JP2943362B2

JP2943362B2 - 導電性インキならびに導電性厚膜パターンの形成方法

Info

Publication number: JP2943362B2
Application number: JP4661491A
Authority: JP
Inventors: 覚藤井; 寛敏渡辺
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: KR970001404B1; JPH04213373A; KR910018201A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回路基板に導電性厚膜パ
ターンを形成するための方法およびそれに用いる導電性
インキに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、最も一般的な回路基板への厚膜パ
ターン形成方法としてスクリーン印刷が用いられてい
が、工業製品として量産可能なパターン幅は１００μｍ
が限度である。スクリーンのメッシュを変えることによ
りパターン幅３０μｍが可能であるとの報告が、池上、
後藤、徳丸により『電子材料；１９８９年５月号，Ｐ４
４；ハイブリッドマイクロエレクトロニクスにおけるパ
ターンニング技術』になされているが、まだ実験室レベ
ルの段階である。

【０００３】また、導電性ペーストとして市販されてい
るスクリーン印刷用導電性ペーストでは、エチルセルロ
ース樹脂やアクリル樹脂をバインダに含んでいるものが
あり、インキの粘度は高く、オフセット印刷にはそのま
ま使用できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スクリーン印刷で工業
製品として量産可能なパターン幅が１００μｍが限度と
なる理由は、メッシュ状のスクリーンを用いるため、メ
ッシュの影響によりパターンの直線性の阻害、欠けによ
る断線が発生するために、スクリーン印刷で工業製品と
して量産可能なパターン幅は１００μｍが限度である。

【０００５】これに対して日本国特許公告昭５５−３６
５１２でオフセット印刷による厚膜印刷法が示されてい
る。しかしここでは軟質物質のゴム硬度が３０度以下で
あり、ピッチ１００μｍ以下の微細パターンではパター
ンの忠実な再現は難しい。

【０００６】また、導電性ペーストとして市販されてい
るスクリーン印刷用ペーストでは、エチルセルロース樹
脂やアクリル樹脂をビヒクルに含んでいるものがある。
日本国特許公開平２−２２８３７５では、厚膜ぺ−スト
の有機バインダーとして分子量５万〜５０万のアクリル
樹脂が実施例で使用されている。しかし、このようなイ
ンキの粘度は高く、オフセット印刷にはそのまま使用で
きない。転写量を大きくし、印刷特性を向上させるため
に、樹脂量を増加させる方法がある。ところが、印刷特
性を保ちながら高分子量の樹脂を増加させるためには溶
剤量も増大させなければならず、インキ中の顔料濃度が
低下しインキ密度の低い膜になる問題がある。さらに、
樹脂の含有量を単に高くするだけでは樹脂の飛散性が悪
化し、焼成中にバインダが完全に飛散せずにカ−ボン粒
子となって残存し、抵抗値に大きく影響を与える。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、エッジの直線性に優れ、スケ、欠け等の発生が少な
い高品質の微細パターン、特にパターン幅が１００μｍ
以下の微細パターンを得るために、オフセット印刷を用
いた導電性厚膜パターン製品を量産するための導電性厚
膜パターン形成法を提供することである。

【０００８】また、本発明の別の課題は、上記パターン
形成法に適した導電性インキを供給することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の導電性厚膜パターンの形成方法は、導電性
インキを凹版の凹部に充填する工程、凹版の凹部中の導
電性インキをシリコーン樹脂を主体とする弾性体にて表
面被覆したブランケット上に転写する工程、前記ブラン
ケット上に転写された導電性厚膜パターンを基板上に転
写印刷する工程、転写された導電性厚膜パターンを焼成
して有機物を飛散させる工程、転写された導電性厚膜パ
ターンを焼結させる工程より構成されるものである。

【００１０】さらに、本発明の導電性インキは、導電性
金属粉末、ガラスフリット、遷移金属酸化物、および分
散剤と、ポリiso−ブチルメタクリレート(i-BMA)、ポリ
iso−プロピルメタアクリレート(i-PMA)、ポリメチルメ
タクリレート(MMA)、ポリテトラフルオロエチレン、ま
たはポリ−α−メチルスチレン(α-MeSt)のうち少なく
とも１種以上から構成される有機バインダ、またはポリ
−α−メチルスチレンとポリiso−ブチルメタクリレー
トの共重合体、ポリ−α−メチルスチレン、ポリiso−
ブチルメタクリレートとポリメチルメタクリレートの共
重合体、ポリ−α−メチルスチレンとポリiso−プロピ
ルメタクリレートの共重合体、ポリ−α−メチルスチレ
ン、ポリiso−プロピルメタクリレートとポリメチルメ
タクリレートの共重合体のうち少なくとも１種以上を有
機バインダとして含むビヒクルから構成されるものであ
る。前記導電性金属粉末としては、銅、金、または銀の
うち少なくとも１種以上を用いるのが好ましい。前記有
機バインダの重量平均分子量は１０万〜１３００の値を
有するものが好ましい。前記有機バインダ量はインキ全
体に対して２〜１５重量％の値が好ましい。

