高武 正義 (〒68 千葉県佐倉市坂戸631番地 DIC株式会社 総合研究所内 Chiba, 2858668, JP)
SENTE, Yasuhiro (Tokyo Plant35-58, Sakashita 3-chome, Itabashi-k, Tokyo 20, 1748520, JP)
DIC株式会社 (〒20 東京都板橋区坂下3丁目35番58号 Tokyo, 1748520, JP)
KOTAKE, Masayoshi (Central Research Laboratories 631, Sakado, Sakura-sh, Chiba 68, 2858668, JP)
高武 正義 (〒68 千葉県佐倉市坂戸631番地 DIC株式会社 総合研究所内 Chiba, 2858668, JP)
| 凸版反転印刷法により導電性パターンを形成するための実質的にバインダー成分を含まない導電性インキであって、 体積平均粒径(Mv)が10~700nmの導電性粒子、離型剤、表面エネルギー調整剤、溶剤成分を必須成分とし、 前記溶剤成分が25℃での表面エネルギーが27mN/m以上の溶剤と、大気圧下での沸点が120℃以下の揮発性の溶剤との混合物であり、 25℃におけるインキの表面エネルギーが10~21mN/mであることを特徴とする導電性インキ。 |
| 前記導電性粒子が銀および/または酸化銀である請求項1記載の導電性インキ。 |
| 前記離型剤がシリコーンオイルである請求項1または2記載の導電性インキ。 |
本発明は、凸版反転印刷法により導電性 ターンを形成するための実質的にバインダ 成分を含まない導電性インキに関する。
近年、従来の一般的な凸版、凹版、平版 孔版とは異なる印刷法として、凸版反転印 法(特許文献1参照)が開発されている。特許 献1には、シリコーン樹脂面に樹脂を塗布し て塗布面を形成する塗布工程と、該塗布面に 対して所定の形状で形成された凸版を押圧し て凸版の凸部分に樹脂を転写除去する工程と 、塗布面に残った樹脂を基盤に転写する転写 工程からなる凸版反転印刷法が開示されてお り、これによりインキ厚膜ムラがないカラー フィルターの形成や、レジスト剤パターンニ ングを高精細かつ樹脂平坦性の高い画像を得 ることができることが示されている。特許文 献1(段落0009)には、また、精密パターン形成 法として、フォトリソ技術の代替として、 リント基板のパターニングや電気回路のパ ーニングに応用できることが記載されてい 。
特許文献2には、体積抵抗率が1×10-4ω・cm以
である導電体材料、体積抵抗率が1×1010ω・c
m以上である絶縁体材料、体積抵抗率が1×10-3
・cm以上である抵抗体材料であって、これら
機能性材料の離型性面に塗布して塗布面を形
成する工程における粘度を50mPa・s以下に調整
することを特徴とする凸版反転印刷法による
印刷配線版を製造する方法が開示されている
。しかしながら凸版反転印刷法によるファイ
ンパターンの形成が可能でかつ実用可能な電
気特性を実現するために要求されるインキ組
成について具体的に示されていない。
例えば線幅10μm以下、厚さ1μmの導電性パタ
ンを、凸版反転印刷法により転写不良が無
安定的に形成し、かつそれぞれ形成したパ
ーンに要求される機能、例えば導電性、絶
性等を実現するためには、導電体、絶縁体
抵抗体を形成するインキそれぞれに特殊な
ンキ配合が必要となる。特に200℃以下の低
熱処理で導電性の高い導電性パターンを形
できる凸版反転印刷用導電性インキの組成
は、印刷性の他、電気的特性を考慮した特
なインキ組成が要求される。
特許文献3には、凸版反転印刷法によって微
細で精密な印刷パターンを形成する際に、イ
ンキ組成物がブランケット上で均一なインキ
