JP6413494B2 - Method for firing conductive ink and method for producing printed wiring board substrate - Google Patents
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Description
本発明は、導電性インクの焼成方法、プリント配線板用基板の製造方法及び通気性スペーサシートに関する。 The present invention relates to a method for baking conductive ink, a method for manufacturing a printed wiring board substrate, and a breathable spacer sheet.
近年、絶縁性を有するベースフィルムと、このベースフィルムの一方の面に積層される導電層とを有するプリント配線板用基板が普及している。このプリント配線板用基板は、例えばベースフィルムの一方の面に金属粒子及び溶媒を含む導電性インクを塗布した上、この導電性インクを焼成して溶媒を揮発及び除去し、上記金属粒子を上記ベースフィルムの一方の面に固着させることで製造される(特開2010−272837号公報参照)。 In recent years, printed wiring board substrates having an insulating base film and a conductive layer laminated on one surface of the base film have become widespread. For example, the printed wiring board substrate is coated with a conductive ink containing metal particles and a solvent on one surface of a base film, and the conductive ink is baked to volatilize and remove the solvent. It is manufactured by adhering to one surface of the base film (see JP 2010-272837 A).
また、上記導電性インクの焼成は、例えば焼成炉等の焼成装置を用いて行われる。このような焼成装置を用いて上記導電性インクを焼成する方法としては、(1)ベースフィルム及びこのベースフィルムの一方の面に積層される導電性インク層を有するシート状の積層体を長手方向に順次焼成装置に供給していき、焼成装置内を通過させながら焼成する方法や、(2)上記積層体をロール状に巻き取った上、このロール状の積層体を焼成装置内で焼成する方法等が考えられる。 The conductive ink is baked using a baking apparatus such as a baking furnace. As a method for firing the conductive ink using such a firing apparatus, (1) a sheet-like laminate having a base film and a conductive ink layer laminated on one surface of the base film is longitudinally formed. To the firing device in sequence, and a method of firing while passing through the firing device, or (2) winding the laminate into a roll and firing the roll in the firing device A method etc. can be considered.
中でも、上記焼成装置を用いて上記導電性インクを焼成する方法としては、焼成装置の小規模化や生産効率の向上等の観点からは、上記積層体をロール状に巻き取った上で焼成装置内で焼成する方法が有利である。 Among them, as a method for baking the conductive ink using the baking device, from the viewpoint of reducing the size of the baking device or improving the production efficiency, the baking device is obtained by winding the laminate into a roll shape. The method of firing within is advantageous.
しかしながら、このようにロール状に巻き取った積層体に対して焼成を行うと、導電性インク層及びこの導電性インク層に重ねられるベースフィルムの密着に起因して、溶媒の揮発及び除去を十分に行うことができないおそれがある。さらに、溶媒の揮発及び除去が十分に行われない結果、金属粒子をベースフィルム表面に的確に固着できないという不都合を生じるおそれがある。 However, when baking is performed on the laminated body wound up in a roll shape in this manner, the solvent is sufficiently volatilized and removed due to the adhesion between the conductive ink layer and the base film stacked on the conductive ink layer. There is a possibility that it cannot be performed. Furthermore, as a result of insufficient volatilization and removal of the solvent, there is a risk that the metal particles cannot be fixed to the surface of the base film accurately.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる導電性インクの焼成方法及びプリント配線板用基板の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる通気性スペーサシートを提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above-described circumstances, and includes a method for firing a conductive ink and a printed wiring board substrate that can easily and reliably volatilize and remove a solvent contained in the conductive ink. An object is to provide a manufacturing method. Another object of the present invention is to provide a breathable spacer sheet that can easily and reliably volatilize and remove the solvent contained in the conductive ink.
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る導電性インクの焼成方法は、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面への金属粒子及び溶媒を含む導電性インクの塗布により導電性インク層を積層する工程と、上記ベースフィルム及び上記導電性インク層を有する積層体の片面に通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取る工程と、巻き取られた上記積層体を焼成する工程とを備える。 In order to solve the above problems, a method for firing a conductive ink according to one embodiment of the present invention is a method in which a conductive ink containing metal particles and a solvent is applied to one surface of an insulating base film by applying a conductive ink. A step of laminating an ink layer, a step of winding an air permeable spacer sheet on one side of the laminate having the base film and the conductive ink layer, and a step of firing the wound laminate. Prepare.
上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係るプリント配線板用基板の製造方法は、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面への金属粒子及び溶媒を含む導電性インクの塗布により導電性インク層を積層する工程と、上記ベースフィルム及び上記導電性インク層を有する積層体の片面に通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取る工程と、巻き取られた上記積層体を焼成し、上記ベースフィルムの一方の面に第1導電層を形成する工程と、上記第1導電層形成後に上記通気性スペーサシートを剥離する工程とを備える。 A method for manufacturing a printed wiring board substrate according to another aspect of the present invention, which has been made to solve the above-described problems, includes a conductive ink containing metal particles and a solvent on one surface of an insulating base film. A step of laminating a conductive ink layer by coating; a step of winding a breathable spacer sheet on one side of the laminate having the base film and the conductive ink layer; and firing the wound laminate And a step of forming a first conductive layer on one surface of the base film, and a step of peeling the breathable spacer sheet after the formation of the first conductive layer.
上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係る通気性スペーサシートは、絶縁性を有するベースフィルムと、このベースフィルムの一方の面に積層され、金属粒子及び溶媒を含む導電性インク層とを有する積層体に重畳され、この導電性インク層の焼成に用いられる。 A breathable spacer sheet according to another embodiment of the present invention, which has been made to solve the above-described problems, is a conductive base film and a conductive film that is laminated on one surface of the base film and includes metal particles and a solvent. The conductive ink layer is superimposed on a laminate having a conductive ink layer and used for firing the conductive ink layer.
本発明の導電性インクの焼成方法、プリント配線板用基板の製造方法及び通気性スペーサシートは、導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる。 The conductive ink firing method, printed wiring board substrate manufacturing method, and breathable spacer sheet of the present invention can volatilize and remove the solvent contained in the conductive ink easily and reliably.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
本発明の一態様に係る導電性インクの焼成方法は、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面への金属粒子及び溶媒を含む導電性インクの塗布により導電性インク層を積層する工程と、上記ベースフィルム及び上記導電性インク層を有する積層体の片面に通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取る工程と、巻き取られた上記積層体を焼成する工程とを備える。 The method for firing a conductive ink according to one embodiment of the present invention includes a step of laminating a conductive ink layer by applying a conductive ink containing metal particles and a solvent to one surface of an insulating base film, and A step of winding a breathable spacer sheet on one side of a laminate having a base film and the conductive ink layer, and a step of firing the wound laminate.
当該導電性インクの焼成方法は、ベースフィルム及び導電性インク層を有する積層体の片面に通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取り、このように巻き取られた上記積層体に対して焼成を行う。つまり、当該導電性インクの焼成方法は、上記導電性インク層の一方の面と上記ベースフィルムの他方の面との間に上記通気性スペーサシートを介在させた状態で上記積層体に対して焼成を行うものである。それゆえ、当該導電性インクの焼成方法は、巻き取られた上記積層体の上記導電性インク層の一方の面と上記ベースフィルムの他方の面との密着を上記通気性スペーサシートによって防止することができるため、上記導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる。その結果、導電層とベースフィルムとの固着力に優れる基板が得られる。 In the method for firing the conductive ink, the laminate having the base film and the conductive ink layer is wound while being superposed on one side of the laminate, and the laminate thus wound is fired. . That is, the conductive ink is fired with respect to the laminate in a state where the air-permeable spacer sheet is interposed between one surface of the conductive ink layer and the other surface of the base film. Is to do. Therefore, in the method for firing the conductive ink, the air-permeable spacer sheet prevents adhesion between one surface of the conductive ink layer of the wound laminate and the other surface of the base film. Therefore, the solvent contained in the conductive ink can be volatilized and removed easily and reliably. As a result, a substrate having excellent adhesion between the conductive layer and the base film can be obtained.
上記通気性スペーサシートが、上記導電性インク層と接する側の面に複数の微細凹凸形状を有するとよい。このように、上記通気性スペーサシートが、上記導電性インク層と接する側の面に複数の微細凹凸形状を有することによって、上記通気性スペーサシートの上記導電性インク層との接触面側に複数の通気経路を形成することができ、上記導電性インクに含まれる溶媒の揮発及び除去をさらに効率的に行うことができる。 The air-permeable spacer sheet may have a plurality of fine uneven shapes on the surface in contact with the conductive ink layer. As described above, the breathable spacer sheet has a plurality of fine irregularities on the surface on the side in contact with the conductive ink layer, whereby a plurality of the breathable spacer sheets on the contact surface side with the conductive ink layer. Thus, the solvent contained in the conductive ink can be volatilized and removed more efficiently.
