JP2014126609A - 導電性樹脂組成物及び導電回路 - Google Patents

導電性樹脂組成物及び導電回路 Download PDF

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Abstract

【課題】光特性を低下させず、比抵抗値が低い導電性樹脂組成物及びこの導電性樹脂組成物を用いて形成される導電回路を提供する。
【解決手段】カルボキシル基含有樹脂、導電性粉末、多官能アクリレートモノマー、光重合開始剤、ブロックイソシアネート、及び芳香環を有さず且つ2個以上のカルボキシル基を持つ有機酸を含む導電性樹脂組成物及びこの導電性樹脂組成物を用いて形成される導電回路を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、導電性樹脂組成物及びこの導電性樹脂組成物を用いて形成される導電回路に関する。
基材に導電パターン膜を形成するための導電ペーストを開示した公知文献として特許文献1及び特許文献2がある。
特許文献1,2は、導電粉末、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導電ペーストを開示している。
これらの導電ペーストは、500℃以上の温度で焼成を行うことにより、ペースト中の有機成分を除去することで、導電回路層の導電性を確保している。
また、上記のような焼成型の導電ペーストにおいては、一般に導電粉末とともにガラスフリットを含有し、焼成を行うことにより、ペースト中の有機成分を除去するとともに、ガラスフリットを溶融させ、導電パターンの導電性と基材との密着性を確保している。
しかしながら、このような感光性導電ペーストは、500℃以上の温度で焼成するため、熱に弱い基材上に適用することが難しいという問題があった。従って、導電回路層の導電性を確保するために所望の低い比抵抗値まで下げることが望まれていたが、焼成を行なわない場合は導電性ペーストでは必ずしも所望する低い比抵抗値の導電性ペーストを得ることはできなかった。
特開2003-280181号公報 特許第4411113号公報
本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、熱に弱い基材に適用可能で、優れた導電性を確保し得る導電性樹脂組成物及びこの導電性樹脂組成物を用いて形成される導電回路を提供することにある。
更に、本発明は、塗膜強度、下地基材との密着性のいずれをも向上し得る導電性樹脂組成物及びこの導電性樹脂組成物を用いて形成される導電回路を提供することにある。
更にまた、本発明は、光特性を低下させず、比抵抗値が低い導電性樹脂組成物及びこの導電性樹脂組成物を用いて形成される導電回路を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明は、カルボキシル基含有樹脂、導電性粉末、多官能の(メタ)アクリレートモノマー、光重合開始剤、ブロックイソシアネート、及び芳香環を有さず、且つ2個以上のカルボキシル基を持つ有機酸を含むことを特徴とする導電性樹脂組成物及び、基材上に、この導電性樹脂組成物を用いて形成されてなる導電回路を提供する。
本発明によれば、熱に弱い基材に適用可能で、優れた導電性を確保し得、更に塗膜強度、下地基材との密着性のいずれも優れ、更に、光特性を低下させず、比抵抗値が低い導電性樹脂組成物及びこの導電性樹脂組成物を用いて形成される導電回路を提供することができる。
まず、本発明に係る組成物中に配合される成分について説明する。
(導電性樹脂組成物に配合される成分)
(カルボキシル基含有樹脂)
カルボキシル基含有樹脂としては、分子中にカルボキシル基を含有している公知慣用の樹脂化合物を使用できる。
カルボキシル基含有樹脂としては、二重結合を含むカルボキシル基含有感光性樹脂でもよいが、二重結合を含まないカルボキシル基含有樹脂が好ましい。二重結合を含まないカルボキシル基含有樹脂は、(メタ)アクリレートモノマーと反応しないため、分子間結合が形成されない。そのため、カルボキシル基含有樹脂は、分子量が大きくならないので、現像時に容易に除去される。その結果、導電性粉末が密になり、導電パターン膜の比抵抗値を下げることができる。
なお、カルボキシル基含有樹脂が二重結合を極めて少ない割合で有していても、その割合が本発明と同様の効果を奏する範囲であれば、そのような二重結合を含むカルボキシル基含有樹脂は、本発明の「二重結合を含まないカルボキシル基含有樹脂」に含まれる。二重結合を含まないカルボキシル基含有樹脂としては、例えば、二重結合当量が10,000以上のものが挙げられる。
カルボキシル基含有樹脂は、二重結合を含まないカルボキシル基含有樹脂のうち、特に、二重結合及び芳香環のいずれをも含まないカルボキシル基含有樹脂が好ましい。芳香環を含まない構造とすることにより、カルボキシル基含有樹脂自体の光吸収を抑え、相対的に(メタ)アクリレートモノマーの光反応性を向上できる。
二重結合及び芳香環を含まないカルボキシル基含有樹脂の具体例を下記に列挙する。
(1)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物の1種類以上と共重合することにより得られるカルボキシル基含有樹脂、
(2)無水マレイン酸などの不飽和二重結合を有する酸無水物と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物とを共重合することにより得られるカルボキシル基含有樹脂、
(3)不飽和二重結合を有する酸無水物と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、水酸基を有する化合物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、
(4)エポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物と不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、飽和カルボン酸を反応させ、生成した2級の水酸基に多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、
(5)水酸基含有ポリマーに多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
なお、本明細書において、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸、メタクリル酸及びそれらの混合物を総称する用語で、他の類似の表現についても同様である。
上記のようなカルボキシル基含有樹脂は、バックボーン・ポリマーの側鎖に多数の遊離のカルボキシル基を有するため、希アルカリ水溶液による現像が可能になる。
また、上記カルボキシル基含有樹脂の酸価は、40〜200mgKOH/gの範囲であることが好ましく、より好ましくは45〜120mgKOH/gの範囲である。カルボキシル基含有樹脂の酸価が40mgKOH/g未満であるとアルカリ現像が困難となり、一方、200mgKOH/gを超えると現像液による露光部の溶解が進むために、必要以上にラインが痩せたり、場合によっては、露光部と未露光部の区別なく現像液で溶解剥離したりしてしまい、正常な導電パターンの描画が困難となるので好ましくない。
また、上記カルボキシル基含有樹脂の質量平均分子量は、樹脂骨格により異なるが、一般的に2,000〜150,000、さらには5,000〜100,000の範囲にあるものが好ましい。質量平均分子量が2,000未満であると、タックフリー性能が劣ることがあり、露光後の導電パターン膜の耐湿性が悪く現像時に膜減りが生じ、解像度が大きく劣ることがある。一方、質量平均分子量が150,000を超えると、現像性が著しく悪くなることがあり、貯蔵安定性が劣ることがある。
このようなカルボキシル基含有樹脂の配合量は、全導電性樹脂組成物中に、好ましくは3〜50質量%、より好ましくは5〜30質量%である。上記範囲より少ない場合、導電パターン膜の強度が低下したりするので好ましくない。一方、上記範囲より多い場合、粘性が高くなったり、塗布性等が低下したりするので好ましくない。
(導電性粉末)