【００１１】さらに厚膜パターンの基板への接着強度を
考えた場合、前記インキ中の遷移金属酸化物量はインキ
全体量に対して０．５〜２．０重量％の値が、前記イン
キ中のガラスフリット量はインキ全体量に対して３〜４
重量％の値が好ましい。また、厚膜パターンの基板への
接着強度を考えた場合、前記分散剤量としてはインキ全
体量に対して０．０５〜５．０重量％の値が好ましい。
印刷パターンの直線性を考慮した場合、ビヒクルを構成
する有機溶媒量が全粉末量に対して重量比で０．０４〜
０．１８が好ましい。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成により、オフセット印刷に適
したインキの調製を可能とし、さらにオフセット印刷に
より、高精細のパターンを回路基板上に簡単に、しかも
従来のスクリーン印刷による方法よりもエッジの直線性
に優れ、スケ、欠け等の発生が少ない微細なパターンの
形成を可能とし、かつ精度の点からも高品質のパターン
が得られる点で有効である。

【００１３】

【実施例】以下本発明の導電性厚膜パターンの形成方
法、ならびに導電性インキに関する一実施例について、
図面を参照しながら説明する。

【００１４】（第１図（ａ））は、インキの凹版への充
填方法の断面図である。（第１図（ａ））において１０
１は凹版である。最初に、導電性インキ１０２を凹版１
０１に滴下し、スクレーパー１０３で凹版の全面をかき
とり、凹部のみにインキを残す。

【００１５】（第１図（ｂ））は、凹版からブランケッ
トへのパターンの転写方法の断面図である。（第１図
（ｂ））において２０２は離型性の良好なゴム状弾性体
にて表面被覆されたブランケットである。ブランケット
は例えば、シリコーン樹脂・フッソ樹脂・ポリエチレン
樹脂等の中でシリコーン樹脂を主体としたゴム硬度３０
〜６０度（本発明中の硬度はすべて、ＪＩＳＫ−６３
０１，５−２，Ａ形による。）の弾性体を５ｍｍ程度の
厚みで表面被覆したものでよい。２０３は前記ブランケ
ット２０２を凹版１０１に押しつけたことによりブラン
ケット上に形成されたパターンである。

【００１６】（第１図（ｃ））はブランケット上のパタ
ーンの基板への圧着転写方法の断面図である。３０２
は、ブランケット上のパターンを基板に圧着転写して得
られた所望のパターンである。凹版の凹部中のインキを
ブランケット上に転写する工程における転写圧力と、前
記ブランケット上に転写された導電性厚膜パターンを基
板上に転写印刷する工程における印刷圧力は２〜６ｋｇ
／ｃｍ²である。

【００１７】以上（第１図（ａ））から（第１図
（ｃ））に示す工程により基板上に所望のパターンを形
成した後に、厚膜組成中に含まれる溶剤分を蒸発除去さ
せる場合には、１００〜１５０℃で１０分間乾燥を行
う。続いて焼成、焼結は最高温度部での所用時間が１０
分、全焼成時間が６０分となるように電気炉をプログラ
ミングする。

【００１８】導電性金属粉末が焼成時に酸化される場合
には、非酸化性雰囲気工程で焼成を行い、酸素濃度が１
０ｐｐｍ以下であり焼成温度は８５０〜９７５℃であ
る。また、酸化性雰囲気工程での焼成は、焼成温度は８
５０〜９７５℃である。

