JP2005246212A - 濾過方法及び該濾過方法を用いた電子材料用ペーストの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 異物、粗粒を除去することにより、突起、ピンホールが少なく、高精度パターンの形成時には欠損の少ない塗膜を形成することができる電子材料用ペーストを提供すること。
【解決手段】 電子材料用ペーストの濾過方法であって、濾過用フィルターとして畳織りメッシュを用いて前記電子材料用ペーストを濾過し異物、粗粒を除去することを特徴とする濾過方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は、濾過方法及び該濾過方法を用いた電子材料用ペーストの製造方法に関し、特に、ピンホールや形成パターンの突起、欠損などを嫌うプリント基板用、ＦＰＤ用部材等の高精度の塗膜、パターン形成材料として好適に用いられる電子材料用ペーストの製造技術に関するものである。

最近、無機粉末、有機バインダー、光重合性モノマー及び光重合開始剤を含有するフォト現像型ペーストにおいて、高精細のパターニング性能が要求されている。このため、ペースト中の異物、粗粒の低減要求は厳しくなってきている。

従来、フォト現像型ペースト製造における原料やペースト中の異物、粗粒除去に関しては、メッシュ数が１００〜４００程度の平織りメッシュを用いて２００〜４０μｍ程度のサイズの異物、粗粒を取り除く方法が採られてきた。しかしながら、この程度の異物、粗粒除去では膜厚が２０μｍ以下となるようなパターン形成においては、塗膜上に突起、ピンホールが発生したり、形成パターンに欠損が発生するなどの問題が生じていた。特に、無機粉を多く含むペーストでは、粗粒が多いために前記問題点が顕著であり、更にこれらの無機粉に延性・展性に富む金属粉末が含まれる場合、ロールミルによる混練の際に箔状の粗粒を生じ、これらの除去はより困難であるという問題点も有していた。

これに対し、ペーストの製造工程においてワニス作製後及びペースト作製後にそれぞれ濾過工程を具備する感光性銀ペーストの製造技術が開示されており（例えば、特許文献１参照。）、ここでは銀粉とガラスフリットを除いた原料成分を配合混練して得られたワニスを０．１〜１０μｍのメッシュにて濾過し、次いでそのワニスに銀粉、ガラスフリットを配合混練して得られたペーストを１０〜１００μｍのメッシュにて濾過する技術が用いられている。

しかしながら、このようなペーストの製造工程に応じて濾過工程を使い分ける技術をもってしても、ペースト中に異物、粗粒が残存し、工業的に安定してペーストを製造することは困難であった。
特開２００３−４３６７６号、特許請求の範囲、段落００１４

本発明は、上記問題点に鑑み開発されたものであり、その主たる目的は、異物、粗粒を除去することにより、突起、ピンホールが少なく、高精度パターンの形成時には欠損の少ない塗膜を形成することができる電子材料用ペーストを提供することにある。

本発明者は、上記目的の実現に向け鋭意研究した結果、電子材料用ペーストの濾過工程において平織りメッシュを用いると、濾過物が目開き（平面的な網目の開き）から直線的に通り抜ける結果、異物、粗粒も除去されることなく目開きから通り抜けることで濾過精度を悪くすることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明により、電子材料用ペーストの濾過方法であって、濾過用フィルターとして畳織りメッシュを用いて前記電子材料用ペーストを濾過し異物、粗粒を除去することを特徴とする濾過方法が提供される。

また、本発明により、原料成分を配合・混練してなる電子材料用ペーストの製造方法であって、原料成分を配合しこれを混練することによりペーストを得る工程と、前記ペーストを濾過用フィルターとして畳織りメッシュを用いて濾過することにより異物、粗粒を除去する工程とを具備することを特徴とする電子材料用ペーストの製造方法が提供される。

本発明においては、前記畳織りメッシュとして綾畳織りメッシュを用いることができる。

また、本発明により、前記濾過方法又は製造方法を用いて得られた電子材料用ペーストを用いて形成された塗膜又はパターンを具備するプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、プリント配線板又は電子部品が提供される。

なお、本発明において「畳織りメッシュ」、「平織りメッシュ」とは、各々メッシュが畳織り構造、平織り構造を有する濾過用フィルターをいい、前記畳織り構造が綾畳み織りである濾過用フィルターを特に「綾畳織りメッシュ」、平畳織りである濾過用フィルターを「平畳織りメッシュ」という。

また、本発明において電子材料用ペーストとは、プリント基板用部材、ＦＰＤ用部材等の電子材料に用いられるペーストをいう。また、異物とは、繊維など原料成分以外で意図せず混入したものをいい、粗粒とは、塗膜にしたとき突起、ピンホール発生の原因となるようなサイズの大きいガラス、銀、フィラーなどをいう。