上記通気性スペーサシートの上記導電性インク層と接する側の面の算術平均粗さRaとしては、0.5μm以上100μm以下が好ましい。このように、上記通気性スペーサシートの上記導電性インク層と接する側の面の算術平均粗さRaが上記範囲であることによって、上記通気性スペーサシートの上記導電性インク層との接触面側に複数の通気経路を効果的に形成することができ、上記導電性インクに含まれる溶媒の揮発及び除去をさらに効率的に行うことができる。なお、「算術平均粗さRa」とは、JIS−B−0601:2001に準じてカットオフ値(λc)2.5mm、評価長さ(l)12.5mmで測定される値を意味する。 The arithmetic average roughness Ra of the surface of the breathable spacer sheet that contacts the conductive ink layer is preferably 0.5 μm or more and 100 μm or less. Thus, when the arithmetic average roughness Ra of the surface of the breathable spacer sheet on the side in contact with the conductive ink layer is within the above range, the surface of the breathable spacer sheet on the contact surface with the conductive ink layer side. Thus, a plurality of ventilation paths can be formed effectively, and the solvent contained in the conductive ink can be volatilized and removed more efficiently. The “arithmetic average roughness Ra” means a value measured with a cutoff value (λc) of 2.5 mm and an evaluation length (l) of 12.5 mm according to JIS-B-0601: 2001.
上記通気性スペーサシートの気孔率としては、30%以上99%以下が好ましい。このように、上記通気性スペーサシートの気孔率が上記範囲であることによって、上記導電性インク層に含まれる溶媒を除去するための通気経路を十分に確保することができる。なお、「気孔率」とは、上記通気性スペーサシートの見かけの体積(V)に対する気孔体積(V1)の割合いい、下記式によって測定される。
気孔率(%)=(V1/V)×100
式中、上記見かけの体積(V)は、上記通気性スペーサシートの平面面積と平均厚みとの積によって算出される。上記平均厚みは、ダイヤルゲージによって測定される任意の10点の厚みの平均値によって求めることができる。また、上記気孔体積(V1)は、上記通気性スペーサシートの乾燥重量を真比重で除することによって算出される体積を、上記見かけの体積(V)から差し引くことによって算出することができる。
The porosity of the breathable spacer sheet is preferably 30% or more and 99% or less. Thus, when the porosity of the air permeable spacer sheet is in the above range, a sufficient air passage for removing the solvent contained in the conductive ink layer can be secured. The “porosity” is the ratio of the pore volume (V 1 ) to the apparent volume (V) of the breathable spacer sheet, and is measured by the following formula.
Porosity (%) = (V 1 / V) × 100
In the formula, the apparent volume (V) is calculated by the product of the planar area and the average thickness of the breathable spacer sheet. The average thickness can be obtained from an average value of 10 arbitrary thicknesses measured by a dial gauge. The pore volume (V 1 ) can be calculated by subtracting the volume calculated by dividing the dry weight of the breathable spacer sheet by the true specific gravity from the apparent volume (V).
上記通気性スペーサシートがポリイミドを主成分とするエンボスシートであるとよい。このように、上記通気性スペーサシートがポリイミドを主成分とするエンボスシートであることによって、上記通気性スペーサシートの耐熱性を十分に確保しつつ、上記導電性インク層や上記ベースフィルムの接触面への傷付きを防止することができる。また、上記通気性スペーサシートがエンボスシートとして構成されることによって、エンボス面において複数の通気経路を形成することができ、これらの通気経路を介して上記導電性インクに含まれる溶媒を的確に除去することができる。なお、本明細書で「主成分」とは、最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が50質量%以上の成分をいう。 The breathable spacer sheet may be an embossed sheet mainly composed of polyimide. As described above, the air-permeable spacer sheet is an embossed sheet mainly composed of polyimide, so that sufficient heat resistance of the air-permeable spacer sheet is obtained, and the contact surface of the conductive ink layer or the base film. Can be prevented from being damaged. Further, since the air permeable spacer sheet is configured as an embossed sheet, a plurality of air passages can be formed on the embossed surface, and the solvent contained in the conductive ink is accurately removed through these air passages. can do. In the present specification, the “main component” means a component having the largest content, for example, a component having a content of 50% by mass or more.
上記通気性スペーサシートが、アラミド繊維を主成分とする織物であるとよい。このように、上記通気性スペーサシートがアラミド繊維を主成分とする織物であることによって、上記通気性スペーサシートの耐熱性を十分に確保することができる。また、上記通気性スペーサシートが織物として構成されることによって、繊維間に複数の通気経路を形成することができ、これらの通気経路を介して上記導電性インクに含まれる溶媒を的確に除去することができる。 The breathable spacer sheet is preferably a woven fabric mainly composed of aramid fibers. Thus, when the air permeable spacer sheet is a woven fabric mainly composed of aramid fibers, it is possible to sufficiently ensure the heat resistance of the air permeable spacer sheet. Further, since the breathable spacer sheet is configured as a woven fabric, a plurality of ventilation paths can be formed between the fibers, and the solvent contained in the conductive ink is accurately removed through these ventilation paths. be able to.
上記焼成は、酸素濃度1ppm以上10,000ppm以下の雰囲気下で行われることが好ましく、上記焼成を行う加熱温度としては、150℃以上500℃以下が好ましい。このように、上記焼成を上記範囲の酸素濃度の雰囲気下、かつ上記範囲の加熱温度で行うことによって、上記導電性インク層と上記ベースフィルムとの界面近傍に上記金属粒子の金属酸化物又はこの金属酸化物に由来する基(以下、「金属酸化物等」ということがある。)を多量に生成することができ、上記導電性インク層を焼成して得られる導電層及び上記ベースフィルムの密着性をさらに向上することができる。 The firing is preferably performed in an atmosphere having an oxygen concentration of 1 ppm or more and 10,000 ppm or less, and a heating temperature for performing the firing is preferably 150 ° C. or more and 500 ° C. or less. Thus, by performing the firing in an atmosphere having an oxygen concentration within the above range and at a heating temperature within the above range, the metal oxide of the metal particles or the metal oxide near the interface between the conductive ink layer and the base film can be obtained. A group derived from a metal oxide (hereinafter sometimes referred to as “metal oxide or the like”) can be produced in a large amount, and the conductive layer obtained by firing the conductive ink layer and the base film are adhered to each other. The property can be further improved.
本発明の他の一態様に係るプリント配線板用基板の製造方法は、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面への金属粒子及び溶媒を含む導電性インクの塗布により導電性インク層を積層する工程と、上記ベースフィルム及び上記導電性インク層を有する積層体の片面に通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取る工程と、巻き取られた上記積層体を焼成し、上記ベースフィルムの一方の面に第1導電層を形成する工程と、上記第1導電層形成後に上記通気性スペーサシートを剥離する工程とを備える。 In the method for manufacturing a printed wiring board substrate according to another aspect of the present invention, the conductive ink layer is laminated by applying a conductive ink containing metal particles and a solvent to one surface of the insulating base film. A step of winding the air-permeable spacer sheet on one surface of the laminate having the base film and the conductive ink layer, and firing the wound laminate so that one surface of the base film Forming a first conductive layer, and peeling the breathable spacer sheet after the first conductive layer is formed.
当該プリント配線板用基板の製造方法は、ベースフィルム及び導電性インク層を有する積層体の片面に通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取り、このように巻き取られた上記積層体に対して焼成を行う当該導電性インクの焼成方法を含むので、上記導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる。その結果、第1導電層とベースフィルムとの固着力に優れるプリント配線板用基板が得られる。 The printed wiring board substrate manufacturing method includes winding a breathable spacer sheet superimposed on one side of a laminate having a base film and a conductive ink layer, and firing the laminate thus wound. Since the method includes a method for firing the conductive ink, the solvent contained in the conductive ink can be volatilized and removed easily and reliably. As a result, a printed wiring board substrate having excellent adhesion between the first conductive layer and the base film can be obtained.
さらに、本発明の他の一態様に係る通気性スペーサシートは、絶縁性を有するベースフィルムと、このベースフィルムの一方の面に積層され、金属粒子及び溶媒を含む導電性インク層とを有する積層体に重畳され、この導電性インク層の焼成に用いられる。 Furthermore, a breathable spacer sheet according to another embodiment of the present invention is a laminate having an insulating base film and a conductive ink layer that is laminated on one surface of the base film and contains metal particles and a solvent. It is superimposed on the body and used for firing this conductive ink layer.
