高导电性银油墨组合物和使用其的配线制造技术

本发明专利技术提供成本低且导电性高的银油墨组合物和使用其的配线的制造方法。一种丝网印刷用导电性油墨组合物，为含有具有油酸表面活性剂的导电性金属粒子(A)、非氯系树脂组合物(B)和有机溶剂(C)的导电性油墨组合物，导电性金属粒子(A)相对于总油墨组成为45～70重量％，非氯系树脂组合物(B)的数均分子量为50,000以上且相对于总油墨组成为5～15重量％，有机溶剂(C)的闪点为75～110℃且相对于总油墨组成为25～50重量％，油墨组合物的剪切速率100s

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高导电性银油墨组合物和使用其的配线
本专利技术涉及高导电性银油墨组合物和使用其的配线。
技术介绍
作为触摸屏、电子纸和各种电子部件中所使用的配线、电极等配线的形成方法，已知有印刷法或者蚀刻法。在通过蚀刻法形成配线时，在蒸镀了各种金属膜的基板上通过光刻法形成配线化的抗蚀膜后，将不需要的蒸镀金属膜化学地或电化学地溶解除去，最后还需要将抗蚀膜除去，其工序非常繁杂，量产性差。另一方面，通过印刷法能够以低成本进行所希望的配线的大量生产，而且，通过使印刷涂膜干燥或固化，从而能够容易地赋予导电性。作为这些印刷方式，考虑到想要形成的配线的线宽、厚度、生产速度，提出了柔版印刷、丝网印刷、凹版印刷、凹版胶印、喷墨印刷等。为了进一步提高印刷方式的生产性，近年来正在进行卷对卷(RolltoRoll)的研究。在以往的1张1张印刷的单张型的印刷方式中，由于每次都需要更换基材，每1张就需要15～30秒的时间，而卷对卷的印刷方式中，由于连续地供给基材，每1张所需的时间仅为数秒。以往单张型所应用的导电性油墨的烧成时间大多需要30分钟，在将这些油墨用于卷对卷时，就需要长的烧成炉，由于对制造空间带来很大压力而不现实。对于要求用于卷对卷的导电性油墨，需要在以往的油墨所不可能达到的60秒左右的烧成时间来表现出导电性。这样的导电性油墨中使用金、银、铜这样的导电性金属粉体。这些导电性金属粉体在刚刚制造后，粒径越小则其表面的活化程度就越高，例如在空气、氧存在时容易被氧化，在金属表面形成金属氧化物的薄膜。但是，这样的金属氧化物的薄膜由于与金属自身相比导电性差，因此必须采取使下降的导电性得到提高的方法。为了使活性的导电性金属粉体的表面难以接触空气、氧，尝试了通过添加油酸、硬脂酸这样的长链脂肪酸来被覆导电性金属粉体的表面以抑制氧化，但即使是这样的方法，也还是不能避免与金属自身相比导电性变差的缺点。在专利文献1中，反复进行银粉的清洗，直至能够从银粉提取的脂肪酸达到50ppm以下，其结果是，虽然提高了阳离子系固化剂的催化剂活性，使得导电性变好，但没有提及的是，如果进行提取直至脂肪酸量达到50ppm以下，则银粉彼此会开始凝集，油墨中粗大粒子增大。此外，油墨中所含银粉含量为70～75重量％，其原料成本不能说是低价格，此外，由于所使用的粘合剂树脂是低分子量型的，为了赋予丝网印刷适合性，油墨配比就要是高银粉含量且不挥发成分80重量％的设计。专利文献2中，在110～150℃加热5～1小时，使能够从银粉中提取的脂肪酸为100ppm以下，虽然导电性变好，但其也没有提及所产生的粗大粒子。此外，由于银粉形状为球状、粘合剂树脂为低分子量型，为了赋予印刷适合性，油墨配比就需要是银粉含量80重量％以上且不挥发成分90重量％以上的设计，原料成本不能实现低价格。专利文献3中，为了在丝网印刷后以低膜厚实现高导电性，除了限定银粉的脂肪酸种类、银粉形状之外，还通过选择分子量高的树脂，来实现银粉含量64重量％、不挥发成分70重量％的低银粉量且低不挥发成分的油墨配比，但能够选择的树脂仅为作为氯系树脂的聚偏氯乙烯。如专利文献3那样，在以低银粉含量设计油墨时，需要选定能以少量来易于表现出粘度的粘合剂树脂，并且，为了成为在150℃以下的低温烧成就能得到涂膜的导电性的组成，粘合剂树脂中使用聚氯乙烯(PVC)、聚偏氯乙烯(PVDC)或其共聚物等的氯化树脂是熟知的。这是因为通常在150℃以上发生的氯化树脂的分解反应会因为银粉末的催化剂作用而在120℃左右发生，因而易于得到导电性。原子半径大的氯离子的脱离会使在涂膜内银粉彼此更接近，因而表现出导电性。这样的现象也由于如下的情况而被熟知：通过涂膜的成分分析，除了氯化银外还生成大量的环状有机物。但是，氯化树脂因与水接近而容易离子化，不仅诱发银的离子化、成为迁移的原因之一，还被分类为阻燃性的卤素物质，很难实现满足电子设备制造商的绿色采购标准的组成。此外，在导电性金属粉体表面使用的硬脂酸在用于金属涂料的铝颜料中有许多实际应用。已知通过使用饱和脂肪酸，铝粒子在涂膜表面高密度排列且成为高辉度。