WO2015087943A1 - 銀微粒子分散液 - Google Patents

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fine particle
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silver
fine particles
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崇 樋之津
知範 柴山
宏昌 三好
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Dowaエレクトロニクス株式会社
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    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Definitions

  • the present invention relates to a silver fine particle dispersion, and more particularly to a silver fine particle dispersion used for forming fine electrodes and circuits of electronic parts.
  • conductive inks in which silver fine particles (silver nanoparticles) having a particle size of several nanometers to several tens of nanometers are dispersed in a dispersion medium
  • a conductive paste made by mixing particles with a binder resin and a solvent to form a paste is applied onto a substrate, and then heated and fired at a low temperature of about 100 to 200 ° C. to sinter the silver fine particles. It is known to form a silver conductive film.
  • Silver fine particles used in such conductive inks and conductive pastes are very active, are easily sintered even at low temperatures, and are unstable as particles as they are.
  • the surface of silver fine particles is coated with an organic protective agent made of an organic compound and dispersed in a solvent. It is known to store as a dispersed silver fine particle dispersion. Silver fine particles whose surface is coated with an organic protective agent that can be used in such a silver fine particle dispersion liquid have an average particle diameter of 3 to 20 nm coated with an organic protective agent composed of a primary amine having 6 to 12 carbon atoms. Have been proposed (see, for example, JP-A-2009-138242). However, as proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • the silver fine particles coated with an organic protective agent such as a primary amine become hydrophobic, so that they become aggregates in a polar solvent, and the Dispersibility is poor, so the viscosity of the silver fine particle dispersion in which the silver fine particles are dispersed in a polar solvent is increased.
  • the resistance of the silver conductive film is high. There is a problem of becoming.
  • the silver fine particles coated with such an organic protective agent have good dispersibility in a nonpolar solvent, but a silver fine particle dispersion in which the silver fine particles are dispersed in a nonpolar solvent and a resin binder are used.
  • the conductive paste is produced, there is a problem that the compatibility between the nonpolar solvent and the resin binder is generally poor and the resin binder cannot be dissolved.
  • the present invention has good dispersibility of silver fine particles, excellent storage stability, has an appropriate viscosity, and is fired at a low temperature even when a polar solvent is used.
  • An object of the present invention is to provide a silver fine particle dispersion capable of producing a low-resistance silver conductive film.
  • the silver fine particles By adding 1.5 to 5% by mass of acrylic dispersant to the fine particles, even if a polar solvent is used, the silver fine particles have good dispersibility, excellent storage stability, and have an appropriate viscosity. And it discovered that the silver fine particle dispersion liquid which can be baked at low temperature and can produce a low resistance silver electrically conductive film can be manufactured, and came to complete this invention. That is, in the silver fine particle dispersion according to the present invention, silver fine particles coated with an amine having 8 to 12 carbon atoms as an organic protective agent in a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. It is added with 5% by mass of an acrylic dispersant.
  • the amine is preferably octylamine, and the average primary particle diameter of the silver fine particles is preferably 1 to 100 nm.
  • the polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. is preferably a glycol ether solvent or terpineol, and the glycol ether solvent is preferably diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether or diethylene glycol monobutyl ether acetate.
  • the acrylic dispersant is preferably a dispersant composed of at least one of acrylic acid ester and methacrylic acid ester, and more preferably a dispersant composed of methacrylic acid butyl ester.
  • the silver content in the silver fine particle dispersion is preferably 30 to 90% by mass, and the polar solvent content is preferably 5 to 70% by mass. According to the present invention, even if a polar solvent is used, the silver fine particles have good dispersibility, excellent storage stability, have an appropriate viscosity, can be fired at a low temperature, and have a low resistance.
  • a silver fine particle dispersion liquid can be provided.
  • the silver fine particles are added together with an acrylic dispersant of 1.5 to 5% by mass.
  • the amine having 8 to 12 carbon atoms octylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine and the like can be used, and octylamine is preferably used.
  • the silver fine particles preferably have an average primary particle diameter of 1 to 100 nm, more preferably 10 to 50 nm, and most preferably 20 to 50 nm. If the average primary particle diameter is larger than 100 nm, it is difficult to obtain the low-temperature sinterability expected as silver fine particles.
  • a glycol ether solvent having an ether group or terpineol is preferably used as a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C.
  • the glycol ether solvent is preferably diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether or diethylene glycol monobutyl ether acetate.
  • the polar solvent preferably has a solubility parameter (SP value) of 8.0 to 12.0, and more preferably 8.5 to 11.5.
  • the addition amount of the acrylic dispersant is 1.5 to 5% by mass, and preferably 1.5 to 3% by mass with respect to the silver fine particles.
  • the acrylic dispersant is preferably a dispersant composed of at least one of acrylic ester and methacrylic ester, and these dispersants preferably have an oxyalkylene group.
  • a dispersant composed of a methacrylic acid ester a dispersant containing a butyl methacrylate methacrylate represented by the following formula [I] as a skeleton and having a low molecular weight of about tens of thousands or less and having no functional group is used. Is preferred.
  • the skeleton has a carboxyl group
  • the amine on the surface of the silver fine particles is substituted and the sinterability is deteriorated.
