KR101906694B1 - 도전성 패턴, 도전성 패턴을 구비한 기재, 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체 및 그 구조체의 제조 방법 - Google Patents

도전성 패턴, 도전성 패턴을 구비한 기재, 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체 및 그 구조체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도전성 세선의 시인성을 저하시킬 수 있고, 저항값을 낮출 수 있고, 기재와 도전성 패턴의 접착성을 향상시킬 수 있고, 기재의 절곡 시에 있어서도 저항값의 변동을 억제할 수 있고, 또한 열습 내성 등의 내구성을 부여할 수 있는 도전성 패턴, 도전성 패턴을 구비한 기재, 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체 및 그 구조체의 제조 방법 제공을 목적으로 하고, 선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선(2)을 포함하는 패턴이며, 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고, 그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층(21)과, 제1층(21)보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층(22)을 구성 요소로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

도전성 패턴, 도전성 패턴을 구비한 기재, 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체 및 그 구조체의 제조 방법{ELECTROCONDUCTIVE PATTERN, SUBSTRATE WITH ELECTROCONDUCTIVE PATTERN, METHOD FOR MANUFACTURING SUBSTRATE WITH ELECTROCONDUCTIVE PATTERN, STRUCTURE HAVING ON-SURFACE ELECTROCONDUCTIVE PATTERN, AND METHOD FOR MANUFACTURING SAID STRUCTURE}
본 발명은 도전성 패턴, 도전성 패턴을 구비한 기재, 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체 및 그 구조체의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 도전성 패턴이 선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 도전성 패턴, 도전성 패턴을 구비한 기재, 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체 및 그 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
인쇄법은, 대면적화, 연속 생산(예를 들어 롤 투 롤(Roll to Roll))에 적합하고, 생산 비용을 대폭 낮출 수 있는 장점이 있어, 최근 들어, 이것을 전자 부품 등의 제조에 이용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
특허문헌 1에는, 잉크젯 장치를 사용하여 금속 미립자 잉크에 의해 회로 패턴을 묘화하고, 계속하여 그 기판을 열 혹은 광선에 의해 처리하여 상기 회로 패턴에 포함되는 중합체 또는 계면 활성제를 분해 휘산시켜서 원하는 막 두께의 도체 패턴으로 하고, 이것을 추가로 도금 처리하는 것을 기재하고 있다.
또한, 특허문헌 2는, 배선 7㎛의 Pd 회로를 형성하고, 이것을 가압 처리한 후, 구리 도금을 실시하는 것을 기재하고 있다.
일본 특허 공개 제2002-134878호 공보 일본 특허 공개 제2003-306792호 공보
그러나, 특허문헌 1, 2의 기술로는, 하기 (1) 내지 (5)의 요구를 충분히 만족할 수가 없었다.
(1) 도전성 패턴을 구성하는 도전성 세선의 시인성을 저하시킬 것.
예를 들어, 도전성 패턴이 설치된 기재를, 디스플레이용 투명 전극 등으로서 사용할 때에, 도전성 세선의 시인성을 저하시킬 것이 요구된다.
(2) 도전성 세선의 저항값을 낮추어서 도전성 패턴의 저항값을 낮출 것.
시인성을 저하시키는 등의 관점에서 선 폭 10㎛ 미만으로 된 도전성 세선에서는, 충분한 도전성을 발휘시키기 위해서, 저항값을 낮출 것이 요구된다.
(3) 기재와 도전성 패턴의 접착성을 향상시킬 것.
예를 들어 플렉시블한 디스플레이를 실현할 때에 있어서, 도전성 패턴을 안정적으로 유지하기 위해, 기재와 도전성 패턴의 접착성을 향상시킬 것이 요구된다.
(4) 도전성 패턴이 구비된 기재를 절곡한 경우의 저항값의 변동을 억제하여 플렉시블화할 것.
(5) 열습 내성 등의 내구성을 부여할 것.
따라서, 본 발명의 과제는, 도전성 세선의 시인성을 저하시킬 수 있고, 저항값을 낮출 수 있고, 기재와 도전성 패턴의 접착성을 향상시킬 수 있고, 기재의 절곡 시에 있어서도 저항값의 변동을 억제할 수 있고, 또한 열습 내성 등의 내구성을 부여할 수 있는 도전성 패턴, 도전성 패턴을 구비한 기재, 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체 및 그 구조체의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 과제는, 이하의 기재에 의해 명확해진다.
상기 과제는, 이하의 각 발명에 의해 해결된다.
1.
선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴으로서,
상기 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고,
그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층과, 상기 제1층보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층을 구성 요소로 하는 도전성 패턴.
2.
상기 제1층과 상기 제2층의 막 밀도가 상이한 상기 1에 기재된 도전성 패턴.
3.
상기 도전성 세선의 표면은, 산술 평균 조도 Ra가 200nm 이상 2000nm 미만인 상기 1 또는 2에 기재된 도전성 패턴.
4.
상기 제1층은, 은 또는 구리를 주성분으로 하고, 상기 제2층은, 구리를 주성분으로 하는 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴.
5.
상기 제2층의, 상기 제1층과 반대측에 추가로 제3층을 갖는 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴.
6.
표면 처리를 행한 기재 상에, 선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴이 설치되어 있고,
상기 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고,
그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층과, 상기 제1층보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층을 구성 요소로 하는 도전성 패턴을 구비한 기재.
7.
상기 표면 처리가 상기 기재의 표면 에너지를 높이는 처리인 상기 6에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재.
8.
상기 표면 처리가 상기 기재의 표면에 수지층을 형성하는 처리인 상기 6 또는 7에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재.
9.
양면에 표면 처리를 행한 상기 기재의 양면에, 상기 선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴이 설치되어 있는 상기 6 내지 8 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재.
10.
상기 6 내지 9 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법으로서,
상기 제1층의 형성 공정에 인쇄 프로세스를 포함하고, 그 인쇄 프로세스는, 도전 재료 농도가 5％ 미만인 잉크를 사용하여 선분을 형성 후, 잉크의 건조 프로세스를 제어하여, 상기 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료를 선택적으로 퇴적시키는 프로세스를 포함하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
11.
상기 잉크의 표면 장력은, 50mN/m 미만이고, 또한 그 잉크의 상기 기재에 대한 접촉각은, 10° 내지 50°의 범위인 상기 10에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
12.
상기 인쇄 프로세스에 있어서의 상기 선분의 형성에 잉크젯법을 사용하는 상기 10 또는 11에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
13.
잉크젯법을 사용하여 상기 기재에 대하여 복수의 방향으로부터 복수회에 걸쳐 인쇄하여 상기 선분을 형성하는 상기 12에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
14.
상기 잉크의 건조 프로세스로서, 인자 중인 상기 기재를 건조시키는 프로세스, 인자 후에 가열하는 프로세스, 인자 후에 송풍하는 프로세스, 및 인자 후에 광조사하는 프로세스로부터 선택되는 1 또는 복수를 조합하여 사용하는 상기 10 내지 13 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
15.
상기 도전 재료를 선택적으로 퇴적시키는 프로세스의 후속 공정으로서, 가열 처리, 화학 처리, 광(조사) 처리로부터 선택되는 처리에 의해 저저항화를 행하는 상기 10 내지 14 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
16.
상기 제2층의 형성 공정으로서, 전기 화학적 프로세스를 포함하는 상기 10 내지 15 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
17.
상기 전기 화학적 프로세스가, 무전해 도금 및 전해 도금 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 조합인 상기 16에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
18.
상기 제2층 상에 제3층을 형성하는 상기 10 내지 17 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
19.
상기 도전성 패턴의 적어도 일부와 접촉하도록 집전선을 형성하는 상기 10 내지 18 중 어느 하나에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
20.
표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체로서,
상기 도전성 패턴이,
선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴이며,
상기 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고,
그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층과, 상기 제1층보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층을 구성 요소로 하는 구조체.
21.
상기 20에 기재된 구조체를 제조하는 구조체의 제조 방법으로서,
선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴이며,
상기 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고,
그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층과, 상기 제1층보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층을 구성 요소로 하는 도전성 패턴이, 표면 처리된 표면에 설치된 도전성 패턴을 구비한 기재를 사용하고,
구조체 표면에, 상기 도전성 패턴을 구비한 기재를 접합하거나, 혹은 상기 도전성 패턴을 구비한 기재로부터 도전성 패턴부를 전사하여, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체를 제조하는 구조체의 제조 방법.
도 1은 제1 형태에 관한 도전성 패턴을 구성하는 도전성 세선의 일례를 도시하는 단면도
도 2는 제1층에 대하여 제2 층을 형성하는 것에 의한 표면 조도의 변화의 일례를 도시하는 도면
도 3은 도전 재료를 포함하는 잉크를 포함하는 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료를 선택적으로 퇴적시키는 원리를 설명하는 도면
도 4는 제1층의 형성 과정의 일례를 설명하는 설명도
도 5는 제1층의 형성 과정의 다른 예를 설명하는 설명도
도 6은 제1층의 형성 과정의 또다른 예를 설명하는 설명도
도 7은 집전선의 형성예를 도시하는 도면
도 8은 제2 형태에 관한 도전성 패턴을 구성하는 도전성 세선의 다른 예를 도시하는 단면도
도 9는 양면에 도전성 패턴이 형성된 기재의 일례를 도시하는 도면
도 10은 도전성 패턴을 구비한 기재를 제조하기 위한 제조 장치의 일례를 도시하는 설명도
도 11은 제1층 형성 존의 기본 구성을 설명하는 개략 평면도
도 12는 제1층 형성 존에 있어서의 제1층의 형성 과정의 일례를 설명하는 도면
도 13은 도전성 패턴을 구비한 기재를 제조하기 위한 제조 장치의 다른 예를 도시하는 설명도
도 14는 도전성 패턴이 형성된 구조체의 일례를 도시하는 설명도
도 15는 도전성 패턴을 구비한 기재를 사용하여 구조체 표면에 도전성 패턴을 형성하는 방법의 예를 도시하는 설명도
도 16은 실시예를 설명하는 도면
도 17은 실시예를 설명하는 도면
도 18은 실시예의 시험 장치를 설명하는 도면
이하에, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다.