まず、導電性粉末の材質は、導電性樹脂組成物において導電性を付与するものであればいかなるものでも用いることができる。このような導電性粉末としては、Ag、Au、Pt、Pd、Ni、Cu、Al、Sn、Pb、Zn、Fe、Ir、Os、Rh、W、Mo、Ru等を挙げることができ、これらの中でもAgが好ましい。これらの導電性粉末は、上記成分単体の形態で用いてもよいが、合金や、酸化物の形態で用いてもよい。さらに、酸化錫(SnO2)、酸化インジウム(In23)、ITO(Indium Tin Oxide)などを用いることもできる。なお、導電性粉末としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブなどの炭素粉でもよい。ただし、光透過性が低下するため、注意を要する。
導電性粉末の形状は、特に制限されないが、フレーク状以外であること、特に針状、球状であることが好ましい。このことにより、光透過性が向上し、解像性の優れた導電パターン膜を形成できる。
このような導電性粉末は、微細なラインを形成するために、最大粒径が30μm以下であることが好ましい。最大粒径を30μm以下とすることにより、導電パターン膜の解像性が向上する。
また、導電性粉末は、電子顕微鏡(SEM)を用いて10,000倍にて観察したランダムな10個の導電性粉末の平均粒径で、その範囲が0.1〜10μm以下であることが好ましい。平均粒径がこの範囲より小さいと、接触抵抗の増大に起因して抵抗値が高くなるので好ましくない。一方、平均粒径が上記範囲より大きいと、メッシュスクリーン版を用いて導体パターンを印刷する場合に、スクリーンの目詰まりにより作業性が悪くなり、微細なラインの形成が困難となるので好ましくない。なお、マイクロトラックによって測定した平均粒径では、0.5〜3.5μmの大きさのものを用いることが好ましい。
このような導電性粉末の配合率は、カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して800〜900質量部とするのが好ましい。導電性粉末の配合割合が少なすぎると、導電性樹脂組成物の抵抗値が高くなり、充分な導電性が得られないおそれがある。一方、導電性粉末が多量に含まれると、光の透過性が悪くなり露光による導電パターン膜の形成が悪くなるので好ましくない。
(多官能(メタ)アクリレートモノマー)
(メタ)アクリレートモノマーとして、多官能(メタ)アクリレートモノマー(2官能以上の(メタ)アクリレートモノマー)を用いる。多官能(メタ)アクリレートモノマーを用いる理由は、官能基の数が1つの場合よりも、光反応性が向上して解像性が優れるためである。
(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、慣用公知のポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、カーボネート(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。具体的には、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートなどのヒドロキシアルキルアクリレート類;エチレングリコール、メトキシテトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコールのジアクリレート類;N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどのアクリルアミド類;N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレートなどのアミノアルキルアクリレート類;ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリス−ヒドロキシエチルイソシアヌレートなどの多価アルコール又はこれらのエチレオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物、もしくはε−カプロラクトン付加物などの多価アクリレート類;フェノキシアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、及びこれらのフェノール類のエチレンオキサイド付加物もしくはプロピレンオキサイド付加物などの多価アクリレート類;グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレートなどのグリシジルエーテルの多価アクリレート類;前記に限らず、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートジオール、水酸基末端ポリブタジエン、ポリエステルポリオールなどのポリオールを直接アクリレート化、もしくは、ジイソシアネートを介してウレタンアクリレート化したアクリレート類及びメラミンアクリレート、及び前記アクリレートに対応する各メタクリレート類の少なくとも何れか一種などが挙げられる。
さらに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂に、アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート樹脂や、さらにそのエポキシアクリレート樹脂の水酸基に、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどのヒドロキシアクリレートとイソホロンジイソシアネートなどのジイソシアネートのハーフウレタン化合物を反応させたエポキシウレタンアクリレート化合物などを光反応性モノマーとして用いてもよい。このようなエポキシアクリレート系樹脂は、指触乾燥性を低下させることなく、光硬化性を向上させることができる。
なかでも、4官能の(メタ)アクリレートモノマーが好ましい。4官能基の(メタ)アクリレートモノマーとして、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート等が挙げられる。
4官能基の(メタ)アクリレートモノマーとしては、化学式(I)、(II)記載の4官能基のウレタンアクリレートモノマー又はエステルアクリレートが好ましい。
Figure 2014126609
式(I)中、
は、アクリロイルオキシ基を含む基を表す。
は、メタクリロイルオキシ基を含む基を表す。
及びXは、各々独立に、アクリロイルオキシ基を含む基、又は、メタクリロイルオキシ基を含む基を表す。但し、X及びXの少なくとも一方は、メタクリロイルオキシ基を含む基を表す。
及びLは、各々独立に、
Figure 2014126609
を表す。
*はZとの結合部位を表す。
Zは、2価の連結基を表す。
また、アクリレートモノマーとしては、一般式(I)中のL及びLが、
Figure 2014126609
で表されるウレタンアクリレートであることが好ましい。式(III)中、*はZとの結合部位を表す。
さらに、一般式(I)で表されるモノマーとしては、下式(IV)で表されるウレタンアクリレートが好ましい。
Figure 2014126609
式(IV)中、
はアルキレン基を表す。
は水素原子を表す。
はメチル基を表す。
及びRは、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。但し、R及びRの少なくとも一方はメチル基を表す。
さらに、4官能基のアクリレートモノマーとして、アクリルとメタクリルが1対1であるウレタンアクリレート又はエステルアクリレートが特に好ましい。
このような4官能基のウレタンアクリレート又はエステルアクリレートとしては、例えばグリシジルメタクリレートにアクリル酸を付加し、その際発生する水酸基とジイソシアネート又はジカルボン酸を反応させたものが好ましい。
4官能基のウレタンアクリレートの市販品として例えば、NKオリゴU−4HA(商品名、新中村化学工業株式会社製)等が挙げられる。
これら4官能基のアクリレートモノマーのうち、式(I)で示される4官能基のアクリレートモノマーが好ましい。この4官能アクリレートモノマーは、官能基数が多いため、光反応性に優れ、解像性に優れる。
また、この4官能基のアクリレートモノマーのXとXとは、互いに異なるため、光硬化時において、分子内でのXとXとの反応は遅い。しかしながら、アクリレートモノマーのX又はXは、他のアクリレートモノマーのX又はXとの分子間においては、分子内反応よりも速く反応する。これにより、複数のアクリレートモノマー間で分子間結合が形成されるので、導電性樹脂組成物がさらに硬化収縮する。そして、低温で熱処理するだけで、さらに分子間反応が促進されて、導電性樹脂組成物が十分に硬化収縮する。その結果、導電性粉末が密になり、導電パターン膜の比抵抗値がさらに下がるものと考えられる。
