(57)【要約】【課題】銅ペーストの塗膜を十分な導電性を有する導電性塗膜にする熱処理を連続して行うことができる連続式過熱水蒸気熱処理装置を実現できるようにする。【解決手段】連続式過熱水蒸気熱処理装置は、フィルム１５０を搬送する搬送部１３０と、搬送部１３０により搬送されるフィルム１５０が通過し、フィルム１５０と共に通過する銅ペースト塗膜を過熱水蒸気により熱処理して導電性塗膜を形成する熱処理炉１１０とを備えている。熱処理炉１１０は、フィルム１５０の導入通路１１５及び導出通路１１６を有している。導入通路１１５及び導出通路１１６は、奥行きＬの高さＨに対する比Ｌ／Ｈが３以上である。【選択図】図１
2014132213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムを搬送する搬送部と、
前記搬送部により搬送されるフィルムが通過し、前記フィルムと共に通過する銅ペースト塗膜を過熱水蒸気により熱処理して導電性塗膜を形成する熱処理炉とを備え、
前記熱処理炉は、前記フィルムの導入通路及び導出通路を有し、
前記導入通路及び前記導出通路は、奥行きの高さに対する比が３以上である、連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項２】
前記導入通路及び前記導出通路はそれぞれ、第１通路と、前記第１通路よりも外側に設けられ、前記第１通路よりも高さが小さい第２通路とを有し、
前記第２通路は、奥行きの高さに対する比が３以上である、請求項１に記載の連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項３】
前記第１通路は、奥行きの高さに対する比が３以上である、請求項２に記載の連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項４】
前記導入通路及び前記導出通路は、その高さが外側に向かって次第に小さくなっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項５】
前記導入通路及び前記導出通路から排出される排気の排出速度は４ｍ／ｓ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項６】
前記導入通路及び前記導出通路の少なくとも一方に取り付けられた排気ガイドをさらに備え、
前記排気ガイドは、底面が閉鎖され、側面に前記フィルムが通過するスリットを有し、上面に上部開口を有する排気ガイド本体を有している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項７】
前記排気ガイドは、前記排気ガイド本体内に互いに平行に設けられ、前記フィルムが通過するスリットを有する複数のガイド板を有し、
前記ガイド板は、少なくとも前記スリットよりも上側の部分が前記筐体側に傾斜している、請求項６に記載の連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項８】
前記導入通路及び前記導出通路の少なくとも一方に取り付けられた冷却室をさらに備え、
前記冷却室は、上下が閉鎖され、側面に前記フィルムが通過するスリットを有し、冷却室内の気体を冷却する冷却部を有している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項９】
前記搬送部は、前記フィルムを送り出す送り出し部及び前記フィルムを巻き取る巻き取り部を有し、
前記送り出し部及び前記巻き取り部は、それぞれ前記フィルムの搬送をガイドするガイドロールを有し、
前記ガイドロールの少なくとも１つは、その表面の温度が８０℃以上、１５０℃以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の連続式過熱水蒸気熱処理装置。
【請求項１０】
過熱水蒸気を充満させた熱処理炉の中を銅ペーストの塗膜を有するフィルムを通過させることにより、導電性塗膜を形成する工程を備え、
前記熱処理炉は、前記フィルムの導入通路及び導出通路を有し、前記導入通路及び前記導出通路から前記過熱水蒸気が排出されるようにその内部が陽圧に保持され、
前記導入通路及び前記導出通路は、奥行きの高さに対する比が３以上とし、
前記導入通路及び導出通路から排出される排気の量を、０．４５ｋｇ／ｈ・ｃｍ2以上とする、導電性塗膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続式過熱水蒸気熱処理装置及び導電性塗膜の製造方法に関し、特に銅ペーストの塗膜から導電性塗膜を形成することができる連続式過熱水蒸気熱処理装置及び導電性塗膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飽和水蒸気圧力をあげずにさらに加熱した過熱水蒸気は、１５０℃以上の温度では、放射熱エネルギーが通常の加熱空気よりも著しく大きい。このため、被処理物を容易に高温に加熱することができる。また、常圧で生成できることから、過熱水蒸気を充満させた処理炉の中を被処理物が通過するようにすれば連続式の熱処理装置が容易に実現できる。このため、過熱水蒸気を用いた連続式の洗浄装置や、食品加熱装置が検討されている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。
【０００３】
一方、導電回路に用いられる導電性ペーストの塗膜の熱処理に過熱水蒸気を用いることが検討されている（例えば、特許文献３を参照）。導電性ペーストは、微細な金属粒子とバインダーとを含んでいる。金属粒子の粒径を小さくすることにより、金属の融点よりもはるかに低い温度において、金属粒子同士の融着が生じる。このため、導電性ペーストを基板等に塗布又は印刷した後、熱処理すれば導電性塗膜を得ることができる。
【０００４】
