(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成後の厚みが１０μｍ以下のパターン形成に使用するパターン形成用ペーストにおいて、
少なくとも樹脂成分と無機粉体を含み、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise以下であり、かつ、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise以上であり、前記無機粉体の含有量が３０〜７５重量％の範囲であることを特徴とするパターン形成用ペースト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパターン形成用ペーストに係り、特に画像表示装置、サーマルヘッド、集積回路等における電極、抵抗体、誘電体あるいは障壁等の高精度なパターンをスクリーン印刷法により形成することを可能とするパターン形成用ペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路や画像表示装置等の電子装置における電極、抵抗体、誘電体のパターン形成、あるいは、プラズマディスプレイパネルにおける障壁パターンの形成等は、より高い精度で、かつ、低い製造コストで実施可能なことが要求されている。
【０００３】
従来、上記のような電極等のパターン形成方法として、蒸着、スパッタリング、メッキ、あるいは印刷法等により形成した導電性薄膜等をフォトリソグラフィー法によりエッチングする方法、所望の特性を有するパターン形成用ペーストを用いてスクリーン印刷により所定のパターンを形成し、乾燥後に焼成することによりパターン形成するスクリーン印刷法等が挙げられる。
【０００４】
しかし、上記のエッチング法では、高精度のパターン形成が可能であるが、エッチング工程を有するために製造コストが高くなってしまうという問題があった。また、大型画像表示装置のように大面積基板に電極等を形成する場合には、大型の薄膜形成装置、露光装置、エッチング装置が多数必要となり、この点でも製造コストの増大を来すという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、スクリーン印刷法はエッチング工程がなく、上記のエッチング法に比べて工程が簡略であり、製造コストの低減が期待される。しかしながら、スクリーン印刷法に使用されていた従来のパターン形成用ペーストは、スクリーン印刷によるパターン形成時に、スクリーン版のメッシュ目が生じたり、あるいは、にじみや裏回りが発生し、高精細なパターンを高い精度で形成することが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、スクリーン印刷法により電極、抵抗体、誘電体あるいは障壁等のパターンを優れた精度で形成することを可能とするパターン形成用ペーストを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明のパターン形成用ペーストは、焼成後の厚みが１０μｍ以下のパターン形成に使用するパターン形成用ペーストであって、少なくとも樹脂成分と無機粉体を含み、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise以下であり、かつ、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise以上であり、前記無機粉体の含有量が３０〜７５重量％の範囲であるような構成とした。
【０００９】
このような本発明では、パターン形成用ペーストの剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise 以下であるため、スクリーン印刷によるパターン形成時に、スクリーン版のメッシュ目が生じることがなく、かつ、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 以上であるため、スクリーン印刷によるパターン形成時に、にじみや裏回りが生じることがない。また、３０〜７５重量％の範囲で無機粉体を含有することにより、微細パターンや積層パターンの形成が容易となり、一方、６０〜９０重量％の範囲で無機粉体を含有することにより、比較的厚いパターンの形成が容易となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の最良の実施形態について説明する。
【００１１】
本発明のパターン形成用ペーストは、少なくとも樹脂成分と無機粉体を含むものである。そして、その剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise 以下であり、かつ、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 以上である。剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise を超えると、スクリーン印刷によるパターン形成時にスクリーン版のメッシュ目が生じ好ましくない。また、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 未満であると、スクリーン印刷によるパターン形成時に、スクリーン版を通過したペーストがスクリーン版の裏側に回り込んだり、画線部におけるにじみが生じ、高精細なパターン形成が困難となる。
【００１２】
本発明のパターン形成用ペーストを構成する樹脂成分は、形成対象であるパターンの使用目的、パターン焼成条件、含有する無機粉体の含有量等を考慮し、スクリーン印刷法により形成したパターンを乾燥した後、焼成する段階で揮発あるいは分解してパターン中に炭化物を残存させないような樹脂成分を使用することができる。このような樹脂成分としては、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等のセルロース系樹脂、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ノルマルブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、２−エチルメチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等の重合体またはこれらの共重合体からなるポリ（メタ）アクリル酸エステル類、ポリ−α−メチルスチレン、ポリビニルアルコール、ポリブテン等を挙げることができる。
【００１３】
上記の樹脂成分のパターン形成用ペースト中の含有量は、上記の粘度範囲となるように適宜設定することができ、例えば、１０〜７０重量％程度の範囲で設定することができる。
【００１４】
本発明のパターン形成用ペーストを構成する無機粉体は、パターンの使用目的等により適宜選択することができる。使用可能な無機粉体の具体例としては、Ａｇ粉体、Ａｕ粉体、Ｃｕ粉体、Ａｇ−Ｐｄ粉体等の導電性粉体、ガラス粉体、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −ＰｂＯ粉体、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＰｂＯ粉体、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＲＯ（Ｒはアルカリ土類金属）粉体等の誘電性粉体、ガラス粉体、アルミナ粉体、金属酸化物粉体等を混合した障壁形成用粉体等を挙げることができる。また、焼成時のガラスの分相を防止する効果をもたせたり、軟化温度を調整したり、熱膨張係数をガラス基板に合わせたりするために、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等の無機粉体を使用することもできる。さらに、耐火物フィラーとして、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、カルシア、コージュライト、シリカ、ムライト等のセラミックス粉体を使用することができる。
【００１５】
上記の無機粉体の平均粒径は、使用する無機粉体の特性等を考慮して０．５〜１０μｍの範囲から設定することが好ましい。そして、パターン形成用ペースト中の無機粉体の含有率は３０〜９０重量％が好ましい。無機粉体の含有率が９０重量％を超えると、ペースト化の際に分散が難しくなり好ましくない。無機粉体の含有率が３０重量％未満であると、パターンの緻密性が悪化するとともに焼成後の機械的強度が低下する。
【００１６】
本発明では、上記の無機粉体の含有量を調整することによって、微細パターンあるいは積層パターンを形成するためのパターン形成用ペーストと、比較的厚いパターンを形成するためのパターン形成用ペーストとに分けることができる。すなわち、３０〜７５重量％の範囲で無機粉体を含有することにより、微細パターン（焼成後の厚みが１０μｍ以下のパターン）や積層パターン（１層の焼成後の厚みが１０μｍ以下のパターン）の形成が容易となり、一方、６０〜９０重量％の範囲で無機粉体を含有することにより、比較的厚いパターン（焼成後の厚みが１０〜５０μｍ程度のパターン）の形成が容易となる。
【００１７】
尚、本発明のパターン形成用ペーストをプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の障壁形成用として使用する場合、ＰＤＰの外光反射を低減して実用上のコントラストを上げるために、無機粉体として黒色顔料を含有させ、形成する障壁を黒色とすることができる。この場合、使用する黒色顔料は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｍｎ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｓｉ等の耐火性の黒色顔料が好ましい。一方、蛍光体の発光を有効にパネル前面に導く目的で、逆に無機粉体として白色顔料を含有させ、形成する障壁を白色とすることができる。この場合、使用する白色顔料は、チタニア等の耐火性の白色顔料が好ましい。
【００１８】
さらに、本発明のパターン形成用ペーストには、添加剤として、可塑剤、界面活性剤、消泡剤、酸化防止剤等が必要に応じて用いられる。このうち可塑剤としては、フタル酸エステル類、セバチン酸エステル類、リン酸エステル類、アジピン酸エステル類、グリコール酸エステル類、クエン酸エステル類等が一般的に用いられる。
【００１９】
また、本発明のパターン形成用ペーストには、用いる樹脂成分に対して良溶媒である溶剤、例えば、テルピオネート、ブチルカルビトールアセテート等を含有させることができる。溶剤の選定は、溶剤の揮発性と使用する樹脂成分の溶解性を主に考慮して行われる。樹脂成分に対する溶剤の溶解性が低いと、固形分比が同一でもパターン形成用ペーストの粘度が高くなり上記粘度範囲からはずれてスクリーン印刷適性が悪化するので好ましくない。また、溶剤の含有率は、パターン形成用ペースト内の気泡を抜くことでき、レベリングが良好で塗布膜の平滑性が良好な範囲であり、かつ、パターン形成用ペースト内の分散粒子の沈降が遅く組成が安定し、乾燥に要するエネルギーと時間が少なくてすむように設定することができ、例えば、２５〜５０重量％程度が好ましい。