このような4官能基のアクリレートモノマーの配合量は、特に限定されないが、前記カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、10〜100質量部、より好ましくは、20〜80質量部の割合が適当である。前記配合量が、10質量部未満の場合、光硬化性が低下し、活性エネルギー線照射後のアルカリ現像により、導電パターンのラインの形成が困難となるので、好ましくない。一方、100質量部を超えた場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が低下して、導電パターン膜が脆くなるので、好ましくない。

(光重合開始剤)
光重合開始剤としては、特に限定されず、ベンゾイン系、フォスフィンオキサイド系でもよいが、下記一般式(V)で表される基を有するオキシムエステル系、又は、下記一般式(VI)で表される基を有するアセトフェノン系光重合開始剤を使用することが好ましい。
Figure 2014126609
式(V)中、R6は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又はフェニル基を表わし、R7は、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
式(VI)中、R8及びR9は、各々独立に炭素数1〜12のアルキル基又はアリールアルキル基を表わし、R10及びR11は、各々独立に水素原子、又は炭素数1〜6のアルキル基を表わし、あるいはR10とR11が結合して環状アルキルエーテル基を形成してもよい。
前記オキシムエステル系光重合開始剤の中でも、BASFジャパン(株)社製のCGI-325、IRGACURE OXE01、IRGACURE OXE02、ADEKA社製のN-1919、NCI-831、(株)日本化学工業社製のTOE-004等が好ましい。また、光重合開始剤としては、IRGACURE 389でもよい。なお、これらの光重合開始剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
前記一般式(VI)で表される基を有するアセトフェノン系光重合開始剤としては、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、N,N−ジメチルアミノアセトフェノンなどが挙げられる。市販品としては、BASFジャパン社製のイルガキュアー907、イルガキュアー369、イルガキュアー379などが挙げられる。
このような光重合開始剤の配合量は、特に限定されないが、前記カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01〜30質量部、好ましくは0.5〜15質量部の範囲が適当である。光重合開始剤の配合量が0.01質量部未満であると、光硬化性が不足し、導電パターン膜が剥離したり、耐薬品性等の導電パターン膜の特性が低下したりするので好ましくない。一方、30質量部を超えると、光重合開始剤の導電パターン膜表面での光吸収が激しくなり、深部硬化性が低下する傾向があるために好ましくない。
(ブロックイソシアネート化合物)
導電性樹脂組成物から得られる硬化膜の強靭性及び下地基材との密着性を向上させるために1分子内にブロック化イソシアネート基を有する化合物、すなわちブロックイソシアネート化合物などが挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物に含まれるブロック化イソシアネート基は、イソシアネート基がブロック剤との反応により保護されて一時的に不活性化された基である。所定温度に加熱されたときにそのブロック剤が解離してイソシアネート基が生成する。
ブロックイソシアネート化合物としては、イソシアネート化合物とイソシアネートブロック剤との付加反応生成物が用いられる。ブロック剤と反応し得るイソシアネート化合物としては、イソシアヌレート型、ビウレット型、アダクト型等が挙げられる。このイソシアネート化合物としては、例えば、上記と同様の芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート又は脂環式ポリイソシアネートが用いられる。
イソシアネートブロック剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、クロロフェノール及びエチルフェノール等のフェノール系ブロック剤;ε−カプロラクタム、δ−パレロラクタム、γ−ブチロラクタム及びβ−プロピオラクタム等のラクタム系ブロック剤;アセト酢酸エチル及びアセチルアセトンなどの活性メチレン系ブロック剤;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルエーテル、グリコール酸メチル、グリコール酸ブチル、ジアセトンアルコール、乳酸メチル及び乳酸エチル等のアルコール系ブロック剤;ホルムアルデヒドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジアセチルモノオキシム、シクロヘキサンオキシム等のオキシム系ブロック剤;ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール等のメルカプタン系ブロック剤;酢酸アミド、ベンズアミド等の酸アミド系ブロック剤;コハク酸イミド及びマレイン酸イミド等のイミド系ブロック剤;キシリジン、アニリン、ブチルアミン、ジブチルアミン等のアミン系ブロック剤;イミダゾール、2−エチルイミダゾール等のイミダゾール系ブロック剤;メチレンイミン及びプロピレンイミン等のイミン系ブロック剤等が挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物は市販のものであってもよく、例えば、7950、7951、7960、7961、7982、7990、7991、7992(以上、Baxenden社製、商品名)スミジュールBL−3175、BL−4165、BL−1100、BL−1265 、デスモジュールTPLS−2957 、TPLS−2062、TPLS−2078、TPLS−2117、デスモサーム2170、デスモサーム2265( 以上、住友バイエルウレタン社製、商品名)、コロネート2512、コロネート2513、コロネート2520( 以上、日本ポリウレタン工業社製、商品名)、B−830、B−815、B−846、B−870、B−874、B−882(三井武田ケミカル社製、商品名)、TPA−B80E、17B−60PX、E402−B80T、MF−B60B、MF−K60B、SBN−70D(旭化成ケミカルズ社製、商品名)、カレンズMOI−BM(昭和電工社製、商品名)等が挙げられる。なお、スミジュールBL−3175、BL−4265はブロック剤としてメチルエチルオキシムを用いて得られるものである
上記のブロック化イソシアネート基を有する化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなブロック化イソシアネート基を有する化合物の配合量は、カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、1〜100質量部、より好ましくは、2〜70質量部の割合が適当である。前記配合量が、1質量部未満の場合、十分な塗膜の強靭性が得られず、好ましくない。一方、100質量部を超えた場合、保存安定性が低下して、好ましくない。
ブロックイソシアネートのブロック剤の解離温度は特に限定されるものではないが、このブロック剤が仮乾燥温度(例えば80〜90℃)では反応せず、最後の熱処理時に反応するようにするのが望ましいため、仮乾燥温度よりも高い温度、例えば100℃以上が好ましい。また、基材として、例えばポリエステル系樹脂を用いた場合、熱処理温度が高すぎると基材が変色しやすくなるため、ブロックイソシアネートのブロック剤の解離温度を基材の変色を防止できる温度、例えば140℃以下として、基材が変色しない温度で熱処理ができるようにするのが好ましい。
(芳香環を有さず、且つ、2個以上のカルボキシル基を有する有機酸)
