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TWI569700B - 導電性圖案生成方法 - Google Patents

導電性圖案生成方法 Download PDF

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TWI569700B
TWI569700B TW101143973A TW101143973A TWI569700B TW I569700 B TWI569700 B TW I569700B TW 101143973 A TW101143973 A TW 101143973A TW 101143973 A TW101143973 A TW 101143973A TW I569700 B TWI569700 B TW I569700B
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conductive pattern
substrate
particles
pattern
film
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TW101143973A
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Inventor
內田博
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昭和電工股份有限公司
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Description

導電性圖案生成方法
本發明關於一種經改良之導電性圖案形成方法。
習慣上一般以經由結合銅箔和光阻劑之微影蝕刻法形成電路圖案的方法作為製造精細電路圖案之技術，但是此方法需要較多數量之製程且廢水/廢液處理之成本昂貴且因此，從環境議題之觀點來看希望改良此方法。再者，使用藉以加工經由加熱汽化法或濺鍍法製造金屬薄膜以形成圖案之光微影法(photolithography)的技術係已知。然而，真空環境對於該加熱汽化法及濺鍍法是絕對必要的而成本將會非常高且因此，若此技藝應用於配線圖案，將難以降低製造成本。
因此，提出藉由使用金屬墨(包括含能使用還原劑還原成金屬之金屬氧化物的墨水)塗印以產生電路之技術。藉由塗印之電路形成技術能於低成本及高速度下製造大量產物，因此一些製造廠商已經研究出實際用於製造電子裝置之方法。
然而，根據藉由使用加熱爐加熱並燒結金屬之方法，該加熱製程是耗時之製程且若塑膠基材無法忍受燒結該金屬墨所需的加熱溫度，不得已得於該塑膠基材能忍受之溫度下燒結，而引起可能無法達到適當導電性之問題。
因此，如專利文件1至3所述，嘗試藉由光照射應用 並轉化含奈米粒子之組合物(墨水)為金屬配線。
使用光能或微波加熱之方法可僅加熱墨水部分且為非常好之方法，但是可能引起當使用金屬粒子本身時，獲得之導電性膜的導電性沒經適當改善的問題，或當使用氧化銅時，獲得之導電性膜的空隙百分比大或該氧化銅之一部分沒還原且仍保持氧化銅的問題。
此外，燒結必須使用直徑為1 μm或更小之金屬或金屬氧化物粒子，引起花費許多錢製備此奈米粒子之問題。
再者，專利文件4揭示藉由以分配方式加壓填充導電性微粒之黏性物質同時加熱該黏性物質而形成導電性圖案於具有撓性之膜基材上的技術，但是這樣之加壓製程無法應用於經由光照射或微波照射施行之加熱製程。
引證例 專利文件
〔專利文件1〕日本專利案國內公開第2008-522369號
〔專利文件2〕WO 2010/110969
〔專利文件3〕日本專利案國內公開第2010-528428號
〔專利文件4〕日本專利案公開第2008-124446號
一般，形成於基材上之導電性圖案據理解隨著遞增之導電性(遞減之體積電阻率)具有較高之效能。因此，吾人所欲為進一步改善由習用技術所形成之導電性圖案的導 電性。