【００２０】
このような本発明のパターン形成用ペーストは、上述の樹脂成分と無機粉体に必要な溶剤や添加物を加えた混合物を三本ロールミルまたはボールミルにより分散調合することで得られる。この場合、樹脂成分を溶剤で溶解し必要に応じて添加剤を加えた溶液中に無機粉体を混合してなる混合物を作成した後、この混合物をボールミルにかけて分散調合するが、不純物の混入を避けるためにセラミックスボールを用い、さらに、好ましくは内壁がセラミックスやプラスチックで被覆されたボールミルを使用する。そして、分散調合した後、真空攪拌機を用いて減圧脱泡する。
【００２１】
本発明のパターン形成用ペーストを用いてスクリーン印刷法によりパターンを形成する場合に使用するスクリーン版は、パターン形成用ペーストの粘度、形成するパターンの厚み等を考慮して、１００〜５００メッシュ、好ましくは２００〜３００メッシュ程度の版を使用することができる。
【００２２】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
（１）電極パターン形成用のパターン形成用ペーストの実施例
電極パターン形成用のペーストとして、下記の組成の５種のパターン形成用ペースト（試料１〜３、比較試料１，２）を三本ロールミルを用いて調製した。尚、各パターン形成用ペーストの剪断速度０．３６／秒における粘度および剪断速度３６／秒における粘度をキャリメッド社製ＣＳレオメータを用いて測定して下記の表１に示した。
【００２３】
パターン形成用ペースト（試料１）の組成
・Ａｇ粉体（昭栄化学工業（株）製Ａｇ−１２８）      …  ６５重量部
・エチルセルロース（ハーキュレス製Ｎ−１００）      …    ５重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  ３０重量部
パターン形成用ペースト（試料２）の組成
・Ａｇ粉体（昭栄化学工業（株）製Ａｇ−１２８）      …  ６５重量部
・アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製ＢＲ１０５）    …  １０重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  ２０重量部
パターン形成用ペースト（試料３）の組成
・Ａｇ粉体（昭栄化学工業（株）製Ａｇ−１２８）      …  ６５重量部
・エチルセルロース
（ダウ・ケミカル社製エトセル１０）                …  １２重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  １８重量部
パターン形成用ペースト（比較試料１）の組成
・Ａｇ粉体（昭栄化学工業（株）製Ａｇ−１２８）      …  ７５重量部
・エチルセルロース（ハーキュレス製Ｎ−１００）      …    ４重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  ２１重量部
パターン形成用ペースト（比較試料２）の組成
・Ａｇ粉体（昭栄化学工業（株）製Ａｇ−１２８）      …  ６５重量部
・アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製ＢＲ１０５）    …    ７重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  ２３重量部
次いで、厚み２．２ｍｍのガラス基板上に下記組成の下地層用塗料を塗布して下地層を形成し、次いで、下記の条件でスクリーン印刷法によりパターン（線幅５０〜８０μｍ、ピッチ１００〜１５０μｍ）を形成した。
【００２４】
下地層用塗料の組成
・ガラスフリット
（松浪硝子（株）製ＭＢ−１２Ｂ）                  …  ７０重量部
・アルミナ粉体（不二見研磨材（株）製ＷＡ＃８０００）…  １０重量部
・エチルセルロース
（ダウ・ケミカル社製エトセルＳＣＤ１００）        …    ５重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …    ７重量部
・α−テルピネオール                                …    ８重量部
スクリーン印刷条件
・２５０メッシュ
・スキージ硬度８０°、角度６０°、速度１０ｍｍ／秒、印圧５００μｍ
・版ギャップ２．５ｍｍ
次に、上記のパターンを１７０℃で１０分間乾燥した後、ピーク温度６００℃にて焼成（ピーク温度保持時間１０分）して電極パターンとした。この電極パターンの厚みを測定し、また、外観を評価して、それぞれ下記の表１に示した。
【００２５】
【表１】
0003673320.tif 000002
表１に示されるように、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise 以下であり、かつ、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 以上であるパターン形成用ペースト（試料１〜３）を用いて形成した電極パターンは、膜厚が約６μｍ（焼成後）の薄膜パターンであり、表面も平滑でパターン再現性が高く外観が良好なものであった。
【００２６】