被膜を形成できるような粘度、表面エネルギ
ーを有し、凸版との接触によって印刷パター
ンが形成されるまでに、完全な印刷パターン
がブランケット上に形成できるような乾燥性
、粘着性、凝集力が発現され、さらにブラン
ケット上のインキ塗膜が完全に被印刷基材上
に転写できるような粘着性、凝集力を具えた
精密パターンニングインキ組成物として、イ
ンキの粘度5mPa・s以下、表面エネルギーが25mN
/m以下であり、揮発性溶剤と、この揮発性溶
に可溶な樹脂と不溶な固形物を含有し、揮
性溶剤が速乾性溶剤と遅乾性溶剤の混合物
あるインキ組成物が開示されている。特許
献3においては、凸版反転印刷法により精密
パターンを形成するために必要となるインキ
組成について詳しく開示されているものの、
例えば導電パターン形成用インキで形成され
たパターンに優れた導電特性を付与するため
に必要となる組成について開示は無い。
本発明は、凸版反転印刷法により微細な 電性パターンを基板上に形成するときに、 写不良が無く安定的に形成することができ かつ低温焼成で優れた導電性を付与できる 版反転印刷用導電性インキを提供すること 課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は、凸 反転印刷法により導電性パターンを形成す ための実質的にバインダー成分を含まない 電性インキであって、体積平均粒径(Mv)が10~ 700nmの導電性粒子、離型剤、表面エネルギー 整剤、溶剤成分を必須成分とし、前記溶剤 分が25℃での表面エネルギーが27mN/m以上の 剤と、大気圧下での沸点が120℃以下の揮発 の溶剤との混合物であり、25℃におけるイン キの表面エネルギーが10~21mN/mであることを特 徴とする導電性インキを提供する。
本発明の凸版反転印刷用導電性インキに れば、凸版反転印刷法により微細な導電性 ターンを転写不良が無く安定的に形成する とができ、例えば導電性粒子として銀を用 た場合には形成した微細パターンを200℃以 の低温で焼成することで、比抵抗が10-5ω・c mオーダー以下の優れた導電性を付与するこ ができる。また、転写性に優れるので、全 写にて微細パターンの形成が可能となる。
以下、最良の形態に基づき、本発明を説明
る。
本発明のインキは、凸版反転印刷法により
電性パターンを形成するための導電性イン
に関するものである。
本発明において凸版反転印刷法とは、ブ ンケット上にインキを塗布してインキ塗布 を形成し、該インキ塗布面に凸版を押圧し 該凸版に接触する部分のインキをブランケ ト上から除去したのち、前記ブランケット に残ったインキを被印刷体に転写する印刷 法である。
本発明の導電性インキは、実質的にバイン
ー成分を含まないものとされる。一般的な
ンキにおいては、顔料などの固体粒子をバ
ンダー成分に混練し、分散させるが、本発
においては、インキ乾燥後の導電性粒子の
率を十分に高いものとするため、実質的に
インダー成分を含まないことを必須とする
である。本発明に言うバインダー成分とは
脂成分であり、具体例としては、天然ゴム
ポリオレフィン類、ポリエーテル類、ポリ
ステル類、アクリル樹脂、フェノール樹脂
メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、エ
キシ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられ、
発明の導電性インキは、これらの樹脂をい
れも、実質的に含まないものである。
しかし、用いる必須成分や任意に添加され
添加剤によっては、原料等として一部に樹
成分を含有する可能性もあるので、樹脂成
がインキ全重量に対して2%以下、より好ま