【００１９】さらに導電性インキは、導電性金属粉末、
ガラスフリット、遷移金属酸化物、および分散剤と、ポ
リiso−ブチルメタクリレート、ポリiso−プロピルメタ
クリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリテトラフ
ルオロエチレン、またはポリ−α−メチルスチレンのう
ち少なくとも１種以上から構成される有機バインダを含
むビヒクルから構成される。さらに有機バインダが、ポ
リ−α−メチルスチレンと、ポリiso−ブチルメタクリ
レートの共重合体、好ましくは、ポリ−α−メチルスチ
レン５〜２０重量％、ポリiso−ブチルメタクリレート
８０〜９５重量％の比からなる共重合体、または、ポリ
−α−メチルスチレン、ポリiso−ブチルメタクリレー
トと、ポリメチルメタクリレートの共重合体、好ましく
は、ポリ−α−メチルスチレン５〜２０重量％、ポリis
o−ブチルメタクリレート５５〜７５重量％、ポリメチ
ルメタクリレート２０〜２５重量％の比からなる共重合
体、またはポリ−α−メチルスチレンと、ポリiso−プ
ロピルメタクリレートの共重合体、好ましくはポリ−α
−メチルスチレン５〜２０重量％、ポリiso−プロピル
メタクリレート８０〜９５重量％の比からなる共重合
体、または、ポリ−α−メチルスチレン、ポリiso−プ
ロピルメタクリレートと、ポリメチルメタクリレートの
共重合体、好ましくは、ポリ−α−メチルスチレン５〜
２０重量％、ポリiso−プロピルメタクリレート５５〜
７５重量％、ポリメチルメタクリレート２０〜２５重量
％の比からなる共重合体より構成される。

【００２０】前記導電性金属粉末としては、銅、金、ま
たは銀のうち少なくとも１種以上を用いることが好まし
い。

【００２１】また、前記インキ中の遷移金属酸化物とし
ては、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化第二クロム、酸化カ
ドミウム、一酸化ニッケルのうち少なくとも１種以上か
ら構成されることが好ましい。前記ビヒクルを構成する
有機溶媒はα−テルピネオール、ブチルカルビトール、
ブチルカルビトールアセテート、2、2、4-トリメチル1-3-
ヒドロキシペンチルイソブチレート、2-ブトキシエタノ
ール、2-エトキシエタノールのうち少なくとも１種以上
から構成されることが好ましい。

【００２２】さらに、導電性インキはビヒクルを構成す
る有機溶媒量が３〜１３重量％、ガラスフリット量が３
〜４重量％、遷移金属酸化物が０．５〜２．０重量％、
分散剤が０．０５〜５．０重量％、導電性金属粉末が７
８〜８６重量％の値から構成されることが好ましい。ま
た、導電性金属粉末の平均粒径は０．０５〜３．０μｍ
であることが好ましい。

【００２３】以下、一実施例を用いて具体的な説明をす
る。実施例１セラミック３本ロールを用い、下記組成の
ミルベースを６回通して練肉し、銅インキを作成した。

【００２４】・銅（平均粒径１．０μｍ）・・７９(重量部) ・ガラスフリット（日本電気硝子株式会社製，ＧＡ−９）・・３・酸化亜鉛（関東化学株式会社製）・・１・i-BMA,α-MeSt樹脂（積水化成品工業株式会社製、ＩＢＳ−６）・・１０重量平均分子量４７５０・溶剤（関東化学株式会社製、ブチルカルビトールアセテート）・・６.６・分散剤（ポリオキシエチレンアルキル（またはアルキルアリ・・０.４ル）のリン酸エステル）上記の銅インキを用いて、アルミナ基板上に幅８５，６
０，４２，３４，１８μｍ、高さ４μｍのパターンを印
刷した。以下に、印刷方法を示す。凹版は幅１００，７
５，５０，４０，３０μｍ、版の深さ１３．５μｍのパ
ターンをガラスにエッチングしたものを用い、上記銅イ
ンキを凹版上に滴下し、セラミック製のスクレーパーに
て凹版の全面をかきとり、版の凹部のみに銅インキを残
し、シリコーンゴム（ＪＩＳＫ−６３０１，５−２，
Ａ形ゴム硬度で３５度）で５ｍｍの肉厚で表面被覆され
たブランケットを圧着し回転させて前記ブランケット上
にパターンを転写した。このときの印圧は５ｋｇ／ｃｍ
²で行った。さらに、前記パターンを形成したブランケ
ットを被転写体に圧着し回転させて被転写体上にパター
ンを転写した。得られたパターンは、直線性が良好で、
スケや欠け等の無い高品質のものであった。

