具体实施方式
本发明的导电性覆膜,由含有导电填料和粘合剂树脂的导电性组合物构成,其特征在于,存在于覆膜表面的直径50μm以下的环状凹陷缺陷的存在密度为50个/cm2以下,优选地,在所述导电性覆膜中,不存在环状凹陷的部分的表面粗糙度Ra为0.1以上、1.0μm以下,进一步优选地,导电性覆膜的平均膜厚为2μm以上、20μm以下。
本发明中的环状凹陷缺陷的一例如图1所示。关于环状凹陷缺陷,膜厚从周围减小的部分形成环形状,具有被环包围的中央隆起的破火山口(caldera)火山状的截面形态。虽然尚未详细地观察产生这样的形态的缺陷的过程,但是由于在印刷刚刚结束之后的未干燥覆膜表面中未被观察到,故而可认为是在导电性覆膜的干燥过程中产生的该缺陷。
激光蚀刻施工方法是指,通过用激光·烧蚀除去藉由导电性浆料的涂布干燥而获得的导电性覆膜的不需要部分来形成微细线的方法。在激光蚀刻前的涂膜存在“气泡痕迹”“漏涂”等这样的、导电性覆膜为部分不存在的缺陷时,能够容易地理解该部分会成为蚀刻后的断线缺陷。虽然环状凹陷缺陷是涂膜表面的比较大的凹凸,但是并不一定必须存在导电覆膜完全不存在的部分。尽管如此,环状凹陷缺陷存在的部分容易变成激光蚀刻加工后的微细线的断线。
这样的现象被认为是由以下情况引发的:环状凹陷缺陷的中央凸部通过周围的环状凹陷,在涂膜内被置于半绝热状态,故而在中央部分产生热的积蓄,引起异常的烧蚀(ablation)。
因此,为了获得良好的激光蚀刻性,导电性覆膜中存在的环状凹陷缺陷的个数少者优良,其存在密度必须为50个/cm2以下,优选为20个/cm2以下,进一步优选为8个/cm2以下,另优选为3个/cm2以下。
此外,本发明中,环状凹陷不存在的部分的表面粗糙度Ra优选为0.1以上、1.0μm以下,进一步优选为0.1以上0.8μm以下,进一步优选为0.1μm以上0.6μm以下。
另外,本发明的导电性覆膜的平均膜厚为2μm以上、20μm以下,优选为3μm以上、14μm以下,进一步优选为4μm以上11μm以下。
本发明的环状凹陷缺陷少的导电性覆膜可通过下述方法实现:将含有导电填料与粘合剂树脂与溶剂的导电性浆料在低温下且经过充分长时间,例如在60℃~100℃左右、60分钟~300分钟左右的条件下,使之干燥固化,然而,在实际的制造工序中,在导电浆料的干燥过程中花费这样长时间这实际上是不可能。
本发明中,通过至少如下所示的(1)~(3)中的任意方法,能够获得作为本发明的目的的环状凹陷缺陷少的导电性覆膜。
(1)使用至少在平均粒径为0.3μm以上、6μm以下的银颗粒以及平均粒径为5nm以上、200nm以下的二氧化硅颗粒,高分子粘合剂树脂之外还含有溶剂的导电性浆料的方法;
(2)使用至少在平均粒径为0.3μm以上、6μm以下的银颗粒以及平均粒径为5nm以上、200nm以下的碳颗粒,高分子粘合剂树脂之外还含有溶剂的导电性浆料的方法;
(3)使用至少在平均粒径为0.3μm以上、6μm以下的银颗粒以及平均粒径为50nm以上、3000nm以下的离子捕捉剂颗粒,高分子粘合剂树脂之外还含有溶剂的导电性浆料的方法。
本发明的导电浆料至少含有:
(A)高分子粘合剂树脂、
(B)平均粒径为0.3μm以上、6μm以下的金属粉、
(C)有机溶剂、
(D)平均粒径为5nm以上、200nm以下的二氧化硅颗粒。本组成中,二氧化硅颗粒在浆料干燥涂膜内形成网状组织,具有促进浆料层内的溶剂挥发的作用。进一步优选地,通过使用满足特定条件的混合溶剂作为溶剂,溶剂的挥发进一步受到促进,其结果是,即使在浆料涂膜达到减速干燥之后,溶剂的移动也变平稳。结果,环状凹陷减少,可以抑制通过L/S=50/50μm以下的激光蚀刻加工形成的图案中回路的断线不良。此外,本组成中,残留溶剂在涂膜内部难以残留,结果是,密合性被改良。
本发明的导电浆料至少含有:
至少平均粒径为0.3μm以上、6μm以下的金属颗粒(B)、
平均粒径为5nm以上、200nm以下的碳颗粒(E)、
高分子粘合剂树脂(A)、
有机溶剂(C)。本组成中,碳颗粒在干燥涂膜内形成网状组织,具有促进浆料层内的溶剂挥发的作用。进一步优选地,通过使用满足特定条件的混合溶剂作为溶剂,溶剂的挥发进一步受到促进,其结果是,即使在浆料涂膜达到减速干燥之后,溶剂的移动也变平稳。结果,环状凹陷减少,可以抑制通过L/S=50/50μm以下的激光蚀刻加工形成的图案中回路的断线不良。此外,本组成中,残留溶剂在涂膜内部难以残留,结果是,密合性被改良。
本发明的导电浆料至少含有:
(B)平均粒径为0.3μm以上、6μm以下的银颗粒,以及
(G)平均粒径为5nm以上、200nm以下的碳颗粒或二氧化硅颗粒、
(H)平均粒径为0.1μm以上、3μm以下的无机颗粒、
(A)高分子粘合剂树脂、
(E)溶剂。本组成中,除(G)碳或二氧化硅颗粒之外,(H)平均粒径为0.1μm以上、3μm以下的无机颗粒也在浆料的干燥涂膜内形成网状组织,具有促进浆料层内的溶剂挥发的作用。进一步优选地,通过使用满足特定条件的混合溶剂作为溶剂,溶剂的挥发进一步受到促进,其结果是,即使在浆料涂膜达到减速干燥之后,溶剂的移动也变平稳。结果,环状凹陷减少,可以抑制通过L/S=50/50μm以下的激光蚀刻加工形成的图案中回路的断线不良。此外,本组成中,残留溶剂在涂膜内部难以残留,结果是,密合性被改良。此外,由于预先防止了伴随着在激光蚀刻时残留溶剂急剧挥发散发的冲刷,故而可以进一步对生产率产生积极的效果。
本发明中的粘合剂树脂(A)的种类,只要是热塑性树脂就没有特别限定,其可列举出聚酯树脂、环氧树脂、苯氧树脂、(醇)缩丁醛树脂(butyral resin)、聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂、酚树脂(phenol resin)、丙烯酸(酯)类树脂(acrylic resin)、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸(酯)类树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、酚树脂、聚乙烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、酚树脂、醇酸树脂(alkyd resin)、苯乙烯--丙烯酸(酯)类树脂、苯乙烯-丁二烯共聚树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、有机硅树脂(silicone resin)、氟系树脂等,这些树脂可单独使用或作为2种以上的混合物使用。其中,优选选自聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、苯氧树脂、氯乙烯树脂、纤维素衍生物树脂中的1种或2种以上的混合物。此外,作为粘合剂树脂,更优选在这些树脂中,使用聚酯树脂、含有聚酯成分作为共聚成分的聚氨酯树脂(以下有时称为聚酯聚氨酯树脂)、环氧树脂、苯氧树脂中的至少1种以上。
