化物をアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製試薬一級)4質量部からリンドープ酸化錫(三菱マテリアル電子化成株式会社 製品名SP−2)4質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体3を得た。
(Example 3)
Example 1 except that the metal oxide was changed from 4 parts by mass of antimony-doped tin oxide (reagent first grade manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) to 4 parts by mass of phosphorus-doped tin oxide (Mitsubishi Materials Denshi Kasei Co., Ltd. product name SP-2). Similarly, a silver fine particle dispersion 3 was obtained.
(実施例4)
合成例1で得た銀微粒子を76質量部から64質量部に変え、金属酸化物をアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製試薬一級)4質量部から酸化アルミニウム(住友化学株式会社 製品名AKP−50)16質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体4を得た。
(Example 4)
The silver fine particles obtained in Synthesis Example 1 were changed from 76 parts by mass to 64 parts by mass, and the metal oxide was changed from 4 parts by mass of antimony-doped tin oxide (Ishihara Sangyo Co., Ltd. reagent first grade) to aluminum oxide (Sumitomo Chemical Co., Ltd. product name. A silver fine particle dispersion 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of AKP-50) was changed to 16 parts by mass.
(実施例5)
合成例1で得た銀微粒子を76質量部から60質量部に変え、金属酸化物をアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製試薬一級)4質量部からアンチモンドープ酸化チタン/酸化錫(石原産業株式会社 製品名ET−500W)20質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体5を得た。
(Example 5)
The silver fine particles obtained in Synthesis Example 1 was changed from 76 parts by mass to 60 parts by mass, and the metal oxide was changed from 4 parts by mass of antimony-doped tin oxide (reagent first grade manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) to antimony-doped titanium oxide / tin oxide (Ishihara). Sangyo KK Product name ET-500W) A silver fine particle dispersion 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 20 parts by mass.
(実施例6)
金属酸化物をアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製試薬一級)4質量部から酸化錫(三菱マテリアル電子化成株式会社 製品名S−2000)4質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体6を得た。
(Example 6)
Similar to Example 1 except that the metal oxide was changed from 4 parts by mass of antimony-doped tin oxide (reagent first grade manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) to 4 parts by mass of tin oxide (product name S-2000 of Mitsubishi Materials Electronics Corporation). A silver fine particle dispersion 6 was obtained.
(実施例7)
合成例1で得た銀微粒子を76質量部から78.4質量部に変え、金属酸化錫であるアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製試薬一級)を4質量部から1.6質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体7を得た。
(Example 7)
The silver fine particles obtained in Synthesis Example 1 was changed from 76 parts by mass to 78.4 parts by mass, and antimony-doped tin oxide (reagent first grade manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.), which is a metal tin oxide, was added from 4 parts by mass to 1.6 parts by mass. A silver fine particle dispersion 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above was changed.
(比較例1)
合成例1で得た銀微粒子を76質量部から80質量部に変え、金属酸化物としてアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製 製品名SN−100P)を添加しなかった以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体8を得た。
(Comparative Example 1)
Example 1 except that the silver fine particles obtained in Synthesis Example 1 was changed from 76 parts by mass to 80 parts by mass and antimony-doped tin oxide (product name SN-100P manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was not added as a metal oxide. A silver fine particle dispersion 8 was obtained in the same manner as in.
(比較例2)
合成例1で得た銀微粒子を76質量部から79質量部に変え、加える金属酸化物をアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製 製品名SN−100P)4質量部から1質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体9を得た。
(Comparative example 2)
The silver fine particles obtained in Synthesis Example 1 was changed from 76 parts by mass to 79 parts by mass, and the metal oxide to be added was changed from 4 parts by mass to 1 part by mass of antimony-doped tin oxide (product name SN-100P manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.). A silver fine particle dispersion 9 was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.