本發明之目的在於提供能改善導電性圖案之導電性的導電性圖案形成方法，該導電性圖案係藉由使用金屬墨(包括含能使用還原劑還原成金屬之金屬氧化物的墨水)塗印而形成。
為了達到以上的目的，本發明的具體實施例是導電性圖案形成方法，其包括塗印含金屬氧化物粒子和還原劑及/或金屬粒子之組合物於基材之表面上；藉由內部熱產生系統加熱該經塗印之組合物的至少一部分，使得受熱部位顯現導電性；及對該顯現導電性之部位施壓以獲得導電性圖案。
在該施壓製程中，當對該顯現導電性之部位施壓時，同時將絕緣保護膜加壓密封於該導電性圖案形成於其上之基材的表面上。
該內部熱產生系統係藉由光照射加熱或藉由微波照射加熱。
用於該金屬粒子之材料是金、銀、銅、鋁、鎳或鈷，且用於該金屬氧化物粒子之材料是氧化銀、氧化銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化鋅、氧化錫或氧化銦錫。
照射該組合物之光係波長為200至3000 nm之脈衝光。
照射該組合物之微波係具有1 m至1 mm之波長。
該還原劑係多元醇或羧酸。至於該多元醇，可使用低分子量多元醇例如乙二醇和甘油聚合物還有聚烷撐二醇。
根據本發明，可提供能改善導電性膜之導電性的導電性圖案形成方法。
以下將依照圖式描述進行本發明之模式(後文中稱為具體實施例)。
第1(a)至1(e)圖顯示根據具體實施例之導電性圖案形成方法的流程圖。在第1圖中，製備基材10(a)且依照預定圖案塗印含金屬粒子及/或金屬氧化物粒子及還原劑之組合物(墨水)於該基材10上以形成墨水層12(b)。關於該圖案之形狀沒有特定限制。該圖案可為配線圖案或均勻圖案。再者，在本說明書中，該導電性圖案係導電性膜，其係由形成為圖案之金屬製成的導電性金屬薄膜，該膜係藉由下列方式獲得：把金屬粒子或金屬氧化物粒子分散於黏著劑樹脂中之組合物形成為經塗印之圖案，及對該經塗印之圖案施以光照射以燒結該等金屬粒子或該等金屬氧化物粒子。
以經塗印之線路板或絕緣基板方式使用的基板均可作為該基材10且此基材包括複合基材例如氧化鋁等之陶瓷基材、玻璃基材、紙基材、紙酚基材及玻璃環氧基材及膜 基材例如聚醯亞胺基材、聚酯基材及聚碳酸酯基材。在該膜基材之案例中，若該膜太薄，就無法有效地施行加壓。因此，較佳地，該膜應該為至少10 μm厚，且更佳地，至少50 μm厚。
在這些基材之表面上，可進行表面處理例如電漿或電暈處理以改善黏合性(adhesiveness)，或當需要時可塗覆黏著樹脂例如環氧樹脂或聚醯胺酸以改善對墨水之黏合性。
金、銀、銅、鋁、鎳或鈷等均可作為該等金屬粒子之材料，且氧化銀、氧化銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化鋅、氧化錫或氧化銦錫等均可作為該等金屬氧化物粒子之材料。該還原劑將描述於後文。
能使用之金屬粒子或金屬氧化物粒子的粒徑取決於預基之塗印精確度，但是若該粒徑太小，將變得難以設計墨水混合物且此外，比表面積增大且因此，必須相對地提高用於防止凝集之保護性膠體的量。另一方面，若該粒徑太大，將會有無法塗印微細圖案及由於粒子間接觸差使燒結有困難之缺點。因此，關於球形粒子，該粒徑一般選自5 nm至10 μm，較佳為10 nm至5 μm。該等球形粒子以外之扁平粒子及線狀粒子也可使用。關於該扁平粒子，粒子厚度係選自5 nm至10 μm，較佳為10 nm至5 μm，該扁平粒子之外形係圓形或多邊形，且具有最短長度之扁平粒子部分(例如，當該外形係圓形時之直徑，當該外形係橢圓形時之短軸，或當該外形係多邊形時之最短側)具有該 部分厚度之至少5至1000倍的長度，較佳為10至100倍。關於該線形粒子，該線直徑係選自5 nm至2 μm，較佳為10 nm至1 μm，且該線長度係選自1 μm至200 μm，較佳為2 μm至100 μm。
關於本文所用之金屬(在氧化物之案例中，經還原之金屬)的物性，較佳為較低之彈性模數，因為變形變得更容易。然而，若該彈性模數太低，就無法確保實際上足夠之強度。從楊氏模數之觀點來看的彈性模數較佳為30×109 N/m2至500×109 N/m2，更佳為50×109 N/m2至300×109 N/m2。