これに対して、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise を超えるパターン形成用ペースト（比較試料１）を用いて形成した電極パターンは、スクリーン版のメッシュ目が生じており、電極パターンとしての使用に供し得ないものであった。また、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 未満であるパターン形成用ペースト（比較試料２）を用いて形成した電極パターンは、スクリーン版の裏回りが発生しパターンのにじみが生じ、パターン精度の低いものであり、電極パターンとしての使用に供し得ないものであった。
（２）誘電体パターン形成用のパターン形成用ペーストの実施例
誘電体パターン形成用のペーストとして、下記の組成の５種のパターン形成用ペースト（試料４〜６、比較試料３，４）をボールミルを用いて調製した。尚、各パターン形成用ペーストの剪断速度０．３６／秒における粘度および剪断速度３６／秒における粘度をキャリメッド社製ＣＳレオメータを用いて測定して下記の表２に示した。
【００２７】
パターン形成用ペースト（試料４）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製７５７０）                  …  ７０重量部
・アクリル樹脂（三菱レイヨン（株）製ＢＲ１０５）    …  １０重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  １３重量部
・α−テルピネオール                                …    ７重量部
パターン形成用ペースト（試料５）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製７５７０）                  …  ７２重量部
・エチルセルロース
（ダウ・ケミカル社製エトセル１００）              …３．４重量部
・ブチルカルビトールアセテート                    …２４．６重量部
パターン形成用ペースト（試料６）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製７５７０）                  …  ７０重量部
・アルミナ粉体（昭和電工（株）製ＣＢ−０５）        …    ５重量部
・エチルセルロース
（ダウ・ケミカル社製エトセル１００）              …    ３重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  ２２重量部
パターン形成用ペースト（比較試料３）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製７５７０）                  …  ６０重量部
・アルミナ粉体（不二見研磨材（株）製ＷＡ＃８０００）…  １０重量部
・エチルセルロース（ハーキュレス製Ｎ−２００）      …    ４重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  ２６重量部
パターン形成用ペースト（比較試料４）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製７５７０）                  …  ６５重量部
・エチルセルロース（ハーキュレス製Ｎ−１００）      …    ３重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  ３２重量部
次いで、厚み２．２ｍｍのガラス基板上に（１）の実施例と同条件のスクリーン印刷法によりパターン（線幅８０μｍ、ピッチ２００μｍ）を形成した。
【００２８】
次に、上記のパターンを１７０℃で１０分間乾燥した後、ピーク温度４４０℃にて焼成（ピーク温度保持時間１０分）して誘電体パターンとした。この誘電体パターンの厚みを測定し、また、外観を評価して、それぞれ下記の表２に示した。
【００２９】
【表２】
0003673320.tif 000003
表２に示されるように、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise 以下であり、かつ、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 以上であるパターン形成用ペースト（試料４〜６）を用いて形成した誘電体パターンは、膜厚が約６μｍ（焼成後）の薄膜パターンであり、表面も平滑でパターン再現性が高く外観が良好なものであった。
【００３０】
これに対して、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise を超えるパターン形成用ペースト（比較試料３）を用いて形成した誘電体パターンは、スクリーン版のメッシュ目が生じており、また、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 未満であるパターン形成用ペースト（比較試料４）を用いて形成した誘電体パターンは、スクリーン版の裏回りが発生しパターンのにじみが生じ、パターン精度の低いものであり、共に誘電体パターンとしての使用に供し得ないものであった。
（３）障壁パターン形成用のパターン形成用ペーストの実施例
障壁パターン形成用のペーストとして、下記の組成の５種のパターン形成用ペースト（試料７〜９、比較試料５，６）を三本ロールミルを用いて調製した。尚、各パターン形成用ペーストの剪断速度０．３６／秒における粘度および剪断速度３６／秒における粘度をキャリメッド社製ＣＳレオメータを用いて測定して下記の表３に示した。
