TW201510278A - 導電膜的製造方法及導電膜 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種導電膜的製造方法、及藉由該製造方法所製造的導電膜,所述導電膜的製造方法包括:塗膜形成步驟,將導電膜賦予至具有熱分解溫度TD的樹脂基材上而形成塗膜,所述導電膜含有氧化銅粒子、銅粒子、及多元醇,銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(銅粒子的總質量/氧化銅粒子的總質量)為1.0以上且8.0以下,且不含因熱或光而硬化的有機化合物;導電膜形成步驟,於TD-50℃以下的煅燒溫度下,以導電膜中的有機物殘渣量成為1質量%以上且20質量%以下的方式對塗膜進行煅燒處理而形成含有金屬銅的導電膜。
Description
本發明是有關於一種導電膜的製造方法。更詳細而言,本發明是有關於使用含有氧化銅粒子、銅粒子、及多元醇的導電膜形成用組成物的導電膜的製造方法。
於樹脂基材上形成金屬膜的方法已知如下技術:利用印刷法將金屬氧化物粒子的分散體塗佈於樹脂基材上,進行加熱處理而使其燒結,藉此形成金屬膜或電路基板中的配線等電性導通部位。與現有的利用高熱.真空製程(濺鍍)或鍍敷處理的配線製作法相比,該方法由於簡便.節約能源.節約資源,故而在下一代電子學開發中受到很大期待。
例如,專利文獻1中揭示有一種金屬薄膜的製造方法,所述金屬薄膜的製造方法包括將金屬氧化物分散體塗佈於基板上後進行加熱處理,該金屬氧化物分散體包含粒徑小於200nm的金屬氧化物及分散介質,該分散介質含有多元醇及/或聚醚化合物。並且作為金屬氧化物而記載有氧化銅,作為多元醇而記載有二乙二醇。
[專利文獻1]國際公開第2003/051562號
於將含有氧化銅微粒的導電膜形成用組成物塗佈於樹脂基材上並進行煅燒處理的情形時,不僅為了節約能源,而且為了樹脂基材的通用性,亦要求低溫下的煅燒處理。然而,於可將聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)或聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)用作樹脂基材的200℃以下的煅燒溫度下,氧化銅及銅表面的氧化覆膜的還原不充分,故而難以獲得一面抑制樹脂基材的翹曲、一面具有良好的導電性及密著性的導電膜。
本發明者們對專利文獻1中揭示的導電膜的製造方法進行研究,所得的導電膜的導電性達到最近所要求的水準,但導電膜的密著性並未達到要求水準,且無法抑制樹脂基材的翹曲。
因此,本發明鑒於所述實情,目的在於提供一種可形成不產生樹脂基材的翹曲、密著性及導電性優異的導電膜的導電膜的製造方法。
又,本發明的目的在於提供一種使用該導電膜的製造方法所製造的導電膜。
本發明者們對現有技術的問題點進行了積極研究,結果發現,藉由控制導電膜形成用組成物中銅粒子相對於氧化銅粒子的質量比與導電膜的製造步驟中的煅燒溫度及導電膜中的有機物殘渣量,可解決所述課題。
即,發現藉由以下構成可達成所述目的。
(1)一種導電膜的製造方法,其包括:塗膜形成步驟,將導電膜賦予至具有熱分解溫度TD的樹脂基材上而形成塗膜,所述導電膜含有氧化銅粒子、銅粒子、及多元醇,銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(銅粒子的總質量/氧化銅粒子的總質量)為1.0以上且8.0以下,且不含因熱或光而硬化的有機化合物;導電膜形成步驟,於TD-50℃以下的煅燒溫度下,以導電膜中的有機物殘渣量成為1質量%以上且20質量%以下的方式對塗膜進行煅燒處理而形成含有金屬銅的導電膜。
(2)如(1)所述的導電膜的製造方法,其中煅燒溫度為220℃以下。
(3)如(1)或(2)所述的導電膜的製造方法,其中煅燒溫度為200℃以下。
(4)如(1)至(3)中任一項所述的導電膜的製造方法,其中有機物殘渣量為5質量%以上且10質量%以下。
(5)如(1)至(4)中任一項所述的導電膜的製造方法,其中銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(銅粒子
的總質量/氧化銅粒子的總質量)為2.0以上且6.0以下。
(6)如(1)至(5)中任一項所述的導電膜的製造方法,其中多元醇的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(多元醇的總質量/氧化銅粒子的總質量)為1.0以上且4.0以下。
(7)如(1)至(6)中任一項所述的導電膜的製造方法,其中樹脂基材為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)基材或聚萘二甲酸乙二酯(PEN)基材。
(8)如(1)至(7)中任一項所述的導電膜的製造方法,其中多元醇為抗壞血酸或二羥丙酮。
(9)如(1)至(8)中任一項所述的導電膜的製造方法,其中氧化銅粒子的平均粒徑為20nm以上且50nm以下。
(10)如(1)至(9)中任一項所述的導電膜的製造方法,其中銅粒子的平均粒徑為0.1μm以上且10μm以下。
(11)如(1)至(10)中任一項所述的導電膜的製造方法,其中煅燒處理是在惰性氣體環境中進行。
(12)一種導電膜,其是藉由如(1)至(11)中任一項所述的導電膜的製造方法所製造。
依據本發明,可提供一種可形成不產生樹脂基材的翹曲、密著性及導電性優異的導電膜的導電膜的製造方法。
又,依據本發明,亦可提供一種使用該導電膜的製造方法所製造的導電膜。
以下,對本發明的導電膜的製造方法及導電膜形成用組成物的較佳實施方式進行詳細說明。
首先,對本發明的與現有技術比較的特徵點進行詳細說明。
本發明的特徵之一在於:對於在具有熱分解溫度TD的樹脂基材上形成的塗膜,於TD-50℃以下的煅燒溫度下,以導電膜中的有機物殘渣量成為1質量%以上且20質量%以下的方式進行煅燒處理。藉由於該條件下進行煅燒處理,可不產生樹脂基材的翹曲而於樹脂基材上形成密著性及導電性優異的導電膜。
又,本發明的另一特徵在於:導電膜形成用組成物以銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(銅粒子的總質量/氧化銅粒子的總質量)成為1.0以上且8.0以下的方式含有氧化銅粒子及銅粒子。藉由於該條件下含有氧化銅粒子及銅粒子,可不產生樹脂基材的翹曲而於樹脂基材上形成密著性及導電性優異的導電膜。
以下,首先,對導電膜形成用組成物的各種成分(氧化銅粒子、銅粒子及多元醇等)進行詳細說明,其後,對導電膜的製造方法進行詳細說明。
再者,於本發明中,於關於某數值範圍而記作「X以上且Y以下」或「X~Y」的情形時,X及Y包含於該數值範圍內。
於導電膜形成用組成物中含有氧化銅粒子。氧化銅粒子的氧化銅藉由煅燒處理而還原為金屬銅,與後述的銅粒子一併構成導電膜中的金屬銅。
氧化銅粒子的平均粒徑並無特別限制,較佳為10nm以上且100nm以下的範圍內,更佳為20nm以上且50nm以下的範圍內。
若氧化銅粒子的平均粒徑為10nm以上,則粒子表面的活性不會變得過高,在組成物中分散變得容易,操作性、保存性優異。又,若氧化銅粒子的平均粒徑為100nm以下,則變得容易將組成物用作噴墨用油墨組成物而藉由印刷法進行配線等的圖案形成,且於將組成物導體化時,由於活性面擴大,故而容易還原為金屬銅,所得的導電膜的導電性變得更良好。若氧化銅粒子的平均粒徑為20nm以上且50nm以下的範圍內,則所得的導電膜的導電性進一步優異。
本發明中的所謂「氧化銅」,是實質上不含未經氧化的銅的化合物,具體而言,是指於藉由X射線繞射的晶體分析中,檢測出源自氧化銅的峰值,且未檢測出源自金屬的峰值的化合物。所謂實質上不含銅,是指銅的含量在氧化銅粒子的總質量中為1質量%以下。
又,氧化銅較佳為氧化銅(I)或氧化銅(II),就可廉價地獲取、在空氣中的穩定性優異的方面而言,進而較佳為氧化
銅(II)。
作為氧化銅粒子,可使用導電膜形成用組成物所使用的公知的氧化銅粒子。例如,作為氧化銅粒子,可使用C.I.化成(C.I.KASEI)公司製造的NanoTek(R)CuO、NanoTek(R)Slurry CuO、依歐利特科(Iolitec)公司製造的NO-0004-HP、NO-0031-HP、西格瑪奧德里奇(Sigma-Aldrich)公司製造的氧化銅(II)奈米粉末(nanopowder)等。
再者,本發明中的氧化銅粒子的平均粒徑是指平均一次粒徑。平均粒徑是藉由穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)觀察或掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)觀察,測定至少50個以上的氧化銅粒子的粒徑(直徑),將該些粒徑進行算術平均而求出。再者,觀察圖中,於氧化銅粒子的形狀並非正圓狀的情形時,以長徑作為直徑而測定。
於導電膜形成用組成物中含有銅粒子。銅粒子與藉由成膜時的煅燒處理而使所述氧化銅粒子的氧化銅還原所生成的金屬銅一併構成導電膜中的金屬銅。
銅粒子的平均粒徑並無特別限制,較佳為0.1μm以上且20μm以下的範圍內,更佳為0.1μm以上且10μm以下的範圍內。
若銅粒子的平均粒徑為0.1μm以上,則所得的導電膜的導電性更優異。又,若銅粒子的平均粒徑為20μm以下,則變得容易
形成微細配線。若銅粒子的平均粒徑為0.1μm以上且10μm以下的範圍內,則導電膜的密著性及導電性進一步優異,故而更佳。
作為銅粒子,可使用導電膜形成用組成物所使用的公知的金屬銅粒子。例如,作為銅粒子,可使用三井金屬礦業公司製造的片狀銅粉1050YP、1100YP、1200YP、1400YP、MA-C08JF、MA-C025KFD、MA-C05KFD、微粒霧化銅粉MA-C015K、MA-C02K、MA-C03K、MA-C04K、MA-C08J、MA-CJU、濕式銅粉1030Y、1050Y、1100Y、1200N、1400Y、1400YM、1110等。
再者,本發明中的銅粒子的平均粒徑是指平均一次粒徑。平均粒徑是藉由穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察或掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察,測定至少50個以上的銅粒子的粒徑(直徑),將該些粒徑進行算術平均而求出。再者,觀察圖中,於銅粒子的形狀並非正圓狀的情形時,以長徑作為直徑而測定。
於導電膜形成用組成物中含有多元醇。多元醇由於具有還原性,故而於煅燒處理時使導電膜中的氧化銅還原而轉換為金屬銅。
多元醇只要為1分子中具有2個以上羥基的化合物,則並無特別限定,例如可列舉:乙二醇、二乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2-丁烯-1,4-二醇、2,3-丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、1,1,1-三羥甲基乙烷、2-乙基-2-羥甲基-1,3-丙二醇、1,2,6-己三醇、1,2,3-己三醇、1,2,4-丁三醇、抗壞血酸、異抗壞血酸、糖醇類、單糖類、二糖類、三糖類等。
作為糖醇類,可列舉:包含甘油的丙糖醇類;赤藻糖醇、蘇糖醇等丁糖醇類;***糖醇、木糖醇、核糖醇(adonitol)等戊糖醇類;艾杜糖醇、半乳糖醇(dulcitol)、山梨糖醇(sorbitol)、甘露糖醇等己糖醇類;庚七醇(volemitol)、洋梨醇等庚糖醇類等。
作為單糖類,可列舉:甘油醛、蘇糖、赤藻糖、核糖、***糖、木糖、來蘇糖、阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、太洛糖等醛糖類;二羥丙酮、赤藻酮糖、木酮糖、核酮糖、阿洛酮糖、果糖、山梨糖、塔格糖、景天庚酮糖、馬桑糖等酮糖類等。
作為二糖類,可列舉:蔗糖、海藻糖、異海藻糖(β,β-海藻糖)、新海藻糖(α,β-海藻糖)、半乳蔗糖等非還原糖;乳酮糖、乳糖、麥芽糖、纖維二糖、麴二糖、黑麯黴糖(nigerose)、異麥芽糖、槐二糖、海帶二糖、龍膽二糖、松二糖、麥芽酮糖(maltulose)、巴拉金糖(palatinose)、龍膽二酮糖(gentibiulose)、甘露二糖(mannobiose)、蜜二糖、車前二糖(melibiulose)、新乳糖、海蔥二糖、芸香糖、芸香酮糖(rutinulose)、莢豆二糖、木二糖(xylobiose)、櫻草糖等還原糖等。
作為三糖類,可列舉:黑麯黴三糖、麥芽三糖、松三糖、麥芽三酮糖、棉子糖、蔗果三糖等。
再者,多元醇於存在鏡像異構物的情形時,亦包含該鏡像異構物。例如,抗壞血酸包含L-抗壞血酸及D-抗壞血酸,葡萄糖包含D-葡萄糖、L-葡萄糖等。又,多元醇於存在互變異構物
(tautomer)的情形時,亦包含該互變異構物。例如,葡萄糖包含α-葡萄哌喃糖、β-葡萄哌喃糖、α-葡萄呋喃糖、β-葡萄呋喃糖等。
除了氧化銅粒子、銅粒子及多元醇以外,導電膜形成用組成物亦可於不損及本發明的效果的範圍含有溶劑(分散介質)或各種添加劑(調平劑、偶合劑、黏度調整劑、抗氧化劑、密著劑等)等其他成分。尤其是為了獲得具有適度流動性的組成物,較佳為含有溶劑。
作為溶劑,例如可列舉選自水、醇類、醚類、酯類、烴類及芳香族烴類中的1種、或具有相溶性的2種以上的混合物。
就與多元醇的相溶性優異的方面而言,溶劑可較佳地使用水、水溶性醇(僅限於一元醇)、源自水溶性醇的烷基醚(僅限於1分子中羥基為1個以下者)、源自水溶性醇的烷基酯(僅限於1分子中羥基為1個以下者)、或該些溶劑的混合物。
作為水,較佳為至少具有離子交換水的程度的純度者。
作為水溶性醇(僅限於一元醇),具體而言,可例示:甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、環己醇、1-庚醇、1-辛醇、1-壬醇、1-癸醇、縮水甘油、甲基環己醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-2-丁醇、4-甲基-2-戊醇、異丙醇、2-乙基丁醇、2-乙基己醇、2-辛醇、萜品醇、二氫萜品醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-正丁氧基乙醇、卡必醇、乙基卡必醇、正丁基卡必醇、二丙酮醇等。
該些中,選自甲醇、2-甲氧基乙醇及異丙醇中的至少1種由於沸點不會過高,在導電膜形成後不易殘存,故而較佳。
作為源自水溶性醇的烷基醚(僅限於1分子中羥基為1個以下者),具體而言,可例示:二***、二異丁醚、二丁醚、甲基-第三丁基醚、甲基環己基醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二***、四氫呋喃、四氫吡喃、1,4-二噁烷等。
該些中,選自二***、二乙二醇二甲醚及四氫呋喃中的至少1種由於沸點不會過高,在導電膜形成後不易殘存,故而較佳。
作為源自水溶性醇的烷基酯(僅限於1分子中羥基為1個以下者),具體而言,可例示:甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、γ-丁內酯等。
該些中,選自甲酸甲酯、甲酸乙酯及乙酸甲酯中的至少1種由於沸點不會過高,在導電膜形成後不易殘存,故而較佳。
溶劑中,就沸點不會過高的方面而言,尤佳為使用水或水溶性醇(僅限於一元醇)作為主溶劑。所謂主溶劑,是在溶劑中含有率最多的溶劑。
本發明的導電膜形成用組成物含有氧化銅粒子、銅粒子、多元醇以及所需的溶劑及其他成分,但不含因熱或光而硬化的有機化合物。
所謂因熱或光而硬化的有機化合物,是指藉由加熱而硬化的有機化合物、或藉由光照射而硬化的有機化合物。光照射包含電磁波照射。
作為藉由加熱而硬化的有機化合物,例如可列舉熱硬化性樹脂。作為熱硬化性樹脂,具體而言,可列舉:酚樹脂、環氧樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂(urea resin)、不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、聚胺基甲酸酯、熱硬化性聚醯亞胺等。
作為藉由光照射而硬化的有機化合物,例如可列舉光硬化性樹脂。作為光硬化性樹脂,可列舉藉由光聚合起始劑的活性化而進行單體或寡聚物的聚合的樹脂。
又,所謂「不含」,是指相對於氧化銅粒子、銅粒子及多元醇的合計,因熱或光而硬化的有機化合物的比例為1質量%以下,較佳為0質量%。
導電膜形成用組成物中的銅粒子的含量為銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(銅粒子的總質量/氧化銅粒子的總質量)成為1.0以上且8.0以下、較佳為2.0以上且6.0以下的量。若銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值處於該範圍內,則導電路徑增加,故而所得的導電膜的導電性優異,且由於提高導電膜形成用組成物的流動性,故而導電膜形成用組成物的印刷性優異。銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值小於1.0時,在煅燒處理時無法抑制樹脂基材的翹曲,超過8.0時所製造的導電膜的密著性及導電性未達到所要求的
水準。
導電膜形成用組成物中的多元醇的含量並無特別限定,為多元醇的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(多元醇的總質量/氧化銅粒子的總質量)成為較佳為0.5以上且4.5以下、更佳為1.0以上且4.0以下的量。若多元醇的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值處於該範圍內,則可使氧化銅充分還原,所得的導電膜的導電性更優異。
於導電膜形成用組成物中含有溶劑的情形時,其含量並無特別限定,就抑制導電膜形成用組成物的黏度上升、操作性更優異的方面而言,相對於導電膜形成用組成物的合計質量,較佳為10質量%以上且60質量%以下,更佳為20質量%以上且50質量%以下。
導電膜形成用組成物的黏度較佳為調整為適合噴墨、網版印刷等印刷用途的黏度。於進行噴墨噴出的情形時,較佳為1cP~50cP,更佳為1cP~40cP。於進行網版印刷的情形時,較佳為1000cP~100000cP,更佳為10000cP~80000cP。
導電膜形成用組成物的製備方法並無特別限制,可採用公知的方法。例如,於向溶劑中添加氧化銅粒子、銅粒子、多元醇以及所需的溶劑及其他成分後,藉由超音波法(例如,利用超音波均質機的處理)、混合機法、三輥法、球磨機法等公知的方法使成分分散,藉此可獲得組成物。
本發明的導電膜的製造方法至少包括塗膜形成步驟與導電膜形成步驟。以下,對各個步驟進行詳細說明。
塗膜形成步驟是將所述導電膜形成用組成物賦予至樹脂基材上而形成塗膜的步驟。藉由本步驟而獲得實施煅燒處理前的塗膜。於後述的導電膜形成步驟前,亦可將塗膜乾燥。
作為本步驟所使用的樹脂基材,可使用公知的樹脂基材。作為樹脂基材,可列舉包含如下基材者:低密度聚乙烯樹脂基材、高密度聚乙烯樹脂基材、丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene,ABS)樹脂基材、丙烯酸樹脂基材、苯乙烯樹脂基材、氯乙烯樹脂基材、聚酯樹脂基材(聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)基材、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)基材)、聚縮醛樹脂基材、聚碸樹脂基材、聚醚醯亞胺樹脂基材(聚醯亞胺樹脂基材)、聚醚酮樹脂基材、纖維素衍生物基材、紙-酚樹脂基材(紙酚樹脂基材)、紙-環氧樹脂基材(紙環氧樹脂基材)、紙-聚酯樹脂基材(紙聚酯樹脂基材)、玻璃布-環氧樹脂基材(玻璃環氧樹脂基材)、玻璃布-聚醯亞胺系樹脂基材(玻璃聚醯亞胺樹脂基材)、或玻璃布-氟樹脂基材(玻璃氟樹脂基材)等。該些基材中,較佳為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)基材或聚萘二甲酸乙二酯(PEN)基材,更佳為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)基材。
再者,樹脂基材的熱分解溫度TD為10%分解溫度(℃),
具體而言,是使用示差熱熱重同時測定裝置(Thermo Gravimetry/Differential Thermal Analyzer,TG/DTA)在氮氣環境中測定熱重時的10%重量減少時的溫度(10%重量減少溫度)(℃)。通常,由於即便為同一種類的樹脂,亦會因分子量或分子量分佈、分支度、交聯密度等導致熱分解動作產生差別,故而存在TD互不相同的情形。
將導電膜形成用組成物賦予至樹脂基材上的方法並無特別限制,可採用公知的方法。例如,可列舉網版印刷法、浸塗法、噴塗法、旋塗法、噴墨法等塗佈法。
塗佈的形狀並無特別限制,可為覆蓋樹脂基材整個面的面狀,亦可為圖案狀(例如,配線狀、點狀)。
導電膜形成用組成物於樹脂基材上的塗佈量根據所需的導電膜的膜厚來適當調整即可,通常,塗膜的膜厚(厚度)較佳為0.01μm~1000μm,更佳為0.1μm~100μm,進而較佳為0.1μm~50μm,進而更佳為1μm~30μm。
本步驟是對所形成的塗膜進行乾燥處理而除去溶劑的步驟。本步驟可根據所需於所述塗膜形成步驟後、且後述的導電膜形成步驟前實施。
藉由除去殘存的溶劑,於導電膜形成步驟中,可抑制由溶劑的氣化膨脹所引起的微小龜裂或空隙的產生,就導電膜的導電性及導電膜與樹脂基材的密著性的方面而言較佳。
乾燥處理的方法例如:可藉由使用溫風乾燥機等進行加熱而進行乾燥處理,較佳為於低於後述的煅燒溫度的溫度下進行乾燥處理。若具體例示,則作為乾燥溫度,較佳為40℃以上且低於200℃,更佳為50℃以上且低於150℃。
於本發明中,乾燥處理可於惰性氣體環境中、大氣中等進行,較佳為於惰性氣體環境中進行。
導電膜形成步驟是如下步驟:於TD-50℃以下的煅燒溫度下,藉由煅燒使導電膜中的有機物殘渣量成為1質量%以上且20質量%以下的時間,於藉由塗膜形成步驟在樹脂基材上形成的塗膜上形成導電膜。此處,TD為樹脂基材的熱分解溫度。
用以煅燒的加熱機構並無特別限制,可使用烘箱、加熱板等公知的加熱機構。於本發明中,可藉由於相對低溫下進行煅燒處理來形成導電膜,因此,具有製程成本低的優點。
藉由進行煅燒處理,多元醇作為還原劑發揮作用,將氧化銅還原而轉換為金屬銅。更具體而言,藉由實施煅燒處理,將塗膜中的氧化銅粒子還原而生成的金屬銅粒子促進銅粒子彼此的接著.熔著而形成顆粒,進而顆粒彼此接著.熔著而形成銅膜。
煅燒處理的溫度(煅燒溫度)只要為TD-50℃以下,則並無特別限定,只要不超過TD-50℃,則較佳為220℃以下,更佳為200℃以下。又,煅燒溫度的下限只要為可將導電膜形成用組成物中的氧化銅還原而轉換為金屬銅的溫度,且為TD-50℃以下,則
並無特別限定,只要不超過TD-50℃,則較佳為150℃以上,更佳為180℃以上。
煅燒處理的時間(煅燒時間)只要為使導電膜中的有機物殘渣量成為1質量%以上且20質量%以下的時間,則並無特別限定,較佳為成為5質量%以上且10質量%以下的時間。再者,「有機物殘渣量」是殘存在煅燒處理後的導電膜中的有機物量(單位:質量%),可利用示差熱熱重同時測定裝置(TG/DTA),於氮氣環境中將煅燒處理後的導電膜加熱為500℃,根據藉此測定的有機物量的重量減少量而算出。