(比較例3)
合成例1で得た銀微粒子を76質量部から55.2質量部に変え、加える金属酸化物をアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製 製品名SN−100P)4質量部から24.8質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体10を得た。
(Comparative example 3)
The silver fine particles obtained in Synthesis Example 1 were changed from 76 parts by mass to 55.2 parts by mass, and the metal oxide added was changed from 4 parts by mass to 24.8 parts by mass of antimony-doped tin oxide (product name SN-100P manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.). A silver
(比較例4)
合成例1で得た銀微粒子76質量部に対して、加える金属酸化物をアンチモンドープ酸化錫(石原産業(株)製 製品名SN−100P)4質量部からシリカ4質量部に変えた以外は実施例1と同様にして銀微粒子分散体11を得た。
(Comparative example 4)
With respect to 76 parts by mass of the silver fine particles obtained in Synthesis Example 1, the metal oxide added was changed from 4 parts by mass of antimony-doped tin oxide (product name SN-100P manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) to 4 parts by mass of silica. A fine silver particle dispersion 11 was obtained in the same manner as in Example 1.
実施例及び比較例で用いた金属酸化物、及び、比較例で用いた無機添加剤について下記表1に示す。 The metal oxides used in Examples and Comparative Examples and the inorganic additives used in Comparative Examples are shown in Table 1 below.
[評価試験]
上記実施例及び比較例で得られた導電性ペーストについて、(1)グラビアオフセット印刷での印刷適性、(3)分散性を評価した。更に、得られた導電性微粒子分散体で形成された導電性パターンについて、(2)線幅の収縮性、(4)体積抵抗値、(5)密着性を測定した。各評価試験の結果を、下記表2に示した。
[Evaluation test]
With respect to the conductive pastes obtained in the above Examples and Comparative Examples, (1) printability in gravure offset printing and (3) dispersibility were evaluated. Further, with respect to the conductive pattern formed of the obtained conductive fine particle dispersion, (2) shrinkage of line width, (4) volume resistance value, and (5) adhesiveness were measured. The results of each evaluation test are shown in Table 2 below.
(1)印刷適性
手刷りによる簡易グラビアオフセット印刷法を用いて、以下の方法により印刷適性の評価を行った。グラビア版としては、溝の線幅30μm、溝の深さ5μmの溝(凹部)が設けられた平板バラードメッキ凹版に各導電性ペーストをドクターブレードによりインキングした後に、シリコーンブランケットを巻き付けたゴムローラーに層厚、接触させ、所望のパターンをブランケット上に転移させた。その後、該ブランケット上の塗膜を、枚葉のグレーズ加工されたアルミナセラミックに押圧、転写して印刷し、線幅約30μmの印刷パターンを作成した。こうして、印刷された線幅約30μmの印刷パターンが得られた。線の直線性に特に優れ、断線箇所なしのものを「◎」、線の直線性に優れ、断線箇所なしのものを「○」、線の直線性に劣り、断線箇所なしのものを「△」、線の直線性に劣り、断線箇所があるものを「×」として評価した。
(1) Printability The printability was evaluated by the following method using a simple gravure offset printing method by hand printing. As the gravure plate, a rubber roller in which each conductive paste is inked with a doctor blade and then a silicone blanket is wound on a flat plate ballad plating intaglio plate provided with grooves (grooves) having a groove line width of 30 μm and a groove depth of 5 μm The layers were brought into contact with each other to transfer the desired pattern onto the blanket. After that, the coating film on the blanket was pressed and transferred onto a sheet of glaze-processed alumina ceramic, and printed to form a print pattern having a line width of about 30 μm. Thus, a printed pattern having a printed line width of about 30 μm was obtained. Especially excellent in the linearity of the wire, "◎" without breakage, "○" with excellent linearity and no breakage, "△" with poor linearity and no breakage. "," The linearity of the line was inferior and there was a disconnection point was evaluated as "x".