도 1은, 제1 형태에 관한 도전성 패턴을 구성하는 도전성 세선의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 1에 있어서, 1은, 기재이며, 2는, 도전성 패턴을 구성하는 도전성 세선이다.
도전성 세선(2)의 선 폭은 10㎛ 미만으로 되어 있다.
도전성 세선(2)은 다층 구조를 갖고 있으며, 도시된 예에 있어서는, 그 다층 구조의 구성 요소로서, 제1층(21)과, 제2층(22)을 갖고 있다.
제1층(21)은 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 도전 재료를 포함하고, 막 두께는 500nm 미만으로 되어 있다.
제2층(22)은 제1층(21)보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 한다.
상기 특정한 다층 구조를 갖는 도전성 세선을 포함하는 도전성 패턴은, 도전성 세선의 시인성을 저하시킬 수 있고, 저항값을 낮출 수 있고, 기재와 도전성 패턴의 접착성을 향상시킬 수 있고, 기재의 절곡 시에 있어서도 저항값의 변동을 억제할 수 있고, 또한 열습 내성 등의 내구성을 부여할 수 있는 효과를 발휘한다. 그로 인해, 예를 들어, 플렉시블한 기재 상에 설치되는 투명 전극막 등으로서의 용도에 적합한 우수한 특성을 구비하고 있다.
도전성 세선(2)의 선 폭은, 선 폭 10㎛ 미만으로 되고, 바람직하게는 3 내지 8㎛의 범위로 되는 것이다. 선 폭이 3 내지 8㎛의 범위라면, 도전성 세선(2)의 단선을 보다 적절하게 방지할 수 있음과 함께, 시인성도 적절하게 저하시킬 수 있다. 선 폭을 3㎛ 이상의 범위에서, 7㎛ 미만, 나아가 5㎛ 미만으로 하는 것도 바람직하다. 이러한 세밀한 선 폭을 부여하기 위한 바람직한 방법의 예에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.
도전성 세선(2)의 제1층(21)에 함유되는 도전 재료는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 조합한 것이면 되고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 입자 직경이 100nm 미만인 금속 나노 입자(예를 들어, 은 나노 입자, 구리 나노 입자 등)나, 은 분말, 구리 분말 등의 도전성 필러, 또는, 은 나노와이어, 구리 나노와이어 등의 도전성 나노와이어 등을 바람직하게 예시할 수 있다. 또한, 도전성 탄소 재료(예를 들어, 그래파이트, 카본 나노 튜브, 그래핀 등)를 사용하는 것도 가능하다.
제1층(21)은, 은, 구리를 주성분으로 하는 것이 특히 바람직하고, 반대로 팔라듐이나 백금은 별도 환원 공정이 필요하게 되는 등, 공정수를 증가시키므로 바람직하지 않다.
제1층(21)의 막 두께는, 500nm 미만이기만 하면 특별히 한정되지는 않지만, 30nm 내지 300nm의 범위인 것이 보다 바람직하다.
도전성 세선(2)의 제2층(22)에 주성분으로서 함유되는 금속은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 은, 구리, 니켈 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 조합을 바람직하게 예시할 수 있다. 특히, 제2층은 구리를 주성분으로 하는 것이 바람직하다.
제2층(22)의 막 두께는, 제1층의 막 두께보다도 두꺼운 것이기만 하면 특별히 한정되지 않지만, 600nm 내지 5㎛의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 제2층(22)의 막 두께는, 제1층의 표면으로부터 측정되는 두께이다.
제1층(21)과 제2층(22)의 막 두께 비율은, 제2층(22)의 막 두께가, 제1층(21)의 막 두께의 5배 이상인 것이 바람직하고, 10배 이상인 것이 보다 바람직하다.
제1층(21)의 막 밀도와, 제2층(22)의 막 밀도는, 서로 상이한 것이 바람직하다.
특히, 제1층(21)의 막 밀도보다도, 제2층(22)의 막 밀도쪽이 높은 것이 바람직하고, 이때, 막 밀도차가, 1g/㎤ 이상인 것이 특히 바람직하다.
예를 들어, 제1층(21)의 막 밀도를, 5g/㎤ 내지 8g/㎤의 범위로 하고, 제2층(22)의 막 밀도를 6g/㎤ 내지 9g/㎤이 범위로 하는 것이 바람직하다. 이들 범위 내에서, 상기 막 밀도차가 형성되어 있는 것이 가장 바람직하다.
막 밀도는, X선 반사율법을 사용함으로써 측정할 수 있다.
도전성 패턴을 구성하는 도전성 세선(2)의 표면은, 표면 조도가 큰 것이 바람직하고, 예를 들어 산술 평균 조도 Ra로는, 200nm 이상 2000nm 미만인 것이 바람직하고, 300nm 내지 1200nm의 범위인 것이 보다 바람직하다. 산술 평균 조도 Ra는, 고휘도 비접촉 3차원 표면 형상 조도계 WYKO NT9100을 사용하여 측정할 수 있다. 이에 의해, 도전성 세선(2)의 시인성을 더욱 저하시킬 수 있는 효과가 얻어진다.
예를 들어, 제1층(21)의 표면 조도에 대하여 제2층(22) 형성 후의 표면 조도가 커지는 것이, 도전성 세선(2)의 시인성을 더욱 저하시키는 관점에서 바람직하다.
도 2는, 제1층(21)에 대하여 제2층(22)을 설치하는 것에 의한 표면 조도의 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 2의 (a)는 아직 제2층이 설치되지 않은 제1층(21) 표면의 전자 현미경 사진이며, 도 2의 (b)는 제1층(21)에 대하여 제2층(22)을 설치한 후의 도전성 세선(2) 표면의 전자 현미경 사진이다.
도시된 바와 같이, 제1층(21)에 대하여 제2층(22)을 설치함으로써, 표면에 요철이 형성되어, 표면 조도를 크게 할 수 있다.
기재(1)는 특별히 한정되지 않고, 플라스틱, 유리, 금속(예를 들어, 구리, 니켈, 알루미늄, 철 등, 또는 합금), 세라믹 등을 단독 또는 접합하여 사용할 수 있다. 특히, 플렉시블화 등의 관점에서 플라스틱이 바람직하고, 그 중에서도, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴, 폴리에스테르, 폴리아미드 등이 바람직하다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트(별칭 PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(별칭 PBT) 등의 폴리프로필렌이 바람직하다.
기재(1)의 도전성 세선(2)이 형성되는 표면은, 평활해도 되고 조면이어도 된다.
조면의 경우, 최대 높이 Ry가, 5mm 미만인 것이 바람직하고, 0.3mm 내지 2mm의 범위인 것이 보다 바람직하다. 최대 높이 Ry는, 고휘도 비접촉 3차원 표면 형상 조도계 WYKO NT9100을 사용하여 측정할 수 있다.
조면의 구체적인 표면 상태는, 특별히 한정되지 않지만, 특히, 규칙적으로 주기를 갖고 요철이 반복되어 있는 형상, 원추형 필러 구조가 연속되어 있는 형상 등, 광학적으로 특정 파장에 대하여 반사, 흡수를 제어하고 있는 기능성을 갖는 조면 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 기재 상에, 본 발명의 도전성 패턴을 형성하면, 도전 기능과 광학 기능을 겸비할 수 있어 바람직하다.
기재(1)는 미리 표면 처리되어 있는 것이 바람직하다. 표면 처리로서는, 예를 들어, 용제 세정, 계면 활성제 수용액 세정, UV 오존 세정, 플라즈마 처리, 수지층 형성 등을 바람직하게 예시할 수 있다.
표면 처리로서 수지층 형성을 행하는 경우에는, 히드록실기, 카르복실기 또는 그의 염, 술폰산기 또는 그의 염, 폴리옥시에틸렌기 등이 치환된 수지가 바람직하고, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
수지의 중량 평균 분자량은, 5000 이상 50만 이하인 것이 바람직하다. 또한, 수지는 가교 구조를 가져도 된다.
수지층의 두께는, 50nm부터 5㎛의 범위가 바람직하다.
수지층을 형성하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 인쇄법, 잉크젯법, 침지법 등에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
표면 처리는, 기재(1)의 표면 에너지를 높이는 처리인 것이 바람직하다. 표면 처리에 의해, 기재(1)의 표면 에너지를 5mN/m 이상 크게 하는 것이 바람직하다.
또한, 표면 처리의 결과로서, 기재(1)의 표면 에너지를 50mN/m 이상으로 하는 것이 바람직하다. 특히, 기재(1)의 표면 에너지를, 50mN/ｍ 이상 또한 70mN/m 미만의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
표면 처리는, 기재(1) 전체에 행해도 되고, 도전성 세선이 형성되는 영역을 포함하는 부분에 대하여 부분적으로 행해도 된다.
또한, 예를 들어, 기재(1)에 형성된 도전성 패턴부를, 후술하는 바와 같이 구조체 등에 전사하여 사용하는 경우에는, 기재(1)와 도전성 패턴부 사이에 적당한 박리성(이하, 박리 용이성이라고도 한다.)을 부여하는 것도 바람직하고, 그 때는, 기재(1)에 박리 용이성을 부여하는 처리로서, 실리콘 수지층을 설치하고, 그 상층에 본 발명의 표면 처리로서 수지층 등을 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우의 실리콘 수지층은, 막 두께 10nm 내지 10㎛의 범위가 바람직하고, 용제형, 무용제형, 에멀전형 등의 실리콘 수지를 사용할 수 있다.