くは1%以下、更に好ましくは0.5%以下である
とが好ましい。
本発明の導電性インキは、体積平均粒径( Mv=Mean Volume Diameter)が10~700nmの導電性粒子、 型剤、表面エネルギー調整剤、溶剤成分を 須成分とする。本発明では樹脂成分を実質 に含まないので、他に任意成分を添加する 合は、低分子成分から選択する。
導電性粒子としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)
ニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、アルミ(Al)、鉄(Fe)、
白金(Pt)、パラジウム(Pd)、スズ(Sn),クロム(Cr)
鉛(Pb)等の金属粒子及びパラジウム合金(Ag/Pd
)等のこれら金属の合金;酸化銀(Ag2O)等の200℃
下の焼成で熱分解して導電性金属を与える
分解性金属化合物粒子銀;酸化亜鉛(ZnO)、酸
インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム酸化
鉛(IZO)等の導電性金属酸化物粒子;ポリエチ
ンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホ
酸(PEDOT/PSS)等の導電性高分子粒子が挙げら
る。導電性粒子は、体積平均粒径10~700nmが好
ましく、10~400nmがより好ましく、10~100nmが更
好ましい。これらナノオーダーの体積平均
径を有する粒子を用いることにより、凝集
による付着性の増強を図ることができ、ま
、微細なパターンを形成することができる
これらの粒子中でも、銀及び/又は酸化銀の
粒子、すなわち、銀粒子、酸化銀粒子、銀と
酸化銀を複合した粒子、またはこれらの2種
上の混合物が良好な導電性を得ることがで
好ましい。
離型剤としては、信越化学製KF96シリーズ や東レ・ダウコーニング製SH28(いずれも商品 )等のシリコーンオイルが好適に挙げられる 。特に、シリコーンの2~30量体である低分子 リコーン(分子量にして148~2220程度)がインキ ターンニング、焼成後の塗膜の導電性への 響が少なく好ましい。このようなシリコー オイルとしては、信越化学製KF96シリーズの 25℃の動的粘度が20mm2/s以下のシリコーンが挙 げられる。この離型剤の含有率は、全インキ 組成物中0.05~5.0質量%、好ましくは0.1~1.0質量% 好ましい。この離型剤を添加することによ 、溶剤や表面エネルギーの調整によってイ キのブランケットへの濡れ性を増大させて 、ブランケットからの剥離性を確保するこ ができる。これにより、凸版反転印刷法に ける転写性を改善することができる。
表面エネルギー調整剤としては、シリコ ン系やフッ素系が好適に使用できる。特に ッ素系の表面エネルギー調整剤が少量の添 で効果が大きく好ましい。フッ素系の表面 ネルギー調整剤として、例えば、大日本イ キ化学工業のメガファックシリーズが好適 用いられる。この表面エネルギー調整剤の 有率は、全インキ組成物中0.05~5.0質量%、好 しくは0.1~1.5質量%が好ましい。
本発明の導電性インキは、上述の表面エ ルギー調整剤を添加して、導電性インキ組 物の25℃における表面エネルギーを10~21mN/m 範囲内に調整することにより、ブランケッ へのインキ塗布時に、塗布されたインキ塗 の平滑性が向上しより均一な皮膜が得られ 。但し、この添加量範囲外で量が少ないと ブランケット上でのインキはじきが発生し り、インキ塗膜が均一にならずムラが生じ りして好ましくなく、量が多すぎると、焼 後のインキ塗膜の導電性の低下を引き起こ 好ましくない。
