JP2018200174A - 硫化検出センサ、硫化検出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便に、かつ短時間で銀からなる電極の硫化の度合いを検出することができる硫化検出センサおよび硫化検出方法を提供する。【解決手段】本発明の硫化検出センサ10は、網目状電極20と、網目状電極20の両端部20a,20bにそれぞれ接続され、両端部20a,20bに沿って延在する電極30と、を備え、網目状電極20は、等間隔に形成された複数の第1微細配線21からなる第1配線群22と、第1配線群22に垂直に交わり、等間隔に形成された複数の第2微細配線23からなる第2配線群24とからなり、第1微細配線21の長さ方向および第2微細配線23の長さ方向と、電極30の長さ方向とが斜めに交わり、第1微細配線21および第2微細配線23は銀からなる。【選択図】図1
Description
本発明は、硫化検出センサおよび硫化検出方法に関する。
電子機器は、抵抗器、コンデンサ等の銀電極を備えた電子部品を多数有している。銀(金属銀)は、硫黄または硫黄原子を含む化合物等の含硫黄化合物と反応して硫化銀を生じ易いことが知られている。また、含硫黄化合物は、大気中に微量とはいえ含まれることがあるばかりでなく、段ボールやゴム等の日常品に含まれることがある。このような含硫黄化合物によって銀電極が硫化し、電子部品が故障することがある。
そこで、含硫黄化合物を検出する装置が種々検討されている。
含硫黄化合物の検出装置としては、例えば、絶縁基板と、硫化検出体と、下面電極と、側面電極と、保護膜とを有する硫化検出センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。この硫化検出センサでは、硫化検出体が硫化されやすい銀を主体とした導電体である。また、保護膜が硫化ガス透過性を有するとともに、透明に形成されている。この硫化検出センサは、硫化検出体の色の変化を目視したり、硫化検出体の抵抗値の変化を検出したり、硫化検出体からの反射光を検出したりすることにより、硫化検出体の硫化の度合いを検出する。
含硫黄化合物の検出装置としては、例えば、絶縁基板と、硫化検出体と、下面電極と、側面電極と、保護膜とを有する硫化検出センサが知られている(例えば、特許文献1参照)。この硫化検出センサでは、硫化検出体が硫化されやすい銀を主体とした導電体である。また、保護膜が硫化ガス透過性を有するとともに、透明に形成されている。この硫化検出センサは、硫化検出体の色の変化を目視したり、硫化検出体の抵抗値の変化を検出したり、硫化検出体からの反射光を検出したりすることにより、硫化検出体の硫化の度合いを検出する。
また、含硫黄化合物の検出装置としては、例えば、含硫黄化合物との接触により色変化を生じる含硫黄化合物の検出部と、その検出部と色を比較するための比較部との組み合わせを複数個備えた含硫黄化合物検出装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。この含硫黄化合物検出装置では、検出部が、金属銀を含む露出面を有し、露出面の表面粗さが、一部または全ての組み合わせの間で互いに異なるようにしている。この含硫黄化合物検出装置は、露出面(検出部)に含まれる金属銀が、含硫黄化合物との接触により色変化を生じる現象を利用し、表面粗さが互いに異なる露出面が、その表面粗さに依存して、含硫黄化合物の曝露量が同じであっても色変化の度合いに差が生じることを利用して、露出面の硫化の度合いを検出する。
しかしながら、特許文献1に記載の硫化検出センサは、電子回路が必要であるため構造が複雑であるばかりでなく、それぞれの検出方法に応じた測定機器が必要である。そのため、この硫化検出センサは、安価かつ簡便に含硫黄化合物を検出できなかった。
また、特許文献2に記載の含硫黄化合物検出装置は、検出部と比較部が必要であるため、狭い場所に設置することができなかった。また、この含硫黄化合物検出装置は、検出部と比較部の色変化の度合いを数値によって客観的に評価することができないため、検出結果のばらつきが大きかった。
さらに、これらの装置は、硫化の度合いを検出するために長時間を要し、数分から数十分程度の短時間で硫化の度合いを検出することができなかった。
また、特許文献2に記載の含硫黄化合物検出装置は、検出部と比較部が必要であるため、狭い場所に設置することができなかった。また、この含硫黄化合物検出装置は、検出部と比較部の色変化の度合いを数値によって客観的に評価することができないため、検出結果のばらつきが大きかった。
さらに、これらの装置は、硫化の度合いを検出するために長時間を要し、数分から数十分程度の短時間で硫化の度合いを検出することができなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、簡便に、かつ短時間で銀からなる電極の硫化の度合いを検出することができる硫化検出センサおよび硫化検出方法を提供することを目的とする。
本発明の硫化検出センサは、網目状電極と、該網目状電極の両端部にそれぞれ接続され、該両端部に沿って延在する電極と、を備えた硫化検出センサであって、前記網目状電極は、等間隔に形成された複数の第1微細配線からなる第1配線群と、該第1配線群に垂直に交わり、等間隔に形成された複数の第2微細配線からなる第2配線群とからなり、前記第1微細配線の長さ方向および前記第2微細配線の長さ方向と、前記電極の長さ方向とが斜めに交わり、前記第1微細配線および前記第2微細配線は銀からなることを特徴とする。
本発明の硫化検出方法は、本発明の硫化検出センサを用いた硫化検出方法であって、前記網目状電極の抵抗値を測定して、前記網目状電極の抵抗値の変化から、前記網目状電極の硫化の度合いを検出することを特徴とする。
本発明によれば、簡便に、かつ短時間で銀からなる電極の硫化の度合いを検出することができる硫化検出センサおよび硫化検出方法を提供することができる。
本発明の硫化検出センサおよび硫化検出方法の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
[硫化検出センサ]
以下、図面を参照して、本実施形態の硫化検出センサを具体的に説明する。
図1は、本実施形態の硫化検出センサを示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)における領域αの拡大図である。
図1に示すように、本実施形態の硫化検出センサ10は、網目状電極20と、網目状電極20の両端部(図1において、紙面の左右方向の端部)20a,20bにそれぞれ接続され、その両端部20a,20bに沿って延在する電極30(30A,30B)とから概略構成されている。
以下、図面を参照して、本実施形態の硫化検出センサを具体的に説明する。
図1は、本実施形態の硫化検出センサを示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)における領域αの拡大図である。
図1に示すように、本実施形態の硫化検出センサ10は、網目状電極20と、網目状電極20の両端部(図1において、紙面の左右方向の端部)20a,20bにそれぞれ接続され、その両端部20a,20bに沿って延在する電極30(30A,30B)とから概略構成されている。
網目状電極20は、平面視正方形状をなしている。網目状電極20の縦方向の長さ(図1(a)におけるL1)および網目状電極20の横方向の長さ(図1(a)におけるL2)は、特に限定されず、硫化検出センサ10によって検出する硫化の度合い(硫化の度合いを検出する感度)等に応じて適宜調整される。
網目状電極20は、等間隔に形成された複数の第1微細配線21からなる第1配線群22と、第1配線群22(第1微細配線21)に垂直に交わり、等間隔に形成された複数の第2微細配線23からなる第2配線群24とから構成されている。これにより、網目状電極20は、第1微細配線21と第2微細配線23によって形成される多数の格子26を有して、網目状をなしている。本実施形態の硫化検出センサ10では、図1に示すように、格子26は、平面視正方形状をなしている。
第1微細配線21同士の間隔(図1(b)におけるW1)および第2微細配線23同士の間隔(図1(b)におけるW2)は、特に限定されず、硫化検出センサ10によって検出する硫化の度合い(硫化の度合いを検出する感度)等に応じて適宜調整される。第1微細配線21同士の間隔と第2微細配線23同士の間隔は、同一であってもよく、異なっていてもよい。第1微細配線21同士の間隔と第2微細配線23同士の間隔が同一であれば、格子26は平面視正方形状をなす。第1微細配線21同士の間隔と第2微細配線23同士の間隔が異なっていれば、格子26は平面視長方形状をなす。
第1微細配線21の幅、すなわち、第1微細配線21における、延在する方向(長さ方向)と垂直な長さは、特に限定されず、硫化検出センサ10によって検出する硫化の度合い等に応じて適宜調整される。同様に、第2微細配線23の幅、すなわち、第2微細配線23における、延在する方向(長さ方向)と垂直な長さは、特に限定されず、硫化検出センサ10によって検出する硫化の度合い等に応じて適宜調整される。第1微細配線21の幅と第2微細配線23の幅は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
また、図1(b)に示すように、第1微細配線21の長さ方向および第2微細配線23の長さ方向と、電極30の長さ方向とが斜めに交わっている。このようにすれば、第1微細配線21と第2微細配線23によって形成される格子26が電極30と斜めに交わるため、電極30の近傍において、第1微細配線21と第2微細配線23を有効に活用できる。なお、第1微細配線21の長さ方向または第2微細配線23の長さ方向と、電極30の長さ方向とが垂直に交わる場合、格子26の一辺が電極30の長さ方向と平行になるため、格子26の一辺と電極30が重なり、電極30の近傍において、第1微細配線21または第2微細配線23を有効に活用できないことがある。
第1微細配線21および第2微細配線23は、硫化されやすい銀からなる。
電極30(30A,30B)は、平面視長方形状(帯状)をなしており、その長さ方向の中央部に平面視正方形状の電極タブ31(31A,31B)が設けられている。
電極30の長さ(図1(a)におけるL3)は、特に限定されず、網目状電極20の大きさに応じて適宜調整される。電極30の幅(図1(a)におけるW3)は、特に限定されず、網目状電極20の大きさに応じて適宜調整される。
電極タブ31の縦方向の幅(図1(a)におけるW4)は、特に限定されず、網目状電極20の大きさに応じて適宜調整される。電極タブ31の横方向の幅(図1(a)におけるW5)は、特に限定されず、網目状電極20の大きさに応じて適宜調整される。
また、網目状電極20および電極30は、図示略のフィルム状またはシート状の基材上に設けられていてもよい。
第1微細配線21および第2微細配線23の形成には、例えば、金属インク組成物が用いられる。
金属インク組成物としては、例えば、金属の形成材料が配合されてなる組成物が挙げられる。
前記金属の形成材料は、該当する金属原子(元素)を有し、分解等の構造変化によって金属を生じるものであればよい。このような金属の形成材料としては、例えば、金属塩、金属錯体、有機金属化合物(金属−炭素結合を有する化合物)等が挙げられる。前記金属塩および金属錯体は、有機基を有する金属化合物および有機基を有しない金属化合物のいずれであってもよい。なかでも金属の形成材料は、金属塩であることが好ましく、銀塩であることがより好ましい。
金属インク組成物としては、例えば、金属の形成材料が配合されてなる組成物が挙げられる。
前記金属の形成材料は、該当する金属原子(元素)を有し、分解等の構造変化によって金属を生じるものであればよい。このような金属の形成材料としては、例えば、金属塩、金属錯体、有機金属化合物(金属−炭素結合を有する化合物)等が挙げられる。前記金属塩および金属錯体は、有機基を有する金属化合物および有機基を有しない金属化合物のいずれであってもよい。なかでも金属の形成材料は、金属塩であることが好ましく、銀塩であることがより好ましい。
金属の形成材料は、有機銀化合物であることが好ましい。
前記有機銀化合物は、1分子中に有機基および銀原子を有し、分解等の構造変化によって金属銀を生じる化合物である。このような有機銀化合物としては、例えば、有機酸の銀塩、有機銀錯体等が挙げられる。これらのなかでも、有機酸の銀塩が好ましく、カルボン酸銀(カルボン酸の銀塩)がより好ましい。