導電性ペーストに含まれる金属粒子には、導電性及び経時安定性の観点から銀が汎用的に用いられている。しかし、銀は高価であるだけでなく、資源量が少ないことや、高温高湿度下での回路間に発生するイオンマイグレーションの問題がある。このため、銀に代えて銅を用いた導電性ペーストの利用が期待されている。しかし、銅には酸化層が形成されやすいという問題があり、空気中で熱処理した場合には、十分な導電性を有する導電性塗膜が得られない。熱処理容器内を過熱水蒸気で置換すれば、熱処理容器内を無酸素状態とすることができるので、銅を酸化させることなく熱処理できる。このため、銅を用いた導電性ペーストにおいても十分な導電性を有する導電性塗膜が得られると期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４２７７９号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９９８６号公報
【特許文献３】国際公開２０１０／０９５６７２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、導電性のフィルム基板等を効率良く得るためには、バッチ式の処理ではなく連続式の処理が望まれる。一方、本願発明者らは、銅ペーストの塗膜を従来の連続式の過熱水蒸気熱処理装置により熱処理しても十分な導電性を有する導電性塗膜が得られないということを見出した。
【０００７】
本願の課題は、銅ペーストの塗膜を十分な導電性を有する導電性塗膜にする熱処理を連続して行うことができる連続式過熱水蒸気熱処理装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置は、フィルムを搬送する搬送部と、搬送部により搬送されるフィルムが通過し、フィルムと共に通過する銅ペースト塗膜を過熱水蒸気により熱処理して導電性塗膜を形成する熱処理炉とを備え、熱処理炉は、フィルムの導入通路及び導出通路を有し、導入通路及び導出通路は、奥行きの高さに対する比が３以上である。
【０００９】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置において、導入通路及び導出通路はそれぞれ、第１通路と、第１通路よりも外側に設けられ、第１通路よりも高さが小さい第２通路とを有し、第２通路は、奥行きの高さに対する比が３以上である構成としてもよい。
【００１０】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置において第１通路は、奥行きの高さに対する比が３以上としてもよい。
【００１１】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置において、導入通路及び導出通路は、その高さが外側に向かって次第に小さくなっている構成としてもよい。
【００１２】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置において、導入通路及び導出通路から排出される排気の排出速度は４ｍ／ｓ以上としてもよい。
【００１３】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置は、導入通路及び導出通路の少なくとも一方に取り付けられた排気ガイドをさらに備え、排気ガイドは、底面が閉鎖され、側面にフィルムが通過するスリットを有し、上面に上部開口を有する排気ガイド本体を有している構成としてもよい。
【００１４】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置において、排気ガイドは、排気ガイド本体内に互いに平行に設けられ、フィルムが通過するスリットを有する複数のガイド板を有し、ガイド板は、少なくともスリットよりも上側の部分が筐体側に傾斜していてもよい。
【００１５】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置は、導入通路及び導出通路の少なくとも一方に取り付けられた冷却室をさらに備え、冷却室は、上下が閉鎖され、側面に前記フィルムが通過するスリットを有し、冷却室内の気体を冷却する冷却機構部を有していてもよい。
【００１６】
本開示の連続式過熱水蒸気熱処理装置において、搬送部は、フィルムを送り出す送り出し部及びフィルムを巻き取る巻き取り部を有し、送り出し部及び巻き取り部は、それぞれフィルムの搬送をガイドするガイドロールを有し、ガイドロールの少なくとも１つは、その表面の温度が８０℃以上、１５０℃以下である構成としてもよい。
【００１７】
本開示の導電性塗膜の製造方法は、過熱水蒸気を充満させた熱処理炉の中を銅ペーストの塗膜を有するフィルムを通過させることにより、導電性塗膜を形成する工程を備え、熱処理炉は、フィルムの導入通路及び導出通路を有し、導入通路及び導出通路から過熱水蒸気が排出されるようにその内部が陽圧に保持され、導入通路及び導出通路は、奥行きの高さに対する比が３以上とし、導入通路及び導出通路から排出される排気の量を、０．４５ｋｇ／ｈ・ｃｍ2以上とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、銅ペーストの塗膜を十分な導電性を有する導電性塗膜とする熱処理を連続して行うことができる連続式過熱水蒸気熱処理装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に係る連続式過熱水蒸気処理装置を示す断面図である。
【図２】急絞り流路における気流を示す模式図である。
【図３】導入通路を示す断面図である。
【図４】導入通路の変形例を示す断面図である。
【図５】導入通路の変形例を示す断面図である。
【図６】排気ガイドを示す断面図である。
【図７】冷却室を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態の連続式過熱水蒸気熱処理装置（以下、熱処理装置とも言う。）は、図１に示すようにフィルム１５０の搬送部１３０と、搬送部１３０により搬送されるフィルムが通過する熱処理炉１１０とを備えている。
【００２１】
フィルムの搬送部１３０は、フィルム１５０の送り出し部１３１と巻き取り部１３２とを有している。フィルム送り出し部１３１は、送り出しロール１３５とガイドロール１３６とを有し、フィルム巻き取り部１３２は、巻き取りロール１３７とガイドロール１３８とを有している。送り出しロール１３５と巻き取りロール１３７との間にフィルム１５０が掛け渡されており、フィルム１５０は、送り出し部１３１と巻き取り部１３２との間に設けられた熱処理炉１１０の中を所定の速度で移動する。