当該通気性スペーサシートは、上記導電性インク層の一方の面と上記ベースフィルムの他方の面との間に重畳して用いられることによって、上記導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる。 The breathable spacer sheet is used by overlapping between one surface of the conductive ink layer and the other surface of the base film, thereby easily and reliably volatilizing the solvent contained in the conductive ink. And can be removed.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態に係る導電性インクの焼成方法、プリント配線板用基板の製造方法及び通気性スペーサシートを図面を参照しつつ説明する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, a method for firing a conductive ink, a method for producing a printed wiring board substrate, and a breathable spacer sheet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[導電性インクの焼成方法]
当該導電性インクの焼成方法は、絶縁性を有するベースフィルムの一方の面への金属粒子及び溶媒を含む導電性インクの塗布により導電性インク層を積層する工程(導電性インク層積層工程)と、上記ベースフィルム及び上記導電性インク層を有する積層体の片面に通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取る工程(巻取り工程)と、巻き取られた上記積層体を焼成する工程(焼成工程)とを備える。
[Baking method of conductive ink]
The conductive ink firing method includes a step of laminating a conductive ink layer by applying a conductive ink containing metal particles and a solvent to one surface of an insulating base film (conductive ink layer laminating step); , A step of winding a breathable spacer sheet on one side of the laminate having the base film and the conductive ink layer (winding step), and a step of firing the wound laminate (firing step) With.
<導電性インク層積層工程>
上記導電性インク層積層工程は、図1Aに示すように、ベースフィルム1の一方の面に、金属粒子及び溶媒を含む導電性インクを塗布し、乾燥させることで行われる。
<Conductive ink layer lamination process>
As shown in FIG. 1A, the conductive ink layer lamination step is performed by applying a conductive ink containing metal particles and a solvent to one surface of the
(ベースフィルム)
上記導電性インク積層工程で用いられるベースフィルム1は絶縁性を有する。ベースフィルム1の主成分としては、例えばポリイミド、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の可撓性を有する樹脂、紙フェノール、紙エポキシ、ガラスコンポジット、ガラスエポキシ、テフロン(登録商標)、ガラス基材等のリジッド材、硬質材料と軟質材料とを複合したリジッドフレキシブル材等を挙げられる。中でも、金属酸化物等との結合力が大きいことから、ポリイミドが好ましい。
(Base film)
The
ベースフィルム1の厚みは、ベースフィルム1を用いて製造されるプリント配線板によって設定されるものであり特に限定されないが、例えばベースフィルム1の平均厚みの下限としては、5μmが好ましく、12μmがより好ましい。一方、ベースフィルム1の平均厚みの上限としては、2mmが好ましく、1.6mmがより好ましい。ベースフィルム1の平均厚みが上記下限未満の場合、ベースフィルム1の強度が不十分となるおそれがある。逆に、ベースフィルム1の平均厚みが上記上限を超える場合、プリント配線板の薄板化が困難になるおそれがある。
The thickness of the
ベースフィルム1は、導電性インクを塗布する側の表面に親水化処理を施されるのが好ましい。上記親水化処理としては、例えばプラズマを照射して表面を親水化するプラズマ処理や、アルカリ溶液で表面を親水化するアルカリ処理が挙げられる。ベースフィルム1の表面にこのような親水化処理が施されることによって、導電性インクのベースフィルム1に対する表面張力を小さくすることができるので、導電性インクをベースフィルム1に均一に塗布し易くなる。
The
(導電性インク)
上記導電性インクは、金属粒子及び溶媒を含んでいる。上記導電性インクに含まれる金属粒子を構成する金属としては、例えば銅(Cu)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、金(Au)、銀(Ag)等が挙げられる。中でも、導電性及びベースフィルム1との密着性に優れる銅が好ましい。
(Conductive ink)
The conductive ink contains metal particles and a solvent. Examples of the metal constituting the metal particles contained in the conductive ink include copper (Cu), nickel (Ni), aluminum (Al), gold (Au), and silver (Ag). Especially, copper excellent in electroconductivity and adhesiveness with the
上記導電性インクに含まれる金属粒子の平均粒子径の下限としては、1nmが好ましく、30nmがより好ましい。一方、上記導電性インクに含まれる金属粒子の平均粒子径の上限としては、500nmが好ましく、100nmがより好ましい。上記金属粒子の平均粒子径が上記下限未満の場合、導電性インク中での金属粒子の分散性及び安定性が低下するおそれがある。逆に、上記金属粒子の平均粒子径が上記上限を超える場合、金属粒子が沈殿し易くなるおそれがあると共に、導電性インクを塗布した際に金属粒子の密度が均一になり難くなる。なお、「平均粒子径」とは、分散液中の粒度分布の中心径D50で表されるものを意味する。平均粒子径は、粒子径分布測定装置(例えば、日機装株式会社のマイクロトラック粒度分布計「UPA−150EX」)で測定することができる。 The lower limit of the average particle diameter of the metal particles contained in the conductive ink is preferably 1 nm, and more preferably 30 nm. On the other hand, the upper limit of the average particle diameter of the metal particles contained in the conductive ink is preferably 500 nm, and more preferably 100 nm. When the average particle diameter of the metal particles is less than the lower limit, the dispersibility and stability of the metal particles in the conductive ink may be reduced. On the contrary, when the average particle diameter of the metal particles exceeds the upper limit, the metal particles may be easily precipitated and the density of the metal particles is difficult to be uniform when the conductive ink is applied. The “average particle diameter” means that represented by the center diameter D50 of the particle size distribution in the dispersion. The average particle size can be measured with a particle size distribution measuring device (for example, Microtrack particle size distribution meter “UPA-150EX” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
上記金属粒子の製造方法としては、例えば高温処理法、液相還元法、気相法等が挙げられる。また、例えば上記液相還元法としては、水に金属粒子を形成する金属イオンのもとになる水溶性の金属化合物と分散剤とを溶解すると共に、還元剤を加えて一定時間金属イオンを還元反応させる方法が挙げられる。 Examples of the method for producing the metal particles include a high temperature treatment method, a liquid phase reduction method, and a gas phase method. In addition, for example, as the liquid phase reduction method, a water-soluble metal compound that is a source of metal ions that form metal particles in water and a dispersing agent are dissolved, and a reducing agent is added to reduce metal ions for a certain time. The method of making it react is mentioned.
上記溶媒としては、水又は有機溶媒が挙げられる。中でも、上記溶媒としては、水のみ又は水と有機溶媒との併用が好ましい。 Examples of the solvent include water and organic solvents. Among these, as the solvent, water alone or a combination of water and an organic solvent is preferable.
上記水の含有割合としては、金属粒子100質量部当たり20質量部以上1900質量部以下が好ましい。上記水の含有割合が上記下限未満の場合、上記金属粒子の分散性が十分に得られないおそれがある。逆に上記水の含有割合が上記上限を超える場合、導電性インク中の金属粒子の割合が少なくなり、ベースフィルム1の一方の面に金属粒子を的確に塗布できないおそれがあると共に、導電性インク中の水の割合が多くなり、導電性インクの乾燥効率が低下するおそれがある。
As a content rate of the said water, 20 mass parts or more and 1900 mass parts or less are preferable per 100 mass parts of metal particles. When the water content is less than the lower limit, the dispersibility of the metal particles may not be sufficiently obtained. Conversely, when the water content exceeds the upper limit, the ratio of the metal particles in the conductive ink is reduced, and there is a possibility that the metal particles cannot be accurately applied to one surface of the
上記有機溶媒としては、特に限定されるものではなく、水溶性である種々の有機溶媒を用いることができる。このような有機溶媒としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、エチレングリコール、グリセリン等の多価アルコールやその他のエステル類、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のグリコールエーテル類等が挙げられる。 The organic solvent is not particularly limited, and various organic solvents that are water-soluble can be used. Examples of such organic solvents include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, and the like. Examples include ketones, polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin and other esters, and glycol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether and diethylene glycol monobutyl ether.
水溶性の有機溶媒の含有割合としては、金属粒子100質量部当たり30質量部以上900質量部以下が好ましい。上記水溶性の有機溶媒の含有割合が上記下限未満の場合、粘度調整及び蒸気圧調整の効果が十分に得られないおそれがある。逆に、上記水溶性の有機溶媒の含有割合が上記上限を超える場合、導電性インク中で金属粒子の凝集が生じるおそれがある。 The content ratio of the water-soluble organic solvent is preferably 30 parts by mass or more and 900 parts by mass or less per 100 parts by mass of the metal particles. When the content ratio of the water-soluble organic solvent is less than the lower limit, the effects of viscosity adjustment and vapor pressure adjustment may not be sufficiently obtained. On the contrary, when the content ratio of the water-soluble organic solvent exceeds the upper limit, the metal particles may be aggregated in the conductive ink.