有機酸として、芳香環を有さず、且つ、2個以上のカルボキシル基を有する有機酸を用いることにより、有機酸自体の光吸収性が抑制され、相対的に多官能アクリレートモノマーの光反応性が向上し、優れた解像性を得ることができる。また、比抵抗値の低い組成物を得ることができる。すなわち、発明者の新規な知見によれば、芳香族環を有していない有機酸を用いることにより、光透過性を向上して、十分な硬化収縮がなされるようにし、その結果、導電成分が離間することがなく蜜な状態となり、比抵抗値を低下させることができるものである。また、配合する有機酸が2個以上のカルボキシル基を有することにより、意外にも、比抵抗値を低下させることできた。
芳香環を有さない有機酸は、別の言い方をすれば、脂肪族化合物の有機酸を意味する。本発明に係る有機酸を例示すれば、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ペンタカルボン酸、ヘキサカルボン酸が挙げられ、特にジカルボン酸が好ましい。ジカルボン酸の具体例としては、2,2’−チオニ酢酸、アジピン酸、グルタル酸、シュウ酸、酒石酸、リンゴ酸、マレイン酸、フマル酸、マロン酸、コハク酸が挙げられる。 トリカルボン酸の具体例としては、アコニット酸、クエン酸、イソクエン酸、オキサロコハク酸が挙げられる。テトラカルボン酸の具体例としては、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸、エチンテトラカルボン酸などが挙げられる。ヘキサカルボン酸としては、1,2,3,4,5,6-シクロヘキサカルボン酸が挙げられる。
本発明は、上記有機酸を1種又は2種以上含むことができるが、上記有機酸の配合量としては、前記導電性粉末100質量部に対し、0.1〜5質量部の範囲であることが好ましい。前記有機酸の配合量が前記導電性粉末100質量部に対し、0.1質量部未満の場合、前記導電性粉末とカルボキシル基含有樹脂との反応が起き、長期保存安定性を低下させ、一方、前記配合量が5質量部を超えた場合、空気中の水分等を吸湿しやすくなるので好ましくない。
本発明の導電性樹脂組成物は、本発明の効果を更に向上させるために、或いは本発明の効果を阻害しない範囲で更に別の効果を発揮させるために、上述したカルボキシル基含有樹脂、導電性粉末、多官能アクリレートモノマー、光重合開始剤、及び、上記有機酸とともに、以下に例示する他の成分を含むことができる。
(分散剤)
分散剤を配合することで、導電性樹脂組成物の分散性、沈降性を改善することができる。
分散剤としては、例えば、ANTI−TERRA−U、ANTI−TERRA−U100、ANTI−TERRA−204、ANTI−TERRA−205、DISPERBYK−101、DISPERBYK−102、DISPERBYK−103、DISPERBYK−106、DISPERBYK−108、DISPERBYK−109、DISPERBYK−110、DISPERBYK−111、DISPERBYK−112、DISPERBYK−116、DISPERBYK−130、DISPERBYK−140、DISPERBYK−142、DISPERBYK−145、DISPERBYK−161、DISPERBYK−162、DISPERBYK−163、DISPERBYK−164、DISPERBYK−166、DISPERBYK−167、DISPERBYK−168、DISPERBYK−170、DISPERBYK−171、DISPERBYK−174、DISPERBYK−180、DISPERBYK−182、DISPERBYK−183、DISPERBYK−185、DISPERBYK−184、DISPERBYK−191、DISPERBYK−192、DISPERBYK−2000、DISPERBYK−2001、DISPERBYK−2009、DISPERBYK−2020、DISPERBYK−2025、DISPERBYK−2050、DISPERBYK−2070、DISPERBYK−2095、DISPERBYK−2096、DISPERBYK−2150、BYK−P104、BYK−P104S、BYK−P105、BYK−9076、BYK−9077、BYK−220S(ビックケミー・ジャパン株式会社製)、ディスパロン2150、ディスパロン1210、ディスパロンKS−860、ディスパロンKS−873N、ディスパロン7004、ディスパロン1830、ディスパロン1860、ディスパロン1850、ディスパロンDA−400N、ディスパロンPW−36、ディスパロンDA−703−50(楠本化成株式会社製)、フローレンG−450、フローレンG−600、フローレンG−820、フローレンG−700、フローレンDOPA−44、フローレンDOPA−17(共栄社化学株式会社製)が挙げられる。
分散剤の含有量は、上記の目的を有効に達成するために、導電性粉末100質量部に対して、0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜5質量部が好ましい。
(光重合禁止剤)
光重合禁止剤を添加することで、露光による導電性樹脂組成物内部でおこるラジカル重合の内、重合禁止剤の種類およびその添加量に応じた一定量のラジカル重合を抑制できる。これにより散乱光のような弱い光に対しての光反応を抑制することができる。よって、より微細な導電パターン膜のラインをシャープに形成することができるため、好ましく用いることができる。光重合禁止剤は、光重合禁止剤として使用できるものであれば特に制限はなく、例えば、p−ベンゾキノン、ナフトキノン、ジ−t−ブチル・パラクレゾール、ヒドロキノンモノメチルエーテル、α−ナフトール、アセトアニジンアセテート、ヒドラジン塩酸塩、トリメチルベンジルアンモニウムクロリド、ジニトロベンゼン、ピクリン酸、キノンジオキシム、ピロガロール、タンニン酸、レゾルミン、クペロン、フェノチアジン、などが挙げられる。
光重合禁止剤の添加量は、前記カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは0.001〜3質量部、より好ましくは0.01〜2質量部の範囲内である。この範囲より少なければ重合禁止の効果が発揮されず、光散乱による低い露光量でも硬化し、ライン形状の太りが起こりやすい。また、この範囲より多くなると感度が低下し、多くの露光量を必要とするので注意を要する。
(フィラー)
本発明の導電性樹脂組成物には、その塗膜の物理的強度等を上げるために、必要に応じて、フィラーを配合することができる。このようなフィラーとしては、公知慣用の無機又は有機フィラーが使用できるが、特に硫酸バリウム、シリカ、ハイドロタルサイト及びタルクが好ましく用いられる。
(熱硬化性成分)
本発明の導電性樹脂組成物には、耐熱性を付与するために、熱硬化性成分を加えることができる。本発明に用いられる熱硬化性成分としては、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などのアミン樹脂、ブロックイソシアネート化合物、シクロカーボネート化合物、多官能エポキシ化合物、多官能オキセタン化合物、エピスルフィド樹脂、メラミン誘導体などの公知慣用の熱硬化性樹脂が使用できる。特に好ましいのは分子中に2個以上の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基(以下、環状(チオ)エーテル基と略す)を有する熱硬化性成分である。
このような分子中に2つ以上の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分は、分子中に3、4又は5員環の環状エーテル基、又は環状チオエーテル基のいずれか一方又は2種類の基を2個以上有する化合物であり、例えば、分子内に少なくとも2つ以上のエポキシ基を有する化合物、すなわち多官能エポキシ化合物、分子内に少なくとも2つ以上のオキセタニル基を有する化合物、すなわち多官能オキセタン化合物、分子内に2個以上のチオエーテル基を有する化合物、すなわちエピスルフィド樹脂などが挙げられる。