  • the molecular weight is preferably about tens of thousands or less, more preferably 40,000 or less, and most preferably 25. , 000 or less.
  • M1400 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • the silver content in the silver fine particle dispersion is preferably 30 to 90% by mass, and more preferably 70 to 90% by mass.
  • the content of the polar solvent is preferably 5 to 70% by mass, more preferably 7 to 15% by mass.
  • the silver compound coated with the organic protective agent is reduced by subjecting the silver compound to reduction treatment in water in the presence of an amine having 8 to 12 carbon atoms as the organic protective agent. After obtaining a water slurry containing, the silver fine particles are settled by decantation, the supernatant liquid is removed, and the resulting wet silver fine particles are added to a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. together with an acrylic dispersant. Then, it can be produced by removing moisture in a nitrogen atmosphere by drying at room temperature to 100 ° C., preferably 80 ° C.
  • the organic protective agent is preferably added so that the molar ratio of the silver compound to silver is 0.05 to 6.
  • the reduction treatment is preferably performed at a temperature lower than 60 ° C., and more preferably performed at a temperature of 10 to 50 ° C. A temperature of 60 ° C. or higher is not preferable because the silver fine particles are aggregated and easily fused rather than being protected by the organic protective agent.
  • the reaction time of the reduction treatment is preferably 30 minutes or less, and more preferably 10 minutes or less.
  • various reducing agents can be used as long as silver can be reduced.
  • an acidic reducing agent if a reducing agent having a carbonyl group is used, silver fine particles can be obtained. Since some of them react with an organic protective agent to form an amide bond, it is preferable to use a basic reducing agent, more preferably hydrazine or NaBH 4 .
  • This reducing agent is preferably added so that the molar ratio of the silver compound to silver is 0.1 to 2.0.
  • a silver salt or a silver oxide is preferably used, and silver nitrate is more preferably used.
  • the silver compound is preferably added so that the silver ion concentration in the reaction aqueous solution is 0.01 to 1.0 mol / L, and preferably 0.03 to 0.2 mol / L. Is more preferable.
  • the “average primary particle size” is obtained by measuring silver fine particles with a scanning electron microscope (SEM) (S-4700 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) or a transmission electron microscope (TEM) (JEM-1011 manufactured by JEOL Ltd.). ) To a predetermined magnification (180,000 times by TEM when the particle diameter is 20 nm or less, 80,000 times by SEM when it is larger than 20 nm and 30 nm or less, 50,000 times by SEM and 300 nm or less by 100 nm when it is larger than 30 nm and less than 100 nm Then, image analysis software (Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) was used to observe 100 or more arbitrary silver fine particles on the SEM image or TEM image by 30,000 times by SEM and 10,000 times by SEM when larger than 300 nm.
  • SEM scanning electron microscope
  • TEM transmission electron microscope
  • the obtained silver fine particle dispersion is kneaded and defoamed by a three-roll mill, bead mill, wet jet mill, ultrasonic homogenizer or the like to prepare a silver fine particle kneaded product, which is applied onto a substrate, and then 100 to 200 ° C.
  • silver fine particles can be sintered to form a silver conductive film.
  • the particle size of the silver fine particles contained in this silver fine particle kneaded product is, when evaluated by a grind gauge, the maximum particle size D max (first scratch (1st scratch)) is preferably 15 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less. preferable.
  • the viscosity of the silver fine particle kneaded product is determined when the silver fine particle kneaded material is applied to a substrate to form a silver conductive film by a printing method such as an inkjet method, a screen printing method, or a gravure offset method. It is preferably 100 Pa ⁇ s or less at 25 ° C. and 5 rpm, more preferably 80 Pa ⁇ s or less.
  • a printing method such as an inkjet method, a screen printing method, or a gravure offset method.
  • the stir bar provided was rotated by an external motor at 345 rpm and stirred.
  • an aqueous solution in which 33.6 g of silver nitrate crystals (manufactured by Toyo Chemical Co., Ltd.) as a silver compound was dissolved in 180.0 g of pure water was added all at once, and then stirred for 2 minutes, and coated with octylamine as an organic protective agent.
  • a water slurry containing silver fine particles was obtained.
  • the silver fine particles in the water slurry thus obtained were observed with a scanning electron microscope (SEM) (S-4700 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) at a magnification of 50,000 times, and 100 particles on the SEM image.
  • SEM scanning electron microscope
  • the average primary particle diameter of the above arbitrary silver fine particles was calculated by image analysis software (A Image-kun (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) and found to be 35.6 nm.
  • image analysis software A Image-kun (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.)
  • the supernatant liquid was removed, and wet silver fine particles were recovered.
  • 59.9 g (65.5% by mass of silver fine particles coated with octylamine) of the collected wet state (coated with octylamine) was added to diethylene glycol monobutyl ether as an acrylic dispersant solution.
  • the maximum particle size D max (first scratch (1st scratch)) was 6 ⁇ m
  • the fourth scratch (4th scratch) (kneading by the grind gauge).
  • the fourth largest particle size from the maximum particle size) was less than 1 ⁇ m.
  • coating the obtained silver fine particle dispersion liquid on a glass substrate so that it may become 30 micrometers in thickness and 10 mm square size with a metal mask it is 130 degreeC with a hot air dryer (DKM400 by Yamato Scientific Co., Ltd.).
  • a silver conductive film was formed on the glass substrate by firing for 30 minutes to sinter the silver fine particles.
  • the specific resistance value of this silver conductive film was calculated from the surface resistance measured with a surface resistance measuring device (SURFCOM 1500DX manufactured by Toyo Seimitsu Co., Ltd.) and the film thickness obtained with the film thickness measuring instrument, it was 11.5 ⁇ ⁇ cm. there were.
  • the obtained silver fine particle dispersion was dried and observed with a scanning electron microscope (SEM), and the obtained silver fine particle dispersion was stored in the atmosphere at 25 ° C. for 3 days and then observed with SEM for comparison. However, it was found that there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days and the storage stability was excellent.
  • Example 2 Except that the addition amount of diethylene glycol monobutyl ether as a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. was 4.9 g and the addition amount of the acrylic dispersant solution was 1.4 g, the same procedure as in Example 1 was carried out. 2% by mass of silver fine particles, 12.5% by mass of polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. and 1.3% by mass of acrylic dispersant solution (acrylic dispersion comprising butyl methacrylate, which is a solid content of M1400) A silver fine particle dispersion containing 1.5% by mass of the agent based on silver fine particles was obtained. A silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of the silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. As a result, it was 52.3 Pa ⁇ s. Moreover, when the particle size of the silver fine particles contained in the silver fine particle kneaded product was evaluated by a grind gauge, the maximum particle size D max (first scratch) was 3 ⁇ m, and the fourth scratch was less than 1 ⁇ m. Moreover, when the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 5.6 ⁇ ⁇ cm. . In addition, the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1. As a result, there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days, and the storage stability was excellent. all right.
  • Example 2 According to the same method as in Example 1, except that diethylene glycol dibutyl ether (boiling point 255 ° C., SP value 9.5) was used instead of diethylene glycol monobutyl ether as a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C., 86.2 Mass% silver fine particles, 11.2 mass% polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C., and 2.6 mass% acrylic dispersant solution (acrylic dispersant comprising butyl methacrylate, which is a solid content of M1400) 3 mass% of silver fine particles) was obtained. A silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of the silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. As a result, it was 78.4 Pa ⁇ s. Moreover, when the particle size of the silver fine particles contained in the silver fine particle kneaded product was evaluated by a grind gauge, the maximum particle size D max (first scratch) was 10 ⁇ m, and the fourth scratch was 6 ⁇ m. Moreover, when the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 10.3 ⁇ ⁇ cm. . In addition, the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1. As a result, there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days, and the storage stability was excellent. all right.
  • diethylene glycol monobutyl ether as a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C.
  • diethylene glycol monobutyl ether acetate (boiling point 247 ° C., SP value 8.9) is used.
  • Example 1 was used except that an acrylic dispersant solution (M1200 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was used instead of the dispersion liquid (M1400 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) in which acid butyl ester was dissolved.
  • an acrylic dispersant solution M1200 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • dispersion liquid M1400 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • a silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of the silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. As a result, it was 40.2 Pa ⁇ s.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 6 ⁇ m, and the fourth scratch was less than 1 ⁇ m.
  • the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 5.7 ⁇ ⁇ cm. .
  • the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1. As a result, there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days, and the storage stability was excellent. all right.
  • terpineol (boiling point 217 ° C., SP value 11.1) was used, and an acrylic dispersant solution (M1400 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was used.
  • 86.2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that a dispersion obtained by dissolving butyl methacrylate in terpineol (M1000 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was used as the acrylic dispersant solution.
  • Mass% silver fine particles, 11.2 mass% polar solvent having a boiling point of 150-300 ° C., and 2.6 mass% acrylic dispersant solution (acrylic dispersant comprising methacrylic acid butyl ester which is a solid content of M1000) 3 mass% of silver fine particles) was obtained.
  • a silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of the silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. As a result, it was 35.0 Pa ⁇ s.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 6 ⁇ m, and the fourth scratch was less than 1 ⁇ m.
  • the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 6.2 ⁇ ⁇ cm. .
  • the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1. As a result, there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days, and the storage stability was excellent. all right.
  • a silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of the silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. As a result, it was 35.2 Pa ⁇ s.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 13 ⁇ m, and the fourth scratch was less than 1 ⁇ m.
  • the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 6.3 ⁇ ⁇ cm. .
  • the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1. As a result, there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days, and the storage stability was excellent. all right.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, 59.9 g of wet fine particles (coated with octylamine) (65.5% by mass of silver fine particles coated with octylamine) were added to an acrylic dispersant solution ( In addition to 2.8 g of M1400) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. and 9.5 g of diethylene glycol monobutyl ether (boiling point 230 ° C., SP value 9.5) as a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C., in a nitrogen atmosphere In water at room temperature for 24 hours to remove water, 76.1% by weight of silver fine particles, 21.6% by weight of a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C.
  • an acrylic dispersant solution In addition to 2.8 g of M1400 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. and 9.5 g of diethylene glycol monobutyl ether (boiling point 230 ° C.
  • a silver fine particle dispersion containing a solution (acrylic dispersant composed of butyl methacrylate methacrylate which is a solid content of M1400 is 3% by mass with respect to silver fine particles) was obtained.
  • a silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of the silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. As a result, it was 0.65 Pa ⁇ s.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 9 ⁇ m, and the fourth scratch was less than 1 ⁇ m.
  • the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 9.0 ⁇ ⁇ cm. .
  • the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1. As a result, there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days, and the storage stability was excellent. all right.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, 59.9 g of wet fine particles (coated with octylamine) (65.5% by mass of silver fine particles coated with octylamine) were added to an acrylic dispersant solution ( After adding 2.8 g of M1400) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. and 17.5 g of diethylene glycol monobutyl ether (boiling point 230 ° C., SP value 9.5) as a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C., in a nitrogen atmosphere In water at room temperature for 24 hours to remove water, 65.9% by weight of silver fine particles, 32.1% by weight of a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C.
  • an acrylic dispersant solution After adding 2.8 g of M1400) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. and 17.5 g of diethylene glycol monobutyl ether (boiling point 230 ° C., SP
  • a silver fine particle dispersion containing a solution (acrylic dispersant composed of butyl methacrylate, which is a solid content of M1400, is 3% by mass based on silver fine particles) was obtained.
  • a silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of the silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. As a result, it was 0.04 Pa ⁇ s.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was less than 1 ⁇ m
  • the fourth scratch was less than 1 ⁇ m.
  • the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 7.6 ⁇ ⁇ cm. .
  • the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1. As a result, there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days, and the storage stability was excellent. all right.
  • Comparative Example 1 Except for adding 6.3 g of diethylene glycol monobutyl ether as a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. and not adding an acrylic dispersant solution, 86.2% by mass A silver fine particle dispersion containing a silver fine particle of 13.8% by mass and a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. was obtained. A silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1. The viscosity of the silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. However, the viscosity was too high to be measured.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 50 ⁇ m or more, and the fourth scratch was 40 ⁇ m.
  • the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1. As a result, there was almost no aggregation of the silver fine particles after 3 days, and the storage stability was excellent. all right.
  • Comparative Example 2 Except that hexylamine (special grade, molecular weight 101.19, carbon number 6 produced by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 39.6 g) (molar ratio 2 of organic protective agent to Ag) was used instead of octylamine as an organic protective agent, In the same manner as in Example 1, a water slurry containing silver fine particles coated with hexylamine as an organic protective agent was obtained. In addition, when the average primary particle diameter of the silver fine particles in the water slurry was calculated by the same method as in Example 1, it was 32.1 nm.
  • Example 2 Further, from the obtained water slurry containing silver fine particles, by the same method as in Example 1, 86.2% by mass of silver fine particles, 11.2% by mass of a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. and 2.6 A silver fine particle dispersion containing a mass% acrylic dispersant solution (acrylic dispersant consisting of butyl methacrylate, which is a solid content of M1400, is 3 mass% based on silver fine particles) was obtained. A silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1. When the viscosity of this silver fine particle kneaded material was measured by the same method as in Example 1, it was 61.7 Pa ⁇ s.
  • acrylic dispersant consisting of butyl methacrylate, which is a solid content of M1400
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 10 ⁇ m
  • the fourth scratch was 3 ⁇ m.
  • the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 7.3 ⁇ ⁇ cm. .
  • the obtained silver fine particle dispersion was observed and compared with an SEM by the same method as in Example 1, it was found that the silver fine particles aggregated after 3 days and the storage stability was poor.
  • Example 2 Further, from the obtained water slurry containing silver fine particles, by the same method as in Example 1, 86.2% by mass of silver fine particles, 11.2% by mass of a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C. and 2.6 A silver fine particle dispersion containing a mass% acrylic dispersant solution (acrylic dispersant consisting of butyl methacrylate, which is a solid content of M1400, is 3 mass% based on silver fine particles) was obtained. A silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1. The viscosity of this silver fine particle kneaded product was measured by the same method as in Example 1. As a result, it was 169.8 Pa ⁇ s.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 25 ⁇ m
  • the fourth scratch was 8 ⁇ m.
  • the specific resistance value of the silver conductive film formed by the same method as in Example 1 was calculated from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1, it was 411.2 ⁇ ⁇ cm. .
  • Comparative Example 4 Instead of the acrylic dispersant solution (M1400 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), the polyurethane dispersant solution (Byron UR8300 manufactured by Toyobo Co., Ltd.), solid content 30 in methyl ethyl ketone / toluene (50 mass% / 50 mass%) solvent. (Mass%) Except for adding 4.0 g, 86.2 mass% silver fine particles, 11.2 mass% glycol ether solvent and 2.6 mass% polyurethane-based dispersion were the same as in Example 1.
  • a silver fine particle dispersion containing an agent solution (a dispersing agent made of urethane-modified polyester which is a solid content of UR8300 is 3% by mass with respect to silver fine particles) was obtained.
  • a silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of this silver fine particle kneaded material was measured by the same method as in Example 1, it was 338.4 Pa ⁇ s.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 12 ⁇ m
  • the fourth scratch was 3 ⁇ m.
  • a silver fine particle dispersion containing an acrylic dispersant composed of a certain butyl methacrylate was 1% by mass with respect to silver fine particles).