使用聚酯树脂作为本发明中的粘合剂树脂的优点之一在于:分子设计的自由度高。可以选定构成聚酯树脂的二羧酸以及二醇成分,使共聚成分自由变化,此外,官能团附加到分子链中或分子末端也是容易的。因此,可以适当调整所获得的聚酯树脂的玻璃化转变温度,和与基材以及导电性浆料中添加的其他成分的亲和性等树脂特性。
作为可作为用作本发明中的粘合剂树脂的聚酯树脂的共聚成分而使用的二羧酸的例子,可列举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,6-萘二羧酸等芳香族二羧酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、壬二酸等脂肪族二羧酸、二聚酸等碳数12~28的二元酸(dibasic acid)、1,4-环己烷二羧酸、1,3-环己烷二羧酸、1,2-环己烷二羧酸、4-甲基六氢邻苯二甲酸酐、3-甲基六氢邻苯二甲酸酐、2-甲基六氢邻苯二甲酸酐、二羧基氢化双酚A、二羧基氢化双酚S、二聚酸、氢化二聚酸、氢化萘二羧酸、三环癸烷二羧酸等脂环族二羧酸、羟基苯甲酸、乳酸等羟基羧酸。此外,在不损害发明效果的范围内,可将偏苯三酸酐、均苯四酸酐等三元以上的羧酸、富马酸等不饱和二羧酸、和/或、5-磺基间苯二甲酸钠盐等含磺酸金属盐基的二羧酸作为共聚成分并用。
作为可作为用作本发明中的粘合剂树脂的聚酯树脂的共聚成分而使用的多元醇的例子,可列举出乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇等脂肪族二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,2-环己烷二甲醇、二聚体二醇(dimer diol)等脂环族二醇。此外,在不损害发明效果的范围内,可将三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇、聚丙三醇等三元以上的多元醇作为共聚成分并用。
作为本发明中的粘合剂树脂而使用的聚酯树脂,从密合性、与所并用的其它树脂的相容性以及耐热冲击性等的角度考虑,构成所述聚酯树脂的全部酸成分之中,脂肪族二羧酸优选共聚有10摩尔%以上,更优选20摩尔%以上,进一步优选30摩尔%以上。在芳香族二羧酸成分的共聚比率过高时,所得到的聚酯树脂的玻璃化转变温度变为60℃以上,存在发生由与所并用的树脂的相容性恶化引起的保存稳定性的恶化和激光蚀刻加工的直线性下降、所获得的导电性薄膜在激光蚀刻后的密合性下降的可能性。
作为本发明中的粘合剂树脂,使用聚氨酯树脂也是优选的实施方式。与聚酯树脂的情况相同,关于聚氨酯树脂,通过选定适当的成分作为构成聚氨酯树脂的共聚成分,另进行官能团附加到分子链中或分子末端,据此可以适当地调整玻璃化转变温度、与基材和导电性浆料中添加的其它成分的亲和性等树脂特性。
关于聚氨酯树脂的共聚成分,没有特别限定,但从设计的自由度、耐湿热型、耐久性的维持等角度考虑,优选使用聚酯多元醇作为共聚成分的聚氨酯树脂。作为所述聚酯多元醇的适宜的例子,可列举出在可作为所述本发明中的粘合剂树脂使用的聚酯树脂之中的多元醇。
作为本发明中的粘合剂树脂而使用的聚氨酯树脂,例如可通过多元醇与多异氰酸酯的反应来得到。作为可作为所述聚氨酯树脂的共聚成分使用的多异氰酸酯,可列举出2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、3,3’-二甲氧基-4,4’-亚联苯基二异氰酸酯、2,6-萘二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-亚联苯基二异氰酸酯、4,4’-二亚苯基二异氰酸酯、4,4’-二异氰酸酯二苯基醚、1,5-萘二异氰酸酯、间二甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯等,可为芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯中的任意。此外,在不损害本发明效果的范围内,可将三元以上的异氰酸酯化合物作为共聚成分并用。
在作为本发明中的粘合剂树脂使用的聚氨酯树脂中,根据需要可共聚具有能与异氰酸酯反应的官能团的化合物。作为能与异氰酸酯反应的官能团,优选羟基和氨基,可为具有其中任一者的官能团,也可为具有两者的官能团。作为其具体例,可列举出:二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,2-二甲基-3-羟基丙基-2’,2’-二甲基-3’-羟基丙酸酯、2-正丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、3-乙基-1,5-戊二醇、3-丙基-1,5-戊二醇、2,2-二乙基-1,3-丙二醇、3-辛基-1,5-戊二醇、3-苯基-1,5-戊二醇、2,5-二甲基-3-钠磺基-2,5-己二醇、二聚体二醇(例如,Unichem International公司制造的PRIPOOL-2033)等1分子中具有2个羟基的化合物、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、丙三醇、季戊四醇、聚丙三醇等1分子中具有3个以上的羟基的醇、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等1分子中具有1个以上的羟基和氨基的氨基醇、乙二胺、1-6-己二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺等脂肪族二胺、间二甲苯二胺、4,4’-二氨基二苯甲烷、3,4'-二氨基二苯基醚、4,4'-二氨基二苯基醚等芳香族二胺等1分子中具有2个氨基的化合物。上述数均分子量小于1,000的1分子中具有2个以上的能与异氰酸酯反应的官能团的化合物,即可单独使用,也可并用多种。
作为本发明中的粘合剂树脂使用的环氧树脂,可列举出例如双酚A缩水甘油醚、双酚S缩水甘油醚、酚醛清漆缩水甘油醚(novolac glycidyl ether)、溴化双酚等缩水甘油醚型、六氢化邻苯二甲酸缩水甘油酯、二聚酸缩水甘油酯等缩水甘油酯型、异氰脲酸三缩水甘油酯、或者3,4-环氧环己基甲基羧酸酯、环氧化聚丁二烯、环氧化大豆油等脂环族或脂肪族环氧化物等,即可单独使用一种,也可并用二种以上。其中,从涂膜的耐久性的角度考虑,优选双酚A缩水甘油醚,更优选一分子中具有2个以上的缩水甘油醚基的物质。
本发明中的粘合剂树脂的数均分子量没有特别限定,其中数均分子量优选为5,000~60,000,更优选10000~40000。数均分子量过低时,在形成的导电性薄膜的耐久性、耐湿热性方面并非是令人满意的。另一方面,数均分子量过高时,树脂的凝聚力增加,作为导电性薄膜的耐久性等提高,但是激光蚀刻加工适应性显著恶化。
本发明中的粘合剂树脂的玻璃化转变温度优选为120℃以下,更优选为100℃以下。在玻璃化转变温度低时,激光蚀刻后的直线性变良好,激光蚀刻后的基材密合性倾向于变良好。