(2)線幅の収縮性
手刷りによる簡易グラビアオフセット印刷により評価した。溝の線幅30μm、溝の深さ5μmの溝(凹部)が設けられた平板バラードめっき凹版に各導電性ペーストをドクターブレードによりインキングした後に、シリコーンブランケットを巻きつけたゴムローラーに押圧、接触させ、所望のパターンをブランケット上に転移させた。その後、該ブランケット上の塗膜を、枚葉のグレーズ加工されたアルミナセラミックに押圧、転写して印刷し、線幅約30μmの印刷パターンを作成した。こうして、印刷された線幅約30μmの印刷パターンが得られた。得られた印刷物を8℃/minの昇温速度で900℃まで昇温しその後室温に戻した時点での線幅をレーザー顕微鏡にて線幅を測定し、印刷時の幅からの収縮率を測定した。線の収縮が5%以内のものを「○」、線の収縮が20%以内のものを「△」、線の収縮が21%以上のものを「×」として評価した。
(2) Shrinkage of line width It was evaluated by simple gravure offset printing by hand printing. After inking each conductive paste with a doctor blade into a flat plate ballad plating intaglio plate having a groove line width of 30 μm and a groove depth of 5 μm, press it into contact with a rubber roller wrapped with a silicone blanket. The desired pattern was transferred onto the blanket. After that, the coating film on the blanket was pressed and transferred onto a sheet of glaze-processed alumina ceramic, and printed to form a print pattern having a line width of about 30 μm. Thus, a printed pattern having a printed line width of about 30 μm was obtained. The obtained printed matter was heated to 900 ° C. at a heating rate of 8 ° C./min and then returned to room temperature. The line width was measured with a laser microscope, and the shrinkage ratio from the width during printing was measured. It was measured. A line shrinkage of 5% or less was evaluated as “◯”, a line shrinkage of 20% or less was evaluated as “Δ”, and a line shrinkage of 21% or more was evaluated as “x”.
(3)分散性
導電性ペーストを分散溶媒で2倍希釈して容器中に静置し、室温で1日放置し、その後、沈殿の有無及び上澄みの状態を目視で観察することにより、導電性ペーストの分散性を評価した。容器下に沈降物がほとんど認められない場合を「○」、沈降物が少量認められた場合を「△」、容器上下で明らかに濃度差があり、沈降物がはっきり認められる場合を「×」と評価した。
(3) Dispersion The conductive paste is diluted 2-fold with a dispersion solvent, allowed to stand in a container, allowed to stand at room temperature for 1 day, and then visually observed for the presence or absence of precipitation and the state of the supernatant. The dispersibility of the paste was evaluated. When there is almost no sediment under the container, it is "○", when a small amount of sediment is observed, it is "△", when there is a clear difference in concentration between the top and bottom of the container, and when sediment is clearly visible, it is "X". Was evaluated.
(4)体積抵抗値
グラビアオフセット印刷により、実施例及び比較例で得られた導電性ペーストを用いて、2.5cm角のグレーズ加工されたアルミナセラミックにwet膜厚30μm狙いでアプリケーターで塗膜を形成し、マッフル炉中で8℃/minの昇温速度で900℃まで昇温し、その後室温まで冷却する条件で加熱・焼成することにより焼結させ、導電性パターンを形成した。このパターンの表面抵抗(R)を三菱化学アナテリック社製ロレスタGP MCP−T610を用いて測定し、これに膜厚(t)を乗ずることで体積抵抗値を算出した。体積抵抗値が5μΩ・cm以下の場合を「◎」、10μΩ・cm以下の場合を「〇」、20μΩ・cm以下の場合を「△」、20μΩ・cmを超える値の場合は「×」と評価した。結果を表1に示した。
式(1):(体積抵抗値ρv)=(表面抵抗値R)×(パターン厚さt)
(4) Volume resistance Gravure offset printing was used to coat a coating film with an applicator on a 2.5 cm square glaze-processed alumina ceramic using the conductive pastes obtained in Examples and Comparative Examples, aiming at a wet film thickness of 30 μm. A conductive pattern was formed by forming the conductive pattern and sintering it in a muffle furnace at a temperature rising rate of 8 ° C./min to 900 ° C. and then heating and firing under conditions of cooling to room temperature. The surface resistance (R) of this pattern was measured using Loresta GP MCP-T610 manufactured by Mitsubishi Chemical Anateric Co., Ltd., and the volume resistance value was calculated by multiplying this by the film thickness (t). When the volume resistance value is 5 μΩ · cm or less, it is “◎”, when it is 10 μΩ · cm or less, it is “○”, when it is 20 μΩ · cm or less, it is “△”, and when it is more than 20 μΩ · cm, it is “X”. evaluated. The results are shown in Table 1.