前記有機銀化合物は、1分子中に有機基および銀原子を有し、分解等の構造変化によって金属銀を生じる化合物である。このような有機銀化合物としては、例えば、有機酸の銀塩、有機銀錯体等が挙げられる。これらのなかでも、有機酸の銀塩が好ましく、カルボン酸銀(カルボン酸の銀塩)がより好ましい。
前記カルボン酸銀は、式「−COOAg」で表される基を有していれば特に限定されない。例えば、式「−COOAg」で表される基の数は1個のみでもよいし、2個以上でもよい。また、カルボン酸銀中の式「−COOAg」で表される基の位置も特に限定されない。
金属インク組成物における金属の形成材料は、1種のみでもよいし、2種以上でもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせおよび比率は、任意に調節できる。
金属インク組成物は、金属の形成材料以外に、金属(単体金属または合金)が配合されてなる組成物であってもよい。配合される前記金属は、銀または銅であることが好ましく、銀であることがより好ましい。
配合される前記金属(単体金属または合金)は、粒子状または繊維状(チューブ状、ワイヤー状等)であることが好ましく、ナノ粒子またはナノワイヤーであることがより好ましく、銀ナノ粒子、銀ナノワイヤー、銅ナノ粒子または銅ナノワイヤーであることがさらに好ましく、銀ナノ粒子または銀ナノワイヤーであることが特に好ましい。
なお、本明細書において、「ナノ粒子」とは、粒径が1nm以上1000nm未満、好ましくは1nm〜100nmである粒子を意味し、「ナノワイヤー」とは、幅が1nm以上1000nm未満、好ましくは1nm〜100nmであるワイヤーを意味する。
なお、本明細書において、「ナノ粒子」とは、粒径が1nm以上1000nm未満、好ましくは1nm〜100nmである粒子を意味し、「ナノワイヤー」とは、幅が1nm以上1000nm未満、好ましくは1nm〜100nmであるワイヤーを意味する。
金属インク組成物は、例えば、印刷法等の公知の方法で基材に付着させることができる。
前記印刷法としては、例えば、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、ディップ式印刷法、インクジェット式印刷法、ディスペンサー式印刷法、ジェットディスペンサー式印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、パッド印刷法等が挙げられる。これらのなかでも、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法が好ましい。
前記印刷法としては、例えば、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、ディップ式印刷法、インクジェット式印刷法、ディスペンサー式印刷法、ジェットディスペンサー式印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、パッド印刷法等が挙げられる。これらのなかでも、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法が好ましい。
金属インク組成物は、例えば、金属の形成材料として、下記一般式(1)で表わされるβ−ケトカルボン酸銀(以下、「β−ケトカルボン酸銀(1)」と略記することがある)が配合されてなるものが好ましい。このような金属インク組成物としては、例えば、β−ケトカルボン酸銀(1)、含窒素化合物、還元剤およびアセチレンアルコール(2)が配合されてなる銀インク組成物(A1)が挙げられる。以下、各成分について、説明する。
<β−ケトカルボン酸銀(1)>
β−ケトカルボン酸銀(1)は、反応によって金属銀を形成する、金属銀の形成材料であり、一般式(1)で表される。
β−ケトカルボン酸銀(1)は、反応によって金属銀を形成する、金属銀の形成材料であり、一般式(1)で表される。
式(1)中、Rは1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよい炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基若しくはフェニル基、水酸基、アミノ基、または一般式「R1−CY1 2−」、「CY1 3−」、「R1−CHY1−」、「R2O−」、「R5R4N−」、「(R3O)2CY1−」若しくは「R6−C(=O)−CY1 2−」で表される基である。
Rにおける炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状および環状(脂肪族環式基)のいずれでもよく、環状である場合、単環状および多環状のいずれでもよい。また、前記脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基および不飽和脂肪族炭化水素基のいずれでもよい。そして、前記脂肪族炭化水素基は、炭素原子数が1〜10であることが好ましく、1〜6であることがより好ましい。Rにおける好ましい前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。
Rにおける直鎖状または分枝鎖状の前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、n−ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、3−エチルブチル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、n−ヘプチル基、1−メチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、4−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、1,1−ジメチルペンチル基、2,2−ジメチルペンチル基、2,3−ジメチルペンチル基、2,4−ジメチルペンチル基、3,3−ジメチルペンチル基、4,4−ジメチルペンチル基、1−エチルペンチル基、2−エチルペンチル基、3−エチルペンチル基、4−エチルペンチル基、2,2,3−トリメチルブチル基、1−プロピルブチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、1−メチルヘプチル基、2−メチルヘプチル基、3−メチルヘプチル基、4−メチルヘプチル基、5−メチルヘプチル基、1−エチルヘキシル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基、4−エチルヘキシル基、5−エチルヘキシル基、1,1−ジメチルヘキシル基、2,2−ジメチルヘキシル基、3,3−ジメチルヘキシル基、4,4−ジメチルヘキシル基、5,5−ジメチルヘキシル基、1−プロピルペンチル基、2−プロピルペンチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基等が挙げられる。
Rにおける環状の前記アルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられる。
Rにおける環状の前記アルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられる。
Rにおける前記アルケニル基としては、例えば、ビニル基(エテニル基、−CH=CH2)、アリル基(2−プロペニル基、−CH2−CH=CH2)、1−プロペニル基(−CH=CH−CH3)、イソプロペニル基(−C(CH3)=CH2)、1−ブテニル基(−CH=CH−CH2−CH3)、2−ブテニル基(−CH2−CH=CH−CH3)、3−ブテニル基(−CH2−CH2−CH=CH2)、シクロヘキセニル基、シクロペンテニル基等の、Rにおける前記アルキル基の炭素原子間の1個の単結合(C−C)が二重結合(C=C)に置換された基が挙げられる。
Rにおける前記アルキニル基としては、例えば、エチニル基(−C≡CH)、プロパルギル基(−CH2−C≡CH)等の、Rにおける前記アルキル基の炭素原子間の1個の単結合(C−C)が三重結合(C≡C)に置換された基が挙げられる。
Rにおける前記アルキニル基としては、例えば、エチニル基(−C≡CH)、プロパルギル基(−CH2−C≡CH)等の、Rにおける前記アルキル基の炭素原子間の1個の単結合(C−C)が三重結合(C≡C)に置換された基が挙げられる。
Rにおける炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよく、好ましい前記置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。また、置換基の数および位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、全ての置換基が同一であってもよいし、全ての置換基が異なっていてもよく、一部の置換基のみが異なっていてもよい。
Rにおけるフェニル基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよく、好ましい前記置換基としては、例えば、炭素原子数が1〜16の飽和または不飽和の一価の脂肪族炭化水素基、前記脂肪族炭化水素基が酸素原子に結合してなる一価の基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、水酸基(−OH)、シアノ基(−C≡N)、フェノキシ基(−O−C6H5)等が挙げられ、置換基の数および位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
置換基である前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数が1〜16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
置換基である前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数が1〜16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるY1は、それぞれ独立にフッ素原子、塩素原子、臭素原子または水素原子である。そして、一般式「R1−CY1 2−」、「CY1 3−」および「R6−C(=O)−CY1 2−」においては、それぞれ複数個のY1は、互いに同一でも異なっていてもよい。
RにおけるR1は、炭素原子数1〜19の脂肪族炭化水素基またはフェニル基(C6H5−)であり、R1における前記脂肪族炭化水素基としては、炭素原子数が1〜19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR2は、炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基であり、例えば、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR3は、炭素原子数1〜16の脂肪族炭化水素基であり、例えば、炭素原子数が1〜16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR4およびR5は、それぞれ独立に炭素原子数1〜18の脂肪族炭化水素基である。すなわち、R4およびR5は、互いに同一でも異なっていてもよく、例えば、炭素原子数が1〜18である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR6は、炭素原子数1〜19の脂肪族炭化水素基、水酸基または式「AgO−」で表される基であり、R6における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数が1〜19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR2は、炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基であり、例えば、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR3は、炭素原子数1〜16の脂肪族炭化水素基であり、例えば、炭素原子数が1〜16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR4およびR5は、それぞれ独立に炭素原子数1〜18の脂肪族炭化水素基である。すなわち、R4およびR5は、互いに同一でも異なっていてもよく、例えば、炭素原子数が1〜18である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR6は、炭素原子数1〜19の脂肪族炭化水素基、水酸基または式「AgO−」で表される基であり、R6における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数が1〜19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
Rは、上記の中でも、直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基、一般式「R6−C(=O)−CY1 2−」で表される基、水酸基またはフェニル基であることが好ましい。そして、R6は、直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基、水酸基または式「AgO−」で表される基であることが好ましい。
一般式(1)において、X1はそれぞれ独立に水素原子、炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはベンジル基(C6H5−CH2−)、シアノ基、N−フタロイル−3−アミノプロピル基、2−エトキシビニル基(C2H5−O−CH=CH−)、または一般式「R7O−」、「R7S−」、「R7−C(=O)−」若しくは「R7−C(=O)−O−」で表される基である。
X1における炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基としては、例えば、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
X1における炭素原子数1〜20の脂肪族炭化水素基としては、例えば、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
X1におけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
X1におけるフェニル基およびベンジル基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよく、好ましい前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ニトロ基(−NO2)等が挙げられ、置換基の数および位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
X1におけるフェニル基およびベンジル基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよく、好ましい前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ニトロ基(−NO2)等が挙げられ、置換基の数および位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
X1におけるR7は、炭素原子数1〜10の脂肪族炭化水素基、チエニル基(C4H3S−)、または1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはジフェニル基(ビフェニル基、C6H5−C6H4−)である。R7における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素原子数が1〜10である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。また、R7におけるフェニル基およびジフェニル基の前記置換基としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)等が挙げられ、置換基の数および位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
R7がチエニル基またはジフェニル基である場合、これらの、X1において隣接する基または原子(酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基)との結合位置は、特に限定されない。例えば、チエニル基は、2−チエニル基および3−チエニル基のいずれでもよい。
R7がチエニル基またはジフェニル基である場合、これらの、X1において隣接する基または原子(酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基)との結合位置は、特に限定されない。例えば、チエニル基は、2−チエニル基および3−チエニル基のいずれでもよい。
一般式(1)において、2個のX1は、2個のカルボニル基で挟まれた炭素原子と二重結合を介して1個の基として結合していてもよく、このようなものとしては、例えば、式「=CH−C6H4−NO2」で表される基等が挙げられる。
X1は、上記の中でも、水素原子、直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基、ベンジル基、または一般式「R7−C(=O)−」で表される基であることが好ましく、少なくとも一方のX1が水素原子であることが好ましい。
β−ケトカルボン酸銀(1)は、2−メチルアセト酢酸銀(CH3−C(=O)−CH(CH3)−C(=O)−OAg)、アセト酢酸銀(CH3−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)、2−エチルアセト酢酸銀(CH3−C(=O)−CH(CH2CH3)−C(=O)−OAg)、プロピオニル酢酸銀(CH3CH2−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)、イソブチリル酢酸銀((CH3)2CH−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)、ピバロイル酢酸銀((CH3)3C−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)、カプロイル酢酸銀(CH3(CH2)3CH2−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)、2−n−ブチルアセト酢酸銀(CH3−C(=O)−CH(CH2CH2CH2CH3)−C(=O)−OAg)、2−ベンジルアセト酢酸銀(CH3−C(=O)−CH(CH2C6H5)−C(=O)−OAg)、ベンゾイル酢酸銀(C6H5−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)、ピバロイルアセト酢酸銀((CH3)3C−C(=O)−CH2−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)、イソブチリルアセト酢酸銀((CH3)2CH−C(=O)−CH2−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)、2−アセチルピバロイル酢酸銀((CH3)3C−C(=O)−CH(−C(=O)−CH3)−C(=O)−OAg)、2−アセチルイソブチリル酢酸銀((CH3)2CH−C(=O)−CH(−C(=O)−CH3)−C(=O)−OAg)、またはアセトンジカルボン酸銀(AgO−C(=O)−CH2−C(=O)−CH2−C(=O)−OAg)であることが好ましい。
β−ケトカルボン酸銀(1)は、乾燥処理や加熱(焼成)処理等の固化処理により形成された金属銀において、残存する原料や不純物の濃度をより低減できる。原料や不純物が少ない程、例えば、形成された金属銀同士の接触が良好となり、導通が容易となり、抵抗率が低下する。
β−ケトカルボン酸銀(1)は、後述するように、当該分野で公知の還元剤等を使用しなくても、好ましくは60℃〜210℃、より好ましくは60℃〜200℃という低温で分解し、金属銀を形成することが可能である。
本発明において、β−ケトカルボン酸銀(1)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
β−ケトカルボン酸銀(1)は、2−メチルアセト酢酸銀、アセト酢酸銀、2−エチルアセト酢酸銀、プロピオニル酢酸銀、イソブチリル酢酸銀、ピバロイル酢酸銀、カプロイル酢酸銀、2−n−ブチルアセト酢酸銀、2−ベンジルアセト酢酸銀、ベンゾイル酢酸銀、ピバロイルアセト酢酸銀、イソブチリルアセト酢酸銀およびアセトンジカルボン酸銀からなる群から選択される1種以上であることが好ましい。
そして、これらカルボン酸銀の中でも、2−メチルアセト酢酸銀およびアセト酢酸銀は、後述する含窒素化合物(なかでもアミン化合物)との相溶性に優れ、銀インク組成物(A1)の高濃度化に、特に適したものとして挙げられる。
そして、これらカルボン酸銀の中でも、2−メチルアセト酢酸銀およびアセト酢酸銀は、後述する含窒素化合物(なかでもアミン化合物)との相溶性に優れ、銀インク組成物(A1)の高濃度化に、特に適したものとして挙げられる。
銀インク組成物(A1)において、β−ケトカルボン酸銀(1)の配合量は、特に限定されないが、全成分の合計配合量に対する、β−ケトカルボン酸銀(1)の配合量の割合は、10質量%〜80質量%であることが好ましく、15質量%〜70質量%であることがより好ましく、20質量%〜60質量%であることが特に好ましい。前記割合がこのような範囲であることで、銀インク組成物(A1)の取り扱い性が向上するとともに、高純度の金属銀を容易に形成できる。
<含窒素化合物>
前記含窒素化合物は、炭素原子数25以下のアミン化合物(以下、「アミン化合物」と略記することがある)、炭素原子数25以下の第4級アンモニウム塩(以下、「第4級アンモニウム塩」と略記することがある)、アンモニア、炭素原子数25以下のアミン化合物が酸と反応してなるアンモニウム塩(以下、「アミン化合物由来のアンモニウム塩」と略記することがある)、およびアンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩(以下、「アンモニア由来のアンモニウム塩」と略記することがある)からなる群から選択される1種以上のものである。すなわち、配合される含窒素化合物は、1種のみでよいし、2種以上でもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
前記含窒素化合物は、炭素原子数25以下のアミン化合物(以下、「アミン化合物」と略記することがある)、炭素原子数25以下の第4級アンモニウム塩(以下、「第4級アンモニウム塩」と略記することがある)、アンモニア、炭素原子数25以下のアミン化合物が酸と反応してなるアンモニウム塩(以下、「アミン化合物由来のアンモニウム塩」と略記することがある)、およびアンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩(以下、「アンモニア由来のアンモニウム塩」と略記することがある)からなる群から選択される1種以上のものである。すなわち、配合される含窒素化合物は、1種のみでよいし、2種以上でもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
[アミン化合物、第4級アンモニウム塩]
前記アミン化合物は、炭素原子数が1〜25であり、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンのいずれでもよい。また、前記第4級アンモニウム塩は、炭素原子数が4〜25である。前記アミン化合物および第4級アンモニウム塩は、鎖状および環状のいずれでもよい。また、アミン部位またはアンモニウム塩部位を構成する窒素原子(例えば、第1級アミンのアミノ基(−NH2)を構成する窒素原子)の数は1個でもよいし、2個以上でもよい。
前記アミン化合物は、炭素原子数が1〜25であり、第1級アミン、第2級アミンおよび第3級アミンのいずれでもよい。また、前記第4級アンモニウム塩は、炭素原子数が4〜25である。前記アミン化合物および第4級アンモニウム塩は、鎖状および環状のいずれでもよい。また、アミン部位またはアンモニウム塩部位を構成する窒素原子(例えば、第1級アミンのアミノ基(−NH2)を構成する窒素原子)の数は1個でもよいし、2個以上でもよい。
前記第1級アミンとしては、例えば、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいモノアルキルアミン、モノアリールアミン、モノ(ヘテロアリール)アミン、ジアミン等が挙げられる。
前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、Rにおける前記アルキル基と同様のものが挙げられ、炭素原子数が1〜19の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、または炭素原子数が3〜7の環状のアルキル基であることが好ましい。
好ましい前記モノアルキルアミンとして、具体的には、n−ブチルアミン、n−へキシルアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−オクタデシルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、3−アミノペンタン、3−メチルブチルアミン、2−ヘプチルアミン(2−アミノヘプタン)、2−アミノオクタン、2−エチルヘキシルアミン、1,2−ジメチル−n−プロピルアミン等が挙げられる。
好ましい前記モノアルキルアミンとして、具体的には、n−ブチルアミン、n−へキシルアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−オクタデシルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、3−アミノペンタン、3−メチルブチルアミン、2−ヘプチルアミン(2−アミノヘプタン)、2−アミノオクタン、2−エチルヘキシルアミン、1,2−ジメチル−n−プロピルアミン等が挙げられる。
前記モノアリールアミンを構成するアリール基としては、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられ、炭素原子数が6〜10であることが好ましい。
前記モノ(ヘテロアリール)アミンを構成するヘテロアリール基は、芳香族環骨格を構成する原子として、ヘテロ原子を有するものであり、前記ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、ホウ素原子等が挙げられる。また、芳香族環骨格を構成する前記へテロ原子の数は特に限定されず、1個でもよいし、2個以上でもよい。2個以上である場合、これらへテロ原子は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、これらへテロ原子は、全て同じでもよいし、全て異なっていてもよく、一部だけ異なっていてもよい。
前記ヘテロアリール基は、単環状および多環状のいずれでもよく、その環員数(環骨格を構成する原子の数)も特に限定されないが、3〜12員環であることが好ましい。
前記ヘテロアリール基は、単環状および多環状のいずれでもよく、その環員数(環骨格を構成する原子の数)も特に限定されないが、3〜12員環であることが好ましい。
前記ヘテロアリール基で、窒素原子を1〜4個有する単環状のものとしては、例えば、ピロリル基、ピロリニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、ピロリジニル基、イミダゾリジニル基、ピペリジニル基、ピラゾリジニル基、ピペラジニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1個有する単環状のものとしては、例えば、フラニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1個有する単環状のものとしては、例えば、チエニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1〜2個および窒素原子を1〜3個有する単環状のものとしては、例えば、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、モルホリニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜2個および窒素原子を1〜3個有する単環状のものとしては、例えば、チアゾリル基、チアジアゾリル基、チアゾリジニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、窒素原子を1〜5個有する多環状のものとしては、例えば、インドリル基、イソインドリル基、インドリジニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、インダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、テトラゾロピリジル基、テトラゾロピリダジニル基、ジヒドロトリアゾロピリダジニル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ジチアナフタレニル基、ベンゾチオフェニル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1〜2個および窒素原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜2個および窒素原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1個有する単環状のものとしては、例えば、フラニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1個有する単環状のものとしては、例えば、チエニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1〜2個および窒素原子を1〜3個有する単環状のものとしては、例えば、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、モルホリニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜2個および窒素原子を1〜3個有する単環状のものとしては、例えば、チアゾリル基、チアジアゾリル基、チアゾリジニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、窒素原子を1〜5個有する多環状のものとしては、例えば、インドリル基、イソインドリル基、インドリジニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、インダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、テトラゾロピリジル基、テトラゾロピリダジニル基、ジヒドロトリアゾロピリダジニル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ジチアナフタレニル基、ベンゾチオフェニル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1〜2個および窒素原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜2個および窒素原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ジアミンは、アミノ基を2個有していればよく、2個のアミノ基の位置関係は特に限定されない。好ましい前記ジアミンとしては、例えば、前記モノアルキルアミン、モノアリールアミンまたはモノ(ヘテロアリール)アミンにおいて、アミノ基(−NH2)を構成する水素原子以外の1個の水素原子が、アミノ基で置換されたもの等が挙げられる。
前記ジアミンは炭素原子数が1〜10であることが好ましく、より好ましいものとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン等が挙げられる。
前記ジアミンは炭素原子数が1〜10であることが好ましく、より好ましいものとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン等が挙げられる。
前記第2級アミンとしては、例えば、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいジアルキルアミン、ジアリールアミン、ジ(ヘテロアリール)アミン等が挙げられる。
前記ジアルキルアミンを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素原子数が1〜9の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、または炭素原子数が3〜7の環状のアルキル基であることが好ましい。また、ジアルキルアミン1分子中の2個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
好ましい前記ジアルキルアミンとして、具体的には、N−メチル−n−ヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、ジ(2−エチルへキシル)アミン等が挙げられる。
好ましい前記ジアルキルアミンとして、具体的には、N−メチル−n−ヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、ジ(2−エチルへキシル)アミン等が挙げられる。
前記ジアリールアミンを構成するアリール基は、前記モノアリールアミンを構成するアリール基と同様であり、炭素原子数が6〜10であることが好ましい。また、ジアリールアミン1分子中の2個のアリール基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記ジ(ヘテロアリール)アミンを構成するヘテロアリール基は、前記モノ(ヘテロアリール)アミンを構成するヘテロアリール基と同様であり、6〜12員環であることが好ましい。また、ジ(ヘテロアリール)アミン1分子中の2個のヘテロアリール基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記第3級アミンとしては、例えば、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいトリアルキルアミン、ジアルキルモノアリールアミン等が挙げられる。
前記トリアルキルアミンを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素原子数が1〜19の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、または炭素原子数が3〜7の環状のアルキル基であることが好ましい。また、トリアルキルアミン1分子中の3個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、3個のアルキル基は、全てが同じでもよいし、全てが異なっていてもよく、一部だけが異なっていてもよい。
好ましい前記トリアルキルアミンとして、具体的には、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
好ましい前記トリアルキルアミンとして、具体的には、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
前記ジアルキルモノアリールアミンを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素原子数が1〜6の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、または炭素原子数が3〜7の環状のアルキル基であることが好ましい。また、ジアルキルモノアリールアミン1分子中の2個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
前記ジアルキルモノアリールアミンを構成するアリール基は、前記モノアリールアミンを構成するアリール基と同様であり、炭素原子数が6〜10であることが好ましい。
前記ジアルキルモノアリールアミンを構成するアリール基は、前記モノアリールアミンを構成するアリール基と同様であり、炭素原子数が6〜10であることが好ましい。
本発明において、前記第4級アンモニウム塩としては、例えば、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいハロゲン化テトラアルキルアンモニウム等が挙げられる。
前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素原子数が1〜19であることが好ましい。
また、ハロゲン化テトラアルキルアンモニウム1分子中の4個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、4個のアルキル基は、全てが同じでもよいし、全てが異なっていてもよく、一部だけが異なっていてもよい。
前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを構成するハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
好ましい前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムとして、具体的には、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素原子数が1〜19であることが好ましい。
また、ハロゲン化テトラアルキルアンモニウム1分子中の4個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、4個のアルキル基は、全てが同じでもよいし、全てが異なっていてもよく、一部だけが異なっていてもよい。
前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを構成するハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
好ましい前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムとして、具体的には、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
ここまでは、主に鎖状のアミン化合物および第4級有機アンモニウム塩について説明したが、前記アミン化合物および第4級アンモニウム塩は、アミン部位またはアンモニウム塩部位を構成する窒素原子が環骨格構造(複素環骨格構造)の一部であるようなヘテロ環化合物であってもよい。すなわち、前記アミン化合物は環状アミンでもよく、前記第4級アンモニウム塩は環状アンモニウム塩でもよい。この時の環(アミン部位またはアンモニウム塩部位を構成する窒素原子を含む環)構造は、単環状および多環状のいずれでもよく、その環員数(環骨格を構成する原子の数)も特に限定されず、脂肪族環および芳香族環のいずれでもよい。
環状アミンであれば、好ましいものとして、例えば、ピリジン等が挙げられる。
環状アミンであれば、好ましいものとして、例えば、ピリジン等が挙げられる。
前記第1級アミン、第2級アミン、第3級アミンおよび第4級アンモニウム塩において、「置換基で置換されていてもよい水素原子」とは、アミン部位またはアンモニウム塩部位を構成する窒素原子に結合している水素原子以外の水素原子である。この時の置換基の数は特に限定されず、1個でもよいし、2個以上でもよく、前記水素原子の全てが置換基で置換されていてもよい。置換基の数が複数の場合には、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、複数個の置換基は全て同じでもよいし、全て異なっていてもよく、一部だけが異なっていてもよい。また、置換基の位置も特に限定されない。
前記アミン化合物および第4級アンモニウム塩における前記置換基としては、例えば、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、トリフルオロメチル基(−CF3)等が挙げられる。ここで、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基が置換基を有する場合、前記アルキル基は、置換基としてアリール基を有する、炭素原子数が1〜9の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、または置換基として好ましくは炭素原子数が1〜5のアルキル基を有する、炭素原子数が3〜7の環状のアルキル基が好ましく、このような置換基を有するモノアルキルアミンとして、具体的には、例えば、2−フェニルエチルアミン、ベンジルアミン、2,3−ジメチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
また、置換基である前記アリール基およびアルキル基は、さらに1個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、このようなハロゲン原子で置換された置換基を有するモノアルキルアミンとしては、例えば、2−ブロモベンジルアミン等が挙げられる。ここで、前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
また、置換基である前記アリール基およびアルキル基は、さらに1個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、このようなハロゲン原子で置換された置換基を有するモノアルキルアミンとしては、例えば、2−ブロモベンジルアミン等が挙げられる。ここで、前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
前記モノアリールアミンを構成するアリール基が置換基を有する場合、前記アリール基は、置換基としてハロゲン原子を有する、炭素原子数が6〜10のアリール基が好ましく、このような置換基を有するモノアリールアミンとして、具体的には、ブロモフェニルアミン等が挙げられる。ここで、前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
前記ジアルキルアミンを構成するアルキル基が置換基を有する場合、前記アルキル基は、置換基として水酸基またはアリール基を有する、炭素原子数が1〜9の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が好ましく、このような置換基を有するジアルキルアミンとして、具体的には、ジエタノールアミン、N−メチルベンジルアミン等が挙げられる。
前記アミン化合物は、n−プロピルアミン、n−ブチルアミン、n−へキシルアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−オクタデシルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、3−アミノペンタン、3−メチルブチルアミン、2−ヘプチルアミン、2−アミノオクタン、2−エチルヘキシルアミン、2−フェニルエチルアミン、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、N−メチル−n−ヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、N−メチルベンジルアミン、ジ(2−エチルへキシル)アミン、1,2−ジメチル−n−プロピルアミン、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミンまたはN,N−ジメチルシクロヘキシルアミンであることが好ましい。
そして、これらアミン化合物の中でも、2−エチルヘキシルアミンは、前記カルボン酸銀との相溶性に優れ、銀インク組成物の高濃度化に特に適しており、さらに金属銀からなる層の表面粗さの低減に特に適したものとして挙げられる。
そして、これらアミン化合物の中でも、2−エチルヘキシルアミンは、前記カルボン酸銀との相溶性に優れ、銀インク組成物の高濃度化に特に適しており、さらに金属銀からなる層の表面粗さの低減に特に適したものとして挙げられる。
[アミン化合物由来のアンモニウム塩]
本発明において、前記アミン化合物由来のアンモニウム塩は、前記アミン化合物が酸と反応してなるアンモニウム塩であり、前記酸は、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸でもよいし、酢酸等の有機酸でもよく、酸の種類は特に限定されない。
前記アミン化合物由来のアンモニウム塩としては、例えば、n−プロピルアミン塩酸塩、N−メチル−n−ヘキシルアミン塩酸塩、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン塩酸塩等が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において、前記アミン化合物由来のアンモニウム塩は、前記アミン化合物が酸と反応してなるアンモニウム塩であり、前記酸は、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸でもよいし、酢酸等の有機酸でもよく、酸の種類は特に限定されない。
前記アミン化合物由来のアンモニウム塩としては、例えば、n−プロピルアミン塩酸塩、N−メチル−n−ヘキシルアミン塩酸塩、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン塩酸塩等が挙げられるが、これらに限定されない。
[アンモニア由来のアンモニウム塩]
本発明において、前記アンモニア由来のアンモニウム塩は、アンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩であり、ここで酸としては、例えば、前記アミン化合物由来のアンモニウム塩の場合と同じものが挙げられる。
前記アンモニア由来のアンモニウム塩としては、例えば、塩化アンモニウム等が挙げられるが、これに限定されない。
本発明において、前記アンモニア由来のアンモニウム塩は、アンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩であり、ここで酸としては、例えば、前記アミン化合物由来のアンモニウム塩の場合と同じものが挙げられる。
前記アンモニア由来のアンモニウム塩としては、例えば、塩化アンモニウム等が挙げられるが、これに限定されない。
本発明においては、前記アミン化合物、第4級アンモニウム塩、アミン化合物由来のアンモニウム塩およびアンモニア由来のアンモニウム塩は、それぞれ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
そして、前記含窒素化合物としては、前記アミン化合物、第4級アンモニウム塩、アミン化合物由来のアンモニウム塩およびアンモニア由来のアンモニウム塩からなる群から選択される1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
そして、前記含窒素化合物としては、前記アミン化合物、第4級アンモニウム塩、アミン化合物由来のアンモニウム塩およびアンモニア由来のアンモニウム塩からなる群から選択される1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
銀インク組成物(A1)において、前記含窒素化合物の配合量は、β−ケトカルボン酸銀(1)の配合量1モルあたり0.3モル〜15モルであることが好ましく、0.3モル〜5モルであることがより好ましい。前記含窒素化合物の前記配合量がこのような範囲であることで、銀インク組成物(A1)は安定性がより向上し、導電体(金属銀)の品質がより向上する。さらに、高温による加熱処理を行わなくても、より安定して導電体を形成できる。
<還元剤>
本発明における還元剤は、シュウ酸(HOOC−COOH)、ヒドラジン(H2N−NH2)および下記一般式(5)で表される化合物(以下、「化合物(5)」と略記することがある)からなる群から選択される1種以上のものである。
H−C(=O)−R21 ・・・・(5)
(式中、R21は、炭素原子数20以下のアルキル基、アルコキシ基若しくはN,N−ジアルキルアミノ基、水酸基またはアミノ基である。)
すなわち、配合される還元剤は、1種のみでよいし、2種以上でもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
本発明における還元剤は、シュウ酸(HOOC−COOH)、ヒドラジン(H2N−NH2)および下記一般式(5)で表される化合物(以下、「化合物(5)」と略記することがある)からなる群から選択される1種以上のものである。
H−C(=O)−R21 ・・・・(5)