이어서, 이상에서 설명한 도전성 패턴이 기재(1) 상에 설치된 도전성 패턴을 구비한 기재를 제조하기 위한 제조 방법에 대하여 설명한다.
기재(1)에는, 미리 상술한 표면 처리를 실시할 수 있다.
기재(1) 상에 제1층(21)을 형성할 때에는, 예를 들어 인쇄 프로세스를 사용하는 것이 바람직하다. 인쇄 프로세스는, 기재(1) 상에 도전 재료를 잉크로서 부여하는 것이기만 하면 특별히 한정되지 않는다.
특히 바람직한 형태로서, 인쇄 프로세스는, 도전 재료 농도가 5％ 미만인 잉크를 사용하여 선분을 형성한 후, 잉크의 건조 프로세스를 제어하여, 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료를 선택적으로 퇴적시키는 프로세스를 포함하는 것이 바람직하고, 이 점에 대해서, 이하에 상세히 설명한다.
도 3은, 도전 재료를 포함하는 잉크를 포함하는 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료를 선택적으로 퇴적시키는 원리를 설명하는 도면이다.
기재(1) 상에서, 도전 재료를 포함하는 액체를 포함하는 선분(이하, 라인형 액체라고 하는 경우가 있다.)(20)이 건조되는 과정에 있어서는, 라인형 액체(20)의 중앙부와 비교하여 테두리부에 있어서 건조 속도가 빨라지는 경향이 있기(도 3의 (a)) 때문에, 라인형 액체(20)의 테두리부에, 도전 재료의 국소적인 퇴적이 촉진된다(도 3의 (b)). 이에 의해 라인형 액체(20)의 접촉선(테두리부)의 고정화가 일어나서, 그 이후의 건조에 수반하는 라인형 액체(20)의 기재면 방향의 수축이 억제된다. 이 효과에 의해, 라인형 액체(20) 중의 액체는, 테두리부에서 건조에 의해 상실한 만큼의 액체를 보충하도록 중앙부로부터 테두리부로 향하는 대류를 형성한다(도 3의 (c)). 이 대류에 의해, 라인형 액체(20) 중의 도전 재료가 선 폭 방향 양단으로 운반되어, 더한층 퇴적이 촉진된다. 이와 같이 하여 퇴적된 도전 재료에 의해, 제1층(21)이 형성된다(도 3의 (d)).
도전 재료의 선택적 퇴적에 의해 생성된 제1층(21)은 처음의 선분보다도 대폭으로 선 폭을 가늘게 할 수 있기 때문에, 도전성 패턴의 세선화를 보다 적합하게 실현할 수 있다.
인쇄 프로세스에 사용하는 잉크는, 도전 재료 농도가 5％ 미만이고, 1％ 미만인 것이 바람직하다.
잉크는, 도전 재료의 용매 내지 분산매로서, 물이나, 유기 용제 등의 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있지만, 물을 함유하는 수성 잉크인 것이 바람직하다. 또한, 잉크에 계면 활성제를 함유시키는 것도 바람직하다.
유기 용제는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 1,2-헥산디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜 등의 알코올류, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르 등의 에테르류 등을 예시할 수 있다.
계면 활성제로서는, 특별히 한정되지 않지만, 실리콘계 계면 활성제 등을 사용할 수 있다. 실리콘계 계면 활성제란 디메틸폴리실록산의 측쇄 또는 말단을 폴리에테르 변성한 것이며, 예를 들어, 신에츠 가가쿠 고교 제조의 KF-351A, KF-642나 빅-케미 제조의 BYK347, BYK348 등이 시판되고 있다.
잉크의 표면 장력은, 50mN/m 미만인 것이 바람직하고, 40mN/m 미만인 것이 보다 바람직하다. 또한, 잉크의 기재(1)에 대한 접촉각은 10° 내지 50°인 것이 바람직하다. 표면 장력은, 용제, 계면 활성제 등에 의해 제어할 수 있다. 접촉각의 조정에도 동일한 제어가 가능한데, 기재(1)의 표면 에너지 설정에 의해 행하는 것도 가능하다.
잉크를 사용하여 기재(1) 상에 선분을 형성할 때에는, 특히 잉크젯법을 바람직하게 사용할 수 있다. 잉크젯 헤드의 잉크 액적 토출 기구는, 서멀 방식, 피에조 방식, 콘티뉴어스 방식 등을 바람직하게 예시할 수 있다. 잉크젯법에 의해 잉크젯 헤드의 1 노즐로부터 1회의 액적 토출로 토출되는 액적량은, 바람직하게는 1pl 내지 200pl의 범위, 보다 바람직하게는 1pl 내지 100pl의 범위이다.
잉크젯법을 사용하는 경우에 있어서는, 기재(1)에 대하여 복수의 방향으로부터 복수회에 걸쳐 인쇄하는 것도 바람직하다. 이 형태에 대해서, 도 4, 도 5 및 도 6의 각 예를 참조하여 설명한다.
도 4는, 제1층(21)의 형성 과정의 일례를 설명하는 설명도이다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 먼저, 기재(1)의 길이 방향을 따라서 잉크젯 헤드를 복수회 주사하고, 그 길이 방향을 따르는 스트라이프형의 제1층을 형성하고, 계속해서, 이 형성 영역에 대하여, 추가로, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 기재(1)의 짧은 방향을 따라 잉크젯 헤드를 복수회 주사하여, 그 짧은 방향을 따르는 스트라이프형의 제1층을 형성한다. 이와 같이 하여, 길이 방향의 스트라이프와 짧은 방향의 스트라이프가 교차한 격자형의 제1층을 형성할 수 있다.
도 5는, 제1층(21)의 형성 과정의 다른 예를 설명하는 설명도이다.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 먼저, 기재(1)의 길이 방향으로부터 소정의 각도(여기서는 45°)로 경사진 방향을 따라서 잉크젯 헤드를 복수회 주사하고, 그 방향을 따르는 스트라이프형의 제1층을 형성하고, 계속해서, 이 형성 영역에 대하여, 추가로, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 기재(1)의 길이 방향으로부터 다른 소정의 각도(여기서는 -45°)로 경사진 방향을 따라서 잉크젯 헤드를 복수회 주사하여, 그 방향을 따르는 스트라이프형의 제1층을 형성한다. 이와 같이 하여, 기재(1)의 길이 방향으로부터 경사진 사선에 의한 격자형의 제1층을 형성할 수 있다.
도 6은, 제1층(21)의 형성 과정의 또다른 예를 설명하는 설명도이다.
이 예에서는, 도 4의 예와 마찬가지로, 기재(1)의 길이 방향을 따라서 잉크젯 헤드를 복수회 주사하여 제1층을 형성하고(도 6의 (a)), 또한, 짧은 방향을 따라 잉크젯 헤드를 복수회 주사하여 제1층을 형성하는(도 6의 (b)) 것인데, 잉크젯 헤드로부터의 잉크의 사출 제어에 의해, 물결형의 선에 의한 격자형의 제1층을 형성하고 있다.
예를 들어, 도전성 패턴이 형성된 기재(1)를 다른 부재와 겹쳐서 디바이스를 형성하는 경우 등에 있어서는, 도전성 패턴과, 다른 부재에 설치된 패턴 사이에서 간섭 줄무늬가 발생되는 경우가 있는데, 예를 들어, 도 5의 예와 같이, 패턴을 기재의 길이 방향(또는 짧은 방향)으로부터 경사지게 하거나, 도 6의 예와 같이, 패턴을 구성하는 선을 파선화시키거나 함으로써, 간섭 줄무늬의 발생을 적절하게 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
기재(1) 상에 부여된 잉크의 건조 프로세스는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 인자 중인 기재(1)를 건조하는 프로세스, 인자 후에 가열하는 프로세스, 인자 후에 송풍하는 프로세스, 및 인자 후에 광조사하는 프로세스로부터 선택되는 1 또는 복수를 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 인자 중인 기재(1)를 건조하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 기재(1)의 온도가 40℃ 내지 80℃가 되도록 가열하는 것이 바람직하다. 인자 후에 가열하는 프로세스를 실행하는 경우에도, 이러한 온도 범위에서 기재(1)를 가열하는 것이 바람직하다.
인자 후의 건조 프로세스는, 인자 직후에 실행되는 것이 바람직하다.
광조사에 사용되는 광은, 잉크의 건조를 촉진할 수 있는 것이기만 하면 특별히 한정되지 않지만, 적외선 등을 바람직하게 예시할 수 있다.
도전 재료를 선택적으로 퇴적시키는 프로세스의 후처리로서, 제1층(21)의 저저항화 처리를 실시하는 것도 바람직하다. 제1층(21)에 대하여 예를 들어, 가열 처리, 케미컬 처리, 광조사 처리로부터 선택되는 처리를 실시함으로써, 저저항화를 도모할 수 있다.
가열 처리의 온도는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 80℃ 내지 300℃의 범위의 온도를 적용할 수 있다. 기재(1)가 필름인 경우에는, 80℃ 내지 180℃의 범위의 온도를 적용하는 것이 바람직하다.
케미컬 처리로서는, 예를 들어, 도전 재료 중의 유기물 등을 제거하는 처리 등을 바람직하게 예시할 수 있고, 산성 또는 염기성의 세정수 용액으로 세정하는 방법, 용제 혹은 용제 수용액으로 세정하는 방법 등을 사용할 수 있다.
광조사 처리에는, 예를 들어, 플래시 신터링, IR 조사를 사용할 수 있다.
제1층(21)에 대하여 이상에서 설명한 처리의 하나 또는 복수를 조합한 저저항화 처리를 실시할 수 있다.