本发明中的粘合剂树脂的酸值并无特别限定,但酸值过高时,形成的导电性薄膜的吸水性变高,通过由羧基产生的催化剂作用而存在粘合剂树脂的水解受到促进的可能性,存在导致导电性薄膜的可靠性的下降的可能性。水解在玻璃化转变温度低时更显著。因此,通过将粘合剂树脂的酸值调整为低酸值,优选小于400eq/ton,更优选300eq/ton以下,以至于实现兼具导电性薄膜的高可靠性与激光蚀刻的直线性以及密合性的导电性浆料。
作为本发明中使用的金属粉(B),可列举出银粉、金粉、铂粉、钯粉等贵金属粉、铜粉、镍粉、铝粉、黄铜粉等贱金属粉,用银等贵金属镀或合金化的贱金属粉等,例如,涂银的铜粉。这些金属粉可单独使用,也可以并用。这些之中,考虑到导电性、稳定性、成本等,优选以银粉单独和/或镀银的镀银铜粉、或者镀银合金粉为主体的物质。
本发明中使用的金属粉的形状没有特别限定。作为以往已知的金属粉的形状的例子,有片状(鳞片状)、球状、树枝状(枝蔓状)、日本专利特开平9-306240号公报中记载的球状1次粒子凝聚为三维状后的形状(凝聚状)等,从激光蚀刻性的角度考虑,这些当中,优选使用球状、凝聚状和片状的金属粉,进一步优选片状、凝聚状。
本发明中使用的金属粉的中心径(D50)优选为6μm以下,更优选为4μm以下,进一步优选为2μm以下。通过使用中心径在6μm以下的金属粉,激光蚀刻加工部位的细线形状倾向于变良好。使用中心径大于6μm的金属粉时,激光蚀刻加工后的细线形状变差,其结果是,存在细线彼此之间发生接触,导致短路的可能性。进一步地,激光蚀刻加工中,存在暂时剥离·除去的导电性薄膜再次附着于加工部位的可能性。金属粉的中心径的下限并无特别限定,但从成本的角度考虑,以及粒径变细时容易凝聚,结果导致分散变困难,故而中心径优选为80nm以上,更优选为0.3μm以上。中心径变为小于80nm时,金属粉的凝聚力增加,激光蚀刻加工适应性恶化,除此之外,从成本的角度考虑,这也并非是令人满意的。
此外,中心径(D50)是指,通过某测定方法得到的累积分布曲线(体积)中,其累积值为50%的粒径(μm)。本发明中规定:用激光衍射散射式粒度分布测定装置(日机装株式会社制造,MICROTRAC HRA),在全反射模式下,测定累积分布曲线。
金属粉的含量,从形成的导电性薄膜的导电性良好的角度考虑,相对于粘合剂树脂100质量份,优选为400质量份以上,更优选为560质量份以上。此外,成分的含量,从与基材的密合性良好的角度考虑,相对于粘合剂树脂100质量份,优选为1,900质量份以下,更优选为1,230质量份以下。可在本发明中优选使用的是银颗粒(银粉)。
可在本发明中使用的有机溶剂(C)没有特别限定,但从将有机溶剂的挥发速度保持在适当范围的角度考虑,优选沸点在100℃以上、小于300℃,更优选沸点在150℃以上、小于280℃。本发明的导电性浆料,典型地是将粘合剂树脂、金属粉、有机溶剂以及根据需要的其他成分,在三辊研磨机中分散制作,但此时有机溶剂的沸点如果过低,则有溶剂在分散中挥发,构成导电性浆料的成分比发生变化的担忧。另一方面,有机溶剂的沸点如果过高,则由于干燥条件,有溶剂在涂膜中大量残存的可能性,有引起涂膜的可靠性降低的担忧。
此外,作为可在本发明中使用的有机溶剂,优选粘合剂树脂可溶且可使金属粉良好分散的有机溶剂。作为具体例,可列举出二乙二醇单乙基醚醋酸酯(EDGAC)、乙二醇丁醚醋酸酯(BMGAC)、二乙二醇丁醚醋酸酯(BDGAC)、环己酮、甲苯、异佛尔酮、γ-丁内酯、苄醇、埃克森化学制造的Solvesso 100、150、200、丙二醇单甲醚乙酸酯、己二酸、琥珀酸和戊二酸的二甲基酯的混合物(例如,杜邦株式会社制造的DBE)、松油醇等,这些之中,从粘合剂树脂的配方成分的溶解性优异、连续印刷时的溶剂挥发性适度、对基于丝网印刷法等的印刷的适应性良好的角度考虑,优选EDGAC、BMGAC、BDGAC以及它们的混合溶剂。
作为有机溶剂的含量,相对于浆料全部重量100重量份,优选为5重量份以上、40重量份以下,更优选为10重量份以上、35重量份以下。有机溶剂的含量过高时,浆料粘度变得过低,在细线印刷时倾向于变得容易产生垂液。另一方面,有机溶剂的含量过低时,作为浆料的粘度变得极高,有时会出现下述情况:形成导电性薄膜时的例如丝网印刷性显著降低,除此之外,形成的导电性薄膜的膜厚变厚,激光蚀刻加工性降低。
本发明的导电性浆料中使用的二氧化硅颗粒(D)的种类并无特别限定,其可使用二氧化硅、热解法二氧化硅(fumed silica)(例如,日本AEROSIL公司制造的AEROSIL)、胶态二氧化硅等。没有使用二氧化硅颗粒的情况下,导电性薄膜中的填料充填性差,溶剂突沸,变得容易产生环状凹陷。另一方面,通过使用二氧化硅颗粒,导电性薄膜中的填料充填性变高,从而溶剂难以突沸,可以抑制环状凹陷。
本发明中使用的二氧化硅颗粒的平均一次粒径优选为200nm以下,更优选为50nm以下,更优选为20μm以下。氧化硅颗粒的粒径大时,填料的充填性差,无法抑制环状凹陷。
作为本发明中使用的二氧化硅颗粒的含量,相对于金属粉末100质量份,优选添加25质量份以下,更优选添加10质量份以下。
作为可在本发明的导电性浆料中使用的碳颗粒(E),可使用科琴黑(Ketjenblack)、乙炔黑、炉法炭黑、槽法炭黑、灯黑(lamp black)等。在没有使用碳颗粒的情况下,导电性薄膜中的填料充填性差,在干燥中溶剂将涂膜表面层推起,变得容易产生环状凹陷。另一方面,通过适量添加碳颗粒,导电性薄膜中的填料充填性变高,溶剂路径分散均一化,变得不集中于一处,故而可以抑制环状凹陷。
本发明中使用的碳颗粒的平均一次粒径优选为200nm以下,更优选为50nm以下,进一步优选为20μm以下。碳颗粒的粒径大时,填料的充填性差,无法抑制环状凹陷。
作为可在本发明中使用的碳颗粒的含量,相对于金属粉末100质量份,优选添加25质量份以下,更优选添加10质量份以下。本发明的碳颗粒也具有作为激光吸收剂的作用。
作为添加于本发明的导电性浆料中的无机颗粒(H),可以添加下述无机物。作为无机物,可使用碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化锆、碳化铪、碳化钒、碳化钽、碳化铌、碳化钨、碳化铬、碳化钼、碳化钙、金刚石碳内酰胺(diamond carbon lactam)等各种碳化物;氮化硼、氮化钛、氮化锆等各种氮化物;硼化锆等各种硼化物;氧化钛(二氧化钛)、氧化钙、氧化镁、氧化锌、氧化铜、氧化铝等各种氧化物;钛酸钙、钛酸镁、钛酸锶等各种钛酸化合物;二硫化钼等硫化物;硫酸钡、硫酸镁等硫酸化物;氟化镁、氟化碳等各种氟化物;硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁等各种金属皂;其它,滑石、膨润土、滑石(talc)、碳酸钙、膨润土(bentonite)、高岭土、玻璃纤维、云母等。通过添加这些无机物,存在能使印刷性和耐热性、进而机械特性和长期耐久性提高的情况。
作为可添加到本发明的导电性浆料中的无机颗粒,优选使用无机离子捕捉剂。无机离子捕捉剂是指一次粒径为亚微米(submicron)的无机颗粒,是与金属的氧化物或者氢氧化物杂化的水滑石。作为市售品,可列举出东亚合成株式会社制造的IXE、IXEPLAS等。