(導電性インクの調製)
上記導電性インクは、上記金属粒子及び上記溶媒に加え、金属粒子を良好に分散させるための分散剤を含んでいる。上記分散剤の分子量としては、2,000以上100,000以下が好ましい。上記分散剤の分子量が上記範囲であることによって、金属粒子を溶媒中で良好に分散させることができ、導電層の膜質を緻密でかつ欠陥のないものにすることができる。上記分散剤の分子量が上記下限未満の場合、金属粒子の凝集を防止して分散を維持する効果が十分に得られないおそれがあり、その結果、ベースフィルム1に積層される導電層を緻密で欠陥の少ないものにできないおそれがある。逆に、上記分散剤の分子量が上記上限を超える場合、分散剤の嵩が大きすぎ、導電性インクの塗布後に行う焼成工程において、金属粒子同士の焼結を阻害してボイドを生じさせるおそれがある。また、分散剤の嵩が大きすぎると、導電層の膜質の緻密さが低下したり、分散剤の分解残渣が導電性を低下させるおそれがある。
(Preparation of conductive ink)
In addition to the metal particles and the solvent, the conductive ink contains a dispersant for favorably dispersing the metal particles. The molecular weight of the dispersant is preferably 2,000 or more and 100,000 or less. When the molecular weight of the dispersant is within the above range, the metal particles can be dispersed well in the solvent, and the film quality of the conductive layer can be made dense and defect-free. When the molecular weight of the dispersant is less than the lower limit, the effect of preventing the aggregation of metal particles and maintaining the dispersion may not be sufficiently obtained. As a result, the conductive layer laminated on the
上記分散剤は、部品の劣化防止の観点より、硫黄、リン、ホウ素、ハロゲン及びアルカリを含まないものが好ましい。好ましい分散剤としては、分子量が上記範囲にあるもので、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン等のアミン系の高分子分散剤、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース等の分子中にカルボン酸基を有する炭化水素系の高分子分散剤、ポバール(ポリビニルアルコール)、スチレン−マレイン酸共重合体、オレフィン−マレイン酸共重合体、あるいは1分子中にポリエチレンイミン部分とポリエチレンオキサイド部分とを有する共重合体等の極性基を有する高分子分散剤等を挙げることができる。 The dispersant preferably does not contain sulfur, phosphorus, boron, halogen, and alkali from the viewpoint of preventing deterioration of parts. Preferred dispersants are those having a molecular weight in the above range, amine-based polymer dispersants such as polyethyleneimine and polyvinylpyrrolidone, and hydrocarbon-based hydrocarbons having a carboxylic acid group in the molecule such as polyacrylic acid and carboxymethylcellulose. Polar groups such as polymer dispersants, poval (polyvinyl alcohol), styrene-maleic acid copolymers, olefin-maleic acid copolymers, or copolymers having a polyethyleneimine moiety and a polyethylene oxide moiety in one molecule The polymer dispersing agent which has can be mentioned.
上記分散剤の含有割合としては、金属粒子100質量部当たり1質量部以上60質量部以下が好ましい。分散剤が金属粒子を取り囲むことで凝集を防止して金属粒子を良好に分散させるが、上記分散剤の含有割合が上記下限未満の場合、この凝集防止効果が不十分となるおそれがある。一方、上記分散剤の含有割合が上記上限を超える場合、導電性インクの塗布後の焼成工程において、過剰の分散剤が金属粒子の焼結を含む焼成を阻害してボイドが発生するおそれがある。 As a content rate of the said dispersing agent, 1 to 60 mass parts is preferable per 100 mass parts of metal particles. The dispersing agent surrounds the metal particles to prevent aggregation and disperse the metal particles satisfactorily. However, when the content of the dispersing agent is less than the lower limit, this aggregation preventing effect may be insufficient. On the other hand, when the content ratio of the dispersant exceeds the upper limit, in the firing step after application of the conductive ink, an excessive dispersant may inhibit firing including sintering of metal particles, and voids may be generated. .
(導電性インクの塗布及び乾燥)
上記導電性インクをベースフィルム1の一方の面に塗布する方法としては、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ダイコート法、スリットコート法、ロールコート法、ディップコート法等の従来公知の塗布法を用いることができる。またスクリーン印刷、ディスペンサ等によりベースフィルム1の一方の面の一部のみに導電性インクを塗布するようにしてもよい。
(Application and drying of conductive ink)
As a method for applying the conductive ink to one surface of the
また、ベースフィルム1の一方の面に塗布された上記導電性インクを乾燥する方法としては、例えば自然乾燥や、加熱炉等の加熱装置による乾燥、通風、減圧等による乾燥が挙げられる。また、上記加熱装置を用いた乾燥方法としては、例えば上記導電性インクをベースフィルム1の一方の面に塗布した上、後述する巻取りロール7に誘導する途中に加熱装置を設け、この加熱装置中に走行させる方法が挙げられる。中でも、上記導電性インクを乾燥する方法としては、コスト抑制や乾燥によるベースフィルム1や導電層の劣化防止等の点から自然乾燥が好ましい。
Examples of the method for drying the conductive ink applied to one surface of the
上記自然乾燥によって上記導電性インクを乾燥する場合の乾燥温度の下限としては、20℃が好ましく、25℃がより好ましい。一方、上記自然乾燥によって上記導電性インクを乾燥する場合の乾燥温度の上限としては、40℃が好ましく、35℃がより好ましい。上記乾燥温度が上記下限未満の場合、乾燥にかかる時間が長くなり生産効率が低下するおそれがある。逆に、上記乾燥温度が上記上限を超える場合、温度調整が必要となりコストが嵩むおそれがある。 The lower limit of the drying temperature when the conductive ink is dried by the natural drying is preferably 20 ° C., more preferably 25 ° C. On the other hand, the upper limit of the drying temperature when the conductive ink is dried by the natural drying is preferably 40 ° C., more preferably 35 ° C. When the said drying temperature is less than the said minimum, the time concerning drying becomes long and there exists a possibility that production efficiency may fall. On the other hand, when the drying temperature exceeds the upper limit, temperature adjustment is necessary and the cost may increase.
上記乾燥後における導電性インク層2に含まれる溶媒の残存割合の下限としては、5質量%が好ましく、7質量%がより好ましい。一方、上記乾燥後における導電性インク層2に含まれる溶媒の残存割合の上限としては、20質量%が好ましく、16質量%がより好ましい。導電性インク層2に含まれる溶媒の残存割合が上記下限未満の場合、乾燥にかかる時間が長くなり生産効率が低下するおそれがある。逆に、導電性インク層2に含まれる溶媒の残存割合が上記上限を超える場合、ベースフィルム1の一方の面に導電性インク層2が積層された積層体3を後述する巻取りロール7に巻き取る際のハンドリング性が低下するおそれがある。
The lower limit of the remaining ratio of the solvent contained in the
<巻取り工程>
上記巻取り工程は、ベースフィルム1及び導電性インク層2を有する積層体3の片面に通気性スペーサシート4を重畳しつつ巻き取ることで行われる。上記巻取り工程は、図2の巻取り装置5を用いて行われる。
<Winding process>
The winding process is performed by winding the
(巻取り装置)
巻き取り装置5は、通気性スペーサシート供給ロール6と巻取りロール7とを主に有する。通気性スペーサシート供給ロール6は、通気性スペーサシート4を巻き取りロール7側に供給する。また、巻取りロール7は、上記導電性インク積層工程によって積層された積層体3の導電性インク層2の一方の面に通気性スペーサシート4を重畳しつつロール状に巻き取る。積層体3は、図1Bに示すように、巻取りロール7によって巻き取られることで、導電性インク層2の一方の面とベースフィルム1の他方の面との間に通気性スペーサシート4が介在された状態でロール状に保持される。なお、通気性スペーサシート4は、必ずしも導電性インク層2の一方の面の全面に重畳される必要はないが、導電性インク層2の一方の面の全面に重畳される方が好ましい。通気性スペーサシート4は、導電性インク層2の一方の面の全面に重畳されることによって、重畳されるベースフィルム1及び導電性インク層2の表面の傷付きを防止することができると共に、焼成の均一化を図ることができる。
(Winding device)
The winding
(通気性スペーサシート)