이러한 저저항화 처리는, 인자 중에 행해도 된다. 예를 들어 잉크젯법으로 복수회의 스캔으로 패턴을 완성할 경우, 그 도중 단계에서 1회, 또는 복수회로 나누어서 저저항화 처리를 도중에 넣어도 된다. 특히, 상술한 바와 같이 기재에 대하여 복수의 방향으로부터 복수회에 걸쳐 인쇄하는 경우, 도중에 저저항화 처리를 넣는 것은 바람직하다.
제2층(22)을 형성할 때에는, 전기 화학적 프로세스를 사용하는 것이 바람직하다. 전기 화학적 프로세스로서는, 무전해 도금법 및 전해 도금법 중 어느 하나 또는 양쪽을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
전해 도금법이란, 도금으로서 석출시키고자 하는 금속 이온을 녹인 용액을 사용하여, 전도성이 있는 물체 상에 전해에 의해 금속을 석출시키는 방법을 말한다. 여기에서는, 전도성이 있는 물체로서, 제1층(21)을 이용하여 제2층을 형성할 수 있다.
무전해 도금법이란, 도금으로서 석출시키고자 하는 금속 이온을 녹인 용액을 사용하여, 촉매 상에 화학 반응에 의해 금속을 석출시키는 방법을 말한다. 여기에서는, 촉매로서 제1층(21)을 이용하여, 제2층을 형성할 수 있다.
도전성 패턴의 적어도 일부에 접속되도록 집전선(이하, 취출 전극 또는 인출 배선이라고 하는 경우가 있다.)이 형성되어 있는 것도 바람직하다.
도 7은, 집전선의 형성예를 도시하는 도면이다.
이 예에서는, 기판(1) 상에 4개의 도전성 패턴(200)이 설치되어 있다.
집전선(3)은 각각의 도전성 패턴(200)을 둘러싸도록 기판(1) 상에 설치되고, 그 도전성 패턴(200)을 구성하는 도전성 세선(2)의 일부와 접속되어 있다.
집전선(3)은 또한 배선(4)에 접속되어 있고, 그 배선(4)은 기판(1)의 단부까지 연장 설치되어 있다.
집전선(3)의 선 폭은, 도전성 패턴(200)을 구성하는 도전성 세선(2)의 선 폭보다도 굵고, 바람직하게는 15㎛ 이상, 보다 바람직하게는 50㎛ 이상, 가장 바람직하게는 100㎛ 이상으로 할 수 있다. 선 폭의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 5mm 미만인 것이 바람직하다. 집전선(3)에 있어서, 도전성 패턴(200)을 구성하는 도전성 세선(2)에 직접 결합하는 부분의 선 폭은, 15㎛ 이상 100㎛ 미만인 것이 바람직하다.
상기 예에서는, 집전선(3)이 전체로서 네모 형상을 나타내는 도전성 패턴(200)의 4변을 따라 설치되는 예를 나타냈지만, 예를 들어, 대향하는 2변을 따라 설치하거나, 또는 1변을 따라 설치하거나 하는 것도 바람직하다. 또한, 반드시 변을 따라서 설치될 필요는 없고, 적어도, 도전성 패턴(200)을 구성하는 도전성 세선(2)의 일부와 접속되어 있으면 된다.
도전성 세선(2)의 제2층(22)을 전기 화학적 프로세스에 의해 형성할 때에는, 집전선(3)을 제2층(22)을 형성하기 전에, 제1층(21)의 적어도 일부에 접속되도록 형성해 두는 것이 바람직하다. 이때, 집전선(3)은 제1층(21)의 형성 전에 형성되어도 되고, 제1층(21)의 형성 후에 형성되어도 된다. 집전선(3)을 통하여 제1층(21)에 안정적으로 통전할 수 있게 되기 때문에, 전기 화학적 프로세스, 특히 전해 도금에 의한 제2층(22)의 형성을 안정적으로 행할 수 있게 된다.
또한, 집전선(3)은 완성된 제품에 있어서도, 도전성 패턴(200)에 대한 안정적인 통전을 확보할 수 있다.
도 8은, 제2 형태에 관한 도전성 패턴을 구성하는 도전성 세선의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
제2 형태에 있어서는, 도전성 세선(2)은 그 적어도 일부를 구성하는 다층 구조의 구성 요소로서, 상술한 제1층(21), 제2층(22) 외에, 제2층(22)의, 제1층(21)과 반대측에 추가로 제3층(23)을 갖는다.
제3층(23)의 재질은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제3층(23)을 도전성 패턴을 보호하기 위한 보호층으로서 기능시키는 관점에서는, Ni, Cr 등의 내부식성 금속 혹은 유기막에 의해 구성하는 것이 바람직하다.
제2 형태에 관한 도전성 패턴을 제조할 때에 있어서, 도전성 세선(2)의 제1층(21) 및 제2층(22)의 형성은, 제1 형태에 관한 도전성 패턴의 제조 방법으로서 설명된 방법을 사용할 수 있고, 제2층(22) 상에 제3층(23)을 형성함으로써, 제2 형태에 관한 도전성 패턴을 제조할 수 있다.
제3층(23)을 형성하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 전기 화학적 프로세스를 사용하는 것이 바람직하다.
제3층(23)이 내부식성 금속 등의 금속에 의해 구성되는 경우에는, 전기 화학적 프로세스로서, 무전해 도금법 및 전해 도금법 중 어느 하나 또는 양쪽을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 제3층이 유기막 등에 의해 구성되는 경우에는, 전착법, 전해 중합법 등으로부터 선택되는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 전극으로서 제1층(21), 제2층(22)을 이용하여, 제3층(23)을 형성할 수 있다.
이상의 설명에서는, 기재(1)의 1면에 도전성 패턴이 형성된 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
기재(1)의 양면에, 이상에서 설명한 도전성 패턴이 형성되어 있는 것도 바람직하다.
기재(1)의 양면은, 각각, 도전성 패턴의 형성에 앞서, 미리 상술한 표면 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 표면 처리는, 기재(1)의 표면과 이면에서, 동일한 표면 처리를 실시해도 되고, 상이한 표면 처리를 실시해도 된다.
기재(1)의 표면과 이면에 각각 설치되는 도전성 패턴은, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 또한, 표면과 이면에서, 도전성 세선(2)의 제1층(21), 제2층(22)의 구성은 동일해도 되고, 상이해도 된다. 제2 형태에 관한 도전성 패턴이라면, 제3층(23)의 구성에 대해서도 표면과 이면에서 동일해도 되고, 상이해도 된다. 한쪽 면에 제1 형태에 관한 도전성 패턴이 형성되고, 다른 쪽 면에 제2 형태에 관한 도전성 패턴이 형성되어 있어도 된다.
도 9는, 양면에 도전성 패턴이 형성된 기재(1)의 일례를 도시하는 도면이며, 도 9의 (a)는 표면, 도 9의 (b)는 이면을 평면으로 본 것이다.
도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 기재(1)의 표면에는, 복수의 도전성 패턴(200)이 설치되어 있다. 이들 도전성 패턴(200)은 기재(1)의 길이 방향으로부터 경사진 사선을 포함하는 도전성 세선(2)에 의한 격자형 패턴이다.
표면에 설치된 이들 도전성 패턴(200)은 전체로서 네모 형상(직사각형)을 나타내고 있고, 긴 변이 기재(1)의 짧은 방향을 따라 배치되어 있다.
또한, 이들 도전성 패턴(200)에는, 상기 도전성 패턴(200)을 4변에서 둘러싸도록 집전선(3)이 설치되어 있다.
한편, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 기재(1)의 이면에는 복수의 도전성 패턴(200)이 설치되어 있다. 이들 도전성 패턴(200)은 기재(1)의 길이 방향으로부터 경사진 사선을 포함하는 도전성 세선(2)에 의한 격자형 패턴이다.
이면에 설치된 이들 도전성 패턴(200)은 전체로서 네모 형상(직사각형)을 나타내고 있고, 긴 변이 기재(1)의 길이 방향을 따라서 배치되어 있다.
또한, 이들 도전성 패턴(200)에는, 상기 도전성 패턴(200)을 4변에서 둘러싸도록 집전선(3)이 설치되어 있다.
표면에 설치되고, 기재(1)의 짧은 방향으로 연장되는 직사각형의 도전성 패턴(200)과, 이면에 설치되고, 기재(1)의 긴 방향으로 연장되는 직사각형의 도전성 패턴(200)은 기재(1)를 사이에 두고 입체적으로 교차하고 있고, 격자형으로 배치되어 있다. 이러한 패턴은, 예를 들어 필름을 포함하는 기재 1매에, 정전 용량식 터치 센서에 있어서의 X, Y 패턴으로서 적절하게 사용할 수 있다. 표면의 도전성 패턴(200)과, 이면의 도전성 패턴(200) 중, 한쪽을 X 패턴으로 하고, 다른 쪽을 Y 패턴으로 할 수 있다.
이어서, 도전성 패턴을 구비한 기재를 제조하기 위한 제조 장치의 예를 들어, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 10은, 도전성 패턴을 구비한 기재를 제조하기 위한 제조 장치의 일례를 도시하는 설명도이다.
도시된 제조 장치는, 롤 투 롤 방식에 의해, 기재 상에 도전성 패턴을 형성하도록 구성되어 있다.
5는, 기재가 권회된 권회체이며, 6은, 제1층 형성 존이며, 7은, 지지 롤러이며, 8은, 건조 존이며, 9는, 저저항화 존이며, 10은, 제2층 형성 존이며, 11은, 제3층 형성 존이며, 12는, 패턴이 형성된 기재가 권회되는 권회체이다.
권회체(5)로부터 풀어내지는 띠형의 기재(1)가 권회체(12)에 권취될 때까지의 반송 과정에 있어서, 기재(1) 상에 도전성 패턴이 형성되도록 하고 있다. 이하의 설명에서는, 권회체(5)로부터 권회체(12)로 향하는 방향을 반송 방향이라 하는 경우가 있다.