本发明中使用的无机颗粒的平均粒径为0.1μm以上、3μm以下,优选为1μm以上1.2μm以下,进一步优选为0.13μm以上0.85μm以下。无机颗粒的粒径大时,填料的充填性差,无法抑制环状凹陷。
作为本发明中使用的无机颗粒的含量,相对于金属粉末100质量份,优选添加25质量份以下,更优选添加10质量份以下。
可在本发明的导电浆料中混合激光吸收剂(F)。此处,激光吸收剂是指对激光的波长具有强吸收的添加剂,激光吸收剂自身可以是导电性的,也可以是非导电性的。例如,在使用基本波的波长为1064nm的YAG激光作为光源时,可将在波长1064nm处具有强吸收的染料和/或颜料作为激光吸收剂使用。通过添加激光吸收剂,本发明的导电性薄膜高效地吸收激光,由发热导致的粘合剂树脂的挥发和热分解受到促进,其结果是,激光蚀刻加工适应性提高。
可在本发明中使用的激光吸收剂之中,作为具有导电性的激光吸收剂的例子,可列举出炭黑、石墨粉等碳系填料。炭黑的种类没有限制,可列举出科琴黑、乙炔黑、炉法炭黑、槽法炭黑、灯黑等。这些之中,从导电性、激光吸收性的角度考虑,优选科琴黑。碳系填料的混合也具有提高本发明的导电性薄膜导电性的效果,例如炭黑在1060nm附近具有吸收波长,因而照射YAG激光、光纤激光(fiber laser)等1064nm波长的激光时,由于导电性薄膜高效地吸收激光,故而对激光照射的灵敏度提高,可期待下述效果:即使在提高激光照射的扫描速度时和/或激光源为低输出时,也可获得良好的激光蚀刻加工适应性。作为所述碳系填料的含量,相对于金属粉100重量份,优选为0.1~5重量份,更优选为0.3~2重量份。碳系填料的混合比率过低时,提高导电性的效果以及提高对激光照射的灵敏度的效果小。另一方面,碳系填料的混合比率过高时,导电性薄膜的导电性倾向于降低,进一步地,有时会出现产生下述问题点的情况:树脂吸附于碳的空隙部位,与基材的密合性降低。
可在本发明中使用的激光吸收剂之中,作为非导电性的激光吸收剂例子,可列举出以往公知的染料、颜料以及红外线吸收剂。更具体地,可列举出偶氮染料、金属络合盐偶氮染料、吡唑啉酮偶氮染料、萘醌染料、蒽醌染料、酞菁染料、碳鎓染料、醌亚胺染料、次甲基染料、花青染料、方酸鎓色素(squarylium dye)、吡喃鎓盐、金属硫醇盐络合物等染料,作为颜料,可列举出黑色颜料、黄色颜料、橙色颜料、褐色颜料、红色颜料、紫色颜料、蓝色颜料、绿色颜料、荧光颜料、金属粉颜料,此外可列举出聚合物结合色素。具体地,可使用不溶性偶氮颜料、偶氮色淀颜料、缩合偶氮颜料、螯合偶氮颜料、酞菁系颜料、蒽醌系颜料、苝和芘酮系颜料、硫靛(蓝)系颜料、喹吖啶酮系颜料、二恶嗪(dioxazine)系颜料、异吲哚啉酮系颜料、喹诺酞酮(quinophthalone)系颜料、染色色淀(染付けレーキ)颜料、吖嗪颜料、亚硝基颜料、硝基颜料、天然颜料、荧光颜料、无机颜料。作为红外线吸收剂的例子,可以列举出作为二亚铵盐(diimonium salt)型红外线吸收剂的NIR-IM1、铵盐型NIR-AM1(均为长濑化成(NAGASE CHEMTEX)公司制造)。优选地,含有0.01~5重量份、优选0.1~2重量份的这些非导电性激光吸收剂。非导电性激光吸收剂的含有比率过低时,提高对激光照射的灵敏度的效果小。非导电性激光吸收剂的含有比率过高时,存在导电性薄膜的导电性降低的担忧,此外,激光吸收剂的色调变明显,根据用途,有时会出现不令人满意的情况。
此外,本发明的导电性浆料中,可添加触变性赋予剂、消泡剂、阻燃剂、增粘剂、抗水解剂、流平剂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、颜料、染料。进一步地,也可适当添加碳二亚胺、环氧化物等作为树脂分解抑制剂。它们可单独使用或并用。
本发明的导电性浆料中,可在不损害本发明效果的程度,添加能与粘合剂树脂反应的固化剂(G)。通过添加固化剂,虽然存在固化温度变高,生产工序的负荷增加的可能性,但是通过由涂膜干燥时或激光蚀刻时产生的热导致的交联,可以期待涂膜的耐湿热性的提高。
关于能与本发明的粘合剂树脂反应的固化剂,其种类没有限定,但是从密合性、耐屈曲性、固化性等角度考虑,特别优选异氰酸酯化合物和/或环氧树脂。进一步地,关于异氰酸酯化合物,在使用将异氰酸酯基进行了嵌段化的异氰酸酯化合物时,储存稳定性提高,而优选。作为异氰酸酯化合物之外的固化剂,可列举出甲基化三聚氰胺、丁基化三聚氰胺、苯代三聚氰胺、尿素树脂等氨基树脂、酸酐、咪唑类、酚树脂等公知的化合物。这些固化剂中,可并用根据其种类选择的公知的催化剂或促进剂。作为固化剂的添加量,是以不损害本发明效果的程度而添加的量,其并没有特别限制,其中,相对于粘合剂树脂100质量份,优选0.5~50质量份,更优选1~30质量份,进一步优选2~20质量份。
作为可添加入本发明的导电性浆料的异氰酸酯化合物的例子,有芳香族或脂肪族的二异氰酸酯、3元以上的多异氰酸酯等,低分子化合物、高分子化合物均可。可列举出例如,四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯、氢化二苯甲烷二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、二聚酸二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂环族二异氰酸酯,或者这些异氰酸酯化合物的三聚体,以及这些异氰酸酯化合物的过剩量和例如乙二醇、丙二醇、三羟甲基丙烷、丙三醇、山梨醇、乙二胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等低分子活性氢化合物或各种聚酯多元醇类、聚醚多元醇类、聚酰胺类的高分子活性氢化合物等反应而获得的末端含异氰酸酯基的化合物。此外,作为异氰酸酯基的嵌段化剂,可列举出例如苯酚、苯硫酚、甲硫基苯酚、乙硫基苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚、硝基苯酚、氯苯酚等酚类;丙酮肟、甲基乙基酮肟、环己酮肟等肟类;甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类;氯乙醇、1,3-二氯-2-丙醇等卤代醇类;叔丁醇、叔戊醇等叔醇类;ε-己内酰胺、δ-戊内酰胺、γ-丁内酰胺、β-丙内酰胺等内酰胺类、吡唑类嵌段剂,除此之外,还可列举出芳香族胺类、酰亚胺类、乙酰丙酮、乙酰乙酸酯、丙二酸乙酯等活性亚甲基化合物、硫醇类、亚胺类、咪唑类、尿素类、二芳基化合物类、亚硫酸氢钠等。其中,从固化性的角度考虑,特别优选肟类、咪唑类、胺类、吡唑类。
本发明中作为固化剂使用的环氧化合物,可列举出例如双酚A缩水甘油醚、双酚S缩水甘油醚、酚醛清漆缩水甘油醚、溴化双酚等的缩水甘油醚型、六氢化邻苯二甲酸缩水甘油酯、二聚酸缩水甘油酯等缩水甘油酯型、异氰脲酸三缩水甘油酯、或者3,4-环氧环己基甲基羧酸酯、环氧化聚丁二烯、环氧化大豆油等脂环族或脂肪族环氧化物等,即可单独使用一种,也可并用二种以上。其中,从固化性的角度考虑,最优选双酚A缩水甘油醚,其中,进一步优选分子量小于5000、一分子中具有2个以上的缩水甘油醚基者。