【００３１】
パターン形成用ペースト（試料７）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製７５７０）                  …  ６５重量部
・アルミナ（不二ロール（株）製＃８０００）          …  １５重量部
・エチルセルロース
（ダウ・コーニング社製エトセル１００）            …    ３重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  １７重量部
パターン形成用ペースト（試料８）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製ＫＦ６２７４）              …  ６０重量部
・アルミナ粉体（不二見研磨材（株）製ＷＡ＃８０００）…  １０重量部
・エチルセルロース
（ダウ・コーニング社製エトセル１００）            …    ４重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  １６重量部
パターン形成用ペースト（試料９）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製ＫＦ６２７４）              …  ７０重量部
・アルミナ粉体（不二見研磨材（株）製ＷＡ＃８０００）…  １０重量部
・エチルセルロース
（ダウ・コーニング社製エトセル１００）            …    ３重量部
・ブチルカルビトールアセテート                      …  １７重量部
パターン形成用ペースト（比較試料５）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製ＫＦ６２７４）              …  ５５重量部
・アルミナ粉体（不二見研磨材（株）製ＷＡ＃８０００）…  ２５重量部
・エチルセルロース
（ダウ・コーニング社製エトセル１００）            …２．５重量部
・ブチルカルビトールアセテート                    …１７．５重量部
パターン形成用ペースト（比較試料６）の組成
・ガラスフリット
（イワキガラス（株）製ＫＦ６２７４）              …  ７０重量部
・アルミナ粉体（昭和電工（株）製ＣＢ−０５）        …  １０重量部
・エチルセルロース
（ダウ・コーニング社製エトセル１００）            …２．５重量部
・ブチルカルビトールアセテート                    …１７．５重量部
次いで、厚み２．２ｍｍのガラス基板上に（１）の実施例と同様に下地層を形成し、この下地層上に（１）の実施例のパターン形成用ペースト（試料１）を用いて同条件でスクリーン印刷法により電極パターンを形成パターンした。次いで、（１）の実施例と同じ条件でスクリーン印刷法によりパターン（線幅７０μｍ、ピッチ１５０μｍ）を形成した。
【００３２】
次に、上記のパターンを１７０℃で２０分間乾燥した後、ピーク温度５３０℃にて焼成（ピーク温度保持時間２０分）して障壁パターンとした。この障壁パターンの厚みを測定し、また、外観を評価して、それぞれ下記の表３に示した。
【００３３】
【表３】
0003673320.tif 000004
表３に示されるように、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise 以下であり、かつ、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 以上であるパターン形成用ペースト（試料７〜９）を用いて形成した障壁パターンは、膜厚が約１３μｍ（焼成後）の厚みの大きなパターンであり、表面が平滑でパターン再現性が高く外観が良好なものであった。尚、この障壁パターン上にさらに障壁パターンを積層することにより、厚み１００〜１５０μｍ程度の障壁パターンの形成が可能であった。
【００３４】
これに対して、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise を超えるパターン形成用ペースト（比較試料５）を用いて形成した障壁パターンは、スクリーン版のメッシュ目が生じており、また、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 未満であるパターン形成用ペースト（比較試料６）を用いて形成した障壁パターンは、スクリーン版の裏回りが発生しパターンのにじみが生じ、パターン精度の低いものであり、共に障壁パターンとしてＰＤＰへの使用に供し得ないものであった。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば少なくとも樹脂成分と無機粉体を含み、剪断速度０．３６／秒における粘度が８０００poise 以下、剪断速度３６／秒における粘度が３００poise 以上であるパターン形成用ペーストであり、スクリーン印刷によるパターン形成時に、スクリーン版のメッシュ目が生じたり、にじみや裏回りを生じることなく、無機粉体として所望の特性を有する粉体を使用することによって、電極、抵抗体、誘電体あるいは障壁等の高精細なパターンを高精度で形成することができ、また、無機粉体の含有量を３０〜７５重量％の範囲とすることにより微細パターンや積層パターンをより高い精度で形成することができ、一方、無機粉体の含有量を６０〜９０重量％の範囲とすることにより、比較的厚いパターンをより高い精度で形成することができる。