本発明により、突起、ピンホールの発生が少なく、パターン形成時には欠損の少ない塗膜を形成し得る電子材料用ペーストの提供が可能となった。

本発明は、電子材料用ペーストに含有される異物、粗粒を除去するための濾過技術に係わり、濾過用フィルターとして畳織りメッシュを用いたことを特徴とする。濾過用フィルターとして平織りメッシュ（図１参照）を用いた場合には、濾過物が目開き（平面的な網目の開き）１から直線的にメッシュを通り抜けるのに対し、畳織りメッシュ（図２及び図３参照）は平織りのような平面的な網目の開きはなく、濾過時においてはペーストが縦線と横線の交差部の間隙２，３を通過する。その結果、畳織りメッシュによれば、ペースト中の異物、粗粒が確実に除去される。

畳織りメッシュとしては、綾畳織りメッシュ（図２参照）や平畳織りメッシュ（図３参照）等を用いることができ、なかでも綾畳織りメッシュは、縦糸及び／又は横糸が２本以上づつ乗り越えるように織り込まれており、濾過精度が更に高められ特に好ましい。また、畳織りメッシュを用いた本発明の濾過技術は、加圧濾過によってその濾過効率が更に高まり、特に綾畳み織りメッシュは強度にも優れることからその加圧濾過において好適に用いられる。

畳織りメッシュのメッシュ数、線径は特に限定されるものではなく、目的とする塗膜用途等に応じて適宜設定することができるが、一般的には、メッシュ数１００〜８００×１０００〜５０００、線径１００μm〜１０μmの畳織りメッシュを用いることができる。メッシュ数が１００×１０００よりも小さいと濾過精度が悪くなる場合があり、一方８００×５０００よりも大きいと濾過効率が悪くなる場合があり好ましくない。また線径が１００μｍよりも大きいとメッシュの間隙が大きくなり濾過精度を低下させる場合があり、一方１０μｍよりも小さいとメッシュの強度が不足する場合があり好ましくない。また、メッシュの材質は特に限定されるものではなく、ステンレスメッシュ、ポリエステルメッシュ等を用いることができる。更に、これらのメッシュを２枚以上重ねあわせた積層構造とすることや、平織りメッシュと重ねあわせて積層構造をもたせることも、濾過精度や強度を向上させることができるため好ましい。

本発明の前記濾過技術は、原料成分を配合、混練してなる電子材料用ペーストの濾過において適用され、電子材料用ペーストの製造方法においては、該濾過技術は、原料成分を所定の割合で配合し、これを混練して電子材料用ペーストを作製した後、該ペーストの濾過において適用される。このように電子材料用ペースト作製後（すなわち最終段階）におおいて畳織りメッシュを用いた本発明の濾過技術を適用することは、ペーストに金属粉末が含まれる場合はロールミルによる混練の際に箔状の粗粒を生じ得、またペースト製造過程において異物が混入する場合もあるため、異物、粗粒の少ない電子材料用ペースト製造のために重要である。

但し、本発明に係る電子材料用ペーストの製造方法においては、配合、混練前に予め原料成分から異物、粗粒を除去する工程を更に具備していてもよく、異物、粗粒の効率的な除去のために好ましい。具体的には、原料成分のなかで無機粉体（例えば、銀粉、ガラス粉末、耐熱性黒顔料、硫酸バリウム等）を予め分級、粉砕、メッシュパス（篩い）によりレーザー回折散乱式粒度分布測定装置またはレーザードップラー法を利用した粒度分布測定装置を用いた粒度分布測定における最大粒径（Ｄmax）が好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下となるよう濾過して粗粒をなくした後、原料成分の配合を行ってもよい。また、原料成分のなかで有機バインダー、光重合性モノマー等の液状成分（無機粉体以外の液状となり得る有機物）についても濾過により異物を取り除いた後、原料成分の配合を行ってもよい。

無機粉体の分級方法としては、気相法、液相法、減圧分級法、静電分級法等のいずれでもよいが、特に気相法による分級が好ましい。粉砕方法としては、圧縮破砕機、剪断粗砕機、衝撃破砕機、ロールミル、ローラーミル、高速回転ミル、容器駆動媒体ミル（ボールミル）、媒体攪拌ミル、ジェットミル等の何れでもよいが、なかでも容器駆動媒体ミル（ボールミル）、媒体攪拌ミル、ジェットミルが、更にはジェットミルが、凝集粒子が発生し難くいことから好ましい。メッシュパスとしては、開口径が５〜４０μｍ程度のステンレス又はポリエステルメッシュを用いて濾過を行うことができ、超音波篩などを用いることが好ましい。但し、メッシュ構造は限定されるものではない。