在該球形粒子之案例中，該粒徑意指可經由雷射繞射/散射法或動態光散射法測量之數值標準的平均粒徑D50(中值粒徑)。在該扁平粒子或線形粒子之案例中，該粒徑意指由SEM觀察測到之大小。
再者，當然之事，當塗印該墨水時，較佳為經過塗印之後的經塗覆部分之粒子密度係儘可能均勻。
接下來，該墨水層12係藉由光照射或微波照射作為內部熱產生系統加熱，所以藉由加熱使該墨水層12轉化為導電性層14而使該受熱部分顯現導電性(c)。在該內部熱產生系統中，加熱該墨水中之金屬粒子及/或金屬氧化物粒子且沒加熱該基材10且因此，即使是使用由塑膠製成之基材10，也能防止該基材10變形。因此，該墨水層12能被加熱直到該墨水層12中充分顯現導電性為止。照射於該墨水層12之光和微波將描述於後文。
當該墨水層12以製程(c)中之光或微波照射時，在短時間內快速加熱金屬粒子及/或金屬氧化物粒子且產生氣泡，其使得該導電性層14內側由該墨水層12轉化成之空隙更可能產生。該等空隙之產生機構及形態在使用該等金屬氧化物粒子之案例及使用該等金屬粒子之案例之間有些差異。當使用該等金屬氧化物粒子時，產生金屬之連續燒結體，且由於還原時產生之氣體，產生空隙。另一方面，當使用金屬粒子時，由於該等粒子之頸縮而顯現導電性，且留在該等粒子之間的空間形成空隙。在任一案例中，在本具體實施例中，該顯現導電性之導電性層14係藉由適當壓榨機16加壓以壓碎存在於該導電性層14內側之空隙，所以藉由改善該導電性層14之導電性獲得導電性圖案18(d)。加壓之方法沒有限制，且可列舉藉由固定製程(c)中獲得且其上形成該導電性層14之基材10於硬質平面及移動由硬桿施以點壓之加壓點施以表面加壓之方法、藉由將該基材10夾於二輥之間以施以線性壓力及轉動該等輥而加壓於整個表面之方法及藉由將該基材10夾於二平板之間且使用普通加壓裝置依照批次法加壓之方法等。
當於製程(d)中加壓該導電性圖案18時，絕緣保護膜20可同時加壓密封於該導電性圖案18形成於其上之基材的表面上。因此，如第1E圖所示，以該絕緣保護膜20覆蓋該導電性圖案18所以能預防該導電性圖案18之氧化且能抑制該導電性圖案18之導電性的降低。
在第1D和1E圖所示之實例中，該導電性圖案18係形成於該基材10之一側上，但是當控制該等導電性圖案18之形成位置時該等導電性圖案18即能形成於該基材10之兩側且能將該等絕緣保護膜20加壓密封於兩側上。
至於用於該墨水之還原劑，醇化合物例如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、環己醇及萜品醇；多元醇例如乙二醇、丙二醇及甘油；羧酸例如甲酸、乙酸、草酸及丁二酸；羰基化合物例如丙酮、甲乙酮、苯甲醛及辛醛；酯化合物例如乙酸乙酸、乙酸丁酯及乙酸苯酯；或烴化合物例如己烷、辛烷、甲苯、萘、十氫萘及環己烷均能使用。當中，考量該還原劑之效率，多元醇例如乙二醇、丙二醇及甘油或羧酸例如甲酸、乙酸及草酸係適合的。
黏著劑樹脂必須使用含金屬粒子及/或金屬氧化物粒子之導電性圖案形成組合物作為墨水，且也可使用黏著劑樹脂扮作還原劑。聚-N-乙烯基化合物例如聚乙烯基吡咯烷酮及聚乙烯基己內酯；聚伸烷二醇化合物例如聚乙二醇、聚丙二醇及聚THF；熱塑性樹脂及熱固性樹脂例如聚胺酯、纖維素化合物及其衍生物、環氧化合物、聚酯化合物、氯化聚烯烴及聚丙烯酸系化合物均可作為也扮作還原劑之聚合性化合物。當中，考量黏合劑效應較佳為聚乙烯基吡咯烷酮且考量還原效應較佳為聚乙二醇、聚丙二醇或聚胺酯化合物。附帶地，聚乙二醇及聚丙二醇係歸類為多元醇且特別是具有適合作為還原劑之性質。
黏著劑樹脂之存在絕對有必要，但是大量黏著劑樹脂 造成使導電性較不可能顯現之問題且若其量太小，黏合粒子之容量將變小。因此，相對於100質量份之金屬粒子及/或金屬氧化物粒子總量1至50質量份，較佳地3至20質量份之黏著劑樹脂量較佳。
能用之溶劑取決於預期之塗印方法，且眾所周知之有機溶劑或水溶劑等均可使用。