通気性スペーサシート4は、ベースフィルム1と、ベースフィルム1の一方の面に積層され、金属粒子及び溶媒を含む導電性インク層2とを有する積層体3に重畳され、導電性インク層2の焼成に用いられる。通気性スペーサシート4は、通気性を有する長尺状のシート体として構成されている。通気性スペーサシート4は、導電性インク層2と接する側の面に複数の微細凹凸形状を有する。通気性スペーサシート4は、このような微細凹凸形状を有することにより、導電性インク層2に重畳される面側において一定の通気性を有する。通気性スペーサシート4としては、例えばステンレス(SUS)、ニッケル(Ni)等の金属や、ポリアラミド、ポリイミド、ポリカーボネート、セルロース樹脂等の合成樹脂や、ガラス等を主成分とするエンボスシートが挙げられる。また、通気性スペーサシート4としては、例えばステンレス(SUS)、ニッケル(Ni)等の金属繊維や、アラミド繊維、ポリイミド繊維、カーボン繊維、セルロース繊維等の合成樹脂繊維や、ガラス繊維等を主成分とする織物又は不織布も挙げられる。さらに、通気性スペーサシート4としては、金属等を主成分とするメッシュシートであってもよい。中でも、通気性スペーサシート4としては、ポリイミドを主成分とするエンボスシート又はアラミド繊維を主成分とする織物が好ましい。
(Breathable spacer sheet)
The
通気性スペーサシート4は、ポリイミドを主成分とするエンボスシートとして構成されることによって、耐熱性を十分に確保しつつ、導電性インク層2やベースフィルム1の接触面への傷付きを防止することができる。また、通気性スペーサシート4がエンボスシートとして構成されることによって、エンボス面において複数の通気経路を形成することができ、これらの通気経路を介して導電性インクに含まれる溶媒を的確に除去することができる。さらに、通気性スペーサシート4がエンボスシートとして構成されることによって、エンボス面において溶媒を除去することができると共に、この溶媒がベースフィルム1側に通気されるのを防止することができ、この溶媒によってベースフィルム1の他方の面が汚染されるのを防止することができる。
The
一方、通気性スペーサシート4は、アラミド繊維を主成分とする織物として構成されることによっても、耐熱性を十分に確保することができる。また、通気性スペーサシート4が織物として構成されることによって、繊維間に複数の通気経路を形成することができ、これらの通気経路を介して導電性インクに含まれる揮発物質を的確に除去することができる。
On the other hand, the air-
通気性スペーサシート4の平均厚みの下限としては、100μmが好ましく、200μmがより好ましく、300μmがさらに好ましい。一方、通気性スペーサシート4の平均厚みの上限としては、2mmが好ましく、1mmがより好ましく、500μmがさらに好ましい。通気性スペーサシート4の平均厚みが上記下限未満の場合、通気性が十分に向上されず、導電性インク層2に含まれる溶媒を的確に除去できないおそれがある。逆に、通気性スペーサシート4の平均厚みが上記上限を超える場合、積層体3の巻取り量が少なくなって生産効率が低下するおそれがある。
As a minimum of average thickness of
通気性スペーサシート4の導電性インク層2と接する側の面の算術平均粗さRaの下限としては、0.5μmが好ましく、1μmがより好ましく、3μmがさらに好ましい。一方、通気性スペーサシート4の導電性インク層2と接する側の面の算術平均粗さRaの上限としては、100μmが好ましく、40μmがより好ましく、30μmがさらに好ましい。通気性スペーサシート4の導電性インク層2と接する側の面の算術平均粗さRaが上記下限未満の場合、通気性スペーサシート4の導電性インク層2との接触面側に通気経路を十分に形成できないおそれがある。逆に、通気性スペーサシート4の導電性インク層2と接する側の面の算術平均粗さRaが上記上限を超える場合、導電性インク層2の表面に傷付きやしわが生じるおそれが高くなる。
The lower limit of the arithmetic average roughness Ra of the surface of the
通気性スペーサシート4の気孔率の下限としては、30%が好ましく、40%がより好ましく、50%がさらに好ましい。一方、通気性スペーサシート4の気孔率の上限としては、99%が好ましく、95%がより好ましく、90%がさらに好ましい。通気性スペーサシート4の気孔率が上記下限未満の場合、導電性インク層2に含まれる溶媒を除去するための通気経路を十分に確保できないおそれがある。逆に、通気性スペーサシート4の気孔率が上記上限を超える場合、通気性スペーサシート4の表面の平滑性が低下し、通気性スペーサシート4に重畳されるベースフィルム1又は導電性インク層2の表面に傷付きやしわが生じるおそれが高くなる。
As a minimum of the porosity of
通気性スペーサシート4が織物又は不織布である場合における坪量の下限としては、80g/m2が好ましく、150g/m2がより好ましく、300g/m2がさらに好ましい。一方、通気性スペーサシート4が織物又は不織布である場合における坪量の上限としては、1500g/m2が好ましく、1000g/m2がより好ましく、700g/m2がさらに好ましい。上記坪量が上記下限未満の場合、繊維ほつれが生じやすくなり、焼成後に繊維片が脱落するおそれが高くなる。逆に、上記坪量が上記上限を超える場合、通気性が十分に向上されないおそれがある。なお、「坪量」は、JIS−P−8124:1998に準拠して測定される値である。
The lower limit of the basis weight in the case
通気性スペーサシート4が織物又は不織布である場合における繊維の線密度の下限としては、1デニールが好ましく、3デニールがより好ましく、10デニールがさらに好ましい。一方、通気性スペーサシート4が織物又は不織布である場合における繊維の線密度の上限としては、500デニールが好ましく、400デニールがより好ましく、300デニールがさらに好ましい。上記線密度が上記下限未満の場合、繊維間の空間が少なくなり、通気性が十分に向上されないおそれがある。逆に、上記線密度が上記上限を超える場合、繊維同士の絡みが少なくなり、繊維ほつれが生じ易くなるおそれがある。
When the
<焼成工程>
上記焼成工程は、上記巻取り工程で巻き取られた積層体3を焼成することで行われる。上記焼成工程は、例えば焼成炉等の焼成装置を用いて行われる。上記焼成工程により、上記導電性インクに含まれる溶媒を揮発及び除去することで、上記金属粒子を焼結状態又は焼結に至る前段階において相互に密着させ固体接合したような状態とすると共に、上記金属粒子をベースフィルム1に固着させ、図1Cに示すように、ベースフィルム1の一方の面に第1導電層8を形成することができる。
<Baking process>
The said baking process is performed by baking the
上記焼結工程は、一定量の酸素が含まれる雰囲気下で行うことが好ましい。このように、上記焼結工程を一定量の酸素が含まれる雰囲気下で行うことによって、第1導電層8のベースフィルム1との界面近傍において金属粒子を酸化させ、この金属粒子の金属に基づく金属水酸化物又はその金属水酸化物に由来する基の生成を抑えつつ、上記金属に基づく金属酸化物又はその金属酸化物に由来する基を生成することができる。具体的には、例えば上記金属粒子として銅を用い、かつ上記ベースフィルム1の材料としてポリイミドを用いた場合、第1導電層8のベースフィルム1との界面近傍に酸化銅及び水酸化銅が生成するが、酸化銅の方が多く生成する。この第1導電層8の界面近傍に生成した酸化銅は、ベースフィルム1を構成するポリイミドと強く結合するため、第1導電層8とベースフィルム1との間の密着力を大きくすることができる。なお、「界面近傍」とは、ベースフィルム1と第1導電層8との界面から厚み方向にそれぞれ所定範囲内の領域を意味し、この所定領域は、例えば第1導電層8の厚みの半分程度の距離とでき、好ましくは0.1μmである。
The sintering step is preferably performed in an atmosphere containing a certain amount of oxygen. Thus, by performing the sintering step in an atmosphere containing a certain amount of oxygen, the metal particles are oxidized in the vicinity of the interface between the first
焼成時の雰囲気の酸素濃度の下限としては、1ppmが好ましく、10ppmがより好ましい。一方、焼成時の雰囲気の酸素濃度の上限としては、10,000ppmが好ましく、1,000ppmがより好ましい。上記酸素濃度が上記下限未満の場合、第1導電層8の界面近傍における上記金属粒子の金属に基づく金属酸化物又はその金属酸化物に由来する基の生成量が少なくなり、第1導電層8とベースフィルム1との密着力が十分に向上されないおそれがある。逆に、上記酸素濃度が上記上限を超える場合、上記金属粒子が過剰に酸化され、第1導電層8の導電性が低下するおそれがある。
As a minimum of the oxygen concentration of the atmosphere at the time of baking, 1 ppm is preferable and 10 ppm is more preferable. On the other hand, the upper limit of the oxygen concentration in the atmosphere during firing is preferably 10,000 ppm, and more preferably 1,000 ppm. When the oxygen concentration is less than the lower limit, the amount of metal oxide based on the metal of the metal particles or the group derived from the metal oxide in the vicinity of the interface of the first
上記焼成工程における焼成温度の下限としては、150℃が好ましく、200℃がより好ましい。一方、上記焼成工程における焼成温度の上限としては、500℃が好ましく、400℃がより好ましい。上記焼成温度が上記下限未満の場合、第1導電層8の界面近傍における上記金属粒子の金属に基づく金属酸化物又はその金属酸化物に由来する基の生成量が少なくなり、第1導電層8とベースフィルム1との密着力が十分に向上されないおそれがある。逆に、上記焼成温度が上記上限を超える場合、ベースフィルム1がポリイミド等の有機樹脂の場合にベースフィルム1が変形するおそれがある。
As a minimum of the calcination temperature in the above-mentioned calcination process, 150 ° C is preferred and 200 ° C is more preferred. On the other hand, the upper limit of the firing temperature in the firing step is preferably 500 ° C, more preferably 400 ° C. When the firing temperature is less than the lower limit, the amount of metal oxide based on the metal of the metal particles or the group derived from the metal oxide in the vicinity of the interface of the first
ベースフィルム1及び第1導電層8の界面近傍における金属酸化物等の単位面積当たりの質量の下限としては、0.1μg/cm2が好ましく、0.15μg/cm2がより好ましい。一方、ベースフィルム1及び第1導電層8の界面近傍における金属酸化物等の単位面積当たりの質量の上限としては、10μg/cm2が好ましく、5μg/cm2がより好ましい。上記金属酸化物等の単位面積当たりの質量が上記下限未満の場合、金属酸化物による第1導電層8とベースフィルム1との結合力向上効果が低下するため、ベースフィルム1と第1導電層8との間の密着力が低下するおそれがある。逆に、上記金属酸化物等の単位面積当たりの質量が上記上限を超える場合、上記焼成の制御が難しくなるおそれがある。
The mass of the lower per unit area such as a metal oxide near the interface of the
