JP6901486B2 - 伝導性組成物用バインダーとしてのポリマーエマルション - Google Patents
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Description
伝導性組成物は知られている。一例としては、プリントエレクトロニクス用途に使用される伝導性インクがある。これらの組成物に伝導性を付与するために使用される主成分の1つは銀である。昨今、銀の価格が大きく変動し、そのため製造業者が製品ラインを管理することが困難になっている。その結果として、近年、伝導性に関わる研究開発調査が広く行われている。
約5nm超から約100μmの平均粒径を有する金属成分;
焼結剤;及び
水と、約5nmから1000μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション
を含む、組成物を提供する。
約5nm超から約100μmの平均粒径を有する、銀、アルミニウム、金、ゲルマニウム、又はそれらの酸化物若しくは合金からできているか、又はそれらがドープされている金属成分;
リン酸、ホスホン酸、ギ酸、酢酸、ハロゲン化水素、並びに第I族及び第II族金属のハライド塩から選択される焼結剤;並びに
水と、約5nmから1000μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション
を含む、組成物を提供する。
約5nm超から約100μmの平均粒径を有する金属成分;及び
水と、約5nm超から約100μmの平均粒径を有する、有機ハロゲン残基でグラフトされた少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション
を含む、組成物を提供する。
水と、約5nm超から100μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルションを提供する工程;
エマルションに焼結剤を提供する工程;
エマルションに約5nm超から約100μmの平均粒径を有する金属成分を提供して、伝導性組成物を形成する工程;及び
伝導性組成物を、室温から約200℃の温度に、伝導性組成物を焼結させるのに十分な時間供する工程
を含む、方法を提供する。
上記のように、本発明は、焼結性伝導性組成物であって:
約5nm超から約100μmの平均粒径を有する金属成分;
焼結剤;及び
水と、約5nmから1000μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション
を含む、組成物を提供する。
約5nm超から約100μmの平均粒径を有する、銀、アルミニウム、金、ゲルマニウム、又はそれらの酸化物若しくは合金からできているか、又はそれらがドープされている金属成分;
リン酸、ホスホン酸、ギ酸、酢酸、ハロゲン化水素、並びに第I族及び第II族金属のハライド塩から選択される焼結剤;並びに
約95重量%までの水と、約5nmから1000μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション(これが、バインダーとして機能する)
を含む、組成物を提供する。
約5nm超から約100μmの平均粒径を有する金属成分;及び
水と、約5nmから1000μmの平均粒径を有する、有機ハロゲン残基でグラフトされた少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション
を含む、組成物を提供する。
水と、約5nmから1000μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルションを提供する工程;
エマルションに焼結剤を提供する工程;
エマルションに約5nm超から約100μmの平均粒径を有する金属成分を提供して、インク組成物を形成する工程;並びに
組成物を、室温から約200℃の温度に、インク組成物を焼結させるのに十分な時間、供する工程
を含む、方法を提供する。
組成物は、ナノ粒子銀(7K−35、DOWANOLとして知られている界面活性剤アルコール溶媒を含む。Ferro Corporation,OH製)を、ポリメチルメタクリレートエマルション(水中10%PMMA、PMMA平均粒子サイズ61nm、Magsphere Corporation,CA製)中に混合することにより調製した。焼結助剤H3PO4(水中10重量%)を試料No.1に添加し、次いで3000rpmで60秒間混合した。対照として対照1を使用して、試料No.1に対して性能を比較した。走査型電子顕微鏡(「SEM」)画像を、日立電界放出形SEMモデルS−4500を使用して取得したが、これを図1に示す。
4つの組成物を、ナノ粒子銀(7K−35、Ferro Corporation,Mayfield Heights,OH製)をポリスチレンエマルション(水中10%PSt、62nm、200nm、及び600nmの異なるPSt平均粒子サイズを有する。Magsphere Corporation,Pasadena,CA製)中に混合することによって調製した。焼結助剤H3PO4(水中10重量%)を試料No.3、4、及び5に添加し、次いで3000rpmで60秒間混合した。このように生成した組成物を試験片の作成に使用した。
ここでは、ナノ粒子銀(7K−35、Ferro Corporation製)をポリメチルメタクリレートエマルション(水中10%PMMA、PMMA平均粒子サイズ61nm)中に混合することによって2種類の組成物を調製した。異なる2種類の焼結助剤、すなわちH3PO4及びKI(各々、水中10重量%)を選択した。焼結助剤を試料No.5及び6に添加し、次いで3000rpmで60秒間混合した。このように生成した組成物を試験片の作成に使用した。
ヨウ素グラフトポリメチルメタクリレートの合成は、下記スキームに示されるように説明される(式中、nは5〜10,000である)。
実施例4のヨウ素グラフトPMMAを使用して、ナノ粒子銀(7K−35)を含む組成物を調製してエマルションを形成した。このエマルションは、ヨウ素グラフトPMMAを、組成物の55重量%をわずかに超える量で含有していた。追加の焼結助剤は添加しなかったが、むしろ、ヨウ素グラフトPMMAは、バインダーとしても、かつ焼結助剤としても作用した。組成物を3000rpmで60秒間混合し、次いでこれを使用して試験片を作成した。
2種類の組成物を、ナノ粒子銀(7K−35、Ferro Corporation製)をポリスチレンエマルション(水中49%PSt、Arkema Inc.,Cary,NC製)中に混合することによって調製した。焼結助剤KI(水中3.5重量%)を試料No.8に添加し、一方、対照3には、代わりに脱イオン水を添加し、そして3000rpmで60秒間混合した。このように生成した組成物を試験片の作成に使用した。
2つの組成物を、ナノ粒子銀(7K−35、Ferro Corporation製)をポリスチレンエマルション(水中49%PSt、Arkema Inc.製)中に混合することによって調製した。焼結助剤2−ヨードエタノール(水中5.0重量%)とヨードアセトアミド(水中7.0重量%)を試料No.9及び10にそれぞれ添加し、そして3000rpmで60秒間混合した。このように生成した組成物を試験片の作成に使用した。
Claims (29)
- 焼結性伝導性組成物であって:
5nm超から100μmの平均粒径を有する金属成分;
焼結剤;並びに
水と、5nmから1000μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション
を含む、組成物。 - 金属成分の平均粒径が200nmから1μm未満である、請求項1に記載の組成物。
- ポリマーの平均粒径が20〜1000nmである、請求項1又は2に記載の組成物。
- ポリマーが、70℃を超えるTg又は200,000Mwの分子量の少なくとも一方を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーが、0.5〜80重量%の量でエマルション中に存在する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーが、スチレン、ブタジエン、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル、クロロプレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリルアミド、エチレン、シロキサン、エポキシ、並びにビニルエーテルからのモノマーが重合又は共重合したものからなる群から選択されるメンバーである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーが有機ハロゲン残基でグラフトされている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーがジヨードメチル残基で終端されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物。
- ポリマーが、10重量%までの量でエマルション中に存在する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の組成物。
- サルフェート基、スルホネート基、ホスフェート基、及び/又はカルボキシレート基を含有するアニオン性界面活性剤からなる群から選択される界面活性剤をさらに含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の組成物。
- 界面活性剤が、10重量%までの量で存在する、請求項10に記載の組成物。
- 焼結剤が酸である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物。
- 焼結剤が、0.01重量%から10重量%の量で存在する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の組成物。
- 焼結剤が、リン酸、ホスホン酸、ギ酸、酢酸、ハロゲン化水素、並びに第I族及び第II族金属のハライド塩から選択される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物。
- 焼結剤が、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、及びヨウ化水素酸から選択される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物。
- 金属成分が、銀、アルミニウム、金、ゲルマニウム、又はそれらの酸化物若しくは合金からできているか、又はそれらがドープされている、請求項1〜15のいずれか1項に記載の組成物。
- 金属成分のポリマーに対する粒子サイズの比が0.02から50である、請求項1〜16のいずれか1項に記載の組成物。
- 金属成分のポリマーに対する粒子サイズの比が1.0から0.1である、請求項1〜17のいずれか1項に記載の組成物。
- 有機ハロゲン化合物をさらに含む、請求項1〜18のいずれか1項に記載の組成物。
- 有機ハロゲン化合物が室温で液体である、請求項19に記載の組成物。
- 有機ハロゲン化合物のハロゲンがヨウ素である、請求項19に記載の組成物。
- 有機ハロゲン化合物が低級アルカンハライドである、請求項19に記載の組成物。
- 有機ハロゲン化合物が、12個までの炭素原子を有するハロゲン化化合物によって表される、請求項19に記載の組成物。
- 有機ハロゲン化合物が150℃未満の沸点を有する、請求項19に記載の組成物。
- 焼結性伝導性組成物であって:
5nm超から100μmの平均粒径を有する、銀、アルミニウム、金、ゲルマニウム、又はそれらの酸化物若しくは合金からできているか、又はそれらがドープされている金属成分;
リン酸、ギ酸、酢酸、ハロゲン化水素、並びに第I族及び第II族金属のハライド塩から選択される焼結剤;並びに
水と、5nmから1000μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション
を含む、組成物。 - 組成物の電気伝導性を向上させる方法であって、その工程は:
水と、5nmから1000μmの平均粒径を有する少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルションを提供する工程;
エマルションに焼結剤を提供する工程;
エマルションに5nm超から100μmの平均粒径を有する金属成分を提供して、伝導性組成物を形成する工程;並びに
組成物を、室温から200℃の温度に、組成物を焼結させるのに十分な時間供する工程
を含む、方法。 - 請求項1〜24のいずれか1項に記載の組成物がその上に配置されている基材。
- 焼結性伝導性組成物であって:
5nm超から100μmの平均粒径を有する金属成分;及び
水と、5nmから1000μmの平均粒径を有する有機ハロゲン残基でグラフトされた少なくとも1種のポリマーと、を含むエマルション
を含み、
前記有機ハロゲン残基でグラフトされたポリマーがジヨードメチル残基で終端されている、組成物。 - 水と、有機ハロゲン残基でグラフトされた少なくとも1種のポリマーと、を含み、
前記有機ハロゲン残基でグラフトされたポリマーがジヨードメチル残基で終端されている、エマルション。
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