虽然设想通过在银油墨组合物使用硬脂酸，“促进有效的排列”、得到流过银粉间的导电通路，但未有明确的说明。专利文献1：日本特愿2010-232437公报专利文献2：日本特愿2013-047869公报专利文献3：日本特愿2011-537679公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在以低成本设计导电性油墨时，减少占原材料成本90％以上的银粉是最有效的，但为了维持导电性，就必须维持银粉与粘合剂树脂的比率。如果为了低成本化而设为低不挥发成分的油墨组成，则必然导致粘合剂树脂的总量减少，粘度极端降低，难以得到合适的丝网印刷适合性。此外，市售那样的导电性金属粉体为了维持粒子状态下的经时稳定性，使用了过量的表面被覆剂，因而在卷对卷这样的60秒左右的烧成时间中，难以形成粒子彼此的导电性通路、获得导电性。用于解决课题的方法本专利技术中，为了得到低成本且高导电性的银油墨组合物，需要小粒径且低振实密度的薄片状的银粉，在以少量来得到高粘度的粘合剂树脂中，需要高分子量的粘合剂树脂。进一步，为了增多涂膜内的银粉导电通路，想要使银粉的排列成为无规的，因此银粉表面优选为作为不饱和脂肪酸的油酸。优选油酸仅覆盖银粉的最外表面，在银粉表面被厚膜被覆这样的状态下，难以得到有效的导电通路。而且，为了维持粒子状态，需要使所需最低限的油酸残留，将多余的脂肪酸在油墨化前从油墨组成体系内除去。即，本专利技术是：(1)一种丝网印刷用导电性油墨组合物，为含有具有油酸表面活性剂的导电性金属粒子(A)、非氯系树脂组合物(B)和有机溶剂(C)的丝网印刷用导电性油墨组合物，导电性金属粒子(A)相对于总油墨组成为45～70重量％，非氯系树脂组合物(B)的数均分子量为50,000以上且相对于总油墨组成为5～15重量％，有机溶剂(C)的闪点为75～110℃且相对于总油墨组成为25～50重量％，油墨组合物的剪切速率100s-1时的油墨粘度为10～25Pa·s(23℃)。(2)如权利要求1记载的丝网印刷用导电性油墨组合物，权利要求1记载的具有油酸表面活性剂的导电性金属粒子(A)的形状为薄片状、中值粒径为1～8μm、比表面积为1.0～2.0m2/g、振实密度为1.5～4.0g/cm3。(3)如权利要求1或2记载的丝网印刷用导电性油墨组合物，权利要求1记载的具有油酸表面活性剂的导电性金属粒子(A)中的游离油酸量为100～350ppm。(4)一种配线的制造方法，其特征在于，包括将权利要求1～3任一项记载的导电性糊剂组合物印刷于基材上、形成配线的配线形成工序、以及将配线进行干燥的干燥工序。(5)如权利要求4记载的配线的制造方法，其特征在于，权利要求4记载的干燥工序中的干燥温度为150℃以下，干燥时间为30分钟以下。(6)一种配线，使用权利要求1～3任一项记载的丝网印刷用导电性油墨组合物来形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丝网印刷用导电性油墨组合物，是含有具有油酸表面活性剂的导电性金属粒子(A)、非氯系树脂组合物(B)和有机溶剂(C)的丝网印刷用导电性油墨组合物，/n导电性金属粒子(A)相对于总油墨组成为45～70重量％，/n非氯系树脂组合物(B)的数均分子量为50,000以上且相对于总油墨组成为5～15重量％，/n有机溶剂(C)的闪点为75～110℃且相对于总油墨组成为25～50重量％，23℃时油墨组合物的剪切速率100s

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180612 JP 2018-1119571.一种丝网印刷用导电性油墨组合物，是含有具有油酸表面活性剂的导电性金属粒子(A)、非氯系树脂组合物(B)和有机溶剂(C)的丝网印刷用导电性油墨组合物，
导电性金属粒子(A)相对于总油墨组成为45～70重量％，
非氯系树脂组合物(B)的数均分子量为50,000以上且相对于总油墨组成为5～15重量％，
有机溶剂(C)的闪点为75～110℃且相对于总油墨组成为25～50重量％，23℃时油墨组合物的剪切速率100s-1时的油墨粘度为10～25Pa·s。


2.根据权利要求1所述的丝网印刷用导电性油墨组合物，
权利要求1所述的具有油酸表面活性剂的导电性金属粒子(A)的形状为薄片状，中值...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口沙织，千手康弘，矢次健一，
申请(专利权)人：DIC株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP