(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の無機粉体と感光性樹脂成分を含み、前記無機粉体のうち主成分である導電性粉体の８０重量％以上が球形で平均粒径が０．１〜５μｍの範囲にあることを特徴とするパターン形成用ペースト。
【請求項２】
前記無機粉体として球形で平均粒径が０．０２〜５μｍの範囲にあるセラミックス粉体を含有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成用ペースト。
【請求項３】
前記無機粉体として球形で平均粒径が０．１〜５μｍの範囲にあるガラスフリットを含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の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、特に幅に対する厚みのアルペクト比の大きいパターンあるいはエッジ形状の良好なパターンを形成するための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、誘電体等のパターン形成、あるいは、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）における障壁パターンの形成は、より高い精度が要求されている。
【０００３】
例えば、上記のＰＤＰにおける障壁は、表示放電空間をできるだけ大きくして高輝度の発光を可能とするために、ガラス基板に対して垂直に切り立ち、かつ、幅が狭く十分な高さを有することが要求される。特に、高精細のＰＤＰでは、例えば、幅３０〜５０μｍに対して厚みが１００μｍ程度であるような高アスペクト比の障壁が必要とされる。
【０００４】
従来、上記の障壁のような高アスペクト比のパターン形成として、感光性のパターン形成用ペーストを基板に塗布し、この塗布膜を所定のマスクを介して露光・現像し、その後、焼成して有機成分を除去することによりパターンを形成する方法、および、ガラスペーストを基板に塗布し、この塗布膜にドライフィルムレジストをラミネートして露光・現像した後、サンドブラスト法によりパターンを形成し、その後、焼成して有機成分を除去することによりパターンを形成する方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＤＰの障壁のような厚みの大きいパターンを形成する場合、従来のパターン形成用ペーストからなる塗布膜では、その光透過性が低いため、塗布膜の露光時において照射された光が塗布膜内で乱反射を生じ、形成されたパターンに太りがみられ、高いアスペクト比でエッジ精度の高いパターンを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、プラズマディスプレイパネルの障壁等のように幅に対する厚みのアスペクト比の大きいパターンを高いエッジ精度で形成するための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、少なくとも１種の無機粉体と感光性樹脂成分を含み、前記無機粉体のうち主成分である導電性粉体の８０重量％以上が球形で平均粒径が０．１〜５μｍの範囲にあるような構成とした。
また、前記無機粉体として球形で平均粒径が０．０２〜５μｍの範囲にあるセラミックス粉体を含有するような構成とした。
【０００９】
また、前記無機粉体として球形で平均粒径が０．１〜５μｍの範囲にあるガラスフリットを含有するような構成とした。
【００１１】
このような本発明のパターン形成用ペーストでは、含有される無機粉体のうち主成分である導電性粉体の８０重量％以上が球形で平均粒径が０．１〜５μｍの範囲にあるため、パターン形成時の露光における照射光の乱反射が極めて少なく、したがって、照射光の透過性が高いものとなる。
【００１２】
【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。
【００１３】
本発明のパターン形成用ペーストは、少なくとも１種の無機粉体と感光性樹脂成分を含むものである。
【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の主成分は、その８０重量％以上が球形で平均粒径が０．０２〜５μｍの範囲にある。球形である無機粉体の量が８０重量％未満であると、パターン形成用ペーストに照射された光の乱反射が大きく、露光時の照射光の透過性が不十分となる。また、球形である無機粉体の平均粒径が０．０２μｍ未満であると、パターン形成用ペーストの構造粘性（チクソトロピー性）が大きくなり好ましくなく、さらに、照射光の透過性の更なる向上が得られないにもかかわらずコストの増大のみが生じる。一方、平均粒径が５μｍを超えると、パターン形成用ペーストに照射された光の透過性が不十分となり、また、パターン形成用ペーストの塗布膜の表面平坦性が低下するので好ましくない。
【００１５】
このような無機粉体としては、例えば、軟化温度が３５０〜６５０℃であるガラスフリットを使用することができる。ガラスフリットの軟化温度が６５０℃を超えると焼成温度を高くする必要があり、例えば、基板の耐熱性が低い場合には焼成段階で基板に熱変形を生じることになり好ましくない。また、ガラスフリットの軟化温度が３５０℃未満では、パターン形成用ペーストの樹脂成分が完全に分解、揮発する前にガラスフリットが融着するため、空隙を生じやすく好ましくない。また、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、Ｚｒ０、ＴｉＯ2 、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等のセラミックス粉体を併用することもできる。