前記多官能エポキシ化合物としては、例えば、三菱化学社製のjER828、jER834、jER1001、jER1004、DIC社製のエピクロン840、エピクロン850、エピクロン1050、エピクロン2055、東都化成社製のエポトートYD−011、YD−013、YD−127、YD−128、ダウケミカル社製のD.E.R.317、D.E.R.331、D.E.R.661、D.E.R.664、住友化学工業社製のスミ−エポキシESA−011、ESA−014、ELA−115、ELA−128、旭化成工業社製のA.E.R.330、A.E.R.331、A.E.R.661、A.E.R.664等(何れも商品名)のビスフェノールA型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjERYL903、DIC社製のエピクロン152、エピクロン165、東都化成社製のエポトートYDB−400、YDB−500、ダウケミカル社製のD.E.R.542、住友化学工業社製のスミ−エポキシESB−400、ESB−700、旭化成工業社製のA.E.R.711、A.E.R.714等(何れも商品名)のブロム化エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER152、jER154、ダウケミカル社製のD.E.N.431、D.E.N.438、DIC社製のエピクロンN−730、エピクロンN−770、エピクロンN−865、東都化成社製のエポトートYDCN−701、YDCN−704、日本化薬社製のEPPN−201、EOCN−1025、EOCN−1020、EOCN−104S、RE−306、住友化学工業社製のスミ−エポキシESCN−195X、ESCN−220、旭化成工業社製のA.E.R.ECN−235、ECN−299等(何れも商品名)のノボラック型エポキシ樹脂;DIC社製のエピクロン830、三菱化学社製jER807、東都化成社製のエポトートYDF−170、YDF−175、YDF−2004等(何れも商品名)のビスフェノールF型エポキシ樹脂;東都化成社製のエポトートST−2004、ST−2007、ST−3000(商品名)等の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER604、東都化成社製のエポトートYH−434、住友化学工業社製のスミ−エポキシELM−120等(何れも商品名)のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ヒダントイン型エポキシ樹脂;ダイセル化学工業社製のセロキサイド2021等(何れも商品名)の脂環式エポキシ樹脂;三菱化学社製のYL−933、ダウケミカル社製のT.E.N.、EPPN−501、EPPN−502等(何れも商品名)のトリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂;三菱化学社製のYL−6056、YX−4000、YL−6121(何れも商品名)等のビキシレノール型もしくはビフェノール型エポキシ樹脂又はそれらの混合物;日本化薬社製EBPS−200、旭電化工業社製EPX−30、DIC社製のEXA−1514(商品名)等のビスフェノールS型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER157S(商品名)等のビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjERYL−931等(何れも商品名)のテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂;日産化学工業社製のTEPIC等(何れも商品名)の複素環式エポキシ樹脂;日本油脂社製ブレンマーDGT等のジグリシジルフタレート樹脂;東都化成社製ZX−1063等のテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂;新日鉄化学社製ESN−190、ESN−360、DIC社製HP−4032、EXA−4750、EXA−4700等のナフタレン基含有エポキシ樹脂;DIC社製HP−7200、HP−7200H等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂;日本油脂社製CP−50S、CP−50M等のグリシジルメタアクリレート共重合系エポキシ樹脂;さらにシクロヘキシルマレイミドとグリシジルメタアクリレートの共重合エポキシ樹脂;エポキシ変性のポリブタジエンゴム誘導体(例えばダイセル化学工業製PB−3600等)、CTBN変性エポキシ樹脂(例えば東都化成社製のYR−102、YR−450等)等が挙げられるが、これらに限られるものではない。これらのエポキシ樹脂は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも特にノボラック型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂又はそれらの混合物が好ましい。
前記多官能オキセタン化合物としては、ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、1,4−ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレートやそれらのオリゴマー又は共重合体等の多官能オキセタン類の他、オキセタンアルコールとノボラック樹脂、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、カルド型ビスフェノール類、カリックスアレーン類、カリックスレゾルシンアレーン類、又はシルセスキオキサンなどの水酸基を有する樹脂とのエーテル化物などが挙げられる。その他、オキセタン環を有する不飽和モノマーとアルキル(メタ)アクリレートとの共重合体なども挙げられる。
前記分子中に2個以上の環状チオエーテル基を有する化合物としては、例えば、三菱化学社製のビスフェノールA型エピスルフィド樹脂 YL7000などが挙げられる。また、同様の合成方法を用いて、ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基の酸素原子を硫黄原子に置き換えたエピスルフィド樹脂なども用いることができる。
また、本発明の導電性樹脂組成物には、導電性樹脂組成物の硬化性及び得られる硬化膜の強靭性を向上させるために1分子内に2個以上のイソシアネート基、又はブロック化イソシアネート基を有する化合物を加えることができる。このような1分子内に2個以上のイソシアネート基、又はブロック化イソシアネート基を有する化合物は、1分子内に2個以上のイソシアネート基を有する化合物、すなわちポリイソシアネート化合物、又は1分子内に2個以上のブロック化イソシアネート基を有する化合物、すなわちブロックイソシアネート化合物などが挙げられる。
ポリイソシアネート化合物としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート又は脂環式ポリイソシアネートが用いられる。芳香族ポリイソシアネートの具体例としては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、o−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート及び2,4−トリレンダイマーが挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、4,4−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)及びイソホロンジイソシアネートが挙げられる。脂環式ポリイソシアネートの具体例としてはビシクロヘプタントリイソシアネートが挙げられる。並びに先に挙げられたイソシアネート化合物のアダクト体、ビューレット体及びイソシアヌレート体が挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物に含まれるブロック化イソシアネート基は、イソシアネート基がブロック剤との反応により保護されて一時的に不活性化された基である。所定温度に加熱されたときにそのブロック剤が解離してイソシアネート基が生成する。
ブロックイソシアネート化合物としては、イソシアネート化合物とイソシアネートブロック剤との付加反応生成物が用いられる。ブロック剤と反応し得るイソシアネート化合物としては、イソシアヌレート型、ビウレット型、アダクト型等が挙げられる。このイソシアネート化合物としては、例えば、上記と同様の芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート又は脂環式ポリイソシアネートが用いられる。