  • a silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1. When the viscosity of this silver fine particle kneaded material was measured by the same method as in Example 1, it was 121.0 Pa ⁇ s. Moreover, when the particle size of the silver fine particles contained in the silver fine particle kneaded product was evaluated by a grind gauge, the maximum particle size D max (first scratch) was 22 ⁇ m, and the fourth scratch was 4 ⁇ m.
  • a silver fine particle kneaded material was produced from the obtained silver fine particle dispersion by the same method as in Example 1.
  • the viscosity of this silver fine particle kneaded material was measured by the same method as in Example 1, it was 61.9 Pa ⁇ s.
  • the maximum particle size D max (first scratch) was 2 ⁇ m, and the fourth scratch was less than 1 ⁇ m.
  • the surface resistance formed by the same method as in Example 1 from the obtained silver fine particle dispersion cannot be measured by overload (OL), and the specific resistance value of the silver conductive film cannot be calculated. It was.
  • Comparative Example 7 86.2 mass by the method similar to Example 1 except having used ethylene glycol (boiling point 197 degreeC, SP value 14.6) instead of diethylene glycol monobutyl ether as a polar solvent whose boiling point is 150-300 degreeC. % Silver fine particles, 11.2% by mass of a polar solvent having a boiling point of 150 to 300 ° C., and 2.6% by mass of an acrylic dispersant solution (an acrylic dispersant composed of butyl methacrylate, which is a solid content of M1400). A silver fine particle dispersion containing 3% by mass with respect to the silver fine particles was obtained.

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Abstract

有機保護剤としてオクチルアミンなどの炭素数8~12のアミンで被覆された平均一次粒子径1~100nmの銀微粒子(銀微粒子分散液中の銀の含有量が30~90質量%)と、沸点が150~300℃の極性溶媒(5~70質量%)と、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルの少なくとも一方からなる分散剤などのアクリル系分散剤(銀微粒子に対して1.5~5質量%)とを含む銀微粒子分散液を製造する。

Description

銀微粒子分散液
 本発明は、銀微粒子分散液に関し、特に、電子部品の微細な電極や回路などの形成に使用する銀微粒子分散液に関する。
 従来、電子部品の微細な電極や回路などを形成するために、数nm~数十nm程度の粒径の銀微粒子(銀ナノ粒子)を分散媒中に分散させた導電性インクや、銀ナノ粒子をバインダ樹脂および溶剤と混合してペースト状にした導電性ペーストを、基板上に塗布した後、100~200℃程度の低温で加熱して焼成することによって、銀微粒子同士を焼結させて銀導電膜を形成することが知られている。
 このような導電性インクや導電性ペーストに使用する銀微粒子は、非常に活性が高く、低温でも焼結が進み易く、そのままでは粒子として不安定である。そのため、銀微粒子同士の焼結や凝集を防止して、銀微粒子の独立性や保存安定性を確保するために、銀微粒子の表面を有機化合物からなる有機保護剤で被覆して溶媒中に分散させた銀微粒子分散液として保存することが知られている。
 このような銀微粒子分散液に使用することができる有機保護剤で表面が被覆された銀微粒子として、炭素数6~12の1級アミンからなる有機保護剤で被覆された平均粒子径3~20nmの銀粒子が提案されている(例えば、特開2009−138242号公報参照)。
 しかし、特開2009−138242号公報に提案されたように1級アミンのような有機保護剤で被覆された銀微粒子は、疎水性になるため、極性溶媒中で凝集体になり、極性溶媒に対する分散性が悪く、そのため、この銀微粒子を極性溶媒に分散させた銀微粒子分散液の粘度が高くなり、この銀微粒子分散液を使用して銀導電膜を作製すると、銀導電膜の抵抗が高くなるという問題がある。一方、このような有機保護剤で被覆された銀微粒子は、非極性溶媒に対する分散性は良好であるが、この銀微粒子を非極性溶媒に分散させた銀微粒子分散液と樹脂バインダを使用して導電性ペーストを作製すると、一般に非極性溶媒と樹脂バインダとの相溶性が悪く、樹脂バインダを溶解させることができないという問題がある。
 したがって、本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、極性溶媒を使用しても、銀微粒子の分散性が良好で、保存安定性に優れ、適度な粘度を有し、低温で焼成することができ、低抵抗の銀導電膜を作製することができる、銀微粒子分散液を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、沸点が150~300℃の極性溶媒に、有機保護剤として炭素数8~12のアミンで被覆された銀微粒子を、この銀微粒子に対して1.5~5質量%のアクリル系分散剤とともに添加することにより、極性溶媒を使用しても、銀微粒子の分散性が良好で、保存安定性に優れ、適度な粘度を有し、低温で焼成することができ、低抵抗の銀導電膜を作製することができる、銀微粒子分散液を製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明による銀微粒子分散液は、沸点が150~300℃の極性溶媒に、有機保護剤として炭素数8~12のアミンで被覆された銀微粒子が、この銀微粒子に対して1.5~5質量%のアクリル系分散剤とともに添加されていることを特徴とする。