【００１６】
さらに、無機粉体としてＡｇ粉体、Ａｇ−Ｐｄ粉体、Ａｕ粉体、Ｃｕ粉体等の導電性粉体等を使用することができる。このような導電性粉体は、球状、板状、円錐状、棒状等の種々の形状であってよいが、凝集がなく分散性が良好な球状の導電性粉体が好ましい。また、導電性粉体としては、パターンエッジ精度の点から比表面積が０．１〜３ｍ2 ／ｇのものが好ましい。
【００１７】
上記の無機粉体のうち、ガラスフリットおよび導電性粉体の平均粒径は０．１〜５μｍの範囲が好ましい。ガラスフリットおよび導電性粉体は、平均粒径０．１μｍ未満の粉体の製造が困難であり、平均粒径が５μｍを超えると本発明の効果を奏することができない。また、セラミックス粉体の平均粒径は０．０２〜５μｍの範囲が好ましく、この範囲からはずれると本発明の効果を奏することができない。
【００１８】
このような無機粉体は、パターン形成用ペーストに５０〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量％の範囲で含有させることができる。
【００１９】
本発明のパターン形成用ペーストを構成する感光性樹脂成分は、アルカリ現像型バインダーポリマー、モノマー、開始剤を含有するものであり、焼成によって揮発、分解して、パターン中に炭化物を残存させることのないものである。
【００２０】
アルカリ現像型バインダーポリマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の二量体（例えば、東亜合成化学（株）製Ｍ−５６００）、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、これらの酸無水物の１種以上と、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｎ−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、sec-ブチルアクリレート、sec-ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、tert−ブチルアクリレート、tert−ブチルメタクリレート、ｎ−ペンチルアクリレート、ｎ−ペンチルメタクリレート、ｎ−ヘキシルアクリレート、ｎ−ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、ｎ−デシルアクリレート、ｎ−デシルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、１−ビニル−２−ピロリドンの１種以上とからなるコポリマー等が挙げられる。
【００２１】
また、上記のコポリマーにグリシジル基または水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を付加させたポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
尚、上記のアルカリ現像型バインダーポリマーに非アルカリ現像型のポリマーを混合してもよい。非アルカリ現像型のポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、アクリル酸エステル重合体、メタクリル酸エステル重合体、ポリスチレン、α−メチルスチレン重合体、１−ビニル−２−ピロリドン重合体、および、これらの共重合体等を挙げることができる。
【００２３】
感光性樹脂成分を構成する反応性モノマーとしては、少なくとも１つの重合可能な炭素−炭素不飽和結合を有する化合物を用いることができる。具体的には、アリルアクリレート、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、ブトキシエチレングリコールアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、グリセロールアクリレート、グリシジルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、イソボニルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，３−プロパンジオールアクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、２，２−ジメチロールプロパンジアクリレート、グリセロールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリアクリレート、ブチレングリコールジアクリレート、１，２，４−ブタントリオールトリアクリレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジアクリレート、ジアリルフマレート、１，１０−デカンジオールジメチルアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、および、上記のアクリレートをメタクリレートに変えたもの、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、１−ビニル−２−ピロリドン等が挙げられる。本発明では、上記の反応性モノマーを１種または２種以上の混合物として、あるいは、その他の化合物との混合物として使用することができる。
【００２４】
感光性樹脂成分を構成する光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチルアミン）ベンゾフェノン、α−アミノ・アセトフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフォノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−tert−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、ベンジルメトキシエチルアセタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−tert−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンズアントロン、ジベンズスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンジルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−１−プロパン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジスルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニルホスフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、エオシン、メチレンブルー等の光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミン等の還元剤の組み合わせ等が挙げられる。本発明では、これらの光重合開始剤を１種または２種以上使用することができる。
【００２５】
上記の感光性樹脂成分の揮発、分解温度が６００℃を超えると、露光・現像後に樹脂成分を除去する際の焼成温度が高くなり、例えば、基板の耐熱性が低い場合、基板に熱変形が生じることになり好ましくない。一方、感光性樹脂成分の揮発、分解温度の下限は特に制限はないが、揮発、分解温度が低くなるほど完全に揮発または分解する樹脂の種類が少なくなり材料選択の幅が狭くなるので、例えば、感光性樹脂成分の揮発、分解温度の下限を３００℃程度に設定することが好ましい。
【００２６】
このような感光性樹脂成分のパターン形成用ペースト中の含有量は、５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％の範囲とすることができる。
【００２７】
本発明のパターン形成用ペーストは、上述の無機粉体と感光性樹脂成分とを溶剤に混合し、ロールミルにより混練してペースト状の塗布液とするか、あるいは、ボールミル等により混練してスラリー状の塗布液として得ることができる。また、本発明のパターン形成用ペーストには、添加剤として、増感剤、重合停止剤、連鎖移動剤、レベリング剤、分散剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等が必要に応じて用いられる。パターン形成用ペーストに用いる溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサノン等のアノン類、塩化メチレン、３−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、α−もしくはβ−テルピネオール等のテルペン類等が挙げられる。
【００２８】
【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。
（実施例１）
まず、下記の組成の感光性樹脂を調製した。
【００２９】
（感光性樹脂の組成）
・メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体      …１００重量部
・ポリオキシエチレン化トリメチロールプロパントリアクリレート…  ６０重量部
・重合開始剤（チバガイギ（株）製イルガキュア 369）…  １０重量部
・エチルセロソルブ                                …  ７０重量部
また、下記の組成を有する５種のガラスフリット（ガラスフリットＡ〜Ｅ、軟化温度５５０℃）を作製した。
【００３０】
（ガラスフリットの組成）
・Ｂｉ2 Ｏ3                                       …  ７９重量部
・ＳｉＯ2                                         …    ８重量部
・Ａｌ2 Ｏ3                                       …    ２重量部
・ＺｎＯ                                          …    ４重量部
・ＺｒＯ                                          …    ６重量部
・Ｂ2 Ｏ3                                         …    １重量部
（ガラスフリットの形状）
・ガラスフリットＡ  ：  球状、平均粒径＝４μｍ
・ガラスフリットＢ  ：  球状、平均粒径＝２μｍ
・ガラスフリットＣ  ：  球状、平均粒径＝０．８μｍ
・ガラスフリットＤ  ：  球状、平均粒径＝１０μｍ
・ガラスフリットＥ  ：  塊状、平均粒径＝４μｍ
さらに、下記の６種のセラミックス粉体（粉体ａ〜ｆ）を準備した。
【００３１】
（セラミックス粉体の形状）
・アルミナ粉体ａ  ：  球状、平均粒径＝４μｍ
（（株）アドマテックス製ＡＯ−８００）
・アルミナ−シリカ粉体ｂ  ：  球状、平均粒径＝０．６μｍ
（（株）アドマテックス製）
・シリカ粉体ｃ    ：  球状、平均粒径＝０．２μｍ
（（株）アドマテックス製ＳＯ−Ｃ１）
・ジルコニア粉体ｄ：  球状、平均粒径＝０．００５μｍ
（第一稀元素化学工業（株）製）
・アルミナ粉体ｅ  ：  球状、平均粒径＝１０μｍ
（（株）アドマテックス製ＡＯ−５０９）
・アルミナ粉体ｆ  ：  塊状、平均粒径＝４μｍ
（住友アルミニウム（株）製ＡＭ−２２）
次いで、上記の感光性樹脂、ガラスフリット、セラミックス粉体を用いて下記の組成のパターン形成用ペースト（主成分となる無機粉体はガラスフリット）を調製した。尚、使用したガラスフリットおよびセラミックス粉体は、下記の表１に示した。
【００３２】
（パターン形成用ペーストの組成）
・感光性樹脂                                      …  ２０重量部
・ガラスフリット                                  …  ７０重量部
・セラミックス粉体                                …  ２０重量部
・エチルセロソルブ                                …  ２０重量部
上記の各パターン形成用ペーストをブレードコート法によりガラス基板上に塗布し乾燥して、厚み１００μｍの塗膜を形成した。次いで、線幅２５μｍのスリットを有するマスクを介して紫外線を照射して露光した後、１％Ｎａ2 ＣＯ3 水溶液を使用して現像を行った。その後、ピーク温度５７０℃にて焼成してパターン１〜２１を形成した。このパターンの線幅、および、線幅に対する厚みのアスペクト比、エッジ精度を測定・評価して下記の表１に示した。尚、エッジ精度の評価は下記の基準で行った。
【００３３】
エッジ精度評価基準
○：良好
△：エッジムラ１０μｍ未満
×：エッジムラ１０μｍ以上
【００３４】
【表１】
0003971473.tif 000002
表１に示されるように、含有されるガラスフリットおよびセラミックス粉体の８０重量％以上が球形で平均粒径が０．０２〜５μｍの範囲にあるパターン形成用ペーストを使用して形成されたパターン（１〜３、６〜７、９〜１１、１３〜１４、１７〜１８）は、エッジ精度が良好であり、かつ、線幅に対する厚みのアスペクト比が１．３以上であり、極めて良好なパターンであった。
【００３５】
また、主成分であるガラスフリットの８０重量％以上が球形で平均粒径が０．０２〜５μｍの範囲にあり、第２成分であるセラミックス粉体は平均粒径が０．０２〜５μｍの範囲からはずれるパターン形成用ペーストを使用して形成されたパターン（１２、１９〜２０）は、アスペクト比が０．８でやや低いものの、エッジ精度が良好であり、実用に供し得る良好なパターンであった。
（実施例２）
実施例１の表１に示されるパターン３を形成したパターン形成用ペーストをブレードコート法によりガラス基板上に塗布し乾燥して、厚み１００μｍの塗膜を形成した。次いで、線幅２５μｍのスリットを有するマスクを介して紫外線を照射して露光した後、更に、同じパターン形成用ペーストをブレードコート法によりガラス基板上に塗布し乾燥して、厚み１００μｍの塗膜を形成した。そして、線幅２５μｍのスリットを有するマスクを介して紫外線を照射して露光した後、１％Ｎａ2 ＣＯ3 水溶液を使用して現像を行った。その後、ピーク温度５７０℃にて焼成してパターンを形成した。このパターンは線幅４５μｍでエッジ精度が良好であり、かつ、線幅に対する厚みのアスペクト比が２．８であり、極めて良好なパターンであった。
（実施例３）
導電性粉体として下記の５種のＡｇ粉体（Ａｇ粉体Ａ〜Ｅ）を作製した。
【００３６】
・Ａｇ粉体Ａ  ：  球状、平均粒径＝２μｍ
・Ａｇ粉体Ｂ  ：  球状、平均粒径＝３μｍ
・Ａｇ粉体Ｃ  ：  球状、平均粒径＝０．８μｍ
・Ａｇ粉体Ｄ  ：  球状、平均粒径＝１０μｍ
・Ａｇ粉体Ｅ  ：  塊状、平均粒径＝４μｍ
次いで、上記のＡｇ粉体と、実施例１にて使用したのと同じ感光性樹脂、および、実施例１のガラスフリットＣを用いて下記の組成のパターン形成用ペースト（主成分となる無機粉体はＡｇ粉体）を調製した。尚、使用したＡｇ粉体は、下記の表２に示した。
【００３７】
（パターン形成用ペーストの組成）
・感光性樹脂                                      …  ２０重量部
・Ａｇ粉体                                        …  ７０重量部
・ガラスフリット                                  …    ５重量部
・エチルセロソルブ                                …  ２０重量部
上記の各パターン形成用ペーストをブレードコート法によりガラス基板上に塗布し乾燥して、厚み２０μｍの塗膜を形成した。次いで、線幅１００μｍのスリットを有するマスクを介して紫外線を照射して露光した後、１％Ｎａ2 ＣＯ3 水溶液を使用して現像を行った。その後、ピーク温度５７０℃にて焼成してパターン１〜１０を形成した。このパターンの線幅、および、エッジ精度を実施例１と同様に測定・評価して下記の表２に示した。
【００３８】
【表２】
0003971473.tif 000003
表２に示されるように、主成分であるＡｇ粉体の８０重量％以上が球形で平均粒径が０．０２〜５μｍの範囲にあるパターン形成用ペーストを使用して形成されたパターン（１〜３、６〜７）は、エッジ精度が良好なパターンであった。
【００３９】
【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１種の無機粉体と感光性樹脂成分を含むパターン形成用ペーストにおいて、無機粉体の主成分の８０重量％以上が球形で平均粒径が０．０２〜５μｍの範囲にあるものとし、このような球形の無機粉体により、パターン形成時の露光における照射光の乱反射は有効に防止され、したがって、照射光の透過性が高いものとなり、プラズマディスプレイパネルの障壁等のように、幅に対する厚みのアルペクト比が大きくエッジ精度の高いパターン（深度の大きいパターン）の形成が可能となる。