【００２２】
熱処理炉１１０は、フィルム１５０の導入通路１１５及び導出通路１１６を有する筐体１１１と、筐体１１１内に設けられた過熱水蒸気の導入ノズル１１３とを有している。導入ノズル１１３は、過熱水蒸気生成部（図示せず）と接続されている。導入ノズル１１３から筐体１１１内に過熱水蒸気を導入することにより、筐体１１１内を過熱水蒸気で充満させることができる。導入ノズル１１３から導入された過剰の過熱水蒸気は導入通路１１５及び導出通路１１６並びに排気口１１７から筐体外へ排気される。これにより、筐体１１１内を所定の温度とし、熱処理炉１１０内を通過するフィルム１５０を過熱水蒸気により熱処理することができる。なお、導入通路１１５及び導出通路１１６から排出される排気量は、導入ノズル１１３から導入される過熱水蒸気の供給量と、排気口１１７の面積とにより決まる。このため、排気量を調整できるように排気口１１７にスリット等を設けてもよい。また、過熱水蒸気の導入量と排気量とのバランスによっては排気口１１７を設けなくてもよい。
【００２３】
連続式過熱水蒸気熱処理装置の場合、処理対象物が熱処理炉内を通過するようにする必要がある。このため、熱処理炉は密閉構造ではなく、少なくとも導入通路と導出通路とにおいて開放された構造となる。このため、導入通路及び導出通路から外気が流入するおそれがある。熱処理炉内に酸素を含む外気が流入すると、銅ペーストを熱処理する際に銅微粉末が酸化され導電性を示さなくなる。また、導入通路入り口付近でフィルムに随伴する空気と過熱水蒸気が混合されると、銅微粉末が酸化され、熱処理炉内で熱処理されても、導電性を示さなくなる。導入通路及び導出通路から、熱処理炉内への外気の流入を防ぐ方法として、熱処理炉内をわずかに陽圧にすることが考えられる。しかし、本願発明者らは、単純に熱処理炉内を陽圧として導入通路及び導出通路から熱処理炉の外へ向かう気流を発生させても、熱処理炉内への外気の流入や、導入通路付近での銅微粉の酸化を防ぐことができないということを見出した。
【００２４】
図２は、急絞り流路における気流を模式的に示している。流路の高さが変化する変曲点において、気流の剥離が生じるが流路の高さの３倍程度の位置以内において再付着が生じる。流路に剥離流の渦ができることにより、排気抵抗が高まり内圧をより高め、外気の流れによる吹込みを防ぐことができる。また、再付着が生じている流路においては、外気の巻き込みによる流入がほとんど生じないが、再付着が生じていない流路においては、外気が巻き込まれ流路内に流入してしまい、導入通路付近にフィルムに随伴する空気と過熱水蒸気が混合される領域が生じる。このため、熱処理炉内への外気の流入を防ぎ、かつ空気と水蒸気が混合される領域を生じさせないためには、導入通路及び導出通路の少なくとも一部で、剥離渦が生じ、かつ、気流の再付着が生じており、外気の巻き込みによる流入が生じない流線分布となるようにすればよい。具体的には、導入通路及び導出通路において、通路の奥行きＬを通路の高さＨの３倍以上、好ましくは４倍以上、より好ましくは５倍以上とすればよい。
【００２５】
図３は、導入通路１１５を拡大して示している。導出通路１１６も導入通路１１５と同じ構成である。図３に示すように、導入通路１１５は、第１の通路１２１と、第１の通路１２１よりも外側に設けられた第２の通路１２２とを有している。第１の通路１２１は、筐体１１１の側壁に設けられた高さがＨ１で、奥行きがＬ１のスリット状の開口部である。第２の通路１２２は、筐体１１１の外壁に第１の通路１２１と位置を合わせて取り付けられたブロック状の部材１１８により形成された、高さがＨ２で奥行きがＬ２のスリット状の開口部である。第２の通路１２２は、その高さＨ２が第１の通路１２１の高さＨ１よりも小さい。なお、スリット状の開口部の横幅は、フィルム１５０が通過できる幅である。
【００２６】
導入通路１１５は、外側の第２の通路１２２を急絞り流路とし、さらに、第１の通路１２１も急絞り流路とすればよい。このようにすれば、それぞれの流路の絞り部に起因する剥離渦が生じても、剥離渦が通路内で付着する。このため、排気抵抗の高まりにより内圧が高くなり、外部から第２の通路１２２、及び第２の通路１２２から第１の通路１２１への空気の流入を防ぐことができる。その結果、第１の通路１２１から熱処理炉１１０内への外気の流入を低減することができる。具体的には、第１の通路１２１において奥行きＬ１の高さＨ１に対する比Ｌ１／Ｈ１を３以上、好ましくは４以上、より好ましくは５以上とすればよい。これにより、第１の通路１２１は剥離渦の再付着が生じた流線分布となり、第１の通路１２１から熱処理炉１１０内への外気の流入を防ぐことができる。Ｌ１／Ｈ１はできるだけ大きくすることが好ましいが、フィルム１５０を通過しやすくする観点からは２０以下とすることが好ましく、１０以下とすることがより好ましい。第２の通路１２２の高さＨ２は、Ｌ２／Ｈ２＞３且つＨ２＜Ｈ１の条件を満たせば、第１の通路１２１と同様に剥離の再付着が生じた流線分布となる。従って、第２の通路１２２内への外気の流入を防ぐことができる。また導入通路１１５を急絞り流路とすることにより過熱水蒸気の流速が増加するため、フィルムに付着した空気の流入を防ぐ効果も得られる。また導出通路１１６も導入通路１１５と同じ構成とすれば、導出通路１１６から、熱処理炉１１０内への外気の流入を防ぐことができる。
【００２７】
通路内に気流を発生させるために、導入通路１１５及び導出通路１１６からの排気量は重要である。外気の熱処理炉１１０内への流入を防ぐという観点からは、導入通路１１５及び導出通路１１６からの排気量は多いほどよい。具体的には、導入通路１１５及び導出通路１１６からの単位開口部面積当たりの排気量（以下、単位流量という。）は、０．４５ｋｇ／ｈ・ｃｍ2以上とすればよく、０．５ｋｇ／ｈ・ｃｍ2以上とすることが好ましく、０．６ｋｇ／ｈ・ｃｍ2以上とすることがさらに好ましく、１ｋｇ／ｈ・ｃｍ2以上とすることが特に好ましい。但し、経済性の観点からは、排気の単位流量を５ｋｇ／ｈ・ｃｍ2以下とすることが好ましい。また、導入通路１１５及び導出通路１１６からの排気の流速を４ｍ／ｓ以上とすることが好ましく、５ｍ／ｓ以上とすることがより好ましく、６ｍ／ｓ以上とすることがさらに好ましく、８ｍ／ｓ以上とすることが特に好ましい。排気の流速は４０ｍ／ｓ以下とすることが好ましい。排気の単位流量及び流速は、実施例において述べる方法により算出することができる。