【００２５】ブランケットを表面被覆しているシリコー
ンゴムの硬度がタンポ印刷の様に非常に低い場合は（１
０度以下）、ゴム状弾性体の変形量が大きくなり凹版パ
ターンの忠実な再現ができなくなり、あまりに硬いとブ
ランケットとインキとの接触が悪くなり忠実なパターン
の再現が出来なくなった。表面被覆用の弾性体の硬度と
してＪＩＳゴム硬度の２０度以上、望ましくは３０〜６
０度の範囲のゴム硬度が最適であった。また印刷圧力が
低い場合（２Ｋｇ／ｃｍ²以下）では、ブランケットへ
のインキの転写量が少なくなり、印圧が大きい場合（６
Ｋｇ／ｃｍ²以上）では、ゴム状弾性体の変形量が大き
くなり凹版パターンの忠実な再現が出来なかった。印刷
圧力としては２〜６ｋｇ／ｃｍ²の範囲の圧力が最適で
あった。

【００２６】実施例２セラミック３本ロールを用いて、
下記組成のミルベースを６回通して練肉し銅インキを作
成した。

【００２７】・銅（平均粒径２．０μｍ）・・７９(重量部) ・ガラスフリット（日本電気硝子株式会社製，ＧＡ−９）・・３・酸化亜鉛（関東化学株式会社製）・・１・i-BMA,α-MeSt,MMA樹脂（積水化成品工業株式会社製、・・７.５ＩＢＳ−３）重量平均分子量８７３４０・溶剤（関東化学株式会社製、ブチルカルビトールアセテート）・・９.１・分散剤（ポリオキシエチレンアルキル（またはアル・・０.４キルアリル）のリン酸エステル）実施例１と同じ凹版を用いて、実施例１と同様のグラビ
アオフセット方式により、アルミナ基板上に銅ファイン
パターンを印刷した。印刷されたパターンは、直線性、
膜厚精度共に良好であった。続いて基板上に印刷した銅
厚膜パターンを１２０℃で１０分間乾燥させ、厚膜組成
中に含まれる溶剤分を蒸発除去させた。さらに窒素を用
いて、銅が酸化されないように酸素濃度が１０ｐｐｍ以
下である非酸化性雰囲気中で、有機バインダを完全に焼
失させるために高温保持部の温度を９２０℃に保った電
気炉で焼成を行った。焼成条件は、最高温度部での所要
時間が１０分、全焼成時間が６０分となるようにプログ
ラミングを設定した。この結果、印刷適正を持たせるた
めに含まれている有機ポリマ−が温度上昇と共に分解
し、エッジの直線性に優れ、スケ、欠けなどの発生が少
ない銅厚膜パターンを得ることが出来た。また剥離試験
にも耐えることができ、８〜１５ｍΩ／□のシート抵抗
値であった。

【００２８】（第２図）には実施例１、および実施例２
で用いた銅インキの有機バインダ量を変化させた場合
の、全インキ量に対する有機バインダの重量百分率と、
銅インキの被転写体への転写量曲線（ブランケットへ転
写したインキ量の、凹版の凹部に充填したインキ量に対
する重量比率）、４０１および４０２を現すグラフを示
す。この時、転写量が多い領域は有機バインダ重量百分
率が２〜１５重量％の範囲であり、最も転写量が多い領
域は有機バインダ重量百分率が２〜１０重量％の範囲で
あった。

【００２９】（第３図）には、有機バインダの重量平均
分子量と、銅インキの被転写体への転写量曲線（ブラン
ケットへ転写したインキ量の、凹版の凹部に充填したイ
ンキ量に対する重量比率）３０１を現すグラフを示す。
この時、転写量が多い領域は有機バインダの重量平均分
子量が１３００〜１０万の範囲であり、最も転写量が多
い領域は有機バインダの重量平均分子量が１３００〜４
万の範囲であった。

【００３０】なお、図には導電性金属粉末が銅の場合の
みを示したが、他の導電性金属粉末についても同様の結
果であった。

【００３１】実施例３セラミック３本ロールを用い、下
記組成のミルベースを６回通して練肉し、金インキを作
成した。

【００３２】・金（平均粒径１．０μｍ）・・７９(重量部) ・ガラスフリット（日本電気硝子株式会社製，ＧＡ−９）・・３・酸化亜鉛（関東化学株式会社製）・・１・i-PMA,α-MeSt樹脂（積水化成品工業株式会社製、Ｂ−１２）・・９重量平均分子量１３０６・溶剤（関東化学株式会社製、ブチルカルビトールアセテート）・・７.６・分散剤（ポリオキシエチレンアルキル（またはアル・・０.４キルアリル）のリン酸エステル）上記の金インキを用いて、実施例１と同じ凹版を用い
て、実施例１と同様のグラビアオフセット方式により、
アルミナ基板上に幅８５，６０，４２，３４，１８μ
ｍ、高さ４μｍのパターンを印刷した。得られたパター
ンは、直線性が良好で、スケや欠け等の無い高品質のも
のであった。さらに、実施例２と同一の非酸化性雰囲
気、焼成条件で金厚膜パターンを得た。剥離試験にも耐
えることができ、１１〜２１ｍΩ／□のシート抵抗値で
あった。