Formula (1): (volume resistance value ρv) = (surface resistance value R) × (pattern thickness t)
(5)密着性試験
グラビアオフセット印刷により、実施例及び比較例で得られた導電性ペーストを用いて、2.5cm角のグレーズ加工されたアルミナセラミックにwet膜厚30μm狙いでアプリケーターで塗膜を形成し、マッフル炉中で8℃/minの昇温速度で900℃まで昇温し、その後室温まで冷却する条件で加熱・焼成することにより焼結させ、導電性被膜を形成した。密着性試験として碁盤目試験によるテープ剥離を行った。ASTM D3359−09に則り評価した。試験面にカッターナイフを用いて、素地に達する縦6本、横6本の切り傷をつけ、切り傷の間隔は1mmで25個の碁盤目を作った。ニチバン製テープCT−24を用い碁盤目部分にテープを強く圧着させ、テープの端を持ち一気に引き剥がし、碁盤目の剥離状態を評価した。判定基準は以下とした。全ての基材において4B以上の評価のものは「〇」、3B以上のものは「△」、どれか1種類の基材でも2B評価以下があるものを「×」とする。
<判定基準>
5B:剥離無し
4B:剥離した部分が明確に5%を上回らない
3B:剥離した部分が5%以上15%未満である
2B:剥離した部分が15%以上35%未満である
1B:剥離した部分が35%以上65%未満である
0B:剥離した部分が65%以上である
(5) Adhesion test Using the conductive pastes obtained in Examples and Comparative Examples by gravure offset printing, a 2.5 cm square glaze-processed alumina ceramic was coated with an applicator to a wet film thickness of 30 μm. The film was formed, heated to 900 ° C. at a heating rate of 8 ° C./min in a muffle furnace, and then sintered by heating and firing under conditions of cooling to room temperature to form a conductive film. As an adhesion test, tape peeling was performed by a cross-cut test. Evaluation was performed according to ASTM D3359-09. Using a cutter knife, 6 vertical and 6 horizontal cuts were made on the test surface to reach the substrate, and the intervals of the cuts were 1 mm, and 25 grids were made. Using Nichiban tape CT-24, the tape was strongly pressure-bonded to the cross-cut portion, and the end of the tape was held and peeled off at once, and the peeled state of the cross-cut was evaluated. The criteria for judgment are as follows. In all the base materials, those having a rating of 4B or higher are marked with “◯”, those having a rating of 3B or higher are marked with “Δ”, and any one of the base materials having a rating of 2B or lower is marked with “x”.
<Judgment criteria>
5B: No peeling 4B: Peeled portion clearly does not exceed 5% 3B: Peeled portion is 5% or more and less than 15% 2B: Peeled portion is 15% or more and less than 35% 1B: Peeled portion Is 35% or more and less than 65% 0B: The peeled portion is 65% or more
実施例1〜3に係る銀微粒子分散体1〜3は、いずれも線幅の収縮性を抑制し、体積抵抗値に優れるものであった。また、実施例4〜6に係る銀微粒子分散体4〜6は、体積抵抗値が10μΩ・cmを越え、20μΩ・cm以下であり、他の銀微粒子分散体1〜3における体積抵抗値よりもやや高くなり、少し劣るものの良好な導電性を示し、線幅の収縮性の抑制に優れるものであった。また、実施例7に係る銀微粒子分散体7は、線幅の収縮性の抑制は多少劣るものの、体積抵抗値が低く導電性に優れるものであった。
従って、実施例1〜7の銀微粒子分散体を用い、グラビアオフセット印刷で幅が30μmの導電性パターンを、焼結温度が900℃の高温焼成で形成することができた。また、上記実施例1〜7の結果から、銀微粒子分散体中に金属酸化物としてドープ金属酸化物を添加することにより、線幅の収縮性の抑制のみではなく導電性にも優れた導電性パターンを形成でき、実施例1、2及び7と、実施例3及び6との結果から、金属酸化物が、アンチモンドープ酸化錫、酸化錫ドープ酸化インジウムであることにより、導電性に特に優れた導電性パターンを形成できることが確認された。
All of the silver fine particle dispersions 1 to 3 according to Examples 1 to 3 were excellent in volume resistance value by suppressing the shrinkage of the line width. Further, the silver fine particle dispersions 4 to 6 according to Examples 4 to 6 have a volume resistance value of more than 10 μΩ · cm and 20 μΩ · cm or less, which is higher than that of the other silver fine particle dispersions 1 to 3. It was slightly higher and slightly inferior, but showed good conductivity, and was excellent in suppressing the shrinkage of the line width. The fine silver particle dispersion 7 according to Example 7 was slightly inferior in the suppression of the line width shrinkability, but was low in volume resistance and excellent in conductivity.