 この銀微粒子分散液において、アミンがオクチルアミンであるのが好ましく、銀微粒子の平均一次粒子径が1~100nmであるのが好ましい。また、沸点が150~300℃の極性溶媒は、グリコールエーテル系溶剤またはテルピネオールであるのが好ましく、グリコールエーテル系溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルまたはジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートであるのが好ましい。また、アクリル系分散剤は、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルの少なくとも一方からなる分散剤であるのが好ましく、メタクリル酸ブチルエステルからなる分散剤であるのがさらに好ましい。また、銀微粒子分散液中の銀の含有量が30~90質量%であるのが好ましく、極性溶媒の含有量が5~70質量%であるのが好ましい。
 本発明によれば、極性溶媒を使用しても、銀微粒子の分散性が良好で、保存安定性に優れ、適度な粘度を有し、低温で焼成することができ、低抵抗の銀導電膜を作製することができる、銀微粒子分散液を提供することができる。
 本発明による銀微粒子分散液の実施の形態は、沸点が150~300℃、好ましくは200~260℃の極性溶媒に、有機保護剤として炭素数8~12のアミンで被覆された銀微粒子が、この銀微粒子に対して1.5~5質量%のアクリル系分散剤とともに添加されている。
 炭素数8~12のアミンとして、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミンなどを使用することができ、オクチルアミンを使用するのが好ましい。このような1級アミンで銀微粒子を被覆することにより、銀微粒子間の焼結を防ぎ、銀微粒子間の距離を適度に保つことができる。1級アミンの炭素数が12よりも大きくなると、熱分解時に高い熱エネルギーが必要となり、一方、炭素数が8より小さくなると、銀微粒子を被覆する作用が弱くなり、銀微粒子を分散させるのが困難になり、凝集粒子になり易く、また、経時安定性が悪くなる。
 銀微粒子は、平均一次粒子径が1~100nmであるのが好ましく、10~50nmであるのがさらに好ましく、20~50nmであるのが最も好ましい。平均一次粒子径が100nmよりも大きいと、銀微粒子として期待される低温焼結性が得られ難くなる。
 沸点が150~300℃の極性溶媒として、エーテル基を有するグリコールエーテル系溶剤またはテルピネオールを使用するのが好ましい。グリコールエーテル系溶剤として、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルまたはジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートであるのが好ましい。なお、この極性溶媒は、溶解パラメータ(SP値)が8.0~12.0であるのが好ましく、8.5~11.5であるのがさらに好ましい。
 アクリル系分散剤の添加量は、銀微粒子に対して1.5~5質量%であり、1.5~3質量%であるのが好ましい。銀微粒子分散液中のアクリル系分散剤が5質量%を超えると、銀微粒子分散液を使用して形成した銀導電膜の比抵抗値が高くなるおそれがある。アクリル系分散剤は、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルの少なくとも一方からなる分散剤であるのが好ましく、これらの分散剤がオキシアルキレン基を有するのが好ましい。
 メタクリル酸エステルからなる分散剤としては、以下の式[I]で示すメタクリル酸ブチルエステルを骨格とし、数万程度以下の低分子量であり、官能基を有しない化合物を含む分散剤を使用するのが好ましい。骨格にカルボキシル基を有すると、銀微粒子の表面のアミンと置換して、焼結性が悪くなる。また、分散剤の重量平均分子量は、数万程度より大きくなると、粘度が高くなり過ぎるので、好ましくは数万程度以下の低分子量であり、さらに好ましくは40,000以下であり、最も好ましくは25,000以下である。このようなメタクリル酸ブチルエステルを骨格とした分散剤として、積水化学工業株式会社製のM1400(ジエチレングリコールモノブチルエーテル溶剤中に固形分としてメタクリル酸ブチルエステル43質量%、重量平均分子量20,000)、M1200(ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート溶剤中に固形分としてメタクリル酸ブチルエステル43質量%、重量平均分子量20,000)、M1000(テルピネオール溶剤中に固形分としてメタクリル酸ブチルエステル43質量%、重量平均分子量20,000)などを使用することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 銀微粒子分散液中の銀の含有量は、30~90質量%であるのが好ましく、70~90質量%であるのがさらに好ましい。また、極性溶媒の含有量は、5~70質量%であるのが好ましく、7~15質量%であるのがさらに好ましい。
 本発明による銀微粒子分散液の実施の形態は、水中において、有機保護剤として炭素数8~12のアミンの存在下で、銀化合物を還元処理して、有機保護剤で被覆された銀微粒子を含む水スラリーを得た後、デカンテーションにより銀微粒子を沈降させ、上澄み液を除去して、得られたウエットな状態の銀微粒子をアクリル系分散剤とともに沸点が150~300℃の極性溶媒に添加した後、窒素雰囲気中において室温~100℃、好ましくは80℃以下の温度で12時間以上乾燥させて水分を除去することにより製造することができる。なお、乾燥温度が高過ぎると銀微粒子同士が焼結してしまうので好ましくない。
 有機保護剤は、銀化合物の銀に対するモル比が0.05~6になるように添加するのが好ましい。
 還元処理は、60℃より低い温度で行われるのが好ましく、10~50℃の温度で行われるのがさらに好ましい。60℃以上になると、銀微粒子同士が有機保護剤で保護されるより、銀微粒子同士が凝集して融着し易くなるので好ましくない。また、還元処理の反応時間は、30分以下であるのが好ましく、10分以下であるのがさらに好ましい。
 還元剤として、銀を還元することができれば、種々の還元剤を使用することができるが、酸性の還元剤の場合、カルボニル基を有する還元剤を使用すると、銀微粒子を得ることができるものの、一部が有機保護剤と反応してアミド結合してしまうので、塩基性の還元剤を使用するのが好ましく、ヒドラジンまたはNaBHを使用するのがさらに好ましい。この還元剤は、銀化合物の銀に対するモル比が0.1~2.0になるように添加するのが好ましい。
 銀化合物として、銀塩または銀酸化物を使用するのが好ましく、硝酸銀を使用するのがさらに好ましい。この銀化合物は、反応水溶液中において銀イオン濃度が0.01~1.0モル/Lになるように添加するのが好ましく、0.03~0.2モル/Lになるように添加するのがさらに好ましい。
 なお、「平均一次粒子径」は、銀微粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)(日立ハイテクノロジーズ株式会社製のS−4700)または透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製のJEM−1011)により所定の倍率(粒子径が20nm以下ではTEMにより180,000倍、20nmより大きく30nm以下ではSEMにより80,000倍、30nmより大きく100nm以下ではSEMにより50,000倍、100nmより大きく300nm以下ではSEMにより30,000倍、300nmより大きい場合はSEMにより10,000倍)で観察し、そのSEM画像またはTEM画像上の100個以上の任意の銀微粒子について、画像解析ソフト(旭化成エンジニアリング株式会社製のA像くん(登録商標))により算出することができる。