溶剤成分は、25℃での表面エネルギーが27 mN/m以上の溶剤(以下、これを「高表面エネル ー溶剤」とも言う。)と、大気圧下での沸点 が120℃以下の揮発性の溶剤(以下、これを「 沸点溶剤」とも言う。)との混合物とされる
上記の条件を満足する高表面エネルギー溶
としては、水、PD9(協和化学製ジオール類の
商品名;表面エネルギー約32mN/m)、プロピレン
ーボネート(PC;表面エネルギー約36mN/m)、エ
レングリコール(EG;表面エネルギー約40mN/m)、
プロピレングリコールモノメチルエーテルア
セテート(PGMAC;表面エネルギー約27mN/m)が挙げ
れる。前記高表面エネルギー溶剤は、上述
条件の上、さらに、表面エネルギーが30mN/m
上であるものが好ましい。
高表面エネルギー溶剤の含有率は、導電性
子(溶剤に分散した原料の場合は固形分のみ
)の重量に対して1~500%が好ましく、より好ま
くは1~200%でありさらに好ましくは3~70%である
。
また、上記の条件を満足する低沸点溶剤 しては、揮発性等を考慮して選択されるが 例えば次に挙げられるものが用いられる。 ステル系溶剤として、酢酸エチル、酢酸ノ マルプロピル、酢酸イソプロピル、アルコ ル系溶剤として、メタノール、エタノール 1-プロパノール、2-プロパノール、炭化水素 系溶剤として、トルエン、ペンタン、ヘキサ ン、シクロヘキサンなどが挙げられる。また これらは、それぞれの系内の混合物または複 数の系の混合物でもよい。
本発明の導電性インキは、上述の原料を 練し、均一化することで容易に製造するこ ができる。この導電性インキを用いた被印 体への導電性パターンの印刷は、凸版反転 刷法によって行われる。被印刷体にも特に 定はなく、例えばプラスチック、紙、ガラ 、セラミックス、金属などが挙げられる。
凸版反転印刷法においては、まず、ブラ ケット上にインキを塗布してインキ塗布面 形成する。ブランケットとしては、シリコ ンからなるシリコーンブランケットが好ま い。ブランケットの表面にインキ塗布面を 成した後、所定時間放置することにより、 記低沸点溶剤が揮発およびブランケット中 吸収されることによりインキの粘度が上昇 る。このとき、前記高表面エネルギー溶剤 インキ中に残留し、インキの適度な凝集性 保たれる。
該インキ塗布面に所定のパターンに応じ 版が形成された凸版を押圧すると、該凸版 接触する部分のインキがブランケット上か 除去される。このとき、導電性インキが適 な凝集性を有することにより、インキが構 破壊すること無しにブランケットからの剥 と、凸版への付着とが確実に行われ、ブラ ケットへの望ましくない残留が抑制される この結果、ブランケット上に残ったインキ より、凸版のパターンに応じたインキのパ ーンがブランケット上に形成される。
ブランケット上に残ったウェット状態も くは半乾燥状態の導電性インキを、被印刷 に転写する。このとき、導電性インキが適 な凝集性を有することにより、ブランケッ からの剥離と、被印刷体への付着とが確実 行われ、ブランケットへの望ましくない残 が抑制される。この結果、被印刷体には、 版に形成されたパターンに対して反転した ターンにより導電性パターンが形成される
従来のインキでは、バインダー成分を添 すると導電性パターンの導電性が低下する 方、バインダー成分を添加せずにインキを 整すると、インキの凝集性が低下し、凸版 被印刷体に意図したように転写されない部 (転写残り)が生じて高精細な微細パターン 形成に困難があった。これに対して本発明 導電性インキによれば、上述のインキ組成 有することにより、転写残りが抑制される で、完全転写を実現し、高精細な微細パタ ンの形成を容易化することができる。また 前記低沸点溶剤の揮発により、インキの付 性が短時間で得られる一方、前記高表面エ ルギー溶剤の残留により、インキの凝集性 持続し、パターンが維持される。