於本發明中,煅燒處理可於惰性氣體環境中、大氣中等進行,較佳為於惰性氣體環境中進行。
藉由實施所述步驟,而獲得含有金屬銅的導電膜(金屬銅膜)。
導電膜的膜厚(厚度)並無特別限制,根據所使用的用途來適當調整為最佳的膜厚。其中,就印刷配線基板用途的方面而言,較佳為0.01μm~1000μm,更佳為0.1μm~100μm,進而較佳為0.1μm~50μm,進而更佳為1μm~30μm。
再者,膜厚是對導電膜的任意點的厚度測定3個部位以上,將其值進行算術平均而獲得的值(平均值)。
導電膜體積電阻值可藉由利用四探針法來測定導電膜的表面電阻率後,將所得的表面電阻率與膜厚相乘而算出。
導電膜可設置於樹脂基材的整個面、或呈圖案狀設置。
圖案狀的導電膜作為印刷配線基板等的導體配線(配線)有用。
作為獲得圖案狀的導電膜的方法,可列舉:將所述導電膜形成用組成物呈圖案狀賦予至樹脂基材上,進行所述加熱處理的方法;或將設置於樹脂基材整個面的導電膜蝕刻為圖案狀的方法等。
蝕刻的方法並無特別限制,可採用公知的減成法、半加成法等。
於將圖案狀的導電膜構成為多層配線基板的情形時,可於圖案狀的導電膜的表面進而積層絕緣層(絕緣樹脂層、層間絕緣膜、阻焊層),於該表面形成進一步的配線(金屬圖案)。
絕緣膜的材料並無特別限制,例如可列舉:環氧樹脂、玻璃環氧樹脂、聚芳醯胺樹脂、結晶性聚烯烴樹脂、非晶性聚烯烴樹脂、含氟樹脂(聚四氟乙烯、全氟化聚醯亞胺、全氟化非晶樹脂等)、聚醯亞胺樹脂、聚醚碸樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚醚酮樹脂、液晶樹脂等。
該些中,就密著性、尺寸穩定性、耐熱性、電氣絕緣性等觀點而言,較佳為含有環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、或液晶樹脂者,更佳為環氧樹脂。具體而言,可列舉味之素精細化學(Ajinomoto Fine-Techno)(股)製造的ABF GX-13等。
又,作為用於配線保護的絕緣層的材料的一種的阻焊劑,例如詳細記載於日本專利特開平10-204150號公報、或日本專利特開2003-222993號公報等中,視需要亦可將其中所記載的材料應用於本發明中。阻焊劑可使用市售品,具體而言,例如可
列舉:太陽油墨(Taiyo Ink)製造(股)製造的PFR800、PSR4000(商品名)、日立化成工業(股)製造的SR7200G等。
具有所述獲得的導電膜的樹脂基材(附導電膜的樹脂基材)可用於多種用途。例如可列舉:可撓性印刷基板、剛撓性印刷基板、剛性印刷基板、薄膜電晶體(Thin Film Transistor,TFT)、無線射頻辨識系統(Radio Frequency Identification,RFID)等。
以下,藉由實施例對本發明進一步進行詳細說明,但本發明並不限定於該些實施例。
添加氧化銅粒子1(平均粒徑40nm;C.I.化成公司製造,NanoTek(R)CuO)(100質量份)、銅粒子1(平均粒徑3μm;三井金屬礦業公司製造,片狀銅粉1200YP)(250質量份)、抗壞血酸(300質量份)及水(超純水)(500質量份),利用自轉公轉混合機(新基(THINKY)公司製造,消泡練太郎ARE-310)處理5分鐘,藉此獲得導電膜形成用組成物。
於PET基材(TD=320℃;富士軟片(Fujifilm Business Supply)公司製造,FUJIX OHP FILM)上,將所得的導電膜形成用組成物塗佈為條紋狀(L/S=1mm/1mm),其後,於100℃下乾燥10分鐘,藉此獲得圖案印刷有導電膜形成用組成物層的塗膜。其後,使用
RTA燒結裝置(奧威(Allwin21)公司製造,AccuThermo),加熱至180℃,保持導電膜中的有機物殘渣量成為5質量%的時間,其後,冷卻至1040℃並取出樣品,藉此獲得導電膜。
此處,有機物殘渣量是藉由示差熱熱重同時測定裝置(TG/DTA),於氮氣環境中將煅燒處理後的導電膜加熱至500℃,根據所測定的有機物量的重量減少量而算出。
對於所得的附導電膜的樹脂基材(於本評價項目中,以下稱為「試樣」),藉由JIS C 6481:1996的5.22中記載的方法,以0.1mm為單位測定平板與試樣的邊之間的間隔。評價基準如以下所述。再者,實用上,較理想為A評價或B評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
A:平板與試樣的邊的間隔為0.5mm以下。
B:平板與試樣的邊的間隔超過0.5mm且為1.0mm以下。
C:平板與試樣的邊的間隔超過1.0mm且為2.0mm以下。