【００２８】
筐体１１１の板厚を厚くすれば、断熱効果も向上するため、熱効率の観点からも好ましい。筐体１１１の断熱性を向上させるために、筐体１１１の外側に断熱材を配置してもよいし、筐体１１１を断熱材で挟み込んだサンドイッチパネルにより形成してもよい。
【００２９】
なお、導入通路１１５及び導出通路１１６が、それぞれ高さが異なる２つの通路により構成されている例を示したが、高さが異なる３つ以上の通路により構成されていてもよい。この場合、外側の通路ほど高さが小さくなるような急絞り流路にすればよい。
【００３０】
さらに、第１の通路１２１の高さＨ１と第２の通路１２２の高さＨ２とを等しくし、１つの通路としてもよい。この場合には、第１の通路１２１及び第２の通路１２２を合わせたものが筐体１１１から急絞り流路となり、剥離渦の再付着が生じた流線分布となり、外部からの空気の流入を防ぐことになればよい。具体的には、（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｈ２を３以上、好ましくは４以上、より好ましくは５以上、また好ましくは２０以下、より好ましくは１０以下とすればよい。
【００３１】
また、図４に示すように筐体１１１の厚さが十分に厚い場合には、部材１１８を設けなくてもよい。この場合には、筐体１１１の側壁に設けたスリット状の通路の奥行きＬ０の高さＨ０に対する比Ｌ０／Ｈ０を３以上、好ましくは４以上、より好ましくは５以上として、急絞り流路とすればよい。この場合においても、Ｌ０／Ｈ０の値は２０以下とすることが好ましく、１０以下とすることがより好ましい。
【００３２】
なお、第１の通路１２１及び第２の通路１２２の高さが一定である例を示したが、第１の通路１２１及び第２の通路１２２が図５に示すように通路の高さが変化していてもよい。通路の高さが変化する場合は、最も大きな値に基づいて奥行きの高さに対する比Ｌ／Ｈが３以上、好ましくは４以上、より好ましくは５以上とし、好ましくは２０以下、より好ましくは１０以下とすればよい。
【００３３】
なお、導入通路１１５と導出通路１１６とが同じ構成である例を説明したが、導入通路１１５と導出通路１１６とが共に急絞り流路となっていれば、その高さ及び長さは異なっていてもよい。
【００３４】
本実施形態の熱処理装置においては、フィルム１５０の導入通路１１５及び導出通路１１６から過熱水蒸気が装置外へ排出される。排出された過熱水蒸気は最終的に水になるため、フィルムに水滴が付着した場合には導電性を低下させる恐れがある。従って、雰囲気湿度の上昇によるフィルムへの水滴付着を防止するためと、雰囲気温度の上昇を防ぐため、熱処理装置が設置された雰囲気を強制的に排気することが好ましい。雰囲気の強制的な排気を行うと、熱処理装置の周囲に気流が発生する。本実施形態の熱処理装置においては、フィルム１５０の導入通路１１５及び導出通路１１６において、通路の最も外側の部分を急絞り流路としている。このため、装置の周囲に気流が発生しても筐体１１１内への外気の侵入を防ぐことができ、雰囲気の強制的な排気を行っても何ら問題はない。
【００３５】
また、フィルム１５０への結露を防ぐために、図６に示すように導入通路１１５及び導出通路１１６の外側に排気ガイド１６０を設けてもよい。導入通路１１５側に設けられた排気ガイド１６０と導出通路１１６側に設けられた排気ガイド１６０とは同じ構成であり、以下においては導入通路１１５側に設けられた排気ガイド１６０について説明する。
【００３６】
図６に示すように、排気ガイド１６０は、側面にフィルム１５０が通過するスリット１６５を有し、上面に過熱水蒸気を排出する上部開口１６８を有する排気ガイド本体１６１と、排気ガイド本体１６１内に設けられたガイド板１６２とを有している。排気ガイド本体１６１は、スリット１６５の一方が導入通路１１５と接続されており、導入通路１１５から排出された排気は、排気ガイド本体１６１内に導かれる。排気ガイド本体１６１内にはガイド板１６２が設けられている。ガイド板１６２はフィルム１５０が通過するスリット１６６を有する板であり、フィルム１５０と交差する方向に設けられている。排気ガイド本体１６１内に導かれた排気は高温であるため、ガイド板１６２に沿って上昇しやすく、上部開口１６８へと導かれる。排気の一部はスリット１６６を通過するが、ガイド板１６２は互いに平行に複数設けられており、ほとんどの過熱水蒸気は導入通路１１５と反対側のスリット１６５に到達せずに、上部開口１６８側へ導かれる。
【００３７】
導入通路１１５及び導出通路１１６に排気ガイド１６０を接続することにより、導入通路１１５及び導出通路１１６から排出される排気のほとんどを上方に逃がすことが可能となるため、フィルム１５０の表面に水滴がほとんど付着しなくなる。なお、導入通路１１５及び導出通路１１６からの排気は、過熱水蒸気と、過熱水蒸気が冷却された飽和水蒸気及び微細な水滴とを含む。
【００３８】
排気ガイド本体１６１の側板及びガイド板１６２は、少なくともスリット１６６よりも上側の部分において筐体１１１側に傾斜していることが好ましい。筐体からは上昇気流が発生しているため、排気ガイド本体１６１の側板及びガイド板１６２の少なくとも上部を筐体１１１側に傾斜させることにより、過熱水蒸気等の上方への排出がより生じやすくなる。フィルム１５０の通過に支障がなければ、排気ガイド本体１６１の側板及びガイド板１６２の全体を筐体１１１側に傾斜させてもよい。但し、排気ガイド本体１６１の側板及びガイド板１６２は傾斜していなくてもよい。また、どちらか一方だけが傾斜していてもよい。図６には、排気ガイド本体１６１の上面全面が開口部となっている例を示したが、排気ガイド本体１６１の上面全面が開口部となっておらず、スリット状の開口部等が設けられている構成としてもよい。また、排気ガイド本体１６１の底面にも開口部を設けてよい。