波長為200 nm至3000 nm之脈衝光可作為照射於該墨水層12之光。文中"脈衝光"意指其光照射時期(照射時間)介於數微秒至數10毫秒，且當光照射重複許多次時，如第2圖所示，無光照射時期(照射間隔(關))係存在於第一光照射時期(開)與第二光照射時期(開)之間。儘管該脈衝光的光強度在第2圖中似乎固定，但是在一光照射時期(開)中之光強度可以變化。該脈衝光從包括閃光燈例如氙閃光燈在內之光源放射。脈衝光係藉由使用這樣之光源照射於該墨水層12。當照射重複n次時，一個第2圖之循環(開+關)即重複n次。當照射重複進行時，較佳在下一個脈衝光照射之前從該基材側冷卻使該基材能被冷卻至室溫。
較佳以約20微秒至約10毫秒之範圍作為脈衝光的一個照射時間(開)。當該照射時間(開)比20微秒短時，燒結不會進行且導電性圖案之效能改善效果降低。當該照射時間(開)比10毫秒長時，由於光降解及熱降解造成之負面效應佔優勢。單一次脈衝光照射具有一次的效果，但是如上所述，照射可以重複進行。
該墨水層12也可藉由微波加熱。當該墨水層12係藉由微波加熱時，能使用之微波係波長範圍為1 m至1 mm(頻率介於300 MHz至300 GHz)之電磁波。
用於該絕緣保護膜20之材料沒有明確限制且眾所周知之塗覆材料均可使用，該塗覆材料包括熱塑性樹脂、光固化樹脂及熱固化樹脂，例如聚醯亞胺樹脂、聚酯樹脂、纖維素樹脂、乙烯醇樹脂、氯化乙烯樹脂、乙酸乙烯酯樹脂、環烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸系樹脂、環氧樹脂、聚胺酯樹脂及ABS樹脂等。該絕緣保護膜20之厚度較佳為1 μm或更大及188 μm或更小且特佳為5 μm或更大及100 μm或更小。於該保護膜之一表面上，可進行表面處理例如電漿或電暈處理以改善該黏合性，或可塗覆黏著樹脂例如環氧樹脂或聚醯胺酸以改善對於墨水之黏合性。
第3圖顯示根據本具體實施例之導電性圖案形成設備的示意圖。在第3圖中，從塑膠膜之輥22供應塑膠膜23以形成該基材10且藉由黏著層施敷單元24施敷適當黏著劑於該塑膠膜23之預定位置。按照預定圖案藉由塗印單元26塗印該墨水於已經施敷該黏著劑之塑膠膜23的預定位置以形成該墨水層12。該墨水層12係藉由加熱單元28加熱，該加熱單元28藉由內部熱產生系統透過光照射或微波照射加熱標的物以形成該導電性層14。接著，把該帶有經形成之導電性層14的塑膠膜23供給由加壓輥構成之加壓單元30。
另一方面，從絕緣膜之輥32供應絕緣膜33以作為該絕緣保護膜20且藉由黏著層施敷單元34施敷適當黏著劑於該絕緣膜33之預定位置。接下來，把藉由衝壓單元36衝壓出使經塗印之電路(導電性層14)帶電所需的對應部分之絕緣膜33供給該加壓單元30。
該加壓單元30對準該塑膠膜23及該絕緣膜33且藉由構成該加壓單元30之加壓輥同時加壓以藉由該黏著劑將該絕緣膜33層疊於該塑膠膜23之導電性層14形成於其上之表面。此時，藉由該加壓輥加壓該導電性層14以壓碎存在於該導電性層14內側之空隙。
藉由該加壓單元30加壓期間之壓力沒有明確限制，只要該導電性層14能藉以變形，但是當藉由加壓輥加壓密封時，該線性壓力較佳為1 kgf/cm(980 Pa．m)或更大及100 kgf/cm(98 kPa．m)或更小且特佳為10 kgf/cm(9.8 kPa．m)或更大且50 kgf/cm(49 kPa．m)或更小。該基材(該塑膠膜23及該絕緣膜33)之供料速度(線速)可適當地選自實際有用之範圍且一般，該供料速度較佳為10 mm/min或更大及10000 mm/min或更小且特佳為10 mm/min或更大及100 mm/min或更小。這是因為若該供料速度太快，無法獲得充分之加壓時間。然而，壓力接合之次數能藉由增加加壓輥之數目而增加，且該供料速度能藉由增加加壓時間而變得更快。
在藉由使用普通加壓裝置夾於兩個平板之間加壓之案例中，壓力均勻性比使用加壓輥之案例差但是能使用普通 加壓裝置。該壓力較佳為0.1至200 MPa，且更佳為1至100 MPa。
再者，加熱在加壓期間能施行加熱使接合更強。由於加壓，使體積電阻率降低，且同樣地，機械性質例如彎折強度會提高。本質上，遞增之壓力能比較有效降低該體積電阻率且改善該機械強度。然而，當該壓力太高時，用於該加壓設備之成本變得極高，而獲得之效果不是那麼高，且該基材本身可能損壞。所以，較佳為上述之上限值。