권회체(5)로부터 풀어내지는 띠형의 기재(1)는 제1층(21)을 형성하기 위한 제1층 형성 존(6)으로 반송된다.
도 11은, 제1층 형성 존(6)의 기본 구성을 설명하는 개략 평면도이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 이 예에서는, 제1층 형성 존(6)에는, 제1층(21)을 형성하기 위한 헤드 어레이(61)와 함께, 인출 배선(3)을 묘화하기 위한 잉크젯 헤드(62)도 병설되어 있다. 헤드 어레이(61)는 복수의 잉크젯 헤드를 어레이형으로 배치하여 구성할 수 있다.
제1층 형성 존(6)에서는, 먼저, 인출 배선 묘화용의 잉크젯 헤드(62)에 의해, 기재(1) 상에 인출 배선(3)을 형성한다.
인출 배선(3)이 형성된 기재(1)의 영역은, 건조 존(8)까지 반송되어, 여기서 건조 처리된다.
그 후, 기재(1)의 그 영역은, 권회체(5)를 향하는 방향으로 일정량 역반송되어, 다시 제1층 형성 존(6)에 제공된다.
그리고, 제1층 형성 존(6)에 설치된 제1층(21)을 형성하기 위한 헤드 어레이(61)에 의해, 기재(1) 상에 제1층(21)이 형성된다.
도 12는, 제1층 형성 존(6)에 있어서의 제1층(21)의 형성 과정의 일례를 설명하는 도면이다.
도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 형성 과정에 있어서의 제1 인자 공정에서는, 반송 방향으로 기재(1)를 반송하면서, 헤드 어레이(61)를 반송 방향과 직교하는 방향(도면 중 우측으로 향하는 방향)으로 주사한다. 이와 같이, 기재(1)와, 헤드 어레이(61)를 동시에 이동시킴으로써, 기재(1)에 대하여 헤드 어레이(61)를 경사 방향으로 상대 이동시킬 수 있다. 이 상대 이동의 과정에 있어서, 헤드 어레이(61)로부터 기재(1) 상에 도전 재료를 포함하는 잉크를 사출함으로써 기재(1)의 반송 방향에 대하여 소정의 각도로 경사진 선분을 묘화할 수 있다. 예를 들어, 기재(1)의 반송 속도와, 헤드 어레이(61)의 주사 속도를 동일하게 함으로써 45°로 경사진 선분을 묘화할 수 있다. 경사각은, 헤드 어레이(61)의 주사 속도, 및 또는, 기재(1)의 반송 속도를 조정함으로써, 임의의 값으로 할 수 있다.
계속해서, 선분이 형성된 기재(1)의 영역은, 건조 존(8)까지 반송되어, 여기서 건조 처리된다. 이 건조 프로세스를 제어함으로써, 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료를 선택적으로 퇴적시킬 수 있다.
그 후, 기재(1)의 그 영역은, 권회체(5)를 향하는 방향으로 일정량 역반송되어, 제1층 형성 존(6)에 있어서의 제2 인자 공정에 제공된다.
도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 인자 공정에서는, 반송 방향으로 기재(1)를 반송하면서, 헤드 어레이(61)를 반송 방향과 직교하는 방향이며, 제1 인자 공정에서의 주사 방향과는 역의 방향(도면 중 왼쪽을 향하는 방향)으로 주사한다. 이 상대 이동의 과정에 있어서, 헤드 어레이(61)로부터 기재(1) 상에 도전 재료를 포함하는 잉크를 사출함으로써 기재(1)의 반송 방향에 대하여 제1 인자 공정과는 역방향으로 소정의 각도로 경사진 선분을 묘화할 수 있다. 예를 들어, 기재(1)의 반송 속도와, 헤드 어레이(61)의 주사 속도를 동일하게 함으로써 -45°로 경사진 선분을 묘화할 수 있다. 이와 같이 하면, 도시한 바와 같이, 제1 인자 공정에서 형성된 선분(경사각 45°)과, 제2 인자 공정에서 형성된 선분(경사각 -45°)을 직각으로 교차시키는 것도 가능하다.
계속해서, 선분이 형성된 기재(1)의 영역은, 건조 존(8)까지 반송되어, 여기서 건조 처리된다. 이 건조 프로세스를 제어함으로써, 제2 인자 공정에서 형성된 선분에 대해서도, 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료를 선택적으로 퇴적시킬 수 있다.
이와 같이 하여, 사선을 포함하는 격자형의 제1층(21)을 형성할 수 있다.
제1층(21)이 형성된 기재(1)의 영역은, 저저항화 존(9)으로 반송된다.
이 예에서는, 저저항화 존(9)에는 오븐이 설치되어 있고, 기재(1)를 그 오븐에서 가열함으로써, 제1층(21)의 저저항화 처리가 실시된다.
저저항화 처리가 실시된 기재(1)의 영역은, 제2층 형성 존(10)으로 반송된다.
이 예에서는, 제2층 형성 존(10)에는, 제2층(22)을 형성하기 위한 전해 도금 장치가 설치되어 있다.
전해 도금 장치는, 예를 들어, 기재(1)를 복수의 반송 롤에 걸쳐서 반송계를 형성하고, 이들 반송 롤 중 1 또는 2 이상을 외부 전극으로서, 도금조 내의 도금액(도금욕, 전해액 등이라고도 한다) 중에 침지하도록 구성되어 있다. 도금액 중에는 대향 전극이 설치된다.
전해 도금 장치에 의해, 외부 전극으로부터 인출 배선(3)을 통하여 제1층(21)에 급전하고, 도금액 중에서 전해 도금을 행하여, 제2층(22)을 형성할 수 있다.
제2층 형성 존(10)에는, 전해 도금 종료 후의 기재(1)의 영역을, 물 등의 세정액에 의해 세정하는 세정기나, 세정액을 건조하는 건조기 등을 설치하는 것이 바람직하다.
이 예에서는, 제2층(22)이 형성된 기재(1)의 영역은, 또한, 제3층 형성 존(11)으로 반송된다.
제3층 형성 존(11)에는, 제3층(23)을 형성하기 위한 전해 도금 장치가 설치되어 있다. 이러한 전해 도금 장치의 기본 구성에는, 제2층 형성 존(10)에서 설명한 구성을 원용할 수 있다.
제3층 형성 존(11)에도, 전해 도금 종료 후의 기재(1)의 영역을, 물 등의 세정액에 의해 세정하는 세정기나, 세정액을 건조하는 건조기 등을 설치하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 하여, 기재(1) 상에 도전성 패턴을 형성할 수 있다. 도전성 패턴이 형성된 기재(1)의 영역은, 순차, 권회체(12)에 권취되도록 구성할 수 있다.
도 13은, 도전성 패턴을 구비한 기재를 제조하기 위한 제조 장치의 다른 예를 도시하는 설명도이다. 도면 중, 도 10과 동일 부호는, 동일 구성으로 할 수 있고, 도 10에서 한 설명을 원용할 수 있다.
이 예에 도시하는 제조 장치는, 기재의 양면에 도전성 패턴을 형성하기 위하여 적절하게 사용할 수 있다.
먼저, 상류측 라인 A에 있어서, 권회체(13)로부터 풀어내지는 띠형의 기재(1)의 일면(표면) 상에는, 도 10의 예와 마찬가지로, 제1층 형성 존(6), 건조 존(8)에서의 처리에 의해 제1층(21)이 형성된다.
일면(표면) 상에 제1층(21)이 형성된 기재(1)는 권회체(14)에 권취된다.
권취가 끝난 때에, 권회체(14)를 권회체(13)로 치환함과 함께, 표리면이 역으로 되도록 세트하고, 다시, 제1층 형성 존(6), 건조 존(8)에서의 처리에 의해, 이번에는 기재(1)의 다른 면(이면) 상에 제1층(21)을 형성한다.
이와 같이 하여, 기재(1)의 양면에 제1층(21)이 형성된 기재(1)를 권회체(14)에 권취해 간다.
계속해서, 권회체(14)는 권회체(15)로서, 하류측 라인 B에 세트된다.
하류측 라인 B에서는, 권회체(15)로부터 풀어내지는 띠형의 기재(1)에 대하여 도 10의 예와 마찬가지로, 저저항화 존(9), 제2층 형성 존(10) 및 제3층 형성 존(11)에서의 처리에 의해, 제1층의 저저항화, 제2층(22)의 형성 및 제3층(23)의 형성이 행하여지고, 그 후, 각 처리가 끝난 기재(1)는 권회체(16)에 권취된다.
하류 라인 B에서의 각 처리는, 각각, 기재(1)의 양면에 대하여 동시에 적용하기 쉽기 때문에, 하류 라인 B에 있어서의 롤 투 롤을 1회의 패스로 끝나도록 구성하는 것이 용이하다.
이상에서 설명한 도전성 패턴이 형성되는 대상물은, 2차원 시트형의 기재에 한정되지 않고, 3차원 구조체(간단히 구조체라고 하는 경우가 있다.)에도 바람직하게 적용할 수 있다.
구조체란, 2차원 시트형 이외의 대상물을 가리키고, 직육면체형, 구형, 원기둥형, 각기둥형, 그들의 조합, 커브(곡면)를 갖는 것 등, 3차원 형상을 포함하는 것이기만 하면 특별히 한정되지 않는다.
도 14는, 도전성 패턴이 형성된 구조체의 일례를 도시하는 설명도이다.
도시된 예에서는, 구조체(100)의 곡면 상에 도전성 패턴(200)이 형성되어 있다.
구조체(100)의 재질은, 특별히 한정되지 않지만, 플라스틱, 금속, 세라믹, 석재, 펄프, 목재로부터 형성된 것, 고무, 그들의 복합 재료 등을 바람직하게 예시할 수 있다.