被印刷体に印刷された導電性パターンは 必要に応じて乾燥させた後、200℃以下の低 で焼成することにより、導電層を形成する とができる。このとき、前記高表面エネル ー溶剤は全部ないし大部分が蒸発する。こ ようにして形成された導電層は、有機半導 電極、配線、フレキシブル基板配線、電磁 シールド、透明電極(タッチパネル)等に利 することができる。例えば薄膜トランジス (TFT)の電極や配線のため、厚さ1μm以下(サブ クロンオーダー)から数μmで、幅数μmから数 十μmの導電性パターンの形成に利用すること ができる。
以下、実施例をもって本発明を具体的に 明する。また、特に断りのない場合、「%」 は質量基準によるものとする。
実施例および比較例に示す導電性インキ 原料として、次に示すものを用いた。
(導電性粒子)
・ファインスクエアSVE102:日本ペイント製ナ
銀分散体(粒径約20nm、固形分約30%、エタノー
ル分散体、2%以下の分散剤を含む。)
・AN30:三井金属Agナノスラリー(粒径約60nm、固
形分約70%、プロピレングリコールモノメチル
エーテル(PGM)中のスラリー)
・酸化銀コートFHD:三井金属製(粒径約0.4μm、
化銀コート銀微粒子、固形分約70%水中スラ
ー)
(表面エネルギー調整剤)
・TF-1303:大日本インキ化学工業株式会社製フ
素系表面エネルギー調整剤(固形分約30%)
・F-444:大日本インキ化学工業株式会社製フッ
素系表面エネルギー調整剤
(溶剤)
・PC:プロピレンカーボネート
・EG:エチレングリコール
・PD9:協和化学製ジオール
・PGMAC:プロピレングリコールモノメチルエー
テルアセテート
・PGM:プロピレングリコールモノメチルエー
ル
・IPA:イソプロピルアルコール
・IPAC:酢酸イソプロピル
(シリコーンオイル)
・KF96-1cs:信越化学製シリコーンオイル
・SH28:東レ・ダウコーニングシリコーンオイ
(バインダー成分)
・WEZ-888:大日本インキ化学工業製アクリル樹
(商品名アクリディックWEZ-888、固形分55%、1-
ブタノール中)
(実施例1)
導電性粒子として、上記ファインスクエアS
VE102(固形分約30%)を48%、フッ素系表面エネル
ー調整剤として、上記TF-1303(固形分約30%)を1.
3%、低沸点溶剤として、エタノールを50%、高
面エネルギー溶剤として、PCを0.5%、離型剤
して、上記KF96-1csを0.2質量%配合することに
り、実施例1に係る導電性インキを製造した
。この導電性インキの表面エネルギーを測定
したところ、14.7mN/mであった。ガラス製の凸
を用いた凸版反転印刷法で以下に示す手順
て線幅約10μmの導電性パターンを作製した
まず、シリコーン製ブランケットにバーコ
ターによりインキを均一に塗布し、次いで
ラス凸版をブランケット上インキ塗布面へ
し付けインキ転写除去した(初期転写)。さら
にブランケット上に形成されたインキパター
ンをガラスを押し付けることによりガラス上
に転写した(最終転写)。初期転写時及び最終
写においてブランケットへのインキ残りは
く良好な転写性を示した。また、転写した
約10μmの転写パターン画像は歪み欠落等無
シャープなエッジを形成していた。スピン
ーターによりスライドガラス上にインキ薄
を作成し180℃で焼成した後比抵抗を測定し
ところ、4.2×10-6ω・cmであった。
(実施例2)
導電性粒子として、上記ファインスクエアS
VE102(固形分約30%)を48%、フッ素系表面エネル
ー調整剤として、上記TF-1303(固形分約30%)を1.