本发明的导电性浆料的粘度没有特别限定,可根据涂膜的形成方法进行适当地调整。例如,在通过丝网印刷来将导电性浆料涂布于基材时,关于导电性浆料的粘度,在印刷温度下用BH型粘度计以20rpm的条件进行测定时的粘度,优选为200dPa·s以上,进一步优选为400dPa·s以上,最优选为600dPa·s以上。上限没有特别限定,但在粘度过高时,有时会出现下述情况:导电性薄膜的膜厚变得过厚,激光蚀刻加工适应性降低。
本发明的导电性浆料,其F值优选为60~95%,更优选为75~95%。F值是表示相对于浆料中所含的全部固体成分100质量份的填料质量份的数值,表示为F值=(填料质量份/固体成分质量份)×100。此处所述的填料质量份是指导电性粉末的质量份,固体成分的质量份是指除溶剂以外的成分的质量份,包括全部导电性粉末、粘合剂树脂、其它固化剂、添加剂。在F值过低时,无法获得显示良好导电性的导电性薄膜,在F值过高时,导电性薄膜与基材的密合性和/或导电性薄膜的表面硬度倾向于降低,无法避免印刷性的降低。此外,此处的导电性粉末是指,金属粉和由非金属构成的导电性粉末这两者。
通过将本发明的导电性浆料涂布或印刷于基材上,形成涂膜,然后,使涂膜中含有的有机溶剂挥发,使涂膜干燥,据此可以形成本发明的导电性薄膜。将导电性浆料涂布或印刷于基材上的方法没有特别限定,其中,从工序的简便以及作为在使用导电性浆料来形成电气回路的业界普及的技术的角度考虑,优选通过丝网印刷法进行印刷的方法。此外,将导电性浆料涂布或印刷于比最终作为电气回路所需的导电性薄膜部位更宽些许的部位,这从降低激光蚀刻工序的负荷、高效地形成本发明的电气回路的角度考虑是优选的。
作为涂布本发明的导电性浆料的基材,优选使用尺寸稳定性优异的材料。其可以列举出例如,由聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)、聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate)或者聚碳酸酯等可挠性优异的材料形成的膜。此外,玻璃等无机材料也可作为基材使用。基材的厚度并无特别限定,其优选为12.5μm~1mm,进一步优选为25μm~0.5mm。考虑到图案形成材料的机械特性、形状稳定性或操作性等时,设定为上述范围。
此外,通过在涂布本发明的导电性浆料的基材的表面上进行物理处理和/或化学处理,可以使导电性薄膜与基材的密合性提高。作为物理处理方法的例子,可列举出喷砂(sandblast)法、喷射含有微粒的液体的湿喷(wet blast)法、电晕放电处理法、等离子处理法、紫外线或者真空紫外线照射处理法等。此外,作为化学处理方法的例子,可列举出强酸处理法、强碱处理法、氧化剂处理法、偶联剂处理法等。
此外,所述基材可为具有透明导电性层的基材。可将本发明的导电性薄膜层叠于透明导电性层上。所述透明导电性层的素材没有特别限定,可列举出例如以氧化铟·锡为主成分的ITO膜、由纳米尺寸的线状银形成的银纳米线膜。此外,透明导电性层不仅可以使用形成于基材整面的层,也可以使用通过蚀刻等除去透明导电性层的一部分后的层。
使有机溶剂挥发的工序,优选在常温下和/或在加热下进行。加热时,从使干燥后的导电性薄膜的导电性和密合性、表面硬度变良好的角度考虑,加热温度优选为80℃以上,更优选为100℃以上,进一步优选为110℃以上。此外,从基底的透明导电性层的耐热性、以及生产工序中节能的角度考虑,加热温度优选为150℃以下,更优选为135℃以下,进一步优选为130℃以下。在本发明的导电性浆料中混合有固化剂时,若在加热下进行使有机溶剂挥发的工序,则会进行固化反应。
本发明的导电性薄膜的厚度,可根据使用用途,设定为适当的厚度。其中,从干燥后的导电性薄膜的导电性良好的角度考虑,以及从激光蚀刻加工适应性良好的角度考虑,导电性薄膜的膜厚优选为3μm以上、30μm以下,更优选为4μm以上、20μm以下,进一步优选为4μm以上、10μm以下。导电性薄膜的膜厚过薄时,存在无法获得作为回路所期望的导电性的可能性。膜厚过厚时,激光蚀刻加工所需的激光照射量必须过大,有时会出现给基材带来伤害的情况。此外,膜厚的偏差大时,在导电性薄膜的蚀刻容易度上产生偏差,有变得容易产生由蚀刻不足导致的线间短路、由蚀刻过度导致的断线的倾向。因此,膜厚的偏差越小越好。
本发明的导电性薄膜的表面粗糙度Ra优选为0.7μm以下,更优选为0.5μm以下,进一步优选为0.4μm以下。表面粗糙度Ra过高时,变得容易在导电性薄膜的蚀刻端部产生锯齿纹(ギザ),存在变得容易产生线间的短路、由蚀刻过度导致的断线的可能性。由于表面粗糙度Ra受到浆料组成(特别是粘合剂种类与银粉种类)、浆料粘度、丝网印刷条件的强烈影响,故而有必要将它们进行适当地调整、控制。
本发明的电气回路是具有下述配线部位的电气回路:该配线部位是通过将激光照射于通过本发明的导电性浆料在基材上形成的导电性薄膜的至少一部分,从基材上将所述导电性薄膜的一部分除去,据此形成的。若采用这样的电气回路的形成方法,则与光刻法不同,其可使图案形成工序为干法工艺,不产生含有金属成分的废液,故而无需废液处理等,可以说是对环境友好的工艺。此外,工序也单纯,故而可抑制与制造设备相关的投资,制造设备运转后的维持管理也容易。此外,对通过导电性浆料在基材上形成导电性薄膜的方法没有特别限定,可通过印刷或涂装进行。
激光的照射方法没有特别限定,可使用近年来进行普及的激光蚀刻加工装置、或者使其尺寸精度进一步提高者。激光蚀刻加工装置,由于可以将用CAD等图像处理应用软件制得的数据直接用于激光加工,故而制造图案的切换是极其容易的。这可作为相对于以往进行的丝网印刷法中的图案形成的优点之一举出。
照射并吸收激光的部位中,激光的能量变换为热,通过温度上升来产生热分解和/或挥发,照射部位被剥离·除去。为了从基材高效地除去本发明的导电性薄膜的被照射激光的部位,优选本发明的导电性薄膜对照射激光的波长具有强吸收。因此,作为激光种类,优选选择在构成本发明的导电性薄膜的任意成分具有强吸收的波长区域中具有能量的激光种类。
作为激光种类,可列举出准分子激光(基本波的波长为193~308nm)、YAG激光(基本波的波长为1064nm)、光纤激光(基本波的波长为1060nm)、半导体激光等。基本上,使用任意方式、任意波长的激光种类都不存在任何问题。通过选择可以照射与导电性薄膜的任意构成成分的吸收波长区域一致、且基材不具有强吸收的波长的激光种类,可以高效地进行激光照射部位的导电性薄膜的除去,并且可以避免基材的伤害。从这样的角度考虑,作为照射激光种类,激光的波长优选为190nm~1100nm,进一步优选为500nm~1000nm。作为基材,使用层结构中具有聚酯的导电性薄膜,或者层结构中具有聚酯的导电性薄膜的一部分通过蚀刻被除去的薄膜时,从由于基材在基本波的波长处没有吸收,故而不容易给基材带来伤害的角度考虑,特别优选使用YAG激光或光纤激光。