イソシアネートブロック剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、クロロフェノール及びエチルフェノール等のフェノール系ブロック剤;ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム及びβ−プロピオラクタム等のラクタム系ブロック剤;アセト酢酸エチル及びアセチルアセトンなどの活性メチレン系ブロック剤;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルエーテル、グリコール酸メチル、グリコール酸ブチル、ジアセトンアルコール、乳酸メチル及び乳酸エチル等のアルコール系ブロック剤;ホルムアルデヒドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジアセチルモノオキシム、シクロヘキサンオキシム等のオキシム系ブロック剤;ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール等のメルカプタン系ブロック剤;酢酸アミド、ベンズアミド等の酸アミド系ブロック剤;コハク酸イミド及びマレイン酸イミド等のイミド系ブロック剤;キシリジン、アニリン、ブチルアミン、ジブチルアミン等のアミン系ブロック剤;イミダゾール、2−エチルイミダゾール等のイミダゾール系ブロック剤;メチレンイミン及びプロピレンイミン等のイミン系ブロック剤等が挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物は市販のものであってもよく、例えば、7950、7951、7960、7961、7982、7990、7991、7992(以上、Baxenden社製、商品名)スミジュールBL−3175、BL−4165、BL−1100、BL−1265 、デスモジュールTPLS−2957 、TPLS−2062、TPLS−2078、TPLS−2117、デスモサーム2170、デスモサーム2265( 以上、住友バイエルウレタン社製、商品名)、コロネート2512、コロネート2513、コロネート2520( 以上、日本ポリウレタン工業社製、商品名)、B−830、B−815、B−846、B−870、B−874、B−882(三井武田ケミカル社製、商品名)、TPA−B80E、17B−60PX、E402−B80T、MF−B60B、MF−K60B、SBN−70D(旭化成ケミカルズ社製、商品名)、カレンズMOI−BM(昭和電工社製、商品名)等が挙げられる。なお、スミジュールBL−3175、BL−4265はブロック剤としてメチルエチルオキシムを用いて得られるものである。
上記の1分子内に2個以上のイソシアネート基、又はブロック化イソシアネート基を有する化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような1分子内に2個以上のイソシアネート基、又はブロック化イソシアネート基を有する化合物の配合量は、カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、1〜100質量部、より好ましくは、2〜70質量部の割合が適当である。前記配合量が、1質量部未満の場合、十分な塗膜の強靭性が得られず、好ましくない。一方、100質量部を超え
た場合、保存安定性が低下して、好ましくない。
(熱硬化触媒)
本発明の導電性樹脂組成物に、上記分子中に2つ以上の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分を使用する場合、熱硬化触媒を含有することが好ましい。そのような熱硬化触媒としては、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体;ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等のアミン化合物、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等のヒドラジン化合物;トリフェニルホスフィン等のリン化合物などが挙げられる。また、市販されているものとしては、例えば四国化成工業社製の2MZ−A、2MZ−OK、2PHZ、2P4BHZ、2P4MHZ(いずれもイミダゾール系化合物の商品名)、サンアプロ社製のU−CAT(登録商標)3503N、U−CAT3502T(いずれもジメチルアミンのブロックイソシアネート化合物の商品名)、DBU、DBN、U−CATSA102、U−CAT5002(いずれも二環式アミジン化合物及びその塩)などが挙げられる。特に、これらに限られるものではなく、エポキシ樹脂やオキセタン化合物の熱硬化触媒、もしくはエポキシ基及び/又はオキセタニル基とカルボキシル基の反応を促進するものであればよく、単独で又は2種以上を混合して使用してもかまわない。また、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、メラミン、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等のS−トリアジン誘導体を用いることもでき、好ましくはこれら密着性付与剤としても機能する化合物を前記熱硬化触媒と併用する。
これら熱硬化触媒の配合量は、通常の量的割合で充分であり、例えばカルボキシル基含有樹脂又は分子中に2つ以上の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.5〜15質量部である。
(熱重合禁止剤)
熱重合禁止剤は、本発明の導電性樹脂組成物の熱的な重合または経時的な重合を防止するために用いることができる。熱重合禁止剤としては例えば、4−メトキシフェノール、ハイドロキノン、アルキルまたはアリール置換ハイドロキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロール、2−ヒドロキシベンゾフェノン、4−メトキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、塩化第一銅、フェノチアジン、クロラニル、ナフチルアミン、β−ナフトール、2,6−ジ−t−ブチル−4−クレゾール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、ピリジン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ピクリン酸、4−トルイジン、メチレンブルー、銅と有機キレート剤反応物、サリチル酸メチル、及びフェノチアジン、ニトロソ化合物、ニトロソ化合物とAlとのキレートなどが挙げられる。
(連鎖移動剤)
本発明の導電性樹脂組成物において、感度を向上するために、連鎖移動剤として公知のNフェニルグリシン類、フェノキシ酢酸類、チオフェノキシ酢酸類、メルカプトチアゾール等を用いることができる。連鎖移動剤の具体例を挙げると、例えば、メルカプト琥珀酸、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、メチオニン、システイン、チオサリチル酸及びその誘導体等のカルボキシル基を有する連鎖移動剤;メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、メルカプトブタノール、メルカプトプロパンジオール、メルカプトブタンジオール、ヒドロキシベンゼンチオール及びその誘導体等の水酸基を有する連鎖移動剤;1−ブタンチオール、ブチル−3−メルカプトプロピオネート、メチル−3−メルカプトプロピオネート、2,2−(エチレンジオキシ)ジエタンチオール、エタンチオール、4−メチルベンゼンチオール、ドデシルメルカプタン、プロパンチオール、ブタンチオール、ペンタンチオール、1−オクタンチオール、シクロペンタンチオール、シクロヘキサンチオール、チオグリセロール、4,4−チオビスベンゼンチオール等である。