最後，該塑膠膜23及該絕緣膜33係藉由切削單元38切削以完成此產品。
根據第3圖所示之具體實施例，導電性圖案能，如上述，藉由連續製程形成。
實施例
本發明之實施例將具體描述於下文。下述之實施例嘗試使本發明更容易理解且本發明不限於此實施例。
在下列實施例及比較例中，體積電阻率係藉由Mitsubishi Chemical Analytech有限公司製造之LorestaGP測量且使用Hitachi High-Technologies股份有限公司製造之FE-SEM S-5200作為用於照像之SEM。當粒徑為500 nm或更大時使用雷射繞射/散射法(由Nikkiso有限公司製造之微米粒徑(microtrack grain size)分佈測量裝置MT3000II series USVR)測量粒子之數值標準的平均粒徑D50(中值粒徑)，且當粒徑小於500 nm時使用動態散射 法(由Nikkiso有限公司製造之奈米級(nanotrack)UPA-EX150)測量以藉由球形逼近法求出粒徑。
實施例1
藉由溶解作為黏合劑之聚乙烯基吡咯烷酮(由Nippon Shokubai有限公司製造)於作為還原劑之乙二醇和甘油(由Kanto Chemical有限公司製造之試劑)的混合水溶液(乙二醇：甘油：水=以重量比計為70：15：15)中製備40重量%之黏合劑溶液。混合1.5 g之此溶液和0.5 g之上述混合水溶液且再混合6.0 g之Tokusen Kogyo有限公司製造成銀粒子形式的N300(平均粒徑D50=470 nm)，且使用Planetary Centrifugal Vacuum Mixer THINKY MIXER ARV-310(AWATORI RENTARO)(由Thinky股份有限公司製造)把溶液徹底混合以生產用於塗印之糊。
藉由網版印刷把獲得之糊按照2 cm方形之圖案塗印於聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)達到9 μm之厚度。藉由使用由Xenone製造之Sinteron3300把脈衝光照射於上述獲得之樣品以使該圖案轉化為導電性圖案。在該脈波寬度調設於2000微秒，電壓調設於3000 V，且從20 cm之照射距離施以單一照射之照射條件之下，此刻該脈波能係2070 J。如上述形成之導電性圖案的厚度係24 μm且其體積電阻率係1.34×10-4 Ω．cm。
把聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之 Kapton 100V，厚度：25 μm)置於獲得之導電性圖案上以藉由夾於各自具有5 mm厚度的兩個20-cm之方形鏡面磨光不銹鋼板之間於10 MPa下加壓該聚醯亞胺膜經歷60秒(藉由Toyo Seiki Seisaku-Sho有限公司製造之小型試驗壓機MP-SCL)而獲得導電性圖案。經過加壓之後的導電性圖案厚度係14 μm且其體積電阻率係6.82×10-5 Ω．cm。結果顯示於表1中。
第4和5圖顯示加壓前後該導電性圖案之SEM照片。第4圖顯示250x、1000x及25000x平面照且第5圖顯示2500x、5000x及25000x斷面照。很清楚與加壓之前相比(描述成正好在光照射之後)加壓之後許多空隙均壓碎了。上述作業之順序係於大氣中完成。
實施例2
藉由溶解作為黏合劑之聚乙烯基吡咯烷酮(由Nippon Shokubai有限公司製造)於作為還原劑之乙二醇和甘油(由Kanto Chemical有限公司製造之試劑)的混合水溶液(乙二醇：甘油：水=以重量比計為70：15：15)中製備40重量%之黏合劑溶液。混合1.5 g之此溶液和0.5 g之上述混合水溶液且再混合6.0 g之Mitsui Mining & Smelting有限公司製造的銅粒子1050Y(平均粒徑D50=716 nm)，且使用Planetary Centrifugal Vacuum Mixer THINKY MIXER ARV-310(AWATORI RENTARO)(由Thinky股份有限公司製造)把溶液徹底混合以生產用於塗印之 糊。