도전성 패턴(200)은 이러한 구조체(100) 표면의 전체 혹은 일부에 설치할 수 있다.
구조체(100)의 표면에는, 도전성 패턴이 형성되는 특정한 부위에, 그 특정한 부위를 판별할 수 있도록 화상 정보(도시하지 않음)가 표시되어 있어도 된다. 구조체 표면의 화상 정보는, 그 위에 도전성 패턴이 형성되었을 때에, 상기 도전성 패턴을 통하여 시인할 수 있도록 설치할 수 있다. 화상 정보로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 문자, 기호, 착색 패턴 등을 바람직하게 예시할 수 있다. 이 화상 정보는, 예를 들어, 스위치, 키보드, 터치 패널, 센서 등의 용도에 있어서, 위치 검출 등의 기능을 가이드할 수 있다. 화상 정보는, 항상 표시되어 있을 필요는 없고, 예를 들어 특정한 조건 하에서 표시 가능하도록 구성되어 있어도 된다.
도전성 패턴(200)을 구비한 구조체(100)를 제조하는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 구조체(100)의 표면에 직접 도전성 패턴을 형성해도 되지만, 바람직한 방법의 일례로서, 도전성 패턴이 형성된 기재(도전성 패턴을 구비한 기재)를 사용하여 제조하는 방법을 예시할 수 있다.
예를 들어, 도전성 패턴을 구비한 기재를 구조체(100) 표면에 접합하는 방법, 혹은, 도전성 패턴을 구비한 기재로부터 구조체(100) 표면에 도전성 패턴(200)의 부분을 전사하는 방법을 사용하여, 표면에 도전성 패턴(200)을 갖는 구조체(100)를 제조하는 것이 바람직하다.
도 15는, 도전성 패턴을 구비한 기재를 사용하여 구조체(100) 표면에 도전성 패턴(200)을 형성하는 방법의 예를 도시하는 설명도이다.
도 15의 (a)의 예에서는, 접착층(17)을 통하여 도전성 패턴(200)이 형성된 기재(1)를 도전성 패턴(200)측이 구조체(100)측으로 배향되도록 하여, 구조체(100)에 접합되어 있다. 18은, 기재(1) 상에 설치된 수지층이며, 도전성 패턴(200)은 기재(1) 상에 있어서, 수지층(18)의 표면에 형성되어 있다. 이와 같이, 도전성 패턴을 구비한 기재를 구조체(100) 표면에 접합하고, 구조체(100) 표면에 도전성 패턴(200)을 형성할 수 있다.
또한, 도 15의 (b)의 예와 같이, 도 15의 (a)의 예에 도시한 도전성 패턴(200)으로부터 기재(1)를 박리하는 공정을 더 구비함으로써 구조체(100)의 표면에 도전성 패턴(200)을 전사할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 기재(1)와 수지층(18) 사이에, 미리, 박리를 용이하게 하기 위한 박리 용이 처리를 실시하여 둠으로써, 기재(1)와 수지층(18)의 계면에서 용이하게 박리시킬 수 있다.
본 발명의 도전성 패턴의 용도는, 특별히 한정되지 않지만, 투명 도전막 등으로서 적절하게 사용할 수 있다.
본 발명의 도전성 패턴을 구비한 기재 및 구조체의 용도는, 특별히 한정되지 않지만, 여러가지 전자 기기가 구비하는 여러가지 디바이스에 사용할 수 있다. 본 발명의 효과를 현저하게 발휘하는 관점에서, 예를 들어, 액정·플라즈마·유기 일렉트로루미네센스·필드에미션 등, 각종 방식의 디스플레이용 투명 전극으로서, 또는, 터치 패널이나 휴대 전화, 전자 페이퍼, 각종 태양 전지, 각종 일렉트로루미네센스 조광 소자 등에 사용되는 투명 전극으로서 적절하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 도전성 패턴을 구비한 기재 및 구조체는, 디바이스의 투명 전극으로서 적절하게 사용된다. 디바이스로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 터치 패널 센서 등을 바람직하게 예시할 수 있다. 또한, 이들 디바이스를 구비한 전자 기기로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 스마트폰, 태블릿 단말기 등을 바람직하게 예시할 수 있다.
[실시예]
이하에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의해 한정되지 않는다.
<기재의 조제>
기재로서 하기 기재 1 내지 4를 준비하였다. 또한, 기재 1 및 2에는 표면 처리가 실시되어 있지 않고, 기재 3 및 4에는 표면 처리가 실시되어 있다.
·기재 1: 시판중인 광학 용도 저열수축 처리 완료 PET 필름(두께 120㎛)이며, 표면 에너지는 50mN/m이다.
·기재 2: 기재 1과는 다른 시판중인 광학 용도 저열수축 처리 완료 PET 필름(두께 120㎛)이며, 표면 에너지는 42mN/m이다.
·기재 3: 기재 1을 표면 처리하여, 표면 에너지를 60mN/m로 조정한 것이다.
·기재 4: 기재 2를 표면 처리하여, 표면 에너지를 60mN/m로 조정한 것이다.
<잉크의 조제>
·잉크 1(은 나노 입자 함유 잉크 1)
은 나노 입자 분산물(반도 가가쿠 제조의 SW1000)을 고형분(은 나노 입자)으로서 0.2wt％분, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르 20wt％, 잔량부를 이온 교환수로 100wt％로 마무리하고, 이것을 1㎛ 필터로 여과하였다.
얻어진 투과액을 잉크 1로 하였다. 도전성 입자인 은 나노 입자의 농도는, 상기 여과 전후에 실질적으로 변화되지 않고, 잉크 1에 있어서 0.2wt％였다. 잉크 1의 점도는 2.0mPa·s이며, 표면 장력은 29mN/m였다.
·잉크 2(은 나노 입자 함유 잉크 2)
은 나노 입자 분산물(반도 가가쿠 제조의 SW1000)을 고형분(은 나노 입자)으로 하여 0.2wt％분, 1,3-부탄디올 25wt％, 계면 활성제(빅 케미사 제조의 「BYK348」) 0.5wt％ 잔량부를 이온 교환수로 100wt％로 마무리하고, 이것을 1㎛ 필터로 여과하였다.
얻어진 투과액을 잉크 2로 하였다. 도전성 입자인 은 나노 입자의 농도는, 상기 여과 전후에 실질적으로 변화되지 않고, 잉크 2에 있어서 0.2wt％였다. 잉크 2의 점도는 3.5mPa·s이며, 표면 장력은 31mN/m였다.
·잉크 3(구리 나노 입자 함유 잉크)
구리 나노 입자 분산물을 고형분(구리 나노 입자)으로 하여 0.2wt％분, 에틸렌글리콜 30wt％, 계면 활성제(빅 케미사 제조의 「BYK348」) 0.5wt％, 잔량부를 이온 교환수로 100wt％로 마무리하고, 이것을 1㎛ 필터로 여과하였다.
얻어진 투과액을 잉크 3으로 하였다. 도전성 입자인 구리 나노 입자의 농도는, 상기 여과 전후에 실질적으로 변화하지 않고, 잉크 3에 있어서 0.2wt％였다. 잉크 3의 점도는 4.0mPa·s이며, 표면 장력은 32mN/m였다.
·잉크 4(은 분말 함유 잉크)
평균 입자 직경 0.5㎛의 은 분말 0.1wt％분, 에틸렌글리콜 30wt％, 계면 활성제(빅 케미사 제조의 「BYK348」) 0.5wt％, 잔량부를 이온 교환수로 100wt％로 마무리하고, 이것을 1㎛ 필터로 여과하였다.
얻어진 투과액을 잉크 4로 하였다. 도전성 입자인 은 분말 입자의 농도는, 상기 여과 전후에 실질적으로 변화하지 않고, 잉크 4에 있어서 0.1wt％였다. 잉크 4의 점도는 4.0mPa·s이며, 표면 장력은 32mN/m였다.
·인출 배선용 은 나노 잉크
은 나노 입자 분산물(반도 가가쿠 제조의 SW1000)을 고형분(은 나노 입자)으로 하여 15wt％분, 프로필렌글리콜 20％, 잔량부를 이온 교환수로 100wt％로 마무리하고, 이것을 1㎛ 필터로 여과하고, 얻어진 투과액을 인출 배선용 은 나노 잉크로 하였다.
(시료 No.1)
도 10에 도시한 장치를 사용하여, 폭 300mm의 롤형 기재에 대하여 하기와 같이 하여 도전성 패턴을 제작하였다.
<집전선(인출 배선)의 형성>
먼저, 제1층 형성 존(6)에 병설되어 있는 인출 배선용 잉크젯 헤드를 사용하여, 인출 배선용 은 나노 잉크를 사용하여 인출 배선을 묘화하였다.
기재 상에 부여된 잉크를, 건조 존(8)에 있어서, 70℃의 송풍 건조를 5분간 행하여 건조하였다.
<제1층의 형성>
상기 건조 후, 제1층 형성 존(6)에서 제1층의 패터닝을 행하였다.
제1층 형성 존(6)에는, 도 11에 도시한 바와 같이, 기재 반송 방향에 직교하도록 헤드 어레이(61)가 배치되어 있다.
헤드 어레이(61)에는 잉크젯 헤드(코니카 미놀타사 제조의 「KM1024L」(피에조 방식, 액적량 42pL)가 5개 배치되어 있고, 어레이 전체의 인자 폭은 360mm로 되어 있다.