【００３３】実施例４実施例１と同じ凹版を用いて、実
施例３と同じ金インキで、実施例１と同様のグラビアオ
フセット方式により、アルミナ基板上に金ファインパタ
ーンを印刷した。印刷されたパターンは、直線性、膜厚
精度共に良好であった。続いて基板上に印刷した金厚膜
パターンを１２０℃で１０分間乾燥させ、厚膜組成中に
含まれる溶剤分を蒸発除去させた。さらに空気中で、高
温保持部の温度を８５０℃に保った電気炉で焼成を行っ
た。焼成条件は、最高温度部での所要時間が１０分、全
焼成時間が６０分となるようにプログラミングを設定し
た。この結果、印刷適正を持たせるために含まれている
有機ポリマ−が温度上昇と共に分解し、エッジの直線性
に優れ、スケ、欠けなどの発生が少ない金厚膜パターン
を得ることが出来た。また剥離試験にも耐えることがで
き、非酸化性雰囲気中で焼成した場合と同程度の１３〜
２２ｍΩ／□のシート抵抗値であった。

【００３４】実施例５セラミック３本ロールを用いて、
下記組成のミルベースを６回通して練肉し銀インキを作
成した。

【００３５】・銀（平均粒径２．０μｍ）・・７９(重量部) ・ガラスフリット（日本電気硝子株式会社製，ＧＡ−９）・・３・酸化亜鉛（関東化学株式会社製）・・１・i-BMA,α-MeSt,MMA樹脂（積水化成品工業株式会社製、・・１０ＩＢＭ７Ｌ−３）重量平均分子量３２０６０・溶剤（関東化学株式会社製、ブチルカルビトールアセテート）・・６.６・分散剤（ポリオキシエチレンアルキル（またはアル・・０.４キルアリル）のリン酸エステル）実施例１と同じ凹版を用いて、実施例１と同様のグラビ
アオフセット方式により、アルミナ基板上に幅８５，６
０，４２，３４，１８μｍ、高さ３μｍの銀ファインパ
ターンを印刷した。印刷されたパターンは、直線性、膜
厚精度共に良好であった。続いて基板上に印刷した銀厚
膜パターンを、実施例２と同一の非酸化性雰囲気条件で
焼結を行った。この結果、印刷適正を持たせるために含
まれている有機ポリマ−が温度上昇と共に分解し、エッ
ジの直線性に優れ、スケ、欠けなどの発生が少ない銀厚
膜パターンを得ることが出来た。また剥離試験にも耐え
ることができ、７．５〜１４．５ｍΩ／□のシート抵抗
値であった。

【００３６】実施例６実施例１と同じ凹版を用いて、実施例５と同じ銀インキ
で、実施例１と同様のグラビアオフセット方式により、
アルミナ基板上に銀ファインパターンを印刷した。さら
に、実施例４と同一の条件で乾燥、焼成を行った。

【００３７】この結果、印刷適正を持たせるために含ま
れている有機ポリマ−が温度上昇と共に分解し、エッジ
の直線性に優れ、スケ、欠けなどの発生が少ない銀厚膜
パターンを得ることが出来た。また剥離試験にも耐える
ことができ、非酸化性雰囲気中で焼成した場合と同程度
の１０〜１６ｍΩ／□のシート抵抗値であった。