激光输出、频率没有特别限定,但以可以以蚀刻宽度10~40μm除去激光照射部位的导电性薄膜、且基底的基材不发生损伤的方式,进行调节。一般地,激光输出优选在0.5~100W、频率10~1000kHz、脉冲宽度1000ns以下的范围内进行适当地调节。激光输出过低时,有导电性薄膜的除去变得不充分的倾向,但是通过降低激光的扫描速度或增加扫描次数,可以一定程度地回避这样的倾向。激光输出过高时,存在下述可能性:由于来自照射部分的热的扩散,导电性薄膜被剥离的部位变得比激光束直径大太多,线宽变得过细或断线。基于这一点,激光输出优选在0.5~20W、频率10~800kHz、脉冲宽度800ns以下的范围内进行适当地调节,进一步优选0.5~12W、频率10~600kHz、脉冲宽度600ns以下。脉冲宽度的下限优选1fs以上,进一步优选1ps以上,最优选为1ns以上。
激光的扫描速度,从由节拍时间的减少带来的生产效率提高的角度考虑是越高越好,具体地,优选在1000mm/s以上,更优选在1500mm/s以上,还优选在2000mm/s以上。上限没有特别限制,一般在10000mm/s以下。扫描速度过慢时,不仅生产效率降低,而且存在导电性薄膜以及基材因热历程而受到伤害的担忧。加工速度的上限没有特别规定,但是在扫描速度过高时,存在激光照射部位的导电性薄膜的除去变得不完全、电路短路的可能性。此外,扫描速度过快时,则在形成图案的边角部位,与直线部位相比,由于无法避免使扫描速度减速,故而存在下述可能性:边角部位的热履历与直线部位相比变得更高,边角部位的激光蚀刻加工部位周边的导电性薄膜的物性显著降低。
激光扫描可为移动激光的发射体、移动被照射激光的被照射体、或者将两者组合中的任意种,例如可通过使用XY位移台(XY stage)来实现。此外,也可以通过使用电流镜(galvano mirror)等改变激光的照射方向来扫描激光。
照射激光时,通过使用聚光镜(消色差透镜等),可以提高每单位面积的能量密度。作为该方法的优点,可举出下述优点:与使用掩模时相比,由于可提高每单位面积的能量密度,故而即使是小输出的激光振荡器也能够以高扫描速度进行激光蚀刻加工。将聚光后的激光照射至导电性薄膜时,需要调节焦距。焦距的调节,尤其需要根据涂布于基材的膜厚来调节,但优选以不给基材带来损伤且能够剥离·除去规定的导电性薄膜图案的方式进行调节。
在同一图案多次重复进行激光扫描,这是优选的实施方式之一。即使在第1次扫描中存在除去不完全的导电性薄膜部位时,或者在构成除去的导电性薄膜的成分再度附着于基材时,也可藉由多次扫描,来完全除去激光照射部位的导电性薄膜。扫描次数优选为4次,进一步优选为3次。上限没有特别限定,但由于存在因加工部位周边遭受多次热历程而受损伤、变色、涂膜物性降低的可能性,故而需要注意。此外,从生产效率的角度考虑,扫描次数当然是越少越好。
不在同一图案多次重复进行激光扫描,这也是优选的实施方式之一。只要不会给所得的导电性薄膜、导电性层叠体和电气回路的特性带来不良影响,当然是扫描次数越少,生产效率越优异。
本发明的导电性薄膜,由于以高浓度含有高价的导电性粉体,故而如果考虑所制造的电气回路制造所需要的总成本的话,则回收再利用从基材除去的导电性薄膜所含的导电性粉体是很重要的。通过在激光照射部位近旁设置高性能的集尘机,构筑高效回收导电性粉体的系统,可以成为充分划算的加工方法。
本发明的导电性薄膜、导电性层叠体和/或电气回路可作为触摸面板的构成部件使用。所述触摸面板既可以是电阻膜方式,也可以是静电容量方式。可适用于任意触摸面板,但由于本浆料适宜于形成细线,故而可以尤其适宜用于静电容量方式的触摸面板的电极配线用。此外,作为构成所述触摸面板的基材,优选使用具有ITO膜、银纳米线膜等透明导电性层的膜或玻璃基材,或者它们通过蚀刻被除去一部分后的基材。
实施例
为了进一步详细地说明本发明,列举以下实施例、比较例,但本发明完全不局限于实施例。此外,实施例、比较例中记载的各测定值是根据以下方法测得的值。
1.数均分子量
将试样粘合剂树脂溶解于四氢呋喃中以使树脂浓度成为0.5重量%程度,用孔径为0.5μm的聚四氟乙烯制成的膜滤器过滤,作为GPC测定试样。以四氢呋喃作为流动相,使用岛津制作所会社制造的凝胶渗透色谱(GPC)Prominence,以差示折光计(RI计)作为检测器,在柱温30℃、流量1mL/分钟的条件下进行树脂试样的GPC测定。此外,数均分子量是作为标准聚苯乙烯换算值,省去相当于分子量小于1000的部分而算出的。GPC柱使用昭和电工株式会社制造的shodex KF-802、804L、806L。
2.玻璃化转变温度(Tg)
将试样粘合剂树脂5mg放入铝制样品盘中密封,使用精工仪器(SeikoInstruments)株式会社制造的差示扫描量热分析仪(DSC)DSC-220,以20℃/分的升温速度至200℃而测定,求出玻璃化转变温度以下的基线的延长线与显示迁移部中的最大倾斜的切线的交点的温度。
3.酸值
精确称量试样粘合剂树脂0.2g,溶解于20mL的氯仿中。然后,指示剂使用酚酞溶液,用0.01N的氢氧化钾(乙醇溶液)进行滴定。酸值的单位为eq/ton,即作为每1吨试样的当量。另外,此处吨(ton)是公吨(metric ton)。
4.树脂组成
在氯仿-d中溶解试样粘合剂树脂,使用VARIAN制造的400MHz-NMR装置,通过1H-NMR分析求出树脂组成。
5.导电性层叠体试验片的制作
分别在厚度100μm的经过退火处理的PET膜(东丽公司制造,Lumirror S)以及ITO膜(尾池工业株式会社制造,KH150)上,用400目的不锈钢筛网通过丝网印刷法印刷导电性浆料,形成宽度25mm、长度450mm的实心图案,然后用热风循环式干燥炉,在130℃的条件下加热30分钟,将加热所得者作为导电性层叠体试验片。此外,调整印刷时的涂布厚度,以使干燥膜厚成为4~10μm。
6.密合性
用所述导电性层叠体试验片,按照JIS K-5400-5-6:1990,用Cellotape(注册商标)(日绊(Nichiban)株式会社制造),通过剥离试验来进行评价。其中,格子图形的各方向的切割数为11个,切割间隔为1mm。100/100表示无剥离、密合性良好,0/100表示全部剥离。
7.比电阻(specific electrical resistance)
测定所述导电性层叠体试验片的片材电阻和膜厚,算出比电阻。膜厚使用GaugeStand ST-022(小野测器会社制造),将PET膜的厚度作为0点,测定5点的固化涂膜的厚度,采用其平均值。片材电阻使用毫欧姆计(MILLIOHMMETER4338B)(HEWLETT PACKARD会社制造),对4片试验片进行测定,采用其平均值。此外,本毫欧姆计可检测出的范围为1×10-2以下(Ω·cm),1×10-2(Ω·cm)以上的比电阻在测定界限外。
8.耐湿热性试验:
将导电性层叠体试验片,在80℃的条件下加热300个小时,然后在85℃、85%RH(相对湿度)的条件下加热300个小时,然后常温放置24小时后,进行各种评价。
9.表面粗糙度
在所述导电性层叠体试验片1上,用表面粗糙度计(HANDYSURF E-35B,东京精密会社制造,基于JIS-1994算出),测定表面粗糙度Ra。
10.激光蚀刻加工适应性的评价