7%、低沸点溶剤として、IPACを40%、高表面エネ
ルギー溶剤として、PGMACを10%、離型剤として
上記SH28を0.3質量%配合することにより、実
例2に係る導電性インキを製造した。この導
性インキの表面エネルギーを測定したとこ
、14.3mN/mであった。凸版反転印刷法で導電
パターンを作製するときの転写性は、初期
写性及び最終転写性ともにブランケット上
のインキの残存が無く良好であった。転写
た幅約10μmの転写パターン画像は歪み欠落等
無くシャープなエッジを形成していた。最終
スピンコーターによりスライドガラス上にイ
ンキ薄膜を作成し180℃で焼成した後比抵抗を
測定したところ8×10-6ω・cmであった。
(実施例3)
導電性粒子として、上記三井金属Agナノス
リーAN30(固形分約70%)を12%、酸化銀コートFHD(
形分約70%)を8%、フッ素系表面エネルギー調
剤として、上記TF-1303(固形分約30%)を1.5%、F-4
44を0.2%、低沸点溶剤として、エタノールを7.5
%、IPACを70%、高表面エネルギー溶剤として、
記PD9を0.5%、離型剤として、上記SH28を0.3質
%配合することにより、実施例3に係る導電性
インキを製造した。この導電性インキの表面
エネルギーを測定したところ、18.7mN/mであっ
。凸版反転印刷法で導電性パターンを作製
るときの転写性は、初期転写性及び最終転
性ともにブランケット上へのインキの残存
無く良好であった。転写した幅約10μmの転
パターン画像は歪み欠落等無くシャープな
ッジを形成していた。スピンコーターによ
スライドガラス上にインキ薄膜を作成し180
で焼成した後比抵抗を測定したところ、2.0×
10-5ω・cmであった。
(比較例1)
導電性粒子として、上記ファインスクエアS
VE102(固形分約30%)を48%、フッ素系表面エネル
ー調整剤として、上記TF-1303を1.4%、低沸点溶
剤として、IPACを40%、高表面エネルギー溶剤
して、EGを0.6%、PGMACを10%配合することにより
、比較例1に係る導電性インキを製造した。
の導電性インキの表面エネルギーを測定し
ところ、15.3mN/mであった。凸版反転印刷法で
導電性パターンを作製するときの転写性は、
初期転写性及び最終転写性ともにブランケッ
ト上へのインキの残存が認められ、パターン
に欠損が多く認められた。また、スピンコー
ターによりスライドガラス上にインキ薄膜を
作成し180℃で焼成した後比抵抗を測定したと
ころ、4.5×10-6ω・cmであった。
(比較例2)
導電性粒子として、上記ファインスクエアS
VE102(固形分約30%)を48%、フッ素系表面エネル
ー調整剤として、上記TF-1303(固形分約30%)を1.
5%、低沸点溶剤として、IPAを36%、高表面エネ
ギー溶剤として、PCを0.5%、PGMACを10%、バイ
ダー成分として、上記WEZ-888(固形分55%)を4%配
合することにより、比較例2に係る導電性イ
キを製造した。この導電性インキの表面エ
ルギーを測定したところ、15.7mN/mであった。
凸版反転印刷法で導電性パターンを作製する
ときの転写性は、初期転写性及び最終転写性
ともにブランケット上へのインキの残存がわ
ずかに認められ、パターンに欠損が認められ
た。スピンコーターによりスライドガラス上
にインキ薄膜を作成し180℃で焼成した後、比
抵抗を測定したところ、1.2×10-2ω・cmであっ
。
(比較例3)
導電性粒子として、上記ファインスクエアS
VE102(固形分約30%)を50%、フッ素系表面エネル
ー調整剤として、上記TF-1303(固形分約30%)を1.
5%、低沸点溶剤として、エタノールを48.5%配
することにより、比較例3に係る導電性イン
を製造した。この導電性インキの表面エネ
ギーを測定したところ、14.9mN/mであった。
版反転印刷法で導電性パターンを作製する
きの転写性は、バーコーターで形成したブ
ンケット上インキ薄膜の乾燥時間が極めて
く、また薄膜がブランケットに強く密着し
ラス凸版にインキを転写することが困難で
った。
以上の結果を表1にまとめて表す。
表1に示すように、実施例1~3の導電性イン キによれば、転写性、低温焼成による比抵抗 が良好であった。
本発明の導電性インキは、凸版反転印刷 により微細で精密な印刷パターンを被印刷 材上に形成するのに最適であり、有機半導 電極、配線、フレキシブル基板配線、電磁 シールド、透明電極(タッチパネル)等の製 に利用することができる。
Next Patent: METHOD FOR PRODUCING 6-HYDROXYETHYLPENAM COMPOUND