藉由網版印刷把獲得之糊按照2cm方形之圖案塗印於聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)達到10 μm之厚度。藉由使用由Xenone製造之Sinteron3300把脈衝光照射於上述獲得之樣品以使該圖案轉化為導電性圖案。在該脈波寬度調設於2000微秒，電壓調設於3000 V，且從20 cm之照射距離施以單一照射之照射條件之下，該脈波能係2070 J。如上述形成之導電性圖案的厚度係22 μm且其體積電阻率係3.45×10-2 Ω．cm。
依照實施例1之相同方式把聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)置於獲得之導電性圖案上以於10 MPa下加壓該聚醯亞胺膜經歷60秒而獲得導電性圖案。經過加壓之後的導電性圖案厚度係16 μm且其體積電阻率係5.33×10-3 Ω．cm。結果顯示於表1中。
實施例3
藉由溶解作為黏合劑之聚乙烯基吡咯烷酮(由Nippon Shokubai有限公司製造)於作為還原劑之乙二醇和甘油(由Kanto Chemical有限公司製造之試劑)的混合水溶液(乙二醇：甘油：水=以重量比計為70：15：15)中製備40重量%之黏合劑溶液。混合1.5 g之此溶液和0.5 g之上述混合水溶液且再混合6.0 g之C.I.Kasei有限公司製造的 NanoTek CuO(平均粒徑D50=270 nm)，且使用Planetary Centrifugal Vacuum Mixer THINKY MIXER ARV-310(AWATORI RENTARO)(由Thinky股份有限公司製造)把溶液徹底混合以生產用於塗印之糊。
藉由網版印刷把獲得之糊按照2cm方形之圖案塗印於聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)達到9 μm之厚度。藉由使用由Xenone製造之Sinteron3300把脈衝光照射於上述獲得之樣品以使該圖案轉化為導電性圖案。在該脈波寬度調設於2000微秒，電壓調設於3000 V，且從20 cm之照射距離施以單一照射之照射條件之下，該脈波能係2070 J。如上述形成之導電性圖案的厚度係17 μm且其體積電阻率係1.29×10-4 Ω．cm。
依照實施例1之相同方式把聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)置於獲得之導電性圖案上以於10 MPa下加壓該聚醯亞胺膜經歷60秒而獲得導電性圖案。經過加壓之後的導電性圖案厚度係11 μm且其體積電阻率係9.17×10-5 Ω．cm。結果顯示於表1中。
第6和7圖顯示加壓前後該導電性圖案之SEM照片。第6圖顯示250x、1000x及25000x平面照且第7圖顯示2500x、5000x及25000x斷面照。很清楚與加壓之前相比(描述成正好在光照射之後)加壓之後許多空隙均壓碎了。
實施例4
藉由溶解作為黏合劑之聚乙烯基吡咯烷酮(由Nippon Shokubai有限公司製造)於作為還原劑之乙二醇和甘油(由Kanto Chemical有限公司製造之試劑)的混合水溶液(乙二醇：甘油：水=以重量比計為70：15：15)中製備40重量%之黏合劑溶液。混合1.5 g之此溶液和0.5 g之上述混合水溶液，且再按照氧化銅粒子形式(銅粒子：氧化銅粒子=90：10)混合5.4 g之Mitsui Mining & Smelting有限公司製造的銅粒子1020Y(平均粒徑D50=380 nm)及0.6 g之C.I.Kasei有限公司製造的NanoTek CuO(平均粒徑D50=270 nm)，且使用Planetary Centrifugal Vacuum Mixer THINKY MIXER(AWATORI RENTARO)ARV-310(由Thinky股份有限公司製造)把溶液徹底混合以生產用於塗印之糊。