通过丝网印刷法,在聚酯基材(东丽公司制造的Lumirror S(厚度100μm))上,将导电性浆料印刷为2.5×10cm的长方形。丝网版使用400目、线径18μm、压延加工、乳剂厚10μ的不锈钢筛网,印刷机使用东海商事株式会社制造的SSA-TF150E,印刷条件为刮板(squeegee)速度100mm/s、刮刀(scraper)速度75mm/s、压入量1.0mm/s、间隙(clearance)1.5mm、刮板压0.4MPa、刮板角度75度、刮板硬度80度。印刷后,用热风循环式干燥炉在130℃的条件下进行30分钟的干燥,得到导电性薄膜。此外,稀释调整浆料,以使膜厚成为5~7μm。然后,在用上述方法制成的导电性薄膜上进行激光蚀刻加工,制作10片如图2所示的具有长度50mm的4个直线部分的图案,作为激光蚀刻加工适应性评价试验片。通过以40μm间距(L/S=20/20μm)扫描3次激光,来进行激光蚀刻加工。条件为激光源使用光纤激光(波长:1064nm),频率300kHz、扫描速度2500mm/s、脉冲宽度15ns,适当调整功率,实施激光蚀刻加工。
11.激光蚀刻加工适应性评价(1)细线两端间导通性
在所述激光蚀刻加工适应性评价试验片中,根据细线两端间的导通是否得以确保来评价。具体地,分别使用测试仪碰触端子1a-端子1c间、端子2a-端子2c间、端子3a-端子3c间、端子4a-端子4c间进行试验,确认是否导通(电),按照下述评价基准进行判定。另外,制作10片试验片,每1片4根,故而对40根细线实施评价。
○:对于全部40根细线,细线的两端间有导通
△:40根细线中,细线的两端间无导通的细线小于10根。
×:40根细线中,细线的两端间无导通的细线为10根以上。
12.激光蚀刻加工适应性评价(2)邻接细线间绝缘性
在所述激光蚀刻加工适应性评价试验片中,根据邻接的细线间的绝缘是否得以确保来评价。具体地,分别使用测试仪碰触端子1a-端子2a间、端子2a-端子3a间、端子3a-端子4a间进行试验,确认是否导通(电),按照下述评价基准进行判定。另外,制作10片试验片,每1片3标准,合计30标准,实施评价。
○:全部30标准的邻接细线间是绝缘的
△:20标准以上的邻接细线间是绝缘的
×:小于20标准的邻接细线间是未绝缘的
13.环状凹陷的评价
通过丝网印刷法,在聚酯基材(东丽公司制造的Lumirror S(厚度100μm))上,将导电性浆料印刷为0.5×80mm的长方形。丝网版使用400目、线径18μm、压延加工、乳剂厚10μ的不锈钢筛网,印刷机使用东海商事株式会社制造的SSA-TF150E,印刷条件为刮板速度100mm/s、刮刀速度75mm/s、压入量1.0mm/s、间隙1.5mm、刮板压0.4MPa、刮板角度75度、刮板硬度80度。印刷后,用热风循环式干燥炉在130℃的条件下进行30分钟的干燥,得到导电性薄膜。所获得的导电性薄膜中,使用激光显微镜(KEYENCE VHX-1000),计量环状凹陷的数量,根据下述评价基准进行判定。
环状凹陷的数量(个/cm2)
◎:0~5
○:6~20
△:21~50
×:51以上
<实施例1~3、比较例1>
根据表1所示的混合比,调整4种导电浆料。首先,将粘合剂树脂溶解于适当量的溶剂中,以使固体成分浓度成为35质量%,称量添加所获得的粘合剂树脂溶液、银粉1、固化剂、固化催化剂、残留的溶剂量、其它的添加剂,将它们预混合后,2次通过冷却三辊混炼机,分散。然后,在浆料过滤机(Protech公司制造的PF320A)上安装795目(不锈钢筛网过滤器(线径16μm、网眼16μm))的过滤器,进行上述浆料的过滤。
然后,将所获得的导电性浆料印刷成规定的图案,以使干燥膜厚成为17μm之后,干燥120℃×30分钟,获得导电性薄膜。使用所获得的导电性薄膜测定基本物性,然后,进行激光蚀刻加工的研究。评价结果如表1所示。
表1
另外,表1中,
银粉1:凝聚银粉(D50:1.3μm)
银粉2:片状银粉(D50:1.3μm)
银粉3:球状银粉(D50:1.3μm)
粘合剂树脂1:InChem制造的PKHC(苯氧树脂,数均分子量21000,Tg=89℃)粘合剂树脂2:InChme制造的PKHC改性物(苯氧树脂,数均分子量21000,Tg=97℃)粘合剂树脂3:东洋纺制造的Vylon 103(Tg=47℃,酸值25)
二氧化硅1:日本AEROSIL制造的AEROSIL 300(一次粒径:7nm)
碳1:狮王制造的ECP600JD(一次粒径:34nm)
无机填料1:东亚合成制造的离子捕捉剂IXE-PLAS A2(中值径:0.2μm)
溶剂1:乙二醇单丁醚醋酸酯
溶剂2:二乙二醇单乙醚醋酸酯
溶剂3:二乙二醇单丁醚醋酸酯
固化剂1:Baxenden制造的嵌段异氰酸酯BI7960
固化剂2:Baxenden制造的嵌段异氰酸酯BI7982
固化催化剂:共同药品株式会社制造的KS1260
分散剂1:毕克化学日本(Byk Chemie·Japan)(株式)会社制造的Disperbyk167
添加剂1:羧酸胺盐
添加剂2:羧酸
<应用例1>
使用所获得的导电浆料P1,将其进行印刷以使干燥膜厚成为17μm,改变干燥温度与干燥时间,评价环状凹陷缺陷、细线两端导通性、细线两端绝缘性。结果如表2~表4所示。在低温的条件下经长时间干燥时,显示具有下述倾向:环状凹陷减少,细线两端导通性、细线两端绝缘性得以改善。
表2
表3
表4
<应用例2>
使用所获得的导电浆料P2~P4,将其进行印刷以使干燥膜厚成为17μm,改变干燥温度与干燥时间,评价环状凹陷缺陷、细线两端导通性、细线两端间绝缘性。结果表示于表5~表7。
表5
表6
表7
<应用例3>
使用所获得的导电浆料P1~P4,改变各干燥条件,发现环状凹陷缺陷变少的条件,评价细线两端间导通性、细线两端间绝缘性。结果表示于表8。
表8
<实施例11>
根据表9所示的混合比,调制导电浆料。首先,将粘合剂树脂溶解于适当量的溶剂中,以使固体成分浓度成为35质量%,称量添加所获得的粘合剂树脂溶液、银粉1、固化剂、固化催化剂、残留的溶剂量、其它的添加剂,将它们预混合后,2次通过冷却三辊混炼机,分散。然后,在浆料过滤机(Protech公司制造的PF320A)上安装795目(不锈钢筛网过滤器(线径16μm、网眼16μm))的过滤器,进行上述浆料的过滤。然后,将得到的导电性浆料印刷为规定的图案后,干燥130℃×30分钟,得到导电性薄膜。使用本导电性薄膜测定基本物性,然后,进行激光蚀刻加工的研究。评价结果如表9所示。
<实施例12~21、比较例11~13>
改变导电性浆料的树脂以及配方,实施实施例12~21、比较例11~13。导电性浆料的配方以及评价结果如表9所示。实施例中,通过烘箱130℃×30分钟的较低温且短时间的加热,可以获得良好的涂膜物性。此外,对ITO膜的密合性、湿热环境试验后的评价也是良好的。
表9
另外,表9中,
银粉1:凝聚银粉(D50:1.3μm)
银粉2:片状银粉(D50:1.3μm)
银粉3:球状银粉(D50:1.3μm)
粘合剂树脂1:InChem制造的PKHC(苯氧树脂,数均分子量21000,Tg=89℃)