Therefore, using the silver fine particle dispersions of Examples 1 to 7, a conductive pattern having a width of 30 μm could be formed by gravure offset printing by high temperature firing at a sintering temperature of 900 ° C. Further, from the results of Examples 1 to 7, by adding the doped metal oxide as a metal oxide in the silver fine particle dispersion, not only the shrinkage of the line width is suppressed but also the conductivity is excellent. It was possible to form a pattern. From the results of Examples 1, 2 and 7 and Examples 3 and 6, the metal oxides were antimony-doped tin oxide and tin oxide-doped indium oxide, so that the conductivity was particularly excellent. It was confirmed that a conductive pattern could be formed.
一方で、比較例1、2及び4の結果より、金属酸化物を有さない、または、金属酸化物の含有量が、全金属成分に対し2質量%未満であると、線幅の収縮を抑制する効果が得られないことが分った。また、比較例3の結果より、金属酸化物の含有量が、全金属成分に対し30質量%を超えると、線幅の収縮を抑制することはできるが、体積抵抗値が20μΩ・cmを大きく超え134.5μΩ・cmを示し、導電性に著しく劣るものとなった。また、比較例4より、金属酸化物ではない添加剤を用いても、線幅の収縮を抑制する効果は得難く、かつ、印刷性に劣り、抵抗値を測定することができなかった。 On the other hand, from the results of Comparative Examples 1, 2 and 4, when the metal oxide is not contained or the content of the metal oxide is less than 2% by mass with respect to the total metal components, shrinkage of the line width is caused. It was found that the suppressing effect could not be obtained. Further, from the results of Comparative Example 3, when the content of the metal oxide exceeds 30% by mass with respect to the total metal components, the shrinkage of the line width can be suppressed, but the volume resistance value is increased to 20 μΩ · cm. It exceeded 134.5 μΩ · cm, and was extremely inferior in conductivity. Further, from Comparative Example 4, it was difficult to obtain the effect of suppressing the shrinkage of the line width even when an additive other than the metal oxide was used, and the printability was poor, and the resistance value could not be measured.
10 グラビアオフセット印刷用導電性ペースト
20 ピックアップロール
30 ブレード
40 グラビア版
41 凹部
50 ブランケット
60 基材(被着体)
100 グラビアオフセット印刷用印刷装置
10 Conductive Paste for Gravure Offset
100 Printing device for gravure offset printing
Claims (11)
前記導電性微粒子と前記金属酸化物との含有比(導電性微粒子:金属酸化物)が質量比で、75:25〜98:2であることを特徴とする導電性微粒子分散体。 Containing conductive fine particles, a metal oxide, and a dispersion medium,
The conductive fine particle dispersion is characterized in that the content ratio of the conductive fine particles and the metal oxide (conductive fine particles: metal oxide) is 75:25 to 98: 2.
前記導電性微粒子分散体に含まれる導電性微粒子を外部加熱によって焼結させ、導電性パターンを形成する第二工程と、を含み、
前記第二工程における焼結温度が、650℃以上であることを特徴とする導電性パターンの形成方法。 A first step of applying the conductive fine particle dispersion according to any one of claims 1 to 7 to at least a part of the substrate;
A second step of sintering the conductive fine particles contained in the conductive fine particle dispersion by external heating to form a conductive pattern,
The method for forming a conductive pattern, wherein the sintering temperature in the second step is 650 ° C. or higher.
前記凹部の幅は、50μm以下であることを特徴とする請求項9に記載の導電性パターンの形成方法。 The gravure plate has a concave portion filled with a conductive fine particle dispersion for gravure offset printing on the printing surface,
The method for forming a conductive pattern according to claim 9, wherein the width of the recess is 50 μm or less.
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