【００３８】実施例７セラミック３本ロールを用い、下記組成のミルベースを
６回通して練肉し、銅インキを作成した。

【００３９】・銅（平均粒径０．０５μｍ）・・７９(重量部) ・ガラスフリット（日本電気硝子株式会社製，ＧＡ−９）・・３・酸化亜鉛（関東化学株式会社製）・・１・i-BMA,α-MeSt樹脂（積水化成品工業株式会社製、ＩＢＳ−６）・・８重量平均分子量４７５０・溶剤（関東化学株式会社製、ブチルカルビトールアセテート）・・８.６・分散剤（ポリオキシエチレンアルキル（またはアル・・０.４キルアリル）のリン酸エステル）実施例１と同じ凹版を用いて、実施例１と同様のグラビ
アオフセット方式により、アルミナ基板上に銅ファイン
パターンを印刷した。続いて実施例２と同様の条件によ
り焼成を行った。この結果、エッジの直線性に優れ、ス
ケ、欠けなどの発生が少ない銅厚膜パターンを得ること
が出来た。また剥離試験にも耐えることができ、６〜１
３ｍΩ／□のシート抵抗値であった。平均粒径の小さい
粉末を使用することによりシート抵抗値が減少する。実
施例７では銅粉末について例を示したが、金、銀粉末、
及び混合物でも問題はない。

【００４０】なお、樹脂として実施例１、７においてポ
リiso−ブチルメタクリレート（i-BMA）と、ポリ−α−
メチルスチレン（α-MeSt）の共重合品を用い、実施例
２，５，６においてポリiso−ブチルメタクリレート（i
-BMA）、ポリ−α−メチルスチレン（α-MeSt）と、ポ
リメチルメタクリレート（MMA）の共重合品を用い、実
施例３，４においてポリiso−プロピルメタクリレート
（i-PMA）と、ポリ−α−メチルスチレン（α-MeSt）の
共重合品を用いたが、それぞれ単体で用いても、また共
重合品を混合してもよい。

【００４１】さらにポリiso−プロピルメタクリレート
（i-PMA）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリiso−プ
ロピルメタクリレート（i-PMA）とポリ−α−メチルス
チレン（α-MeSt）とポリメチルメタクリレート（MMA）
の共重合品を用いることも可能である。もちろん樹脂相
互の相溶性、溶媒中への溶解量を鑑みての上である。し
かし、通常の一般的なアクリル樹脂（例えばポリn-ブチ
ルメタクリレート）では飛散性が悪く使用に耐えなかっ
た。さらに顔料分散を良好にするためグリシジルメタク
リレート等を５％以内で共重合したものも用いることが
可能である。しかし、前記樹脂中には少なくとも５〜２
０重量％のα−メチルスチレンを含むことが必要であ
り、この範囲を越える領域、あるいはアクリル樹脂だけ
では樹脂の飛散性が悪く、形成した導電性厚膜パターン
のシート抵抗値は高かった。また、アクリル樹脂として
ポリメチルメタクリレートを使用する際には、２０〜２
５重量％であることが望ましい。この範囲を越える領域
では、インキの印刷性が悪く、樹脂の飛散性も悪くな
る。加えて、前記樹脂の平均分子量が１０万以上の分子
量ではインキ粘度が高くなり印刷に不適となり、１３０
０未満では、焼成時における飛散性が悪化する。つま
り、前記樹脂の平均分子量は１０万〜１３００が好まし
く、最も好ましい平均分子量は（第３図）で示したよう
に４万〜１３００であった。前記樹脂の含有量としては
インキ全体に対して１５重量％以上ではインキ粘度が高
くなりなり印刷に不適となり、２重量％未満では逆にイ
ンキ粘度が低くなり印刷に不適であった。つまり前記樹
脂の含有量がインキ全体に対して２〜１５重量％が好ま
しく、最も好ましいのは（第２図）で示したように含有
量がインキ全体に対して２〜１０重量％であった。

【００４２】導電性金属粉末として、実施例１，２，７
では銅を、実施例３，４では金を実施例５，６では銀を
用いたが、これらに限定されるものではなく、銅粉末を
実施例３，５で、金粉末を実施例１，２，５，６，７
で、銀粉末を実施例１，２，３，４，７で用いてもよ
く、また導電性金属粉末を混合して用いることも可能で
ある。

【００４３】これらの導電性金属粉末はインキ全体に対
して７８〜８６重量％であることが好ましい。この範囲
よりも小さい場合には、焼成後の厚膜が緻密でない。こ
の範囲よりも大きい場合にはインキの粘度が大きくなり
印刷に不適である。さらに導電性金属粉末の平均粒径
は、０．０５〜３．０μｍであることが好ましい。０．
０５μｍよりも平均粒径が小さい場合には、粒子全体の
表面積が大きくなりインキ中のビヒクル量を増加させな
ければならず、導電性金属の含有率が低下する。３．０
μｍよりも大きい場合には、焼成が緻密に行われないた
めにシート抵抗値が大きくなる問題がある。