(式中、R21は、炭素原子数20以下のアルキル基、アルコキシ基若しくはN,N−ジアルキルアミノ基、水酸基またはアミノ基である。)
すなわち、配合される還元剤は、1種のみでよいし、2種以上でもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
R21における炭素原子数20以下のアルキル基は、炭素原子数が1〜20であり、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、例えば、前記一般式(1)のRにおける前記アルキル基と同様のもの等が挙げられる。
R21における炭素原子数20以下のアルコキシ基は、炭素原子数が1〜20であり、例えば、R21における前記アルキル基が酸素原子に結合してなる一価の基等が挙げられる。
R21における炭素原子数20以下のN,N−ジアルキルアミノ基は、炭素原子数が2〜20であり、窒素原子に結合している2個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよく、前記アルキル基はそれぞれ炭素原子数が1〜19である。ただし、これら2個のアルキル基の炭素原子数の合計値が2〜20である。
窒素原子に結合している前記アルキル基は、それぞれ直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、例えば、炭素原子数が1〜19である点以外は、前記一般式(1)のRにおける前記アルキル基と同様のもの等が挙げられる。
窒素原子に結合している前記アルキル基は、それぞれ直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、例えば、炭素原子数が1〜19である点以外は、前記一般式(1)のRにおける前記アルキル基と同様のもの等が挙げられる。
前記還元剤として、ヒドラジンは、一水和物(H2N−NH2・H2O)を用いてもよい。
前記還元剤で好ましいものとしては、例えば、ギ酸(H−C(=O)−OH);ギ酸メチル(H−C(=O)−OCH3)、ギ酸エチル(H−C(=O)−OCH2CH3)、ギ酸ブチル(H−C(=O)−O(CH2)3CH3)等のギ酸エステル;プロパナール(H−C(=O)−CH2CH3)、ブタナール(H−C(=O)−(CH2)2CH3)、ヘキサナール(H−C(=O)−(CH2)4CH3)等のアルデヒド;ホルムアミド(H−C(=O)−NH2)、N,N−ジメチルホルムアミド(H−C(=O)−N(CH3)2)等のホルムアミド類(式「H−C(=O)−N(−)−」で表される基を有する化合物);シュウ酸等が挙げられる。
銀インク組成物(A1)において、前記還元剤の配合量は、β−ケトカルボン酸銀(1)の配合量1モルあたり0.04モル〜1.5モルであることが好ましく、0.06モル〜1.0モルであることがより好ましい。還元剤の前記配合量がこのような範囲であることで、銀インク組成物(A1)は、より容易に、より安定して導電体(金属銀)を形成できる。
<アセチレンアルコール(2)>
アセチレンアルコール(2)は、一般式(2)で表される。
アセチレンアルコール(2)は、一般式(2)で表される。
式(2)中、R’およびR’’は、それぞれ独立に水素原子、炭素原子数1〜20のアルキル基、または1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基である。
R’およびR’’における炭素原子数1〜20のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状および多環状のいずれでもよい。R’およびR’’における前記アルキル基としては、例えば、Rにおける前記アルキル基と同様のものが挙げられる。
R’およびR’’における炭素原子数1〜20のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状および多環状のいずれでもよい。R’およびR’’における前記アルキル基としては、例えば、Rにおける前記アルキル基と同様のものが挙げられる。
R’およびR’’におけるフェニル基の水素原子が置換されていてもよい前記置換基としては、例えば、炭素原子数が1〜16の飽和または不飽和の一価の脂肪族炭化水素基、該脂肪族炭化水素基が酸素原子に結合してなる一価の基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、水酸基、シアノ基、フェノキシ基等が挙げられ、Rにおけるフェニル基の水素原子が置換されていてもよい前記置換基と同様である。そして、置換基の数および位置は特に限定されず、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
R’およびR’’は、水素原子、または炭素原子数1〜20のアルキル基であることが好ましく、水素原子、または炭素原子数1〜10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基であることがより好ましい。
好ましいアセチレンアルコール(2)としては、例えば、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、2−プロピン−1−オール、4−エチル−1−オクチン−3−オール、3−エチル−1−ヘプチン−3−オール等が挙げられる。
本発明において、アセチレンアルコール(2)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
銀インク組成物(A1)において、アセチレンアルコール(2)の配合量は、β−ケトカルボン酸銀(1)の配合量1モルあたり0.01モル〜0.7モルであることが好ましく、0.02モル〜0.3モルであることがより好ましい。アセチレンアルコール(2)の前記配合量がこのような範囲であることで、銀インク組成物の安定性がより向上する。
<他の成分>
また、銀インク組成物(A1)は、本発明の効果を損なわない範囲内において、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤およびアセチレンアルコール(2)以外に、さらに他の成分が配合されてなるものでもよい。
前記他の成分としては、例えば、アセチレンアルコール(2)以外のアルコール(以下、「他のアルコール」と略記することがある)、アセチレンアルコール(2)および前記他のアルコール以外の溶媒等が挙げられる。
また、銀インク組成物(A1)は、本発明の効果を損なわない範囲内において、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤およびアセチレンアルコール(2)以外に、さらに他の成分が配合されてなるものでもよい。
前記他の成分としては、例えば、アセチレンアルコール(2)以外のアルコール(以下、「他のアルコール」と略記することがある)、アセチレンアルコール(2)および前記他のアルコール以外の溶媒等が挙げられる。
本発明においては、前記他の成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせおよび比率は、任意に選択できる。
銀インク組成物(A1)において、前記他のアルコールおよび溶媒以外の成分の配合量は、この成分の種類に応じて適宜選択すればよく、特に限定されない。
なかでも、銀インク組成物(A1)において、全成分の総配合量に対する、前記他のアルコールおよび溶媒以外の成分の配合量の割合は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、銀インク組成物(A1)において、全成分の総配合量に対する、前記他のアルコールおよび溶媒以外の成分の配合量の割合の下限値は、特に限定されず、例えば、0質量%であってもよい。
なかでも、銀インク組成物(A1)において、全成分の総配合量に対する、前記他のアルコールおよび溶媒以外の成分の配合量の割合は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、銀インク組成物(A1)において、全成分の総配合量に対する、前記他のアルコールおよび溶媒以外の成分の配合量の割合の下限値は、特に限定されず、例えば、0質量%であってもよい。
[他のアルコール]
前記他のアルコールは、アセチレンアルコール(2)以外のアルコールであれば特に限定されない。
ただし、前記他のアルコールは、常温で液状であるものが好ましい。なお、本明細書において、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、15℃〜30℃の温度等が挙げられる。
前記他のアルコールは、アセチレンアルコール(2)以外のアルコールであれば特に限定されない。
ただし、前記他のアルコールは、常温で液状であるものが好ましい。なお、本明細書において、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、15℃〜30℃の温度等が挙げられる。
前記他のアルコールとして、より具体的には、例えば、アセチレンアルコール(2)以外のアセチレンアルコール、アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコール等が挙げられる。
(アセチレンアルコール(2)以外のアセチレンアルコール)
アセチレンアルコール(2)以外のアセチレンアルコールは、前記一般式(2)で表されない、炭素原子間の三重結合(C≡C)を有するアルコールであれば特に限定されない。
アセチレンアルコール(2)以外のアセチレンアルコールは、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状および多環状のいずれでもよいが、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。
アセチレンアルコール(2)以外のアセチレンアルコールは、前記一般式(2)で表されない、炭素原子間の三重結合(C≡C)を有するアルコールであれば特に限定されない。
アセチレンアルコール(2)以外のアセチレンアルコールは、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状および多環状のいずれでもよいが、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。
(アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコール)
アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコールは、炭素原子間の三重結合(C≡C)を有しないアルコールであれば特に限定されず、例えば、一価アルコールおよび二価以上の多価アルコールのいずれでもよく、飽和アルコールおよび不飽和アルコールのいずれでもよく、不飽和アルコールである場合には、脂肪族アルコール(芳香族環式基を有しないアルコール)および芳香族アルコール(芳香族環式基を有するアルコール)のいずれでもよい。
アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコールは、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状および多環状のいずれでもよい。
アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコールは、炭素原子間の三重結合(C≡C)を有しないアルコールであれば特に限定されず、例えば、一価アルコールおよび二価以上の多価アルコールのいずれでもよく、飽和アルコールおよび不飽和アルコールのいずれでもよく、不飽和アルコールである場合には、脂肪族アルコール(芳香族環式基を有しないアルコール)および芳香族アルコール(芳香族環式基を有するアルコール)のいずれでもよい。
アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコールは、直鎖状、分岐鎖状および環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状および多環状のいずれでもよい。
アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコールとして、より具体的には、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチル−1−プロパノール、2−メチル−2−プロパノール、1−ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール等の一価アルコール;エチレングリコール、プロピレングリコール等の二価アルコール等が挙げられる。
アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコールは、炭素原子数が1〜7であることが好ましい。
また、アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコールは、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。
また、アセチレンアルコール(2)およびそれ以外のアルコールは、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。
銀インク組成物(A1)が、前記他のアルコールが配合されてなるものである場合、銀インク組成物(A1)において、前記他のアルコールの配合量は、特に限定されない。
なかでも、銀インク組成物(A1)において、アセチレンアルコール(2)の配合量に対する、前記他のアルコールの配合量の割合は、1質量%〜10質量%であることが好ましく、1質量%〜5質量%であることがより好ましい。前記割合が前記下限値以上であることで、前記他のアルコールを用いたことによる効果がより顕著に得られる。また、前記割合が前記上限値以下であることで、本発明の効果がより顕著に得られる。
なかでも、銀インク組成物(A1)において、アセチレンアルコール(2)の配合量に対する、前記他のアルコールの配合量の割合は、1質量%〜10質量%であることが好ましく、1質量%〜5質量%であることがより好ましい。前記割合が前記下限値以上であることで、前記他のアルコールを用いたことによる効果がより顕著に得られる。また、前記割合が前記上限値以下であることで、本発明の効果がより顕著に得られる。
[溶媒]
前記溶媒は、アセチレンアルコール(2)および前記他のアルコール以外のもの(水酸基を有しないもの)であれば、特に限定されない。
ただし、前記溶媒は、常温で液状であるものが好ましい。
前記溶媒は、アセチレンアルコール(2)および前記他のアルコール以外のもの(水酸基を有しないもの)であれば、特に限定されない。
ただし、前記溶媒は、常温で液状であるものが好ましい。
前記溶媒としては、例えば、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン等の芳香族炭化水素;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロオクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、デカヒドロナフタレン等の脂肪族炭化水素;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素;酢酸エチル、グルタル酸モノメチル、グルタル酸ジメチル等のエステル;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、1,2−ジメトキシエタン(ジメチルセロソルブ)等のエーテル;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン等のケトン;アセトニトリル等のニトリル;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド等が挙げられる。
銀インク組成物(A1)が、前記溶媒が配合されてなるものである場合、銀インク組成物(A1)において、前記溶媒の配合量は、特に限定されない。
なかでも、銀インク組成物(A1)において、前記溶媒の配合量は、β−ケトカルボン酸銀(1)の配合量1モルあたり0.5モル〜5モルであることが好ましく、0.5モル〜3.5モルであることがより好ましく、0.5モル〜2モルであることが特に好ましい。前記割合が前記下限値以上であることで、前記溶媒を用いたことによる効果がより顕著に得られる。
また、前記割合が前記上限値以下であることで、本発明の効果がより顕著に得られる。
なかでも、銀インク組成物(A1)において、前記溶媒の配合量は、β−ケトカルボン酸銀(1)の配合量1モルあたり0.5モル〜5モルであることが好ましく、0.5モル〜3.5モルであることがより好ましく、0.5モル〜2モルであることが特に好ましい。前記割合が前記下限値以上であることで、前記溶媒を用いたことによる効果がより顕著に得られる。
また、前記割合が前記上限値以下であることで、本発明の効果がより顕著に得られる。
銀インク組成物(A1)は、配合成分が全て溶解していてもよいし、一部または全ての成分が溶解せずに分散した状態であってもよいが、配合成分が全て溶解していることが好ましく、溶解していない成分は均一に分散していることが好ましい。
銀インク組成物(A1)は、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤、アセチレンアルコール(2)、および必要に応じて前記他の成分を配合することで得られる。各成分の配合後は、得られたものをそのまま銀インク組成物(A1)としてもよいし、必要に応じて引き続き公知の精製操作を行って得られたものを銀インク組成物(A1)としてもよい。上記の各成分の配合時においては、導電性を阻害する不純物が生成しないか、またはこのような不純物の生成量を極めて少量に抑制できるため、精製操作を行っていない銀インク組成物(A1)を用いても、十分な導電性を有する導電体(金属銀)が得られる。
各成分の配合時には、全ての成分を添加してからこれらを混合してもよいし、一部の成分を順次添加しながら混合してもよく、全ての成分を順次添加しながら混合してもよい。
混合方法は特に限定されず、撹拌子または撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサー、三本ロール、ニーダーまたはビーズミル等を使用して混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
銀インク組成物(A1)において、溶解していない成分を均一に分散させる場合には、例えば、上記の三本ロール、ニーダーまたはビーズミル等を用いて分散させる方法を適用するのが好ましい。
混合方法は特に限定されず、撹拌子または撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサー、三本ロール、ニーダーまたはビーズミル等を使用して混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
銀インク組成物(A1)において、溶解していない成分を均一に分散させる場合には、例えば、上記の三本ロール、ニーダーまたはビーズミル等を用いて分散させる方法を適用するのが好ましい。
配合時の温度は、各配合成分が劣化しない限り特に限定されない。例えば、銀インク組成物(A1)において、配合時の温度は、−5℃〜60℃であることが好ましい。そして、配合時の温度は、配合成分の種類および量に応じて、配合して得られた混合物が撹拌し易い粘度となるように、適宜調節するとよい。
また、配合時間も、各配合成分が劣化しない限り特に限定されない。銀インク組成物(A1)において、配合時間は10分〜36時間であることが好ましい。
また、配合時間も、各配合成分が劣化しない限り特に限定されない。銀インク組成物(A1)において、配合時間は10分〜36時間であることが好ましい。
銀インク組成物(A1)の製造時における、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤、アセチレンアルコール(2)、および前記他の成分の配合方法並びに配合順序は、特に限定されない。例えば、これらの成分はいずれも、全量を一括添加してもよいし、分割添加してもよい。そして、一括添加および分割添加のいずれの場合でも、各配合成分の添加順序は、特に限定されない。また、銀インク組成物(A1)の製造時には、2種以上の配合成分を同時に添加してもよい。
電極30の形成には、例えば、第1微細配線21および第2微細配線23の形成と同様に、金属インク組成物が用いられる。
網目状電極20および電極30が基材上に設けられる場合、基材の材質としては、例えば、ポリチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルフォン(PES)、環状オレフィンコポリマー(COC)、トリアセチルセルロース(Triacetylcellulose;TAC)、ポリビニルアルコール(Polyvinyl alcohol;PVA)、ポリイミド(Polyimide;PI)、ポリスチレン(Polystyrene;PS)、二軸延伸ポリスチレン(K樹脂含有biaxially oriented PS;BOPS)、紙、ガラスまたは強化ガラス等が挙げられる。
また、基材に対する第1微細配線21および第2微細配線23の接着性を高めるために、基材における第1微細配線21および第2微細配線23が形成される面に高周波処理またはプライマー(Primer)処理を施してもよい。
また、基材に対する第1微細配線21および第2微細配線23の接着性を高めるために、基材における第1微細配線21および第2微細配線23が形成される面に高周波処理またはプライマー(Primer)処理を施してもよい。
本実施形態の硫化検出センサ10によれば、第1配線群22と、第1配線群22に垂直に交わる第2配線群24とから網目状電極20を備え、第1微細配線21および第2微細配線23が銀からなり、網目状電極20の表面積が大きく、例えば、大気中に含まれる含硫黄化合物と接触しやすいため、簡便に、かつ短時間で銀からなる網目状電極20の硫化の度合いを検出することができる。これにより、硫化検出センサ10が設置された環境にて、電子部品等の硫化の度合いを予測することができる。
[硫化検出方法]
本実施形態の硫化検出方法は、上述の本実施形態の硫化検出センサ10を用いた硫化検出方法であって、網目状電極20の抵抗値を測定して、網目状電極20の抵抗値の変化から、網目状電極20の硫化の度合いを検出する。
本実施形態の硫化検出方法は、上述の本実施形態の硫化検出センサ10を用いた硫化検出方法であって、網目状電極20の抵抗値を測定して、網目状電極20の抵抗値の変化から、網目状電極20の硫化の度合いを検出する。
本実施形態の硫化検出方法では、硫化検出センサ10の電極タブ31A,31Bに抵抗計の端子を接続し、電極30Aと30B電極の間の抵抗値、すなわち、網目状電極20の抵抗値を測定する。
例えば、特定の雰囲気に硫化検出センサ10を曝露して、その雰囲気に含まれる含硫黄化合物による網目状電極20の硫化の度合いを検出するには、曝露直前の網目状電極20の抵抗値を測定する。硫化検出センサ10を曝露開始後、所定時間毎、または継続して網目状電極20の抵抗値を測定することにより、網目状電極20の硫化の度合いを検出することができる。
例えば、特定の雰囲気に硫化検出センサ10を曝露して、その雰囲気に含まれる含硫黄化合物による網目状電極20の硫化の度合いを検出するには、曝露直前の網目状電極20の抵抗値を測定する。硫化検出センサ10を曝露開始後、所定時間毎、または継続して網目状電極20の抵抗値を測定することにより、網目状電極20の硫化の度合いを検出することができる。
網目状電極20を硫化する含硫黄化合物の中でも、大気中に含まれるものとしては、例えば、二酸化硫黄(SO2)、三酸化硫黄(SO3)、硫化水素(HS)等が挙げられる。
本実施形態の硫化検出方法によれば、本実施形態の硫化検出センサ10を用いて、簡便に、かつ短時間で銀からなる網目状電極20の硫化の度合いを検出することができる。これにより、硫化検出センサ10が設置された環境にて、電子部品等の硫化の度合いを予測することができる。なお、銀の硫化は、酸化よりも速いため、食品等の内容物が封入された容器内に硫化検出センサ10を設置しておくことにより、その容器が開封されたか否かを確認することができる。すなわち、網目状電極20の抵抗値が容器内に内容物が封入された時と同じであれば、容器が開封されていないと判断でき、網目状電極20の抵抗値が容器内に内容物が封入れさた時と異なれば、容器が開封されたと判断できる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例]
(銀インク組成物の製造)