また、多官能性メルカプタン系化合物を用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、ヘキサン−1,6−ジチオール、デカン−1,10−ジチオール、ジメルカプトジエチルエーテル、ジメルカプトジエチルスルフィド等の脂肪族チオール類、キシリレンジメルカプタン、4,4′-ジメルカプトジフェニルスルフィド、1,4−ベンゼンジチオール等の芳香族チオール類;エチレングリコールビス(メルカプトアセテート)、ポリエチレングリコールビス(メルカプトアセテート)、プロピレングリコールビス(メルカプトアセテート)、グリセリントリス(メルカプトアセテート)、トリメチロールエタントリス(メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリス(メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラキス(メルカプトアセテート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(メルカプトアセテート)等の多価アルコールのポリ(メルカプトアセテート)類;エチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、ポリエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、プロピレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート) 、グリセリントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールエタントリス(メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)等の多価アルコールのポリ(3−メルカプトプロピオネート)類;1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)等のポリ(メルカプトブチレート)類を用いることができる。
これらの市販品としては、例えばBMPA、MPM、EHMP、NOMP、MBMP、STMP、TMMP、PEMP、DPMP、およびTEMPIC(以上、堺化学工業(株)製)、カレンズMT-PE1、カレンズMT-BD1、およびカレンズ−NR1(以上、昭和電工(株)製)等を挙げることができる。
さらに、連鎖移動剤として働くメルカプト基を有する複素環化合物として、例えば、メルカプト−4−ブチロラクトン(別名:2−メルカプト−4−ブタノリド)、2−メルカプト−4−メチル−4−ブチロラクトン、2−メルカプト−4−エチル−4−ブチロラクトン、2−メルカプト−4−ブチロチオラクトン、2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−メトキシ−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−エトキシ−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−メチル−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−エチル−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−(2−メトキシ)エチル−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−(2−エトキシ)エチル−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、2−メルカプト−5−バレロラクトン、2−メルカプト−5−バレロラクタム、N−メチル−2−メルカプト−5−バレロラクタム、N−エチル−2−メルカプト−5−バレロラクタム、N−(2−メトキシ)エチル−2−メルカプト−5−バレロラクタム、N−(2−エトキシ)エチル−2−メルカプト−5−バレロラクタム、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプト−5−メチルチオ−チアジアゾール、2−メルカプト−6−ヘキサノラクタム、2,4,6-トリメルカプト-s-トリアジン(三協化成株式会社製:商品名 ジスネットF)、2-ジブチルアミノ-4,6-ジメルカプト-s-トリアジン(三協化成株式会社製:商品名 ジスネットDB)、および2-アニリノ-4,6-ジメルカプト-s-トリアジン(三協化成株式会社製:商品名 ジスネットAF)等が挙げられる。
特に、導電性樹脂組成物の現像性を損なうことがない連鎖移動剤であるメルカプト基を有する複素環化合物として、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール(商品名:川口化学工業株式会社製 アクセルM)、3−メルカプト−4−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール、5−メチル−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、1−フェニル−5−メルカプト−1H−テトラゾールが好ましい。これらの連鎖移動剤は、単独または2種以上を併用することができる。
(その他の添加成分)
本発明の導電性樹脂組成物には、公知慣用の成分、例えば増粘剤、消泡・レベリング剤、カップリング剤、酸化防止剤、防錆剤等を、必要に応じて適宜配合することができることは勿論である。
(導電回路の形成)
次に、本発明に係る導電性樹脂組成物を用いて導電回路を形成する方法の一例について説明する。
本発明の導電性樹脂組成物に関し、上述した各必須成分、ならびに任意成分との混練分散は、三本ロールやブレンダー等の機械が用いられる。
こうして分散された導電性樹脂組成物は、スクリーン印刷法、バーコーター、ブレードコーターなど適宜の塗布方法で基材上に塗布される。次いで指触乾燥性を得るために熱風循環式乾燥炉、遠赤外線乾燥炉等で、カルボキシル基含有樹脂が熱分解しない温度、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。
なお、導電性樹脂組成物を予めフィルム状に成膜することもでき、この場合には基材上にフィルムをラミネートすればよい。
次に、所定の露光パターンを有するネガマスクを用いて、接触露光又は非接触露光をする。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。露光量としては積算光量が200mJ/cm2以下の低い光量とすることができる。なお、マスクを使用することなく、レーザー・ダイレクト・イメージング装置により、塗膜にパターンを形成してもよい。
次に、スプレー法、浸漬法等の現像により、塗膜をパターン状にする。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、導電性樹脂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。
そして、得られた導電パターン膜を、カルボキシル基含有樹脂が熱分解しない温度で乾燥する。これにより、低抵抗で微細な導電パターン膜を有する導電回路を形成できる。乾燥温度としては、150℃以下が好ましく、140℃以下がより好ましく、130℃以下がさらにより好ましい。
これらの工程では、500℃という高温で焼成しないので、基材として、耐熱性のない樹脂製の基材(フィルム材)を使用することができる。具体的には、樹脂製の基材としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリスチレン(PS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンオキサイド(PPO)等を挙げることができ、好適には、ポリエステル系樹脂を用いることができる。なお、ガラス基板等でもよい。
以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。ただし、本発明は、これらの実施例に限られない。
(配合成分)
[カルボキシル基含有樹脂]
合成例1
温度計、攪拌機、滴下ロート、及び還流冷却器を備えたフラスコに、メチルメタクリレートとメタアクリル酸を0.87:0.13のモル比で仕込み、溶媒としてジプロピレングリコールモノメチルエーテル、触媒としてアゾビスイソブチロニトリルを入れ、窒素雰囲気下、80℃で6時間攪拌し、カルボキシル基含有樹脂溶液を得た。このカルボキシル基含有樹脂は、質量平均分子量が約10,000、酸価が74mgKOH/gであった。なお、得られたカルボキシル基含有樹脂の質量平均分子量は、(株)島津製作所製ポンプLC−6ADと昭和電工(株)製カラムShodex(登録商標)KF−804,KF−803,KF−802を三本つないだ高速液体クロマトグラフィーにより測定した。以下、このカルボキシル基含有樹脂溶液を、A−1ワニスと称す。なお、このカルボキシル基含有樹脂は、二重結合を含まず、かつ、芳香環を含んでいない。