ベースフィルム1及び第1導電層8の界面近傍における金属水酸化物等の単位面積当たりの質量の下限としては、1μg/cm2が好ましく、1.5μg/cm2がより好ましい。一方、ベースフィルム1及び第1導電層8の界面近傍における金属水酸化物等の単位面積当たりの質量の上限としては、100μg/cm2が好ましく、50μg/cm2がより好ましい。上記金属水酸化物等の単位面積当たりの質量が上記下限未満の場合、金属酸化物等を多量に生成するための上記焼成の制御が難しくなるおそれがある。逆に、上記金属水酸化物等の単位面積当たりの質量が上記上限を超える場合、相対的に金属酸化物等が減少するため、金属酸化物による第1導電層8とベースフィルム1との結合力向上効果が低下し、ベースフィルム1と第1導電層8との間の密着力が低下するおそれがある。
The mass of the lower per unit area, such as a metal hydroxide in the vicinity of the
ベースフィルム1及び第1導電層8の界面近傍における金属酸化物等の金属水酸化物等に対する質量比の下限としては、0.1が好ましく、0.2がより好ましい。一方、ベースフィルム1及び第1導電層8の界面近傍における金属酸化物等の金属水酸化物等に対する質量比の上限としては、5が好ましく、3がより好ましい。上記質量比が上記下限未満の場合、上記界面近傍において金属酸化物等に対して金属水酸化物等の量が多くなり過ぎるため、ベースフィルム1と第1導電層8との間の密着力が低下するおそれがある。逆に、上記質量比が上記上限を超える場合、上記焼成の制御が難しくなるおそれがある。
As a minimum of mass ratio with respect to metal hydroxides, such as a metal oxide, in the interface vicinity of
上記焼成工程によって得られる第1導電層8の平均厚みの下限としては、0.05μmが好ましく、0.1μmがより好ましい。一方、上記焼成工程によって得られる第1導電層8の平均厚みの上限としては、2μmが好ましく、1.5μmがより好ましい。上記第1導電層8の平均厚みが上記下限未満の場合、厚み方向に金属粒子が存在しない部分が多くなり導電性が低下するおそれがある。逆に、上記第1導電層8の平均厚みが上記上限を超える場合、薄膜化が困難となるおそれがある。
The lower limit of the average thickness of the first
<利点>
当該導電性インクの焼成方法は、ベースフィルム1及び導電性インク層2を有する積層体3の片面に通気性スペーサシート4を重畳しつつ巻き取り、このように巻き取られた積層体3に対して焼成を行う。つまり、当該導電性インクの焼成方法は、導電性インク層2の一方の面とベースフィルム1の他方の面との間に通気性スペーサシート4を介在させた状態で積層体3に対して焼成を行うものである。それゆえ、当該導電性インクの焼成方法は、巻き取られた積層体3の導電性インク層2の一方の面とベースフィルム1の他方の面との密着を通気性スペーサシート4によって防止することができるため、上記導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる。その結果、導電層(導電性インク層2)とベースフィルム1との固着力に優れる基板が得られる。
<Advantages>
The conductive ink is fired in such a manner that a
また、当該導電性インクの焼成方法は、通気性スペーサシート4が導電性インク層2と接する側の面に複数の微細凹凸形状を有するので、通気性スペーサシート4の導電性インク層2との接触面側に複数の通気経路を形成することができ、上記導電性インクに含まれる揮発性物質の揮発及び除去をさらに効率的に行うことができる。
Moreover, since the air-
当該通気性スペーサシート4は、導電性インク層2の一方の面とベースフィルム1の他方の面との間に重畳して用いられることによって、上記導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる。
The
[プリント配線板用基板の製造方法]
次に、ベースフィルム1及び第1導電層8を有するプリント配線板用基板の製造方法について説明する。当該プリント配線板用基板の製造方法は、絶縁性を有するベースフィルム1の一方の面への金属粒子及び溶媒を含む導電性インクの塗布により導電性インク層2を積層する工程(導電性インク層積層工程)と、ベースフィルム1及び導電性インク層2を有する積層体3の片面に通気性スペーサシート4を重畳しつつ巻き取る工程(巻取り工程)と、巻き取られた積層体3を焼成し、ベースフィルム1の一方の面に第1導電層8を形成する工程(第1導電層形成工程)と、第1導電層形8成後に通気性スペーサシート4を剥離する工程(剥離工程)とを備える。また、当該プリント配線板用基板の製造方法は、上記剥離工程後に、第1導電層8の一方の面にメッキにより第2導電層9を形成する工程(第2導電層形成工程)を備えていてもよい。当該プリント配線板用基板の製造方法における導電性インク層積層工程、巻取り工程は、当該導電性インクの焼結方法における導電性インク積層工程及び巻取り工程と同様であるため、説明を省略する。また、当該プリント配線板用基板の製造方法における第1導電層形成工程は、当該導電性インクの焼結方法における焼結工程と同様のため、説明を省略する。
[Method of manufacturing printed circuit board substrate]
Next, the manufacturing method of the board | substrate for printed wiring boards which has the
<剥離工程>
上記剥離工程は、第1導電層8の形成後に通気性スペーサシート4を剥離することで行われる。また、上記剥離工程において剥離された通気性スペーサシート4は、当該導電性インクの焼結方法及び当該プリント配線板用基板の製造方法において再利用することができる。
<Peeling process>
The peeling step is performed by peeling the
<第2導電層形成工程>
上記第2導電層形成工程は、図3に示すように、通気性スペーサシート4の剥離後に第1導電層8の一方の面に、無電解メッキにより第2導電層9を形成することで行われる。このように、上記第2導電層積層工程が無電解メッキによって行われることで、第1導電層8を形成する金属粒子間の空隙に第2導電層9の金属を的確に充填することができる。第1導電層8に空隙が残存すると、この空隙部分が破壊起点となって第1導電層8がベースフィルム1から剥離され易くなるが、この空隙部分に第2導電層9が充填されることによって第1導電層8の剥離を防止することができる。
<Second conductive layer forming step>
As shown in FIG. 3, the second conductive layer forming step is performed by forming the second
上記無電解メッキに用いる金属としては、導通性のよい銅、ニッケル、銀等を用いることができるが、第1導電層8を形成する金属粒子に銅を使用する場合には、第1導電層8との密着性を考慮して、銅又はニッケルを用いることが好ましい。
As the metal used for the electroless plating, copper, nickel, silver or the like having good conductivity can be used. When copper is used for the metal particles forming the first
上記無電解メッキにより形成する第2導電層9の平均厚みの下限としては、0.2μmが好ましく、0.3μmがより好ましい。一方、上記無電解メッキにより形成する第2導電層9の平均厚みの上限としては、1μmが好ましく、0.5μmがより好ましい。上記無電解メッキにより形成する第2導電層9の平均厚みが上記下限未満の場合、第2導電層9が第1導電層8の空隙部分に十分に充填されず導電性が低下するおそれがある。逆に、上記無電解メッキにより形成する第2導電層9の平均厚みが上記上限を超える場合、無電解メッキに要する時間が長くなり生産性が低下するおそれがある。
The lower limit of the average thickness of the second
なお、上記無電解メッキは、例えばクリーナ工程、水洗工程、酸処理工程、水洗工程、プレディップ工程、アクチベーター工程、水洗工程、還元工程、水洗工程、触媒による金属層形成工程(化学銅工程、化学ニッケル工程等)、水洗工程、乾燥工程等の処理と共に行われるのが好ましい。また、上記無電解メッキによる薄層を形成した後に、さらに電気メッキを行い第2導電層9を厚く形成することも好ましい。
In addition, the electroless plating includes, for example, a cleaner process, a water washing process, an acid treatment process, a water washing process, a pre-dip process, an activator process, a water washing process, a reduction process, a water washing process, a metal layer formation process (chemical copper process, It is preferably performed together with processes such as a chemical nickel process, a water washing process, and a drying process. It is also preferable to form the second
上記第2導電層形成工程により第2導電層9を形成した後、さらに熱処理を行う工程を有することが好ましい。第2導電層9形成後に熱処理を施すと、第1導電層8のベースフィルム1との界面近傍の金属酸化物等がさらに増加し、ベースフィルム1と第1導電層8との間の密着力がさらに大きくなる。
It is preferable to further include a step of performing heat treatment after the second
<利点>
当該プリント配線板用基板の製造方法は、ベースフィルム1及び導電性インク層2を有する積層体3の片面に通気性スペーサシート4を重畳しつつ巻き取り、このように巻き取られた積層体3に対して焼成を行う当該導電性インクの焼成方法を含むので、上記導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができる。その結果、第1導電層8とベースフィルム1との固着力に優れるプリント配線板用基板が得られる。
<Advantages>
In the method for manufacturing the printed wiring board substrate, a
[プリント配線板の製造方法]
続いて、当該プリント配線板用基板の製造方法によって製造されたプリント配線板用基板を用いたプリント配線板の製造方法について説明する。当該プリント配線板の製造方法は、上記プリント配線板用基板に導電パターンを形成する工程(導電パターン形成工程)を備える。
[Method of manufacturing printed wiring board]
Then, the manufacturing method of the printed wiring board using the printed wiring board board manufactured by the manufacturing method of the said printed wiring board board | substrate is demonstrated. The manufacturing method of the said printed wiring board is equipped with the process (conductive pattern formation process) which forms a conductive pattern in the said board | substrate for printed wiring boards.