ビーカー中に2−エチルヘキシルアミン(後述する2−メチルアセト酢酸銀に対して1.45倍モル量)と、n−ヘキサン(後述する2−メチルアセト酢酸銀に対して1.63倍モル量)と、をこの順に加えて、メカニカルスターラーを回転させて撹拌しながら、液温が50℃以下となるように、ビーカー中に2−メチルアセト酢酸銀を添加した。
2−メチルアセト酢酸銀の添加終了後、同様の状態を維持したまま、ビーカー中にシリンジポンプを用いて、ギ酸(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.5倍モル量)を10分かけて滴下し、ギ酸の滴下終了後、さらにそのままの状態で1.5時間撹拌した。
次いで、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール(以下、「DMHO」と略記することがある)(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.032倍モル量)および4−エチル−1−オクチン−3−オール(以下、「EOO」と略記することがある)(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.004倍モル量)の混合物をビーカー中に添加し、添加終了後、さらにそのままの状態で5分撹拌することにより、銀インク組成物を得た。
なお、DMHOとしては、エアープロダクツジャパン社製「サーフィノール61」を用い、EOOとしては、東京化成工業社製のものを用いた。
(銀インク組成物の製造)
ビーカー中に2−エチルヘキシルアミン(後述する2−メチルアセト酢酸銀に対して1.45倍モル量)と、n−ヘキサン(後述する2−メチルアセト酢酸銀に対して1.63倍モル量)と、をこの順に加えて、メカニカルスターラーを回転させて撹拌しながら、液温が50℃以下となるように、ビーカー中に2−メチルアセト酢酸銀を添加した。
2−メチルアセト酢酸銀の添加終了後、同様の状態を維持したまま、ビーカー中にシリンジポンプを用いて、ギ酸(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.5倍モル量)を10分かけて滴下し、ギ酸の滴下終了後、さらにそのままの状態で1.5時間撹拌した。
次いで、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール(以下、「DMHO」と略記することがある)(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.032倍モル量)および4−エチル−1−オクチン−3−オール(以下、「EOO」と略記することがある)(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.004倍モル量)の混合物をビーカー中に添加し、添加終了後、さらにそのままの状態で5分撹拌することにより、銀インク組成物を得た。
なお、DMHOとしては、エアープロダクツジャパン社製「サーフィノール61」を用い、EOOとしては、東京化成工業社製のものを用いた。
(透明導電性基板の製造)
ポリカーボネート製の基材の一方の主面に、グラビアオフセット印刷法により、上記で得られた銀インク組成物を塗工して、図1に示すように、第1配線群22と第2配線群24からなる電極20と、網目状電極20の両端部20a,20bに沿って延在する電極30との印刷パターンを形成し、実施例の硫化検出センサ10を得た。
得られた網目状電極20は、縦方向の長さ(図1(a)におけるL1)および横方向の長さ(図1(a)におけるL2)が25mmであった。網目状電極20のピッチ(隣り合う第1微細配線21同士、第2微細配線23同士の距離)は195μm、第1微細配線21および第2微細配線23の幅は5μmであった。電極30の長さ(図1(a)におけるL3)は25mm、電極30の幅(図1(a)におけるW3)は3mmであった。電極タブ31の縦方向の幅(図1(a)におけるW4)および横方向の幅(図1(a)におけるW5)は3mmであった。
ポリカーボネート製の基材の一方の主面に、グラビアオフセット印刷法により、上記で得られた銀インク組成物を塗工して、図1に示すように、第1配線群22と第2配線群24からなる電極20と、網目状電極20の両端部20a,20bに沿って延在する電極30との印刷パターンを形成し、実施例の硫化検出センサ10を得た。
得られた網目状電極20は、縦方向の長さ(図1(a)におけるL1)および横方向の長さ(図1(a)におけるL2)が25mmであった。網目状電極20のピッチ(隣り合う第1微細配線21同士、第2微細配線23同士の距離)は195μm、第1微細配線21および第2微細配線23の幅は5μmであった。電極30の長さ(図1(a)におけるL3)は25mm、電極30の幅(図1(a)におけるW3)は3mmであった。電極タブ31の縦方向の幅(図1(a)におけるW4)および横方向の幅(図1(a)におけるW5)は3mmであった。
印刷方法の詳細は以下の通りである。
印刷に用いた凹版は、金属製でその表面に導電性薄膜の型となる溝を有する。溝のピッチ(隣り合う溝同士の距離)は195μmである。オフセットロールとしては、金属製の筒体の表面がシリコーン樹脂製のブランケット材で被覆されたものを用いた。
この版に銀インク組成物を供給し、ドクターブレードを用いてドクタリングを行うことによって版の溝に銀インク組成物を充填させた。余剰の金属インク組成物は除去した。
前記版から転写材(ブランケット)へ前記銀インク組成物を転写し、転写材を乾燥し、導電性の被膜を形成した。
転写した銀インク組成物の乾燥方法は二段階で行った。一段階目の加熱処理では、金属銀の形成ではなく銀インク組成物の乾燥を主に行い、二段階目の加熱処理で、金属銀の形成を最後まで行う。一段階目の加熱処理においては、熱風を用い、加熱温度は120℃、加熱時間は5分間とした。二段階目の加熱処理においては、加熱水蒸気にて加湿処理した。加熱温度は120℃、加熱時間は10分間とした。加湿条件下での加熱処理における相対湿度は30%〜90%とした。
なお、「加湿」とは、特に断りのない限り、湿度を人為的に増大させることを意味し、好ましくは相対湿度を5%以上とすることである。加熱処理時には、処理温度が高いことによって、処理環境での湿度が極めて低くなるため、5%という相対湿度は、明らかに人為的に増大されたものであるといえる。
印刷に用いた凹版は、金属製でその表面に導電性薄膜の型となる溝を有する。溝のピッチ(隣り合う溝同士の距離)は195μmである。オフセットロールとしては、金属製の筒体の表面がシリコーン樹脂製のブランケット材で被覆されたものを用いた。
この版に銀インク組成物を供給し、ドクターブレードを用いてドクタリングを行うことによって版の溝に銀インク組成物を充填させた。余剰の金属インク組成物は除去した。
前記版から転写材(ブランケット)へ前記銀インク組成物を転写し、転写材を乾燥し、導電性の被膜を形成した。
転写した銀インク組成物の乾燥方法は二段階で行った。一段階目の加熱処理では、金属銀の形成ではなく銀インク組成物の乾燥を主に行い、二段階目の加熱処理で、金属銀の形成を最後まで行う。一段階目の加熱処理においては、熱風を用い、加熱温度は120℃、加熱時間は5分間とした。二段階目の加熱処理においては、加熱水蒸気にて加湿処理した。加熱温度は120℃、加熱時間は10分間とした。加湿条件下での加熱処理における相対湿度は30%〜90%とした。
なお、「加湿」とは、特に断りのない限り、湿度を人為的に増大させることを意味し、好ましくは相対湿度を5%以上とすることである。加熱処理時には、処理温度が高いことによって、処理環境での湿度が極めて低くなるため、5%という相対湿度は、明らかに人為的に増大されたものであるといえる。
このようにして、同一の構造を有する硫化検出センサ10を2つ作製した。
(評価)
得られた硫化検出センサ10の電極タブ31A,31Bに抵抗計の端子を接続し、その硫化検出センサ10を大気中に曝露し、所定時間毎に網目状電極20の抵抗値を測定した。結果を表1、表2および図2に示す。
得られた硫化検出センサ10の電極タブ31A,31Bに抵抗計の端子を接続し、その硫化検出センサ10を大気中に曝露し、所定時間毎に網目状電極20の抵抗値を測定した。結果を表1、表2および図2に示す。
なお、表1、表2および図において、n1とn2は、作製した2つの硫化検出センサ10のいずれか1つを示している。また、表2における抵抗値変化率は、曝露開始時の網目状電極20の抵抗値を基準(抵抗値1.000)とし、その基準値に対する各曝露時間の網目状電極20の抵抗値の比である。
表1、表2および図2の結果から、大気中への曝露時間の経過に伴って、網目状電極20の抵抗値が高くなることが確認された。すなわち、網目状電極20の抵抗値の変化から、網目状電極20の硫化の度合いを検出できることが確認された。
10・・・硫化検出センサ、20・・・網目状電極、21・・・第1微細配線、22・・・第1配線群、23・・・第2微細配線、24・・・第2配線群、26・・・格子、30,30A,30B・・・電極、31,31A,31B・・・電極タブ。
Claims (2)
- 網目状電極と、該網目状電極の両端部にそれぞれ接続され、該両端部に沿って延在する電極と、を備えた硫化検出センサであって、
前記網目状電極は、等間隔に形成された複数の第1微細配線からなる第1配線群と、該第1配線群に垂直に交わり、等間隔に形成された複数の第2微細配線からなる第2配線群とからなり、
前記第1微細配線の長さ方向および前記第2微細配線の長さ方向と、前記電極の長さ方向とが斜めに交わり、
前記第1微細配線および前記第2微細配線は銀からなることを特徴とする硫化検出センサ。 - 請求項1に記載の硫化検出センサを用いた硫化検出方法であって、
前記網目状電極の抵抗値を測定して、前記網目状電極の抵抗値の変化から、前記網目状電極の硫化の度合いを検出することを特徴とする硫化検出方法。
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JP2017103512A JP2018200174A (ja) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | 硫化検出センサ、硫化検出方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020246253A1 (ja) * | 2019-06-07 | 2020-12-10 | Koa株式会社 | 硫化検出センサ |
US11619576B2 (en) | 2020-02-18 | 2023-04-04 | International Business Machines Corporation | Corrosive substance detection using hydrophilic gel for improved corrosion exposure detection in electronic devices |
-
2017
- 2017-05-25 JP JP2017103512A patent/JP2018200174A/ja active Pending
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WO2020246253A1 (ja) * | 2019-06-07 | 2020-12-10 | Koa株式会社 | 硫化検出センサ |
CN113892021A (zh) * | 2019-06-07 | 2022-01-04 | Koa株式会社 | 硫化检测传感器 |
US11821864B2 (en) | 2019-06-07 | 2023-11-21 | Koa Corporation | Sulfurization detection sensor |
CN113892021B (zh) * | 2019-06-07 | 2024-04-02 | Koa株式会社 | 硫化检测传感器 |
US11619576B2 (en) | 2020-02-18 | 2023-04-04 | International Business Machines Corporation | Corrosive substance detection using hydrophilic gel for improved corrosion exposure detection in electronic devices |
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