D:平板與試樣的邊的間隔超過2.0mm且為5.0mm以下。
E:平板與試樣的邊的間隔超過5.0mm。
將玻璃紙膠帶(寬24mm、米其邦(Nichiban)公司製造)密著於所得的導電膜後剝離。以目視觀察剝離後的導電膜的外觀,評價密著性。評價基準如以下所述。再者,實用上,較理想為A評價或B評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
A:於膠帶上未觀察到附著有導電膜,亦未觀察到導電膜與樹脂基材的界面處的剝離。
B:於膠帶上觀察到稍微附著有導電膜,但未觀察到導電膜與樹脂基材的界面處的剝離。
C:於膠帶上清晰可見附著有導電膜,且觀察到導電膜與樹脂基材的界面處的剝離的面積小於5%。
D:於膠帶上清晰可見附著有導電膜,且觀察到導電膜與樹脂基材的界面處的剝離的面積為5%以上且小於50%。
E:於膠帶上清晰可見附著有導電膜,且觀察到導電膜與樹脂基材的界面處的剝離的面積為50%以上。
對於所得的導電膜,使用四探針法電阻率計測定體積電阻率,對導電性進行評價。評價基準如以下所述。再者,實用上,較理想為A評價或B評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
A:體積電阻率小於50μΩ.cm。
B:體積電阻率為50μΩ.cm以上且小於100μΩ.cm。
C:體積電阻率為100μΩ.cm以上且小於1000μΩ.cm。
D:體積電阻率為1000μΩ.cm以上。
將煅燒溫度變更為表1所示的溫度,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
使用PEN基材(帝人杜邦薄膜(Teijin DuPont Films)公司製造、Teonex、TD=410℃)代替PET基材,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
以有機物殘渣量成為表1所示的量的方式變更加熱時間,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
使用氧化銅粒子2(平均粒徑80nm;依歐利特科公司製造,NO-0031-HP)(100質量份)代替氧化銅粒子1(100質量份),除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
將銅粒子1的含量變更為表1所示的量,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
使用銅粒子2(平均粒徑17μm;三井金屬礦業公司製造,微
粒霧化銅粉MA-CJF)代替銅粒子1(250質量份),除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
使用二羥丙酮(300質量份)代替抗壞血酸(300質量份),除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
將抗壞血酸的含量變更為表1所示的量,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
如表1所示在N2(氮氣)環境中或大氣中進行煅燒處理,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
將煅燒溫度設為290℃,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
以有機物殘渣量成為表1所示的量的方式變更加熱時間,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
除了不含有氧化銅粒子的方面以外,以與實施例1相同的方式獲得導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
除了不含有銅粒子的方面以外,以與實施例1相同的方式獲得導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
不含有銅粒子,且使用二乙二醇(300質量份)代替抗壞血酸(300質量份),除此以外,以與實施例1相同的方式獲得導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
將銅粒子1的含量變更為表1所示的量,除此以外,以與實施例1相同的方式製作導電膜,並對樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性進行評價。將評價的結果示於表1的相應欄中。