排気ガイド１６０の大きさは、熱処理炉１１０の大きさ、導入通路１１５及び導出通路１１６からの排気量等に応じて決定すればよい。例えば、導入通路１１５及び導出通路１１６からの排気の単位流量が０．４５ｋｇ／ｈｒ・ｃｍ2〜５ｋｇ／ｈ・ｃｍ2程度の場合には、排気ガイド１６０の長さを３０ｃｍ〜１ｍ程度とすればよい。図６においては、排気ガイド１６０の高さを筐体１１１よりも高くした例を示したが、筐体１１１よりも低くてもよい。
【００３９】
ガイド板１６２の数は、導入通路１１５及び導出通路１１６から排出される過熱水蒸気の量に応じて決めればよい。ガイド板１６２を設けた方がフィルム１５０の表面への水滴の付着を抑える効果が高くなるが、ガイド板１６２を設けなくてもよい。また、導入通路１１５側と導出通路１１６側とでガイド板の数が異なっていてもよい。さらに、導入通路１１５側と導出通路１１６側との一方のみに排気ガイド１６０を設けてもよい。図６において、排気ガイド１６０は、導入通路１１５に直接接続されているが、排気ガイド１６０の取り付け方は限定されず、排気ガイド１６０と導入通路１１５との間に他の部材が設けられていてもよい。
【００４０】
導入通路１１５及び導出通路１１６の少なくとも一方の外側に、排気を冷却する機構を設けてもよい。図７は、導出通路１１６の外側に冷却室１７１が接続された構成を示している。冷却室１７１は、上下が閉鎖された箱状とすればよく、側面にフィルム１５０が通過する導入用スリット１７２と導出用スリット１７３とを有する。また、底部に冷却室１７１内の気体を冷却する冷却部として、冷媒が流通する冷却管１７４を有している。
【００４１】
導出通路１１６から排出された排気は冷却室１７１に導入される。冷却室１７１に導入された排気の一部は冷却管１７４により冷却され、凝結して水となり、冷却室１７１の底部に貯まる。一定以上貯まった水は、排出口１７５からオーバーフローして排出される。冷却管１７４を流通させる冷媒は、特に限定されないが水が好ましい。
【００４２】
冷却管１７４の数及び配置等と、冷媒の流量とを調整することにより、導出用スリット１７３から排出される排気の温度を調整することができる。導出用スリット１７３からフィルム１５０と共に排出される排気の温度を調整することにより、導電性フィルムの外観及び電気的特性等をさらに向上させることができる。
【００４３】
熱処理炉１１０から排出される排気の温度は、熱処理炉１１０における処理温度にもよるが、３００℃以上となる。フィルム１５０と共に高温の排気が熱処理炉１１０から排出され、外気と混合されると、空気中の酸素による酸化によるフィルムの変色及び導電性の低下が生じやすい。冷却室１７１を接続することにより、熱処理炉１１０と外気との間に中間の温度の緩和区間を設けることができる。これにより、フィルムの変色及び導電性の低下を抑えることができる。フィルムの変色及び導電性の低下を抑える観点からは、冷却室１７１からの排気の温度を１８０℃以下にすることが好ましい。フィルムへの結露を抑える観点からは、冷却室１７１からの排気の温度を１００℃以上にすることが好ましい。
【００４４】
冷却管１７４が底部に貯まった水に浸かった状態となっても問題ない。排出口１７５は、特に限定されないが、排気の排出を抑えるために排水チューブを接続し、Ｓ字トラップ等を設けて水封することが好ましい。また、図７においては排出口１７５を冷却室１７１の側面に設けているが、排出口１７５は冷却室１７１の底面に設けてもよい。
【００４５】
図７において冷媒が流通する冷却管１７４により冷却室１７１内に導入された排気を冷却する機構を示したが、他の方法により冷却してもよい。例えば、冷却管を用いずに冷却室１７１内に冷却水を流してもよい。また、冷却室１７１の壁を冷却するようにすることもできる。凝結した水がフィルム１５０上に垂れ落ちることを防ぐ観点から、冷却部はフィルム１５０よりも下側に設けることが好ましい。
【００４６】
冷却室１７１の大きさは、熱処理炉１１０の大きさ、導出通路１１６からの排気の量等に応じて適宜決定すればよい。
【００４７】
冷却室１７１を導出通路１１６側に設ける例について説明したが、冷却室１７１は導入通路１１５側又は導入通路１１５側と導出通路１１６側の両方に設けてもよい。導入通路１１５側においても、高温の過熱水蒸気が排出されることにより、フィルムの変色及び導電性の低下が生じる恐れがある。導入通路１１５側に冷却室１７１を設けることにより、導出通路１１６側と同様に酸化によるフィルムの変色及び導電性の低下を抑え、フィルム１５０の外観及び導電性等をさらに向上させることができる。
【００４８】
フィルムへの結露を抑えるために、導出用スリット１７３の外側に排気ガイド１６０を接続してもよい。また、導入通路１１５及び導出通路１１６の一方に冷却室１７１を接続し、他方に排気ガイド１６０を接続してもよい。
【００４９】
ガイドロール１３６及びガイドロール１３８の温度が低い場合には、導入通路１１５及び導出通路１１６から排出された過熱水蒸気により結露が生じ、フィルムに水滴が付着しやすくなる。このため、ガイドロール１３６及びガイドロール１３８を加温してもよい。例えばガイドロール１３６及びガイドロール１３８内にシーズヒータ等を組み込めばよい。
【００５０】
ガイドロール１３６及びガイドロール１３８を加温する場合には、ガイドロール１３６及びガイドロール１３８の表面の温度を８０℃以上、１５０℃以下とすればよい。また、フィルムに水滴が付着する場合には、乾燥空気や、温風を吹きつけて乾燥してもよい。特に巻き取りロール１３７に巻き取る前には、水滴を完全に除くことが好ましい。温風を吹きつける場合には、温風の温度は８０℃以上、１５０℃以下とすればよい。
【００５１】
導入ノズル１１３から導入する過熱水蒸気は例えば、水を加熱して飽和水蒸気を生成し、生成した飽和水蒸気をさらに加熱することにより形成することができる。飽和水蒸気の生成には通常のボイラー等を用いることができる。飽和水蒸気の加熱には、誘導加熱及び高周波加熱等を用いることができる。また、水を直接誘導加熱又は高周波加熱して、過熱水蒸気を生成してもよい。
【００５２】
図１には導入ノズル１１３が筐体１１１の上部に配置されている例を示したが、導入ノズルは筐体１１１内の任意の位置に配置することができる。例えば、筐体１１１の下部に配置されていてもよい。また、フィルム１５０を挟んで両側に配置されていてもよい。
【００５３】