<導電パターン形成工程>
上記導電パターン形成工程は、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法を用いて行われる。ここでは、サブトラクティブ法により導電パターンを形成する方法について説明する。
<Conductive pattern formation process>
The conductive pattern forming step is performed using a subtractive method or a semi-additive method. Here, a method for forming a conductive pattern by a subtractive method will be described.
まず、図4Aに示すように、所定の大きさに調整された上記プリント配線板用基板の一方の面に、感光性のレジスト10を被覆形成する。次に、図4Bに示すように、露光、現像等により、レジスト10に対して導電パターンに対応するパターニングを行う。続いて、図4Cに示すように、レジスト10をマスクとしてエッチングにより導電パターン以外の部分の第2導電層9及び第1導電層8を除去する。そして最後に、図4Dに示すように、残ったレジスト10を除去することにより、導電パターン11がベースフィルム1上に形成されたプリント配線板が得られる。
First, as shown in FIG. 4A, a photosensitive resist 10 is formed on one surface of the printed wiring board substrate adjusted to a predetermined size. Next, as shown in FIG. 4B, patterning corresponding to the conductive pattern is performed on the resist 10 by exposure, development, or the like. Subsequently, as shown in FIG. 4C, the second
ここでは、サブトラクティブ法により回路を形成するプリント配線板の製造方法について説明したが、セミアディティブ法等、他の公知の製造方法を用いて回路を形成しても当該プリント配線板を製造できる。当該プリント配線板は、上記プリント配線板用基板を用いて製造したものなので、高密度のプリント配線の要求を満たすべく十分に薄く形成されると共に、ベースフィルム1と第1導電層8との密着力が大きく、ベースフィルム1から導電層が剥離し難い。
Although the printed wiring board manufacturing method for forming a circuit by the subtractive method has been described here, the printed wiring board can be manufactured even if the circuit is formed by using another known manufacturing method such as a semi-additive method. Since the printed wiring board is manufactured using the printed wiring board substrate, the printed wiring board is sufficiently thin to meet the demand for high-density printed wiring, and the
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Other Embodiments]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims. The
上記実施形態では、巻取り工程について、導電性インク層2の一方の面に通気性スペーサシート4を重畳しつつロール状に巻き取る構成としたが、ベースフィルム1の他方の面に通気性スペーサシート4を重畳しつつロール状に巻き取る構成としてもよく、導電性インク層2の一方の面及びベースフィルム1の他方の面に通気性スペーサシート4を重畳しつつロール状に巻き取る構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the winding process is configured such that the
また、上記プリント配線板用基板の製造方法の実施形態では、ベースフィルム1の一方の面に第1導電層8及び第2導電層9を積層する構成としたが、同様の形成方法によりベースフィルム1の両面に第1導電層8及び第2導電層9を積層し、両面プリント配線板用基板として製造してもよい。さらに、上記実施形態で得たプリント配線板用基板の他方の面に、他の方法で導電層を形成してもよい。例えば上記プリント配線板用基板の他方の面に、電気メッキにより導電層を形成してもよい。また、このような場合、巻取り工程において、ベースフィルム1の両面に積層される一対の導電性インク層2の各面に通気性スペーサシート4を重畳してもよい。
In the embodiment of the method for manufacturing a printed wiring board substrate, the first
また、上記実施形態では、通気性スペーサシート4が導電性インク層2と接する側の面に複数の微細凹凸形状を有する構成としたが、通気性スペーサシート4が導電性インク層2に含まれる溶媒を揮発及び除去できる通気性を有する限り、このような微細凹凸形状は必ずしも形成される必要はない。また、複数の微細凹凸形状が通気性スペーサシート4の両面に形成される構成としてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the air
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
[No.1〜6]
平均粒子径が60nmの銅粒子を水に分散させ、銅濃度が26質量%の導電性インクを作成した。次に、絶縁性を有するベースフィルムとして平均厚み12μmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン株式会社の「カプトンEN−S」)を用い、この導電性インクをポリイミドフィルムの一方の面に塗布し、大気中で乾燥させてベースフィルムの一方の面に導電性インク層が積層された積層体を得た。
[No. 1-6]
Copper particles having an average particle diameter of 60 nm were dispersed in water to produce a conductive ink having a copper concentration of 26% by mass. Next, a polyimide film having an average thickness of 12 μm (“Kapton EN-S” manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.) is used as an insulating base film. Was dried to obtain a laminate in which a conductive ink layer was laminated on one surface of the base film.
上記積層体の導電性インク層の表面に表1に示すNo.1〜6の通気性スペーサシートを重畳し、ロール状に巻き取った上、酸素濃度が100ppmの窒素雰囲気中で30分間、350℃で焼成した。 No. shown in Table 1 on the surface of the conductive ink layer of the laminate. 1 to 6 air-permeable spacer sheets were superposed, wound into a roll, and fired at 350 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 100 ppm.
[No.7]
No.1〜6と同様の積層体の導電性インク層の表面に表1に示すNo.7の非通気性スペーサシートを重畳し、ロール状に巻き取った上、酸素濃度が100ppmの窒素雰囲気中で30分間、350℃で焼成した。
[No. 7]
No. No. 1 shown in Table 1 on the surface of the conductive ink layer of the same laminate as in Nos. 1-6. The air-impermeable spacer sheet of No. 7 was superposed and wound into a roll, and then fired at 350 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 100 ppm.
[No.8]
No.1〜7と同様の積層体の導電性インク層の表面にスペーサシートを重畳せず、ロール状に巻き取った上、酸素濃度が100ppmの窒素雰囲気中で30分間、350℃で焼成した。
[No. 8]
No. A spacer sheet was not superposed on the surface of the conductive ink layer of the laminate as in 1 to 7, but was rolled up and baked at 350 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 100 ppm.
上記No.1〜8について、以下の数値を測定した。 No. above. The following numerical values were measured for 1-8.
<算術平均粗さRa>
スペーサシートの導電性インク層と接する面の算術平均粗さRa(μm)について、JIS−B−0601:2001に準拠して、カットオフ値(λc)2.5mm、評価長さ(l)12.5mmで測定した。
<Arithmetic mean roughness Ra>
Regarding the arithmetic average roughness Ra (μm) of the surface in contact with the conductive ink layer of the spacer sheet, in accordance with JIS-B-0601: 2001, a cutoff value (λc) of 2.5 mm and an evaluation length (l) of 12 Measured at 0.5 mm.