【００４４】ビヒクルを構成する有機溶媒として実施例
１，２，３，４，５，６，７においてはブチルカルビト
ールアセテートを用いたが、これらに限定されるもので
はなく、α−テルピネオール、ブチルカルビトール、2、
2、4-トリメチル1-3-ヒドロキシペンチルイソブチレー
ト、2-ブトキシエタノール、2-エトキシエタノールを、
それぞれ単体あるいは混合して用いてもよく、印刷条
件、乾燥条件にあわせ用いることが可能である。

【００４５】また、遷移金属酸化物として実施例１，
２，３，４，５，６，７においては酸化亜鉛を用いた
が、これらに限定されるものではなく、酸化チタン、酸
化第二クロム、酸化カドミウム、一酸化ニッケルを、そ
れぞれ単体あるいは混合して用いてもよく印刷条件、乾
燥条件にあわせ用いることが可能である。前記遷移金属
酸化物の含有量がインキ全体量に対して０．５重量％未
満では、焼成した厚膜の基板への接着強度が低くわずか
な外力を加えただけでも剥離した。好ましい含有量はイ
ンキ全体量に対して０．５〜２．０重量％であり、この
時には剥離試験にも十分耐える結果であった。

【００４６】ガラスフリット量としては、インキ全体量
に対して３〜４重量％が好ましい。３重量％未満では、
焼成した厚膜の基板への接着強度が低くわずかな外力を
加えただけでも剥離した。

【００４７】さらに、分散剤量がインキ全体量に対して
０．０５重量％未満では、インキの分散性が悪いために
保存安定性に欠け、５．０重量％以上では焼成後の厚膜
パターン中に残留する量が多くなりシート抵抗値が高く
なった。つまり前記分散剤の含有量がインキ全体に対し
て０．０５〜５．０重量％の値であることが望ましい。

【００４８】また、非酸化性雰囲気における焼成におい
て、酸素濃度が１０ｐｐｍ以上の場合には、有機物が飛
散する過程において酸素の影響が大きく、導電性厚膜中
の残留炭素、残留酸素濃度は酸化性雰囲気での焼成と同
水準となった。従って酸素濃度が１０ｐｐｍ以上では、
シート抵抗値が酸化性雰囲気での焼成と同じ値となり、
酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の場合のシート抵抗値と比較
して２ｍΩ／□程度大きくなった。つまり、非酸化性雰
囲気の焼成では酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の値であるこ
とが望ましい。さらに、銅インキの焼成は通常非酸化性
雰囲気で行われるので、非酸化性雰囲気で当発明の銀イ
ンキあるいは金インキと、銅インキを共存させることが
出来る。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明は、オフセット印刷
を用いて印刷パターンを形成すること、及び、非酸化性
雰囲気、あるいは酸化性雰囲気で焼成して有機物を飛散
することを特徴としており、従来のスクリーン印刷によ
る方法よりもエッジの直線性に優れ、スケ、欠け等の発
生が少ない微細なパターンの形成を可能とする点、およ
び、導電性金属粉末、ガラスフリット、遷移金属酸化
物、分散剤と、有機バインダを含むビヒクルから構成さ
れる上記印刷法に適した導電性インキの調製を可能とす
る点で有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）インキの凹版への充填方法の断面図であ
る。（ｂ）凹版からブランケットへのパターンの転写方法の
断面図である。（ｃ）ブランケット上のパターンの基板への圧着転写方
法の断面図である。

【図２】実施例１、および実施例２における全インキ量
に対する有機バインダ重量百分率と銅インキの被転写体
への転写量曲線を現すグラフである。

【図３】有機バインダの重量平均分子量と銅インキの被
転写体への転写量曲線を現すグラフである。

【符号の説明】

１０１凹版１０２導電性インキ１０３スクレーパー２０２ブランケット２０３ブランケット上に形成されたパターン３０１基板３０２基板上に転写されたパターン４０１実施例１の転写量曲線４０２実施例２の転写量曲線５０１転写量曲線