藉由網版印刷把獲得之糊按照2 cm方形之圖案塗印於聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)達到12 μm之厚度。藉由使用由Xenone製造之Sinteron3300把脈衝光照射於上述獲得之樣品以使該圖案轉化為導電性圖案。在該脈波寬度調設於2000微秒，電壓調設於3000 V，且從20 cm之照射距離施以單一照射之照射條件之下，該脈波能係2070 J。如上述形成之導電性圖案的厚度係24 μm且其體積電阻率係2.43×10-4 Ω．cm。
依照實施例1之相同方式把聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)置於獲得之導電性圖案上以於10 MPa下加壓該聚醯亞胺膜經歷60秒而獲得導電性圖案。經過加壓之後的導電性圖案厚度係13 μm且其體積電阻率係1.35×10-4 Ω．cm。結果顯示於表1中。
實施例5
藉由網版印刷把由NovaCentrix製造之氧化銅墨水ICI-020(氧化銅平均粒徑D50=192 nm)按照2 cm方形之圖案塗印於聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)達到11 μm之厚度。藉由使用由Xenone製造之Sinteron3300把脈衝光照射於上述獲得之樣品以使該圖案轉化為導電性圖案。在該脈波寬度調設於2000微秒，電壓調設於3000 V，且從20 cm之照射距離施以單一照射之照射條件之下，此刻該脈波能係2070 J。如上述形成之導電性圖案的厚度係23 μm且其體積電阻率係3.22×10-4 Ω．cm。
依照實施例1之相同方式把聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)置於獲得之導電性圖案上以於10 MPa下加壓該聚醯亞胺膜經歷60秒而獲得導電性圖案。經過加壓之後的導電性圖案厚度係16 μm且其體積電阻率係9.27×10-5 Ω．cm。結果顯示於表1中。
實施例6
把實施例1獲得之糊按照第8(a)圖所示之圖案塗印於聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)達到5 μm之厚度。藉由使用由Novacentrix製造之Pulse Forge 3300把脈衝光照射於上述獲得之樣品以使該經塗印之圖案轉化為導電性圖案。在該脈波寬度調設於900微秒，電壓調設於350 V，且當該樣品置於該設備之輸送帶時施以單一照射之照射條件之下，該脈波能係5630 J/m2。當藉由試驗機(DIGITAL MULTIMETER PC5000a RS-232C，由Sanwa Electric Instrument有限公司製造)測量時，如上述形成之導電性圖案的厚度係12 μm，且於相對端之末端間的電阻係19 Ω。
如第8(b)圖所示，裁剪Panaprotect ETK50B(由Panac股份有限公司製造，丙烯酸系黏著層，厚度：5 μm，及PET基材，厚度：50 μm)且置於上述獲得之樣品上使該黏著表面與該經塗印之表面接觸，以藉由夾於各自具有5 mm厚度的兩個20-cm之方形鏡面磨光不銹鋼板之間於10 MPa下加壓該樣品經歷60秒(藉由Toyo Seiki Seisaku-Sho有限公司製造之小型試驗壓機MP-SCL)而獲得導電性圖案。當藉由試驗機測量時，獲得之樣品相對端之末端間的電阻係12 Ω。
在試驗負荷係500 g，摺疊角度係90度，及曲率半徑 係R0.38 mm的條件之下，藉由MIT試驗機(702號MIT型耐摺試驗機，產品編號H9145，由Mys-Tester有限公司製造)再對僅經施以照射之樣品及經施以照射及加壓之樣品施以耐摺強度試驗。即使經過100,000次耐摺試驗之後，在任一樣品中均沒發生電路斷裂。然而，在經照射但是沒加壓之樣品的耐摺試驗期間電阻值有改變，而經照射且加壓之樣品的電阻值幾乎沒改變，導致電路強度之數據提高。
比較例1
藉由網版印刷把實施例2之糊按照2 cm方形之圖案塗印於聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)。於250℃之烘箱中於空氣中加熱依此方式獲得之樣品經歷1小時。儘管由獲得之圖案的厚度11 μm暗示是緻密填充之銅粒子，但是體積電阻率是106 Ω．cm或更大之值。