過熱水蒸気はそのほかの不活性気体と混合して導入してもよい。不活性気体を使用することにより、使用する水蒸気量を増加させることなく導入通路及び導出通路から排出される排気の流速を高めることができる。不活性気体としては窒素、アルゴン、ヘリウムなどが例示されるが、経済的観点から窒素を用いることが好ましい。
【００５４】
過熱水蒸気を充満させた筐体１１１内部の温度は、処理する導電性ペーストの特性に合わせて設定すればよい。一般的に銅を用いた銅ペーストの場合、筐体１１１内部の温度は１５０℃以上であることが好ましく、２００℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることがさらに好ましい。フィルム１５０がポリイミドフィルムである場合には４００℃以下であることが好ましく、３５０℃以下であることがより好ましい。筐体１１１内部の温度は、過熱水蒸気の温度及び導入量により制御することができる。
【００５５】
フィルム１５０は、熱処理に耐えられるものであればどのような材質であってもよいが、ポリイミドからなるフィルムが好ましい。ポリイミドは、ピロメリット酸二無水物と、4,4'-ジアミノジフェニルエーテルとの重合体に代表される、テトラカルボン酸二無水物モノマーとジアミンモノマーとの重合体である。フィルム１５０の幅、長さ及び厚さは、目的に応じて自由に設定することができる。例えば、導電性フィルム基板等を形成する場合であれば、厚さが１０μｍ程度〜２００μｍ程度のフィルムを用いることができる。
【００５６】
銅ペーストは、フィルム１５０の全面に塗布又は印刷されていてもよく、導電性回路を形成する回路パターンが部分的に塗布又は印刷されていてもよい。また、銅ペーストはフィルム１５０の一方の面にのみ塗布又は印刷されていてもよく、両方の面に塗布又は印刷されていてもよい。
【００５７】
フィルム１５０に銅ペーストが塗布又は印刷されているのではなく、フィルム１５０を銅ペーストが塗布又は印刷された別のフィルム又は基板等の搬送用フィルムとして用いてもよい。この場合には、銅ペーストが塗布又は印刷されたフィルム又は基板等をフィルム１５０の上に載せて熱処理炉１１０の中を通過させればよい。この場合にはフィルム１５０をステンレスフィルム等としてもよい。
【００５８】
銅ペーストは、銅微粒子を含み、フィルム上に塗布又は印刷することにより塗膜を形成することができ、熱処理により導電性塗膜とすることができればどのようなものであってもよい。例えば、銅微粒子と、有機バインダーと、分散媒とを含む銅ペーストを用いることができる。この場合、各成分の含有量は、銅微粒子１００質量部に対し、バインダーを５〜３０質量部、分散媒を２０〜４００質量部の範囲が好ましい。
【００５９】
銅微粒子は、銅を主成分としていれば合金や複合粒子となっていてもよく、銅の含有量が８０質量％以上であることが好ましい。含有あるいは複合する金属の例としては金、パラジウム、銀、ニッケル、スズなどがあげられる。具体的には、湿式還元法、気相還元法、又はアトマイズ法等により形成された銅微粒子を用いることができる。銅微粒子の平均粒径は、０．０１μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上、２μｍ以下であることがより好ましい。
【００６０】
バインダー樹脂は、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド又はアクリル等を用いることができる。樹脂中にエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合又はイミド結合等を有するものが、銅微粒子が安定して分散させることができるので好ましい。なお、銅微粒子を安定して分散させることができる場合には、バインダー樹脂を含んでいなくてもよい。
【００６１】
分散媒は、分散安定化の働きをするバインダー樹脂を用いる場合には、その樹脂を溶解するものから選ばれ、有機化合物であっても水であってもよい。分散媒は、分散体中で金属微粒子を分散させる役割に加えて、分散体の粘度を調整する役割がある。分散媒として有機溶媒を用いる場合には、アルコール、エーテル、ケトン、エステル、芳香族炭化水素、又はアミド等が好ましい。
【００６２】
銅ペーストは、硬化剤、分散剤及び還元剤等を含んでいてもよい。還元剤とは金属の酸化物、水酸化物、又は塩等の金属化合物を金属に還元する能力を有するものを言う。還元剤は過熱水蒸気処理により蒸発揮散するものが望ましい。また、金属微粒子分散体の塗布層を過熱水蒸気処理する際、還元剤が塗布層に残留していることが好ましい。そのため、還元剤が液状揮発性物質の場合は沸点が１５０℃以上であることが好ましい。例えば、アルコール類及び多価アルコール類を用いることができる。
【００６３】
銅ペーストの、フィルムへの塗布又は印刷には、一般的な方法を用いることができる。例えばスクリーン印刷法、ディップコーティング法、スプレー塗布法、スピンコーティング法、ロールコート法、ダイコート法、インクジェット法、凸版印刷法、及び凹版印刷法等を用いることができる。塗布又は印刷の後、分散媒の少なくとも一部を蒸発させることにより、フィルムの表面に銅ペーストの塗膜を形成することができる。銅ペーストからなる塗膜を形成した後、塗膜が破壊されない範囲で加圧処理を行ってもよい。銅ペーストの塗膜は、用途に応じてフィルムの全面に形成してもよく、回路パターンとしてもよい。
【００６４】
銅ペーストにより形成する塗膜の厚さは、目的に応じて適宜選択すればよいが、０．０５μｍ〜８０μｍ程度とすることができる。熱処理の時間は、銅ペーストの材質、塗膜の膜厚等により適宜選択すればよいが、１０秒〜３０分程度とすることができる。熱処理の時間は、熱処理炉１１０の長さと、搬送部１３０の搬送速度とにより設定すればよい。フィルム１５０の搬送速度は、自由に設定できるが、０．２ｍ／ｍｉｎ〜１００ｍ／ｍｉｎ程度とすることができる。
【００６５】
筐体１１１の大きさは、必要とされる処理能力等に応じて任意に設定することができる。また、筐体１１１の材質は処理温度に耐えるものであればよい。例えば、ステンレス鋼等を用いることができる。図１においては、フィルム１５０が筐体１１１内を水平方向に移動する例を示したが、フィルム１５０が筐体１１１内を垂直方向に移動する構成としてもよい。
【００６６】
本発明の連続式過熱水蒸気熱処理装置は、熱処理に過熱水蒸気を用いるものであるが、筐体１１１の加熱のためには、追加の加熱手段を設けることができる。加熱装置としては、例えば一般的な電気ヒーターや誘導加熱等があげられる。これらの加熱手段を追加することにより、スタートアップ時間を短縮し、使用する過熱水蒸気量を減らすことができる。
【実施例】
【００６７】
実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に何ら限定されるものではない。
【００６８】
−測定方法−
＜表面抵抗＞
表面抵抗は、三菱化学アナリテック社製ロレスタＧＰを用いて、４端子法により測定した。
【００６９】
＜排気量＞
導入通路及び導出通路からの排気の単位流量Ｆは、以下の式１を用いて算出した。また、流速ｖは、以下の式２を用いて算出した。式１においてＦは単位流量（ｋｇ／ｈ・ｃｍ2）であり、Ｗは質量換算の蒸気供給量（ｋｇ／ｈ）、Ｓは総排気面積（ｃｍ2）である。総排気面積は、導入通路１１５の開口面積、導出通路１１６の開口面積及び排気口１１７の開口面積の和である。式２においてｖは流速（ｍ／ｓ）であり、Ｖは総排気量（ｍ３／ｈ）である。Ｖは温度３２０℃、１気圧の時、密度０．３５５Ｋｇ／ｍ３の過熱水蒸気の排気量を体積に換算した値でありＶ  ＝  Ｗ（Ｋｇ／ｈ）／０．３５５（Ｋｇ・ｍ３）で表される。
Ｆ  ＝  Ｗ  ／  Ｓ  ・・・  式１
ｖ  ＝  Ｖ  ／  （（Ｓ  ／１００００）／３６００）    ・・・  式２
−試料−
フィルムには幅が２５７ｍｍ、厚さが２５μｍのポリイミドフィルム（株式会社カネカ製：アピカル２５ＮＰＩ）を用いた。銅ペーストは以下の方法で調整した。
【００７０】
湿式還元法により合成した銅微粉（粒子径０．３μｍ）９００ｇを共重合ポリエステルバイロン３００（東洋紡績社製）溶液（固形分量４０重量％）２５０ｇ、γ−ブチロラクトン３５０ｇ、メチルエチルケトン５００ｇをビーズミルで２時間混合分散して銅ペーストを調整した。得られたペーストを適宜粘度調整したのち、ポリイミドフィルムにグラビアリバース法で全面にコーティングして銅塗膜を形成したフィルムを得た。フィルム上に塗布した塗膜の膜厚は、３μｍとした。熱処理前の塗膜の色は紫色であった。
【００７１】
（実施例１）
図１に示す連続式過熱水蒸気熱処理装置を用いて塗膜を形成したフィルム１５０の熱処理を行った。導入通路１１５及び導出通路１１６は、それぞれ第１の通路１２１及び第２の通路１２２を有している構成とした。
【００７２】
第１の通路１２１の高さＨ１は、フィルムの通過を妨げない高さに設定し、奥行きＬ１と高さＨ１との比Ｌ１／Ｈ１は４とした。第２の通路１２２の高さＨ２は、フィルムの通過を妨げない高さで、かつ絞り流路とするためにＨ１＞Ｈ２に設定した。奥行きＬ２と高さＨ２との比Ｌ２／Ｈ２を５とした。以下においては特に説明がない限り、Ｌ２／Ｈ２をＬ／Ｈとする。なお、第１の通路１２１の横幅及び第２の通路１２２の横幅はフィルムの幅に対応した寸法とした。
【００７３】
塗膜を形成したフィルム１５０を搬送部１３０にセットし、０．４ｍ／ｍｉｎの速さで搬送し、熱処理炉１１０内を２分３０秒で通過させた。熱処理炉１１０内の温度は３２０℃とした。導入ノズル１１３から過熱水蒸気を供給し、排気口１１７閉止状態とし、排気の単位流量を１ｋｇ／ｈ・ｃｍ2とし、流速を８ｍ／ｓとなるようにした。熱処理装置を設置した雰囲気の強制排気は行わなかった。
【００７４】
熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められたが、外観に問題はなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．０９３Ω／□であった。
【００７５】
（実施例２）
熱処理装置を設置した雰囲気の強制排気を行った以外は実施例１と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められたが、外観に問題はなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．０９１Ω／□であった。
【００７６】
（実施例３）
導入通路１１５及び導出通路１１６に排気ガイド１６０が接続された熱処理装置を用いた以外は実施例２と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。排気ガイド１６０にはガイド板１６２を有していない構造のものを用いた。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結はほとんど認められず、外観にも問題はなかった。但し、排気ガイド１６０の上部には水蒸気の凝結が認められた。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．０８２Ω／□であった。
【００７７】
（実施例４）
排気ガイド１６０にガイド板１６２を２枚有する構造のものを用いた以外は実施例３と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結はほとんど認められず、外観にも問題はなかった。排気ガイド１６０の上部にも水蒸気の凝結は認められなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．０７３Ω／□であった。
【００７８】
（実施例５）
Ｌ２／Ｈ２を１０とした連続式過熱水蒸気熱処理装置を用いた以外は実施例１と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。排気の単位流量は２ｋｇ／ｈ・ｃｍ2であり、流速は１６ｍ／ｓである。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められたが、外観に問題はなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．０８５Ω／□であった。
【００７９】
（実施例６）
排気口１１７を開放した以外は実施例５と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。排気の単位流量は０．７ｋｇ／ｈ・ｃｍ2であり、流速は６ｍ／ｓである。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められたが、外観に問題はなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．０６９Ω／□であった。
【００８０】
（実施例７）
排気口１１７を開放状態とし、排気の単位流量を０．５ｋｇ／ｈ・ｃｍ2とし、流速を４ｍ／ｓとした以外は実施例１と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められたが、外観に問題はなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．１１０Ω／□であった。
【００８１】
（実施例８）
部材１１８を設けていない構成の熱処理装置を用いて、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。この場合おける、導入通路１１５及び導出通路の奥行きＬ０に対する高さＨ０の比Ｌ０／Ｈ０は４であり、この値をＬ／Ｈとする。排気口１１７を閉止状態とした。排気の単位流量を０．６ｋｇ／ｈ・ｃｍ2とし、流速を５ｍ／ｓとした。他の条件は、実施例１と同じにした。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められたが、外観に問題はなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．１３１Ω／□であった。
【００８２】
（実施例９）
熱処理装置を設置した雰囲気の強制排気を行った以外は実施例８と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められたが、外観に問題はなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．１９４Ω／□であった。
（実施例１０）
導入通路１１５及び導出通路１１６に冷却室１７１が接続された熱処理装置を用いた以外は実施例５と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。排気の単位流量を２ｋｇ／ｈ・ｃｍ2とし、流速を１６ｍ／ｓとした。熱処理後には紫色の導電性塗膜が得られた。導電性塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められたが、外観に問題はなかった。得られた導電性塗膜の表面抵抗は０．０６５Ω／□であった。
【００８３】
（比較例１）
部材１１８を設けていない構成の熱処理装置を用いて、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。この場合における、導入通路１１５及び導出通路の奥行きＬ０に対する高さＨ０の比Ｌ０／Ｈ０は２であり、この値をＬ／Ｈとする。排気口１１７は閉止状態とした。排気の単位流量を０．４ｋｇ／ｈ・ｃｍ2とし、流速を３ｍ／ｓとした。他の条件は、実施例１と同じにした。熱処理後においても塗膜の色は赤茶色であり、導電性は示さなかった。熱処理後の塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められた。
【００８４】
（比較例２）
熱処理装置を設置した雰囲気の強制排気を行った以外は比較例１と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。熱処理後においても塗膜の色は赤茶色であり、導電性は示さなかった。熱処理後の塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められた。
【００８５】
（比較例３）
排気の単位流量を０．５ｋｇ／ｈ・ｃｍ2とし、流速を４ｍ／ｓとした以外は比較例２と同様にして、塗膜を形成したフィルムの熱処理を行った。熱処理後においても塗膜の色は赤茶色であり、導電性は示さなかった。熱処理後の塗膜の表面には水蒸気の凝結が認められた。
【００８６】
各実施例及び比較例の結果を表１にまとめて示す。Ｌ／Ｈが大きい場合は、塗膜を導電性の導電性塗膜とすることができた。
【００８７】
【表１】
2014132213.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の連続式過熱水蒸気熱処理装置及び導電性塗膜の製造方法は、銅ペーストの塗膜を十分な導電性を有する導電性塗膜にする熱処理を連続して行うことができ、導電性塗膜を有するフィルム基板等を製造する熱処理装置及びフィルム基板等の製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００８９】
１１０      熱処理炉
１１１      筐体
１１３      導入ノズル
１１５      導入通路
１１６      導出通路
１１７      排気口
１１８      部材
１２１      第１の通路
１２２      第２の通路
１３０      搬送部
１３１      送り出し部
１３２      巻き取り部
１３５      送り出しロール
１３６      ガイドロール
１３７      巻き取りロール
１３８      ガイドロール
１５０      フィルム
１６０      排気ガイド
１６１      排気ガイド本体
１６２      ガイド板
１６５      スリット
１６６      スリット
１６８      上部開口
１７１      冷却室
１７２      導入用スリット
１７３      導出用スリット
１７４      冷却管
１７５      排出口
【図１】
2014132213.tif 000004
【図２】
2014132213.tif 000005
【図３】
2014132213.tif 000006
【図４】
2014132213.tif 000007
【図５】
2014132213.tif 000008
【図６】
2014132213.tif 000009
【図７】
2014132213.tif 000010