기재 반송 방향으로 기재를 반송하면서, 헤드 어레이(61)를 동시에 우측 방향으로 주사하고, 도전성 잉크(상기 잉크 1)를 사출하여, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이 사선에 의한 스트라이프를 형성했다(제1 인자 공정). 이때, 잉크젯 헤드의, 노즐 간격이 균등하게 280㎛로 되도록 노즐을 선택하고, 선택한 노즐로부터 기재 온도를 반송로 하부의 히터로 70℃로 조정한 기재 상에 1×10-10㎥/m로 되도록 잉크 토출량을 조정하여 잉크라인을 형성하였다. 이때, 액적 토출 주파수는 4.5KHz였다. 이 라인은 형성 직후부터 건조하고, 또한 건조 조건을 제어함으로써 건조에 의해 도전 재료가 선택적으로 단부에 집적되고, 그 결과, 각각의 잉크라인이, 140㎛ 간격의 2개의 평행선으로 되었다.
이어서, 기재 반송을 멈추고 일정량 거꾸로 돌린 후, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 다시 기재 반송 방향으로 기재를 반송하면서, 헤드 어레이(61)를 반대측으로부터 좌측 방향으로 주사하면서, 제1 인자 공정과 마찬가지로 도전성 잉크를 사출하여, 제1 인자 공정과는 역방향으로 경사진 사선에 의한 스트라이프를 형성했다(제2 인자 공정).
이어서, 건조 존(8)에 있어서, 70℃의 송풍 건조를 5분간 행하여 건조시켜서, 제1층을 형성하였다. 그 결과, 제1층은, 사선을 포함하는 격자형 패턴이 되었다.
이어서, 저저항화 존(9)에 있어서, 제1층을 120℃의 오븐 내에서 1시간 가열하였다.
잉크 부여 영역과, 제1층의 형성 패턴의 관계를 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한다.
도 16은, 제1 인자 공정 및 제2 인자 공정에서의 잉크 부여 영역을 설명하는 도면이다. 도면 중 사선 부분이 잉크 부여 영역이다. 도시한 바와 같이, 각 인자 공정에서 기재 상에 부여되는 도전성 잉크의 선분은, 기재 상에 있어서의 번짐 후의 선 폭이 140㎛이며, 이것을 280㎛ 피치로 배치하고 있다.
한편, 도 17은, 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료가 선택적으로 퇴적된 결과로서 형성된 제1층을 포함하는 격자형 패턴이다. 도시한 바와 같이, 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료가 선택적으로 퇴적된 것에 의해, 1개의 선분으로부터 2개의 서로 평행한 선(평행선)이 생성되어, 라인 간격 140㎛의 격자형 패턴이 형성되어 있다.
본 발명에 있어서, 기재 상에 부여되는 도전성 잉크의 선분은, 번짐 후의 선 폭(이 선 폭은, 1개의 선분으로부터 생성되는 2개의 서로 평행한 선(평행선) 간의 간격에 대응한다.)이, 100 내지 400㎛인 것이 바람직하다. 또한, 기재 상에 부여되는 도전성 잉크의 선분의 배치 피치는, 번짐 후의 선 폭의 1.8 내지 2.3배의 범위로 설정되는 것이 바람직하고, 1.9 내지 2.1배의 범위로 설정되는 것이 보다 바람직하다.
<제2층의 형성>
계속해서, 제1층이 형성된 기재의 영역을 제2층 형성 존(10)으로 반송하고, 전해 도금 장치에 의해 전해 구리 도금을 행하였다.
도금 시에는, 인출 배선으로부터 급전하고, 하기 도금욕 속에서 전해 도금을 행하였다. 애노드에는 도금용 동판을 접속하고, 인출 배선부 및 제1층의 세선 부분의 총 면적에 대하여 0.30A/d㎡의 정전류로, 세선부의 막 두께가 목표 막 두께가 되는 시간까지 통전하였다.
선 폭은 표 1에 나타내는 값이 되었다. 통전 종료 후, 충분히 수세하고, 건조시켰다.
<도금욕 1>; 전해 구리 도금
황산구리5수염 60g, 황산 19g, 1N염산 2g, 광택 부여제(멜텍스사 제조의 「ST901C」) 5g을, 이온 교환수로 1000ml로 마무리하는 처방으로 조제하였다.
시료 No.1의 도전성 패턴에 대해서는, 제3층의 형성은 생략하였다.
<평가 방법>
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 이하의 평가를 행하였다.
(1) 시인성
종횡 20cm의 영역 전체면에 형성된 도전성 패턴에 대해서, 도전성 패턴과 눈의 거리를 바꾸면서, 도전성 패턴의 격자를 형성하는 라인을 식별할 수 있는지를, 하기 평가 기준으로 평가하였다.
<평가 기준>
5: 5cm에서도 식별 불가능이다.
4: 10cm이면 식별 불가능이다.
3: 15cm이면 식별 불가능이다.
2: 20cm이면 식별 불가능이다.
1: 25cm여도 식별 가능하다.
(2) 시트 저항
도전성 패턴을 구성하는 도전성 세선부의 시트 저항을 4단자 4탐침법으로 측정하였다.
10점의 측정을 행하여 측정된 평균값에 대해서, 다음의 평가 기준으로 평가하였다.
<평가 기준>
5: 1.0Ω/□ 미만이다.
4: 1.0Ω/□ 이상 5.0Ω/□ 미만이다.
3: 5.0Ω/□ 이상 10.0Ω/□ 미만이다.
2: 10.0Ω/□ 이상 50Ω/□ 미만이다.
1: 50Ω/□ 이상이다.
(3) 밀착성
테이프 박리법 및 크로스컷법에 기초하여 평가하였다. 즉, 도전성 패턴을 구비한 기재에 25매스의 절입(크로스컷)을 형성하고, 테이프 박리에 의해 막 박리가 발생한 매스수를 계측하였다. 도전성 패턴을 구비한 기재를 3개 준비해 두고, 3회의 시험에서의 계측값을 평균하고, 다음의 평가 기준으로 평가하였다.
<평가 기준>
5: 막 박리가 발생한 매스수가 0 매스이다.
4: 막 박리가 발생한 매스수가 1-2 매스이다.
3: 막 박리가 발생한 매스수가 3-5 매스이다.
2: 막 박리가 발생한 매스수가 6-10 매스이다.
1: 막 박리가 발생한 매스수가 11-25 매스이다.
(4) 절곡 내성
도 18에 도시한 바와 같이, 도전성 패턴을 구비한 기재를, 직경 10mm의 원기둥에, 도전성 패턴이 형성된 면을 표측으로 하여 가설한 상태에서, 왕복시켜서 굴곡시키고, 굴곡 전후에서의 상기 도전성 패턴의 저항값의 저하율을 측정하고, 측정값에 의해 다음의 평가 기준으로 평가하였다. 또한, 양면에 도전성 패턴을 갖는 기재에 그 시험을 적용하는 경우에는, 어느 하나의 면을 표측으로 하여 원기둥에 가설하여 동일한 왕복을 행하고, 그 면의 도전성 패턴에 대하여 저항값의 저하율을 측정하였다.
<평가 기준>
5: 5％ 미만
4: 10％ 미만
3: 20％ 미만
2: 21-50％ 미만
1: 50％ 이상
(5) 내구성(열습 내구성)
85℃, 상대 습도 85％의 환경에, 도전성 패턴을 구비한 기재를 500시간 보존 후, 상온 상압 환경으로 되돌린 후에 저항값의 저하율을 측정하고, 측정값에 따라 다음의 평가 기준으로 평가하였다.
<평가 기준>
5: 5％ 미만
4: 10％ 미만
3: 20％ 미만
2: 21-50％ 미만
1: 50％ 이상
이상의 평가 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.2)
실시예 1에 있어서, 제1층을 형성하는 잉크 1(은 나노 입자 함유 잉크 1)을 잉크 2(은 나노 입자 함유 잉크 2)로 바꾸고, 또한, 전해 도금 조건의 전류 밀도를0.50A/d㎡로 바꾸고, 제1층 및 제2층의 막 밀도를 표 1의 값으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.3)
실시예 1에 있어서, 제1층을 형성하는 잉크 1(은 나노 입자 함유 잉크 1)을 잉크 3(구리 나노 입자 함유 잉크)으로 바꾸고, 저저항화 존(9)에 있어서의 저저항화 처리를, 환원 분위기에 있어서의 180℃에서의 가열 처리로 하고, 표 1의 적층 구조로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.4)
실시예 1에 있어서, 제1층을 형성하는 잉크 1(은 나노 입자 함유 잉크 1)을 잉크 4(은 분말 함유 잉크)로 바꾸고, 이것을 플렉소 인쇄법에 의해 기재에 부여하여 표 1의 적층 구조로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.5)
실시예 1에 있어서, 제2층을 다음의 방법으로 형성한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
<제2층의 형성>
제1층이 형성된 기재에, 하기 도금욕 2를 사용하여, 전해 은도금을 행하였다.
도금 시에는, 인출 배선으로부터 급전하고, 하기 도금욕 중에서 전해 은도금을 행하였다. 애노드에는 도금용 은판을 접속하고, 인출 배선부 및 제1층의 세선 부분의 총 면적에 대하여 0.30A/d㎡의 정전류로, 세선부의 막 두께가 목표 막 두께가 되는 시간까지 통전하였다. 선 폭은 표 1에 나타내는 값이 되었다. 통전 종료 후, 충분히 수세하고, 건조하였다.
<도금욕 2>; 전해 은도금
시안화은 35g, 시안화칼륨 80g, 탄산칼륨 10g을 이온 교환수로 1000ml로 마무리하는 처방으로 조제하였다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.6)
실시예 1에 있어서, 기재 3을 기재 1로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.7)
실시예 1에 있어서, 기재 3을 기재 2로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.8)
실시예 1에 있어서, 기재 3을 기재 4로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.9)
실시예 1에 있어서, 제2층의, 제1층과 반대측에 추가로 제3층을 다음의 방법으로 형성하고, 표 1의 적층 구조로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
<제3층의 형성>
제2층이 형성된 기재에, 하기 도금욕 2를 사용하여, 전해 니켈 도금을 행하였다.