上記分級、粉砕、メッシュパスを適宜み合わせて無機粉体の粗粒を除去し、原料成分として用いる無機粉体のＤmaxを好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下とする。

また、有機バインダー、光重合性モノマー等の液状成分の濾過方法としては、例えば濾過精度２〜２５μｍの濾過用フィルター、好ましくは畳織りメッシュを用いて行うことができ、その際加圧濾過によれば濾過時間の短縮につながり好ましい。

本発明において原料成分を配合、混練してなる電子材料用ペーストは、例えば無機粉体、有機バインダー、光重合性モノマー、光重合開始剤等の原料成分を所定の割合で配合し、ディゾルバー、プラネタリーミキサー、バタフライミキサー等の混合攪拌機により予備分散を行い、三本ロール、ビーズミル、ブレンダー等の混練機にて均一分散して得られる。混練機としては三本ロールが均一分散に優れており好ましい。

最終的に本発明の濾過技術を用いて得られた電子材料用ペーストは、例えば、以下のような工程を経て基材上のパターンとして用いられる。

（１）まず、電子材料用ペーストを、スクリーン印刷法、バーコーター、ブレードコーターなど公知の塗布方法を適宜用いて基材に塗布する。

（２）熱硬化、ＵＶ硬化型のペーストについては、それぞれ熱硬化装置、ＵＶ照射装置を用いて硬化させ目的とする塗膜パターンを形成する。

（３）現像型ペーストについては、前記（１）で基材上に塗布した塗膜を、指触乾燥性を得るために、熱風循環式乾燥炉や遠赤外線乾燥炉などで例えば約６０〜１２０℃で５〜４０分程度乾燥させて有機溶剤を蒸発させ、タックフリーの塗膜を得る。次に、基材上に形成した乾燥塗膜をパターン露光して現像し、光硬化もしくは熱硬化により塗膜パターンを形成する。

露光工程としては、所定の露光パターンを有するネガマスクを用いた接触露光又は非接触露光が可能である。露光光源としては、ハロゲンランプ、高圧水銀灯、レーザー光メタルハライドランプ、ブラックランプ、無電極ランプなどが使用される。露光量としては５０〜１０００ｍＪ／ｃｍ²程度が好ましい。

現像工程としてはスプレー法、浸漬法等が用いられる。現像液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、珪酸ナトリウムなどの金属アルカリ水溶液や、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミン水溶液、特に約１．５質量％以下の濃度の希アルカリ水溶液が好適に用いられるが、組成物中のカルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基がケン化され、未硬化部（未露光部）が除去されればよく、上記のような現像液に限定されるものではない。また、現像後に不要な現像液の除去のため、水洗や酸中和を行うことが好ましい。
（４）このようにして形成された塗膜パターンは、そのままプリント基板等の電子部品に用いることができるが、ＦＰＤ用部材として用いる場合には、現像された塗膜パターンを焼成してペースト中に含まれる有機分を脱バインダーする。

（実施例）
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものでないことはもとよりである。なお、以下において「部」は、特に断りのない限りすべて質量部であるものとする。

（組成物例１）
樹脂バインダー（ＰＢ−３８３：三菱レーヨン） １００．０部
トリメチロールプロパントリアクリレート ５０．０部
２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−
（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１ １０．０部
２，４−ジエチルチオキサントン １．０部
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル １２０．０部
銀粉（平均粒径１．７μｍ、最大粒径（Ｄｍａｘ）８μｍ）
５５０．０部
ガラス粉末^＊ ２５．０部
リン酸エステル ２．０部
消泡剤（ＢＹＫ−３５４：ビックケミー・ジャパン製） １．０部
＊ガラス粉末：Ｂｉ_２Ｏ_３ ５０％、Ｂ_２Ｏ_３ １５％、ＺｎＯ １５％、ＳｉＯ_２ ６％、ＢａＯ １７％を粉砕したもの。熱膨張係数α_３００＝８５×１０^−７／℃、ガラス転移点４６０℃、平均粒径１．６μｍ、最大粒径（Ｄｍａｘ）７μｍ。

（組成物例２）
樹脂バインダー（ＰＢ−３８３：三菱レーヨン） １００．０部
トリメチロールプロパントリアクリレート ５０．０部
２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−
（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１ １０．０部
２，４−ジエチルチオキサントン １．０部
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル １２０．０部
耐熱性黒顔料（Ｃｏ_３Ｏ_４）
（一次粒径０．１５μｍ、比表面積６．６ｍ^２/ｇ） ２００．０部
ガラス粉末^＊ ２００．０部
リン酸エステル ２．０部
消泡剤（ＢＹＫ−３５４：ビックケミー・ジャパン製） １．０部。