實施例1~實施例15的樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性均優異,比較例1~比較例8的導電膜的樹脂基材的翹曲、導電膜的密著性及導電性中至少1方面差。
根據實施例1~實施例3的對比,可確認煅燒溫度低者樹脂基材的翹曲得到抑制。
根據實施例1及實施例6的對比,可確認有機物殘渣量為5質量%以上的實施例1與小於5質量%的實施例6相比,導電膜的密著性更優異。
又,根據實施例1及實施例5的對比,可確認有機物殘渣量為10質量%以下的實施例1與超過10質量%的實施例5相比,導電膜的導電性更優異。
根據實施例1及實施例7的對比,可確認氧化銅粒子的平均粒徑為20nm以上且50nm以下的範圍內的實施例1與處於該範圍外的實施例7相比,導電膜的導電性更優異。
根據實施例1及實施例8的對比,可確認銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(銅粒子的總質量/氧化銅粒子的總質量)為2.0以上的實施例1與小於2.0的實施例8相比,樹脂基材的翹曲得到抑制,導電膜的導電性更優異。
又,根據實施例1及實施例9的對比,可確認銅粒子的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(銅粒子的總質量/氧化銅粒子的總質量)為6.0以下的實施例1與超過6.0的實施例8相比,導電性更優異。
根據實施例1及實施例10的對比,可確認銅粒子的平均粒徑為0.1μm以上且10μm以下的範圍內的實施例1與處於該範圍外的實施例10相比,導電膜的密著性及導電性更優異。
根據實施例1、實施例12及實施例13的對比,可確認多元醇的總質量相對於氧化銅粒子的總質量之比的值(多元醇的總質量/氧化銅粒子的總質量)為1.0以上且4.0以下的範圍內的實施例1與處於該範圍外的實施例12及實施例13相比,導電膜的導電性更優異。
根據實施例1、實施例14及實施例15的對比,可確認於惰性氣體環境中進行煅燒處理的實施例1及實施例14與於大氣中進行煅燒處理的實施例15相比,導電膜的密著性及導電性更優異。
Claims (12)
- 一種導電膜的製造方法,其包括:塗膜形成步驟,將導電膜形成用組成物賦予至具有熱分解溫度TD的樹脂基材上而形成塗膜,所述導電膜形成用組成物含有氧化銅粒子、銅粒子、及多元醇,所述銅粒子的總質量相對於所述氧化銅粒子的總質量之比的值為1.0以上且8.0以下,且不含因熱或光而硬化的有機化合物;導電膜形成步驟,於TD-50℃以下的煅燒溫度下,以導電膜中的有機物殘渣量成為1質量%以上且20質量%以下的方式對所述塗膜進行煅燒處理而形成含有金屬銅的導電膜。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述煅燒溫度為220℃以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述煅燒溫度為200℃以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述有機物殘渣量為5質量%以上且10質量%以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述銅粒子的總質量相對於所述氧化銅粒子的總質量之比的值為2.0以上且6.0以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述多元醇的總質量相對於所述氧化銅粒子的總質量之比的值為1.0以上且4.0以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述樹脂基材為聚對苯二甲酸乙二酯基材或聚萘二甲酸乙二酯基材。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述多元醇為抗壞血酸或二羥丙酮。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述氧化銅粒子的平均粒徑為20nm以上且50nm以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述銅粒子的平均粒徑為0.1μm以上且10μm以下。
- 如申請專利範圍第1項所述的導電膜的製造方法,其中所述煅燒處理是在惰性氣體環境中進行。
- 一種導電膜,其是藉由如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的導電膜的製造方法而製造。
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