[導電性粉末]
球状の導電性粉末:Ag粉末(最大粒径30μm以下、平均粒径2μm(SEM)))
[多官能アクリレートモノマー]
2官能(メタ)アクリレートモノマー:商品名;KAYARAD HX-220(日本化薬社製)
4官能(メタ)アクリレートモノマー:商品名;NKオリゴU-4HA(新中村化学社製)
[光重合開始剤]
商品名 :IRGACURE 379EG(BASFジャパン社製),2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン
[ブロックイソシアネート]
商品名 7982(Baxenden社製)イソシアネートHDI3量体 ブロック剤 Dimethyl pyrazole
[実施例有機酸]
注1(実施例1):2´2−チオ二酢酸;脂肪族系のジカルボン酸、関東化学社製
注2(実施例2):脂肪族系のジカルボン酸(2官能モノマー)、関東化学社製
注3:クエン酸;脂肪族系のトリカルボン酸、
注4:1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸;脂肪族系のテトラカルボン酸、関東化学社製
注5:1,2,3,4,5,6-シクロヘキサンヘキサカルボン酸;脂肪族系のヘキサカルボン酸、関東化学社製
[比較例有機酸]
注6:ピルビン酸;脂肪族系のモノカルボン酸、関東化学社製
注7:サリチル酸;芳香族系のモノカルボン酸、関東化学社製
注8:トリメリット酸;芳香族系のトリカルボン酸、関東化学社製
[分散剤]
商品名 DISPERBYK-111(ビックケミー・ジャパン社製)
(評価方法)
試験片作成:
ポリエステル樹脂製の基材上に、評価用の各導電性樹脂組成物を300メッシュのポリエステルスクリーンを用いて全面に塗布し、次いで、熱風循環式乾燥炉に80℃で30分間乾燥して指触乾燥性の良好な塗膜を形成した。その後、光源として高圧水銀灯を用い、ネガマスクを介して、導電性樹脂組成物上の積算光量(ステップタブレット5段の露光量)が200mJ/cm2又は200mJ/cm2となるようにパターン露光した後、液温30℃の0.4質量%Na2CO3水溶液を用いて現像を行い、水洗した。最後に、140℃×30分で乾燥し、導電パターン膜を形成した試験片を作成した。
現像時間:乾燥後の塗膜に現像液が接触し始めてから、塗膜が完全に溶解されるまでの時間を目視で判断した
解像性:上記方法によって作成した試験片の最小ライン幅を評価した。
最小ラインにおいて、全く欠損がないものを「良好」と評価した。
露光量の調節:ステップタブレットコダックNO.2を使用して感度を判断し、この評価に基づいて、光硬化性が一定となるようにステップタブレット5段の露光量を調節した。
比抵抗値:上記方法によって4mm×10cmのパターンを形成し、抵抗値と膜厚を測定して比抵抗値を算出した。
密着性:L/S=30/30umのパターン形成をおこない、セロテープ(登録商標)ピールをおこない、全く欠損がないものを「良好」と評価した。欠損があるものを「不良」と評価した。
塗膜強度:L/S=30/30umのパターン形成をおこない、JIS K5600−5−4に記載される装置である鉛筆硬度試験機を用いて荷重750gを掛けて、ライン側面に対して垂直に引っ掻いたときのラインの断線がないものを「良好」と評価した。欠陥があるものを「不良」と評価した。使用した鉛筆は三菱ハイユニ(三菱鉛筆(株)製、硬度:3H)である。
(試験結果)
本発明の範囲に含まれる実施例1〜5及び本発明の範囲から外れる(有機酸を配合しない又は本発明から外れる有機酸を配合した)比較例1〜4について、その実験条件及び評価結果をそれぞれ下記の表1及び表2にまとめた。
Figure 2014126609
Figure 2014126609
実施例1〜5から、本発明に係る導電性樹脂組成物では、熱に弱い基材に適用可能で、優れた導電性及び解像性を確保できるとともに、更に塗膜強度、下地基材との密着性のいずれも優れていることに加えて、更に、低い比抵抗値の導電性樹脂組成物を得ることができることが確認された。
これに対し、有機酸を配合していない、比較例1では、現像性が低下し、導電成分以外の成分が現像性良好の塗膜よりも残ってしまうことより、比抵抗値が低下しなかった。また、比較例2では本発明から外れる有機酸を配合しているが、現像助剤としての効果がなく現像性が向上しないため、比較例1と同様の理由により、比抵抗値が低下しなかった。比較例3の有機酸もまた、現像助剤としての効果がなく現像性が向上しないため、比較例1、2と同様の理由により、比抵抗値が低下しなかった。更に、芳香族の存在により光透過を阻害し、この結果、露光量を高めても、非芳香族系のような十分な硬化収縮をしないため、導電成分が離間し比抵抗値が低下しなかった。比較例4の有機酸もまた、芳香族の存在により光透過を阻害することより、露光量を高めても、非芳香族系のような十分な硬化収縮をしないため、比抵抗値が低下しなかった。

Claims (12)

  1. カルボキシル基含有樹脂、導電性粉末、多官能アクリレートモノマー、光重合開始剤、ブロックイソシアネート、及び芳香環を有さず且つ2個以上のカルボキシル基を持つ有機酸を含むことを特徴とする導電性樹脂組成物。
  2. 前記多官能アクリレートモノマーは、4官能アクリレートモノマーであることを特徴とする請求項1に記載の導電性樹脂組成物。
  3. 下記4官能アクリレートモノマーは、下記化学式(I)記載のアクリレートモノマーであることを特徴とする請求項2に記載の導電性樹脂組成物。
    Figure 2014126609
    式(I)中、
    は、アクリロイルオキシ基を含む基を表す。
    は、メタクリロイルオキシ基を含む基を表す。
    及びXは、各々独立に、アクリロイルオキシ基を含む基、又は、メタクリロイルオキシ基を含む基を表す。但し、X及びXの少なくとも一方は、メタクリロイルオキシ基を含む基を表す。
    及びLは、各々独立に、
    Figure 2014126609
    を表す。
    *はZとの結合部位を表す。
    Zは、2価の連結基を表す。
  4. 一般式(I)中のL及びLが、
    Figure 2014126609
    (式(III)中、*はZとの結合部位を表す。)
    で表される請求項3に記載の導電性樹脂組成物。
  5. 一般式(I)で表される4官能基アクリレートモノマーが、下式(IV)で表される、請求項3に記載の導電性樹脂組成物。
    Figure 2014126609
    式(IV)中、
    はアルキレン基を表す。
    は水素原子を表す。
    はメチル基を表す。
    及びRは、各々独立に、水素原子又はメチル基を表す。但し、R及びRの少なくとも一方はメチル基を表す。
  6. 前記光重合開始剤は、オキシムエステル系光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の導電性樹脂組成物。
  7. 前記カルボキシル基含有樹脂は、二重結合を含まないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の導電性樹脂組成物。
  8. 前記二重結合を含まないカルボキシル基含有樹脂は、さらに、芳香環を有さないことを特徴とする請求項7に記載の導電性樹脂組成物。
  9. 前記芳香環を有さず且つ2個以上のカルボキシル基を持つ有機酸は、ジカルボン酸、トリカルボン酸、及びテトラカルボン酸の群から選択された一種又は二種以上の有機酸を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の導電性樹脂組成物。
  10. 前記ブロックイソシアネートは、解離温度が100℃〜140℃である請求項1〜9のいずれか1項に記載の導電性樹脂組成物。
  11. 導電性樹脂組成物は、フィルム材である基材に塗布、乾燥されて導電回路を形成するものである、請求項1〜10のいずれか1項に記載のアルカリ可溶性の導電性樹脂組成物。
  12. 基材上に、請求項1〜11のいずれか1項に記載の導電性樹脂組成物を、塗布、乾燥して形成されてなる導電回路。
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