＊ガラス粉末：組成物例１において用いたガラス粉末と同様のものを用いた。

（組成物例３）
樹脂バインダー（ＰＢ−３８３：三菱レーヨン） １００．０部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ３０．０部
２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−
（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１ １０．０部
２，４−ジエチルチオキサントン １．０部
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル １２０．０部
硫酸バリウム
（Ｂ−３０：堺化学工業（株）製、平均粒径０．２９μｍ、
最大粒径（Ｄｍａｘ）１．５μｍ） ２００．０部
トリグリシジルイソシアヌレート ２０．０部
フタロシアニングリーン ３．０部
ジシアンジアミド ２．０部
消泡剤（ＢＹＫ−０５７：ビックケミー・ジャパン製） １．０部。

（濾過）
濾過工程１
メッシュ数１６５×１４００、線径７０μｍ×４０μｍの綾畳織りメッシュを用いて加圧濾過を行った。

濾過工程２
メッシュ数４００×３０００、線径３０μｍ×１８μｍの綾畳織りメッシュを用いて加圧濾過を行った。

濾過工程３
メッシュ５００×５００、線径２５μｍの平織り（目開き２６μｍ）メッシュを用いて加圧濾過を行った。

実施例１
組成物例１の各原料成分を配合し、ディゾルバーにより攪拌後、３本ロールミルにより混練した。次に溶剤を加え粘度調整後、濾過工程１により濾過を行った。

実施例２
組成物例１の銀粉、ガラス以外の材料を配合しディゾルバーにより攪拌、混合した後、濾過工程２の方法で濾過を行った後、銀粉とガラス粉末を配合したこと以外は実施例１と同様の方法で撹拌、混練、粘度調整を行い、これを濾過してペースト作製を行った。

実施例３
組成物例２の各々の原料成分を配合し、ディゾルバーにより攪拌後、３本ロールミルにより混練した。次いで溶剤を加え粘度調整後、濾過工程１により濾過を行った。

実施例４
組成物例３の各々の原料成分を配合し、ディゾルバーにより攪拌後、３本ロールミルにより混練した。次いで溶剤を加え粘度調整後、濾過工程１により濾過を行った。

比較例１
組成物例１の各々の原料成分を配合し、ディゾルバーにより撹拌後、３本ロールミルにより混練した。次いで溶剤を加え粘度調整後、濾過工程３により濾過を行った。

比較例２
組成物例２の各々の原料成分を配合し、ディゾルバーにより撹拌後、３本ロールミルにより混練した。次いで溶剤を加え粘度調整後、濾過工程３により濾過を行った。

比較例３
組成物例３の各々の原料成分を配合し、ディゾルバーにより撹拌後、３本ロールミルにより混練した。次いで溶剤を加え粘度調整後、濾過工程３により濾過を行った。

比較例４
組成物例１の各々の原料成分を配合し、ディゾルバーにより撹拌後、３本ロールミルにより混練した。次いで溶剤を加え粘度調整を行った。

このようにして得られた実施例ペースト１〜５、比較ペースト１〜４についてペースト５０ｇを量り取り、これにＩＰＡ変成エタノール５０ｇを加えて溶解させ、メッシュ数２７０×２０００、線径４０μｍ×２８μｍの綾畳織りメッシュを用いて濾過し、続いて１００ｇのＩＰＡ変成エタノールで洗い流した。尚、濾過の有効面積は直径２ｃｍの円内とした。

濾過されずにメッシュ上に残った残留物を異物、粗粒としてカウントした。
これらの評価結果を表１に示す。

この表１に示す結果から明らかなように、本発明の濾過方法によれば、異物、粗粒の少ないペーストを作製できることが確認できた。

平織りで織られたメッシュを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩ−Ｉ線で切断して矢印方向に見た断面図。 綾畳織りで織られたメッシュを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩ−ＩＩで切断して矢印方向に見た断面図。 平畳織りで織られたメッシュを示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断して矢印方向に見た断面図。

符号の説明

１・・・目開き、２，３・・・間隙

Claims (4)

1. 電子材料用ペーストの濾過方法であって、濾過用フィルターとして畳織りメッシュを用いて前記電子材料用ペーストを濾過することにより異物、粗粒を除去することを特徴とする濾過方法。
2. 前記畳織りメッシュが綾畳織りメッシュであることを特徴とする、請求項１に記載の濾過方法。
3. 原料成分を配合・混練してなる電子材料用ペーストの製造方法であって、原料成分を配合しこれを混練することによりペーストを得る工程と、前記ペーストを濾過用フィルターとして畳織りメッシュを用いて濾過することにより異物、粗粒を除去する工程とを具備することを特徴とする電子材料用ペーストの製造方法。
4. 前記畳織りメッシュが綾畳織りメッシュであることを特徴とする、請求項３に記載の製造方法。

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