粘合剂树脂2:InChme制造的PKHC改性物(苯氧树脂,数均分子量21000,Tg=97℃)
粘合剂树脂3:东洋纺制造的Vylon 600(Tg=45℃,酸值30)
粘合剂树脂4:东洋纺制造的Vylon 103(Tg=47℃,酸值25)
粘合剂树脂5:东洋纺制造的Vylon 270(Tg=67℃,酸值30)
二氧化硅1:日本AEROSIL制造的AEROSIL 300(一次粒径:7nm)
二氧化硅2:日本AEROSIL制造的AEROSIL 130(一次粒径:16nm)
二氧化硅3:日本AEROSIL制造的AEROSIL R972(一次粒径:16nm)
溶剂1:乙二醇单丁醚醋酸酯
溶剂2:二乙二醇单乙醚醋酸酯
溶剂3:二乙二醇单丁醚醋酸酯
固化剂1:Baxenden制造的嵌段异氰酸酯BI7960
固化剂2:Baxenden制造的嵌段异氰酸酯BI7982
固化催化剂:共同药品(株式会社)制造的KS1260
分散剂1:毕克化学日本(株式)会社制造的Disperbyk167
添加剂1:羧酸胺盐
添加剂2:羧酸
<实施例31>
根据表10所示的混合比,调制导电浆料。首先,将粘合剂树脂溶解于适当量的溶剂中,以使固体成分浓度成为35质量%,称量添加所获得的粘合剂树脂溶液、银粉1、固化剂、固化催化剂、残留的溶剂量、其它的添加剂,将它们预混合后,2次通过冷却三辊混炼机,分散。然后,在浆料过滤机(Protech公司制造的PF320A)上安装795目(不锈钢筛网过滤器(线径16μm、网眼16μm))的过滤器,进行上述浆料的过滤。然后,将得到的导电性浆料印刷为规定的图案后,干燥130℃×30分钟,得到导电性薄膜。使用本导电性薄膜测定基本物性,然后,进行激光蚀刻加工的研究。评价结果如表10所示。
<实施例32~39、比较例1~3>
改变导电性浆料的树脂以及配方,实施实施例32~39、比较例31~33。导电性浆料的配方以及评价结果如表10所示。实施例中,通过烘箱130℃×30分钟的较低温且短时间的加热,可以获得良好的涂膜物性。此外,对ITO膜的密合性、湿热环境试验后的评价也是良好的。
表10
另外,表10中,
银粉1:凝聚银粉(D50:1.3μm)
银粉2:片状银粉(D50:1.3μm)
银粉3:球状银粉(D50:1.3μm)
粘合剂树脂1:InChem制造的PKHC(苯氧树脂,数均分子量21000,Tg=89℃)
粘合剂树脂2:InChme制造的PKHC改性物(苯氧树脂,数均分子量21000,Tg=97℃)
粘合剂树脂3:东洋纺制造的Vylon 600(Tg=45℃,酸值30)
粘合剂树脂4:东洋纺制造的Vylon 103(Tg=47℃,酸值25)
粘合剂树脂5:东洋纺制造的Vylon 270(Tg=67℃,酸值30)
碳1:狮王制造的ECP600JD(一次粒径:34nm)
碳2:狮王制造的Carbon ECP(一次粒径:39.5nm)
碳3:东海炭素制造的TOKABLACK#5500(算术平均粒径:25nm)
碳4:东海炭素制造的TOKABLACK#4400(算术平均粒径:38nm)
溶剂1:乙二醇单丁醚醋酸酯
溶剂2:二乙二醇单乙醚醋酸酯
溶剂3:二乙二醇单丁醚醋酸酯
固化剂1:Baxenden制造的嵌段异氰酸酯BI7960
固化剂2:Baxenden制造的嵌段异氰酸酯BI7982
固化催化剂:共同药品株式会社制造的KS1260
分散剂1:毕克化学日本(株式)会社制造的Disperbyk167
添加剂1:羧酸胺盐
添加剂2:羧酸
<实施例41>
根据表11、表12所示的混合比,调制导电浆料。首先,将粘合剂树脂溶解于适当量的溶剂中,以使固体成分浓度成为35质量%,称量添加所获得的粘合剂树脂溶液、银粉1、固化剂、固化催化剂、残留的溶剂量、其它的添加剂,将它们预混合后,2次通过冷却三辊混炼机,分散。然后,在浆料过滤机(Protech公司制造的PF320A)上安装795目(不锈钢筛网过滤器(线径16μm、网眼16μm))的过滤器,进行上述浆料的过滤。然后,将得到的导电性浆料印刷为规定的图案后,干燥130℃×30分钟,得到导电性薄膜。使用本导电性薄膜测定基本物性,然后,进行激光蚀刻加工的研究。评价结果如表11、表12所示。
<实施例42~67、比较例41~43>
改变导电性浆料的树脂和配方,实施实施例42~67、比较例41~43。导电性浆料的配方以及评价结果如表11、表12所示。实施例中,通过烘箱130℃×30分钟的较低温且短时间的加热,可以获得良好的涂膜物性。此外,对ITO膜的密合性、湿热环境试验后的评价也是良好的。
表11
表12
另外,表11、表12中,
银粉1:凝聚银粉(D50:1.3μm)
银粉2:片状银粉(D50:1.3μm)
银粉3:球状银粉(D50:1.3μm)
粘合剂树脂1:InChem制造的PKHC(苯氧树脂,数均分子量21000,Tg=89℃)
粘合剂树脂2:InChme制造的PKHC改性物(苯氧树脂,数均分子量21000,Tg=97℃)
粘合剂树脂3:东洋纺制造的Vylon 600(Tg=45℃,酸值30)
粘合剂树脂4:东洋纺制造的Vylon 103(Tg=47℃,酸值25)
粘合剂树脂5:东洋纺制造的Vylon 270(Tg=67℃,酸值30)
二氧化硅1:日本AEROSIL制造的AEROSIL 300(一次粒径:7nm)
二氧化硅2:日本AEROSIL制造的AEROSIL 130(一次粒径:16nm)
二氧化硅3:日本AEROSIL制造的AEROSIL R972(一次粒径:16nm)
碳1:狮王制造的ECP600JD(一次粒径:34nm)
碳2:狮王制造的Carbon ECP(一次粒径:39.5nm)
无机填料1:东亚合成制造的离子捕捉剂IXE-700F(中值径:1.5μm)
无机填料2:东亚合成制造的离子捕捉剂IXE-100(中值径:1.0μm)
无机填料3:东亚合成制造的离子捕捉剂IXE-PLAS A1(中值径:0.5μm)
无机填料4:东亚合成制造的离子捕捉剂IXE-PLAS A2(中值径:0.2μm)
无机填料5:东亚合成制造的离子捕捉剂IXE-PLAS B1(中值径:0.4μm)
无机填料6:石原产业制造的氧化钛CR-57(平均粒径:0.25μm)
无机填料7:石原产业制造的氧化钛A-100(平均粒径:0.15μm)
无机填料8:堺化学制造的硫酸钡B-1
无机填料9:堺化学制造的硫酸钡B-65
溶剂1:乙二醇单丁醚醋酸酯
溶剂2:二乙二醇单乙醚醋酸酯
溶剂3:二乙二醇单丁醚醋酸酯
固化剂1:Baxenden制造的嵌段异氰酸酯BI7960
固化剂2:Baxenden制造的嵌段异氰酸酯BI7982
固化催化剂:共同药品株式会社制造的KS1260
分散剂1:毕克化学日本(株式)会社制造的Disperbyk167
添加剂1:羧酸胺盐
添加剂2:羧酸
工业上的可利用性
本发明的导电性覆膜,通过干燥固化含有导电填料、粘合剂树脂与溶剂的导电性浆料来获得,在表面无特异性缺陷,故而激光蚀刻加工适应性优异,可收率良好地形成L/S=50/50μm以下的微细线,因而可应用于应用印刷技术来形成微细回路的所有用途,尤其是可在触摸面板、显示器、数字转换器、抗静电等广泛领域中使用。