도금 시에는, 인출 배선으로부터 급전하고, 하기 도금욕 3 중에서 전해 도금을 행하였다. 애노드에는 도금용 니켈판을 접속하고, 인출 배선부 및 제1층의 세선 부분의 총 면적에 대하여 0.05A/d㎡의 정전류로, 세선부의 막 두께가 표 1에 나타내는 목표 막 두께가 되는 시간까지 통전하였다. 선 폭은 표 1에 나타내는 값이 되었다. 통전 종료 후, 충분히 수세하고, 건조하였다.
<도금욕 3>; 전해 니켈 도금
황산니켈 240g, 염화니켈 45g, 붕산 30g을 이온 교환수로 1000ml로 마무리하는 처방으로 조제하였다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.10)
실시예 1에 있어서, 제2층의, 제1층과 반대측에 추가로 제3층을 다음의 방법으로 형성하고, 표 1의 적층 구조로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
<제3층의 형성>
제2층이 형성된 기재에, 하기 도금욕 4를 사용하여, 무전해 니켈 도금을 행하였다.
무전해 도금 시간은 표 1에 나타내는 소정의 막 두께가 될 때까지 행하였다. 선 폭은 표 1에 나타내는 값이 되었다.
<도금욕 4>; 무전해 니켈 도금
황산니켈 26g, 시트르산나트륨 60g, 차아인산나트륨 21g, 황산암모늄을, 이온 교환수로 1000ml로 마무리하는 처방으로 조제하였다. 도금욕 온도는 90℃로 하였다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
(시료 No.11)
실시예 1에 있어서, 제2층의, 제1층과 반대측에 추가로 제3층을 다음의 방법으로 형성하고, 표 1의 적층 구조로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
<제3층의 형성>
제2층이 형성된 기재에 대해서, 카본 블랙과 수용성 전착 수지를 포함하는 혼합물을 사용한 욕 중에서, 통상적인 방법에 의해 전착 도장을 행하여, 표 1에 나타내는 막 두께 및 선 폭을 갖는 유기막을 포함하는 제3층을 형성하였다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다. 단, 시료 No.7은, 제3층에 유기막을 사용했으므로, 시트 저항은 측정하지 않고, 유기막을 설치되지 않은 단부 간의 단자간 저항을 측정하였다. 그 결과, 별도 측정한 시료 No.1에 있어서의 단부 간의 단자간 저항과 실질적으로 동일한 값인 것을 확인할 수 있었다.
(시료 No.12) ※ 비교
실시예 1에 있어서, 40℃로 조정한 기재 상에 4×10-10㎥/m로 되도록 잉크 토출량을 조정하여 잉크라인을 형성하고, 표 1의 적층 구조로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 도전성 패턴을 구비한 기재를 얻었다.
얻어진 도전성 패턴을 구비한 기재에 대해서, 실시예 1과 동일하게 평가한 결과를 표 1에 나타내였다.
Figure 112016082292666-pct00001
<평가>
표 1로부터, 본 발명에 따른 시료 No.1 내지 11의 도전성 패턴 및 이것을 구비한 기재(도전성 패턴을 구비한 기재)는 도전성 세선의 시인성을 저하시킬 수 있고, 저항값을 낮출 수 있고, 기재와 도전성 패턴의 접착성(밀착성)을 향상할 수 있고, 기재의 절곡 시에 있어서도 저항값의 변동을 억제할 수 있고, 또한 열습 내성 등의 내구성을 부여할 수 있음을 알 수 있다.
시료 No.1과 시료 No.2의 대비로부터, 제1층의 막 밀도보다도, 제2층의 막 밀도쪽이 높은 시료 No.1쪽이, 밀착성, 절곡 내성이 더욱 우수함을 알 수 있다.
은 분말을 사용한 시료 No.4에서는, 은 나노 잉크를 사용한 시료 No.1과 비교하여, 본 발명의 효과가 약간 떨어지지만, 은을 사용하고 있기 때문에, 예를 들어 저저항화에 환원 처리가 필요한 팔라듐 등을 사용하는 경우와 비교하여, 저저항화 처리의 부담(처리 시간 등)을 대폭으로 저감할 수 있다.
시료 No.1과 시료 No.5의 대비로부터, 제2층이 구리를 주성분으로 하는 시료 No.1에 있어서, 밀착성, 절곡 내성이 더욱 우수함을 알 수 있다.
서로 기재를 상이하게 한 시료 No.1, 6, 7 및 8의 대비로부터, 기재의 표면 에너지를 50mN/m 이상으로 함으로써, 도전성 세선의 시인성을 더욱 저하할 수 있고, 밀착성, 절곡 내성을 더욱 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
제3층을 형성한 시료 No.9, 10 및 11은 제3층을 형성하지 않는 시료 No.1과 비교하여, 열습 내성이 더욱 우수함을 알 수 있다.
한편, 도전성 세선의 선 폭이 10㎛ 이상인 시료 No.12(비교)에서는, 도전성 세선의 시인성을 충분히 저하시킬 수 없고, 또한, 밀착성, 절곡 내성, 열습 내성도 떨어짐을 알 수 있다.
1: 기재
2: 도전성 세선
21: 제1층
22: 제2층
23: 제3층
3: 집전선
4: 배선

Claims (21)

  1. 선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴으로서,
    상기 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고,
    그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층과, 상기 제1층보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층을 구성 요소로 하고,
    상기 제2층의 막 밀도가 상기 제1층의 막 밀도보다 1g/㎤ 이상 높은 도전성 패턴.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 도전성 세선의 표면은, 산술 평균 조도 Ra가 200nm 이상 2000nm 미만인 도전성 패턴.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1층은, 은 또는 구리를 주성분으로 하고, 상기 제2층은, 구리를 주성분으로 하는 도전성 패턴.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2층의, 상기 제1층과 반대측에 추가로 도전성 패턴을 보호하기 위한 보호층인 제3층을 갖는 도전성 패턴.
  6. 표면 처리를 행한 기재 상에, 선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴이 설치되어 있고,
    상기 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고,
    그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층과, 상기 제1층보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층을 구성 요소로 하고,
    상기 제2층의 막 밀도가 상기 제1층의 막 밀도보다 1g/㎤ 이상 높은 도전성 패턴을 구비한 기재.
  7. 제6항에 있어서, 상기 표면 처리가 상기 기재의 표면 에너지를 높이는 처리인 도전성 패턴을 구비한 기재.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 표면 처리가 상기 기재의 표면에 수지층을 형성하는 처리인 도전성 패턴을 구비한 기재.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 양면에 표면 처리를 행한 상기 기재의 양면에, 상기 선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴이 설치되어 있는 도전성 패턴을 구비한 기재.
  10. 제6항 또는 제7항에 기재된 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법으로서,
    상기 제1층의 형성 공정에 인쇄 프로세스를 포함하고, 그 인쇄 프로세스는, 도전 재료 농도가 5wt％ 미만인 잉크를 사용하여 선분을 형성 후, 잉크의 건조 프로세스를 제어하여, 상기 선분의 선 폭 방향 양단에 도전 재료를 선택적으로 퇴적시키는 프로세스를 포함하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 잉크의 표면 장력은, 50mN/m 미만이고, 또한 그 잉크의 상기 기재에 대한 접촉각은, 10° 내지 50°의 범위인 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 인쇄 프로세스에 있어서의 상기 선분의 형성에 잉크젯법을 사용하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 잉크젯법을 사용하여 상기 기재에 대하여 복수의 방향으로부터 복수회에 걸쳐 인쇄하여 상기 선분을 형성하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 잉크의 건조 프로세스로서, 인자 중인 상기 기재를 건조시키는 프로세스, 인자 후에 가열하는 프로세스, 인자 후에 송풍하는 프로세스, 및 인자 후에 광조사하는 프로세스로부터 선택되는 1 또는 복수를 조합하여 사용하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 도전 재료를 선택적으로 퇴적시키는 프로세스의 후속 공정으로서, 가열 처리, 화학 처리, 광(조사) 처리로부터 선택되는 처리에 의해 저저항화를 행하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제2층의 형성 공정으로서, 전기 화학적 프로세스를 포함하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전기 화학적 프로세스가, 무전해 도금 및 전해 도금 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 조합인 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 제2층 상에 도전성 패턴을 보호하기 위한 보호층인 제3층을 형성하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  19. 제10항에 있어서, 상기 도전성 패턴의 적어도 일부와 접촉하도록 집전선을 형성하는 도전성 패턴을 구비한 기재의 제조 방법.
  20. 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체로서,
    상기 도전성 패턴이,
    선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴이며,
    상기 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고,
    그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층과, 상기 제1층보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층을 구성 요소로 하고,
    상기 제2층의 막 밀도가 상기 제1층의 막 밀도보다 1g/㎤ 이상 높은 구조체.
  21. 제20항에 기재의 구조체를 제조하는 구조체의 제조 방법으로서,
    선 폭 10㎛ 미만의 도전성 세선을 포함하는 패턴이며,
    상기 세선의 적어도 일부는 다층 구조로 되어 있고,
    그 다층 구조는, 도전성 입자, 도전성 필러, 도전성 와이어로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 도전 재료를 포함하는 막 두께 500nm 미만의 제1층과, 상기 제1층보다 막 두께가 두껍고, 금속을 주성분으로 하는 제2층을 구성 요소로 하는 도전성 패턴이, 표면 처리된 표면에 설치된 도전성 패턴을 구비한 기재를 사용하고,
    구조체 표면에, 상기 도전성 패턴을 구비한 기재를 접합하거나, 혹은 상기 도전성 패턴을 구비한 기재로부터 도전성 패턴부를 전사하여, 표면에 도전성 패턴을 갖는 구조체를 제조하는 구조체의 제조 방법.
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