依照實施例1之相同方式把聚醯亞胺膜(由Du Pont/Toray有限公司製造之Kapton 100V，厚度：25 μm)置於該導電性圖案上以於10 MPa下加壓該聚醯亞胺膜經歷60秒。結果，該圖案厚度變成9 μm，但是體積電阻率沒有改變。結果顯示於表1中。
比較例2
不於250℃之烘箱中加熱，而依照實施例1之相同方 式於250℃及10 MPa下加壓依照比較例1之相同方式塗印的樣品經歷60秒。結果，該圖案厚度變成8 μm，但是體積電阻率係106 Ω．cm或更大。結果顯示於表1中。
如表1所示，在實施例1至5的所有案例中經過脈衝光照射之後的圖案厚度比經脈衝光照射之前的圖案厚度更厚。這是因為空隙係由於脈衝光照射引起之快速加熱而產生於該導電性圖案內側。
比較例1顯示當藉由烘箱加熱而無光照射時加壓前後之厚度及體積電阻率。
比較例2顯示當同時進行加熱及加壓而無光照射時之厚度及體積電阻率。
另一方面，如實施例1至5所示，在藉由加壓壓碎空隙之所有案例中該導電性圖案厚度變得比加壓之前更薄且在所有案例中該導電性圖案之導電性均獲得改善(較低之體積電阻率)。
在使用如實施例2之相同糊的比較例1、2中，沒觀察到導電性之改善。這是因為空隙之產生於僅花時間在空氣中加熱之系統中減少了，但是不像脈衝光照射之案例，表面氧化在先且銅粒子之間的燒結無法適當進行。
10‧‧‧基材
12‧‧‧墨水層
14‧‧‧導電性層
16‧‧‧壓榨機
18‧‧‧導電性圖案
20‧‧‧絕緣保護膜
22‧‧‧輥
32‧‧‧輥
23‧‧‧塑膠膜
24‧‧‧黏著層施敷單元
26‧‧‧塗印單元
28‧‧‧加熱單元
30‧‧‧加壓單元
33‧‧‧絕緣膜
34‧‧‧黏著層施敷單元
36‧‧‧衝壓單元
38‧‧‧切削單元
第1圖係根據本發明之一具體實施例用於形成導電性圖案的方法之流程圖。
第2圖係例示脈衝光之定義的圖式。
第3圖係根據本發明之一具體實施例的導電性圖案形成設備之示意圖。
第4圖係顯示加壓前後該導電性膜的SEM照片之圖式。
第5圖係顯示加壓前後該導電性膜的SEM照片之圖式。
第6圖係顯示加壓前後該導電性膜的SEM照片之圖式。
第7圖係顯示加壓前後該導電性膜的SEM照片之圖式。
第8圖係例示塗印、加熱及加壓過程。
10‧‧‧基材
12‧‧‧墨水層
14‧‧‧導電性層
16‧‧‧壓榨機
18‧‧‧導電性圖案
20‧‧‧絕緣保護膜

Claims (8)

  1. 一種導電性圖案生成方法，其包含：塗印含金屬氧化物粒子和還原劑及/或金屬粒子之組合物於基材之表面上；藉由內部熱產生系統加熱該經塗印之組合物的至少一部分，使得受熱之部位顯現導電性；及對該顯現導電性之部位施壓以獲得導電性圖案，其中當對該顯現導電性之部位施壓時，同時將絕緣保護膜加壓密封於該導電性圖案形成於其上之基材的表面上。
  2. 如申請專利範圍第1項之導電性圖案生成方法，其中當同時將絕緣保護膜加壓密封於該導電性圖案形成於其上之基材的表面上時，作為該絕緣保護膜之絕緣膜自輥被連續地供給且隨後藉由加壓輥施壓而黏合於該導電性圖案形成於其上之該基材的表面上。
  3. 如申請專利範圍第1項之導電性圖案生成方法，其中該內部熱產生系統係藉由光照射加熱或藉由微波照射加熱。
  4. 如申請專利範圍第1項之導電性圖案生成方法，其中用於該金屬粒子之材料是金、銀、銅、鋁、鎳或鈷，且用於該金屬氧化物粒子之材料是氧化銀、氧化銅、氧化鎳、氧化鈷、氧化鋅、氧化錫或氧化銦錫。
  5. 如申請專利範圍第3項之導電性圖案生成方法，其中照射該組合物之光係波長為200至3000nm之脈衝光。
  6. 如申請專利範圍第3項之導電性圖案生成方法，其中照射該組合物之微波具有1m至1mm之波長。
  7. 如申請專利範圍第3項之導電性圖案生成方法，其中該還原劑係多元醇或羧酸。
  8. 如申請專利範圍第7項之導電性圖案生成方法，其中該多元醇係聚烷撐二醇。
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