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09D 11/10 H05K 1/09 H01B 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性金属粉末、ガラスフリット、遷移
金属酸化物、および分散剤と、ポリ−α−メチルスチレ
ンとポリiso−ブチルメタクリレートの共重合体、ポリ
−α−メチルスチレンとポリiso−ブチルメタクリレー
トとポリメチルメタクリレートの共重合体、ポリ−α−
メチルスチレンとポリiso−プロピルメタクリレートの
共重合体、ポリ−α−メチルスチレンとポリiso−プロ
ピルメタクリレートとポリメチルメタクリレートの共重
合体のうち少なくとも１種類以上から構成され、かつ重
量平均分子量が１０万〜１３００である有機バインダを
含むビヒクルから構成される導電性インキ。
【請求項２】ポリ−α−メチルスチレンが５〜２０重
量％、ポリiso−ブチルメタクリレートが８０〜９５重
量％の比からなる共重合体で構成される請求項１記載の
導電性インキ。
【請求項３】ポリ−α−メチルスチレンが５〜２０重
量％、ポリiso−ブチルメタクリレートが５５〜７５重
量％、ポリメチルメタクリレートが２０〜２５重量％の
比からなる共重合体で構成される請求項１記載の導電性
インキ。
【請求項４】ポリ−α−メチルスチレンが５〜２０重
量％、ポリiso−プロピルメタクリレートが８０〜９５
重量％の比からなる共重合体で構成される請求項１記載
の導電性インキ。
【請求項５】ポリ−α−メチルスチレンが５〜２０重
量％、ポリiso−プロピルメタクリレートが５５〜７５
重量％、ポリメチルメタクリレートが２０〜２５重量％
の比からなる共重合体で構成される請求項１記載の導電
性インキ。
【請求項６】ビヒクルを構成する有機溶媒量が３〜１
３重量％、ガラスフリット量が３〜４重量％、遷移金属
酸化物が０．５〜２．０重量％、分散剤が０．０５〜
５．０重量％、導電性金属粉末が７８〜８６重量％から
構成される請求項１記載の導電性インキ。
【請求項７】有機バインダの含有量がインキ全体に対
して２〜１５重量％である請求項１記載の導電性イン
キ。
【請求項８】ビヒクルを構成する有機溶媒量が全粉末
量に対して重量比で０．０４〜０．１８である請求項１
記載の導電性インキ。
【請求項９】導電性金属粉末が銅、金、または銀のう
ち少なくとも１種以上から構成される請求項１記載の導
電性インキ。
【請求項１０】導電性金属粉末の平均粒径が０．０５
〜３．０μｍである請求項１記載の導電性インキ。
【請求項１１】ビヒクルを構成する有機溶媒がα−テ
ルピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトー
ルアセテート、2、2、4-トリメチル1-3-ヒドロキシペンチ
ルイソブチレート、2-ブトキシエタノール、2-エトキシ
エタノールのうち少なくとも１種以上から構成される請
求項１記載の導電性インキ。
【請求項１２】遷移金属酸化物が酸化亜鉛、酸化チタ
ン、酸化第二クロム、酸化カドミウム、一酸化ニッケル
のうち少なくとも１種以上から構成される請求項１記載
の導電性インキ。
【請求項１３】請求項１から１２のいずれかに記載の
導電性インキを凹版の凹部に充填する工程、凹版の凹部
中の導電性インキをシリコーン樹脂を主体とする弾性体
にて表面被覆したブランケット上に転写する工程、前記
ブランケット上に転写された導電性厚膜パターンを基板
上に転写印刷する工程、導電性パターンを焼成して有機
物を飛散させる工程,導電性パターンを焼結させる工程
より構成されることを特徴とする導電性厚膜パターンの
形成方法。
【請求項１４】シリコーン樹脂を主体とする弾性体の
硬度が３０〜６０度であることを特徴とする請求項１３
記載の導電性厚膜パターンの形成方法。
【請求項１５】凹版の凹部中のインキをシリコーン樹
脂を主体とする弾性体にて表面被覆したブランケット上
に転写する工程における転写圧力と、前記ブランケット
上に転写された導電性厚膜パターンを基板上に転写印刷
する工程における印刷圧力が２〜６ｋｇ／ｃｍ²である
ことを特徴とする請求項１３記載の導電性厚膜パターン
の形成方法。
【請求項１６】非酸化性雰囲気焼成工程の酸素濃度が
１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１３記載
の導電性厚膜パターンの形成方法。
【請求項１７】非酸化性雰囲気焼成工程の高温保持部
の温度が８５０〜９７５℃であることを特徴とする請求
項１３記載の導電性厚膜パターンの形成方法。
【請求項１８】酸化性雰囲気焼成工程の高温保持部の
温度が８００〜９２５℃であることを特徴とする請求項
１３記載の導電性厚膜パターンの形成方法。