<気孔率>
スペーサシートの気孔率(%)について、スペーサシートの見かけの体積(V)、気孔体積(V1)とし、下記式によって測定した。
気孔率(%)=(V1/V)×100
なお、上記見かけの体積(V)は、スペーサシートの平面面積と平均厚みとの積によって算出した。また、上記平均厚みは、ダイヤルゲージによって測定した任意の10点の厚みの平均値によって算出した。また、上記気孔体積(V1)は、スペーサシートの乾燥重量を真比重で除することによって算出される体積を、上記見かけの体積(V)から差し引くことで算出した。
<Porosity>
With respect to the porosity (%) of the spacer sheet, the apparent volume (V) and the pore volume (V 1 ) of the spacer sheet were measured according to the following formula.
Porosity (%) = (V 1 / V) × 100
The apparent volume (V) was calculated by the product of the planar area of the spacer sheet and the average thickness. Moreover, the said average thickness was computed by the average value of the thickness of arbitrary 10 points | pieces measured with the dial gauge. The pore volume (V 1 ) was calculated by subtracting the volume calculated by dividing the dry weight of the spacer sheet by the true specific gravity from the apparent volume (V).
<耐熱性評価>
No.1〜7のスペーサシートについて、焼成後のシートの収縮の有無について目視にて観察し、以下の評価基準にて評価した。この評価結果を表1に示す。
(評価基準)
A:シートの収縮は見られない。
B:シートの収縮がやや見られる。
C:シートの収縮が見られる。
<Heat resistance evaluation>
No. About the spacer sheet | seat of 1-7, the presence or absence of the shrinkage | contraction of the sheet | seat after baking was observed visually, and the following evaluation criteria evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
(Evaluation criteria)
A: Sheet shrinkage is not observed.
B: The contraction of the sheet is slightly observed.
C: Shrinkage of the sheet is observed.
<脱落性評価>
No.1〜7のスペーサシートについて、焼成後のシート表面における脱落の有無について、以下の評価基準にて評価した。この評価結果を表1に示す。
(評価基準)
A:シート表面における脱落は見られない。
B:シート表面における脱落がやや見られる。
<Falling evaluation>
No. About the spacer sheet | seat of 1-7, the following evaluation criteria evaluated the presence or absence of the drop-off | missing in the sheet | seat surface after baking. The evaluation results are shown in Table 1.
(Evaluation criteria)
A: Dropout on the sheet surface is not observed.
B: Some dropout on the sheet surface is seen.
<損傷性評価>
No.1〜8について、焼成後の導電性インク層(第1導電層)表面における損傷の有無について、以下の評価基準にて評価した。この評価結果を表1に示す。
(評価基準)
A:導電性インク層表面に損傷は見られない。
B:導電性インク層表面に部分的なしわが僅かに見られる。
C:導電性インク層表面にしわが見られる。
D:導電性インク層表面に部分的なインクの脱落が見られる。
<Damage evaluation>
No. About 1-8, the following evaluation criteria evaluated the presence or absence of the damage in the conductive ink layer (1st conductive layer) surface after baking. The evaluation results are shown in Table 1.
(Evaluation criteria)
A: No damage is observed on the surface of the conductive ink layer.
B: Partial wrinkles are slightly seen on the surface of the conductive ink layer.
C: Wrinkles are observed on the surface of the conductive ink layer.
D: Partial ink dropout is observed on the surface of the conductive ink layer.
<密着性評価>
No.1〜8について、焼成後におけるベースフィルム及び導電性インク層(第1導電層)の密着性について引っ張り試験機による剥離試験により、以下の評価基準にて評価した。この評価結果を表1に示す。
(評価基準)
A:全面的に剥離力が500g/cm以上。
B:部分によって剥離力500g/cm以上の箇所及び剥離力500g/cm未満の箇所のバラつきが見られる。
C:全面的に剥離力が500g/cm未満。
<Adhesion evaluation>
No. About 1-8, the following evaluation criteria evaluated the adhesiveness of the base film and conductive ink layer (1st conductive layer) after baking by the peeling test by a tensile tester. The evaluation results are shown in Table 1.
(Evaluation criteria)
A: The peel force is 500 g / cm or more over the entire surface.
B: Depending on the part, there are variations in places where the peel force is 500 g / cm or more and where the peel force is less than 500 g / cm.
C: The peel force is less than 500 g / cm over the entire surface.
[評価結果]
表1の結果より、No.1〜6のように通気性スペーサシートを用いて焼成することによってベースフィルム及び第1導電層間における優れた密着性が得られることが解った。また、No.1〜6の中でも、通気性スペーサシートとしてNo.2のポリイミドを主成分とするエンボスシートを用いた場合、耐熱性、脱落性、損傷性及び密着性の全てにおいて優れた結果が得られることが解った。さらに、通気性スペーサシートとして、No.4、5のアラミド繊維を主成とする織物を用いた場合にも、耐熱性、脱落性、損傷性及び密着性の全てにおいて良好な結果が得られることが解った。
[Evaluation results]
From the results of Table 1, No. It turned out that the outstanding adhesiveness between a base film and a 1st conductive layer is obtained by baking using a breathable spacer sheet | seat like 1-6. No. Among Nos. 1 to 6, No. 1 as a breathable spacer sheet. It was found that when an embossed sheet mainly composed of polyimide No. 2 was used, excellent results were obtained in all of heat resistance, detachability, damage and adhesion. Furthermore, as a breathable spacer sheet, No. It has been found that good results can be obtained in all of heat resistance, detachability, damage and adhesion even when a woven fabric mainly composed of 4 and 5 aramid fibers is used.
以上のように、本発明の導電性インクの焼成方法、プリント配線板用基板の製造方法及び通気性スペーサは、導電性インクに含まれる溶媒を容易かつ確実に揮発及び除去することができるので、溶媒を含む導電性インクを用いたプリント配線板の製造等に好適に用いられる。 As described above, since the conductive ink firing method, the printed wiring board substrate manufacturing method and the breathable spacer of the present invention can easily and reliably volatilize and remove the solvent contained in the conductive ink, It is suitably used for the production of a printed wiring board using a conductive ink containing a solvent.
1 ベースフィルム
2 導電性インク層
3 積層体
4 通気性スペーサシート
5 巻取り装置
6 通気性スペーサシート供給ロール
7 巻取りロール
8 第1導電層
9 第2導電層
10 レジスト
11 導電パターン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記ベースフィルム及び上記導電性インク層を有する積層体の片面に、上記導電性インク層に接するように通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取る工程と、
巻き取られた上記積層体を焼成する工程と
を備え、
上記通気性スペーサシートが、上記導電性インク層と接する側の面に複数の微細凹凸形状を有し、
上記通気性スペーサシートの上記導電性インク層と接する側の面の算術平均粗さRaが0.5μm以上100μm以下であり、
上記通気性スペーサシートの気孔率が30%以上99%以下である導電性インクの焼成方法。 Laminating a conductive ink layer by applying a conductive ink containing metal particles and a solvent to one surface of a base film having insulating properties;
Winding the air-permeable spacer sheet on one side of the laminate having the base film and the conductive ink layer while superimposing a breathable spacer sheet in contact with the conductive ink layer ;
A step of firing the wound laminate .
The breathable spacer sheet has a plurality of fine irregularities on the surface on the side in contact with the conductive ink layer,
The arithmetic average roughness Ra of the surface on the side in contact with the conductive ink layer of the breathable spacer sheet is 0.5 μm or more and 100 μm or less,
A method for firing conductive ink, wherein the air-permeable spacer sheet has a porosity of 30% to 99% .
上記ベースフィルム及び上記導電性インク層を有する積層体の片面に、上記導電性インク層に接するように通気性スペーサシートを重畳しつつ巻き取る工程と、
巻き取られた上記積層体を焼成し、上記ベースフィルムの一方の面に第1導電層を形成する工程と、
上記第1導電層形成後に上記通気性スペーサシートを剥離する工程と
を備え、
上記通気性スペーサシートが、上記導電性インク層と接する側の面に複数の微細凹凸形状を有し、
上記通気性スペーサシートの上記導電性インク層と接する側の面の算術平均粗さRaが0.5μm以上100μm以下であり、
上記通気性スペーサシートの気孔率が30%以上99%以下であるプリント配線板用基板の製造方法。
Laminating a conductive ink layer by applying a conductive ink containing metal particles and a solvent to one surface of a base film having insulating properties;
Winding the air-permeable spacer sheet on one side of the laminate having the base film and the conductive ink layer while superimposing a breathable spacer sheet in contact with the conductive ink layer ;
Firing the wound laminate and forming a first conductive layer on one side of the base film;
Separating the breathable spacer sheet after forming the first conductive layer ,
The breathable spacer sheet has a plurality of fine irregularities on the surface on the side in contact with the conductive ink layer,
The arithmetic average roughness Ra of the surface on the side in contact with the conductive ink layer of the breathable spacer sheet is 0.5 μm or more and 100 μm or less,
The manufacturing method of the board | substrate for printed wiring boards whose porosity of the said air-permeable spacer sheet is 30% or more and 99% or less .
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