 また、得られた銀微粒子分散液を三本ロールミル、ビーズミル、湿式ジェットミル、超音波ホモジナイザーなどにより混練脱泡することによって銀微粒子混練物を作製し、基板上に塗布した後、100~200℃程度の低温で加熱して焼成することによって、銀微粒子同士を焼結させて銀導電膜を形成することができる。この銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度は、グラインドゲージにより評価すると、最大粒径Dmax(第1スクラッチ(1stスクラッチ))が15μm以下であるのが好ましく、10μm以下であるのがさらに好ましい。また、銀微粒子混練物の粘度は、銀導電膜を形成するために銀微粒子混練物を基板に塗布する際に、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビアオフセット法などの印刷方法により塗布する場合には、25℃、5rpmで100Pa・s以下であるのが好ましく、80Pa・s以下であるのがさらに好ましい。
 以下、本発明による銀微粒子分散液の実施例について詳細に説明する。
 5Lの反応槽に反応媒体としての純水3422.0gを入れて40℃に調温した後、有機保護剤としてのオクチルアミン(和光純薬株式会社製の特級、分子量129.24、炭素数8)51.1g(Agに対する有機保護剤のモル比(オクチルアミンのモル数/銀のモル数)=2)と、還元剤としてのヒドラジン水和物(大塚化学株式会社の80%溶液)6.2g(Agに対する還元剤のモル比(ヒドラジン水和物のモル数/銀のモル数)=0.5)を添加し、不活性ガスとして窒素ガスを2L/分の流量で吹き込みながら、羽根を備えた攪拌棒を外部モータにより345rpmで回転させて攪拌した。次いで、銀化合物として硝酸銀結晶(東洋化学株式会社製)33.6gを純水180.0gに溶かした水溶液を一挙に添加した後、2分間攪拌して、有機保護剤としてオクチルアミンで被覆された銀微粒子を含む水スラリーを得た。
 このようにして得られた水スラリー中の銀微粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)(日立ハイテクノロジーズ株式会社製のS−4700)により倍率50,000倍で観察し、そのSEM画像上の100個以上の任意の銀微粒子について、画像解析ソフト(旭化成エンジニアリング株式会社製のA像くん(登録商標))により平均一次粒子径を算出したところ、35.6nmであった。
 次に、得られた銀微粒子の水スラリーからデカンテーションにより銀微粒子を沈降させた後、上澄み液を除去し、ウエットな状態の銀微粒子を回収した。
 次に、回収したウエットな状態の(オクチルアミンで被覆された)銀微粒子59.9g(オクチルアミンで被覆された銀微粒子65.5質量%)を、アクリル系分散剤溶液として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルにメタクリル酸ブチルエステルを溶解させた分散液(積水化学工業株式会社製のM1400)2.8gとともに、沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点230℃、溶解パラメータ(SP値)9.5)3.5gに添加した後、窒素雰囲気中において室温で24時間乾燥させて水分を除去することにより、86.2質量%の銀微粒子と11.2質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.6質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 次に、得られた銀微粒子分散液を三本ロールミルに通し、混練脱泡を行って銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を粘度測定装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のHAAKE ReoStress6000)により、25℃、5rpmで測定したところ、70.6Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ(1stスクラッチ))が6μm、第4スクラッチ(4thスクラッチ)(グラインドゲージによる混練物中の銀微粒子の粒度測定において最大粒径から4番目に大きい粒径)が1μm未満であった。
 また、得られた銀微粒子分散液をメタルマスクにより10mm四方の大きさで厚さ30μmになるようにガラス基板上に塗布した後、熱風乾燥機(ヤマト科学株式会社製のDKM400)によって130℃で30分間焼成して銀微粒子を焼結させることにより、ガラス基板上に銀導電膜を形成した。この銀導電膜の比抵抗値を、表面抵抗測定装置(株式会社東洋精密製のSURFCOM1500DX)で測定した表面抵抗と膜厚測定器で得られた膜厚から算出したところ、11.5μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液を乾燥させて走査型電子顕微鏡(SEM)で観察するとともに、得られた銀微粒子分散液を大気中において25℃で3日間保管後にSEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
 沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテルの添加量を4.9g、アクリル系分散剤溶液の添加量を1.4gとした以外は、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と12.5質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と1.3質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して1.5質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、52.3Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が3μm、第4スクラッチが1μm未満であった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、5.6μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
 沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテルの代わりに、ジエチレングリコールジブチルエーテル(沸点255℃、SP値9.5)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と11.2質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.6質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、78.4Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が10μm、第4スクラッチが6μmであった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、10.3μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
 沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテルの代わりに、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点247℃、SP値8.9)を使用し、アクリル系分散剤溶液として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートにメタクリル酸ブチルエステルを溶解させた分散液(積水化学工業株式会社製のM1400)の代わりに、アクリル系分散剤溶液(積水化学工業株式会社製のM1200)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と11.2質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.6質量%のアクリル系分散剤溶液(M1200の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、40.2Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が6μm、第4スクラッチが1μm未満であった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、5.7μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
 沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテルの代わりに、テルピネオール(沸点217℃、SP値11.1)を使用し、アクリル系分散剤溶液(積水化学工業株式会社製のM1400)の代わりに、アクリル系分散剤溶液として、テルピネオールにメタクリル酸ブチルエステルを溶解させた分散液(積水化学工業株式会社製のM1000)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と11.2質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.6質量%のアクリル系分散剤溶液(M1000の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、35.0Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が6μm、第4スクラッチが1μm未満であった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、6.2μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
 5Lの反応槽に反応媒体としての純水3422.0gを入れて40℃に調温した後、有機保護剤としてのオクチルアミン(和光純薬株式会社製の特級、分子量129.24、炭素数8)51.1g(Agに対する有機保護剤のモル比2)と、還元剤としてのヒドラジン水和物(大塚化学株式会社の80%溶液)12.4g(Agに対する還元剤のモル比1)を添加し、不活性ガスとして窒素ガスを2L/分の流量で吹き込みながら、羽根を備えた攪拌棒を外部モータにより345rpmで回転させて攪拌した。次いで、銀化合物として硝酸銀結晶(東洋化学株式会社製)33.6gと28質量%のアンモニア水(和光純薬工業株式会社製の特級)55.2gを純水180.0gに溶かした水溶液を一挙に添加した後、2分間攪拌して、有機保護剤としてオクチルアミンで被覆された銀微粒子を含む水スラリーを得た。
 このようにして得られた水スラリー中の銀微粒子の平均一次粒子径を実施例1と同様の方法により算出したところ、87.5nmであった。
 次に、得られた銀微粒子の水スラリーからデカンテーションにより銀微粒子を沈降させた後、上澄み液を除去し、ウエットな状態の銀微粒子を回収した。
 次に、回収したウエットな状態の(オクチルアミンで被覆された)銀微粒子59.9g(オクチルアミンで被覆された銀微粒子66.9質量%)を、アクリル系分散剤溶液(積水化学工業株式会社製のM1400)1.4gとともに、沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点230℃、SP値9.5)5.0gに添加した後、窒素雰囲気中において室温で24時間乾燥させて水分を除去することにより、86.2質量%の銀微粒子と12.5質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と1.3質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して1.5質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、35.2Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が13μm、第4スクラッチが1μm未満であった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、6.3μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
 実施例1と同様の方法で回収したウエットな状態の(オクチルアミンで被覆された)銀微粒子59.9g(オクチルアミンで被覆された銀微粒子65.5質量%)を、アクリル系分散剤溶液(積水化学工業株式会社製のM1400)2.8gとともに、沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点230℃、SP値9.5)9.5gに添加した後、窒素雰囲気中において室温で24時間乾燥させて水分を除去することにより、76.1質量%の銀微粒子と21.6質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.3質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、0.65Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が9μm、第4スクラッチが1μm未満であった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、9.0μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
 実施例1と同様の方法で回収したウエットな状態の(オクチルアミンで被覆された)銀微粒子59.9g(オクチルアミンで被覆された銀微粒子65.5質量%)を、アクリル系分散剤溶液(積水化学工業株式会社製のM1400)2.8gとともに、沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点230℃、SP値9.5)17.5gに添加した後、窒素雰囲気中において室温で24時間乾燥させて水分を除去することにより、65.9質量%の銀微粒子と32.1質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.0質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、0.04Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が1μm未満、第4スクラッチが1μm未満であった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、7.6μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
比較例1
 沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテルの添加量を6.3gとし、アクリル系分散剤溶液を添加しなかった以外は、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と13.8質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度について、実施例1と同様の方法により測定を試みたが、粘度が高過ぎて、測定することができなかった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が50μm以上、第4スクラッチが40μmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後にも銀微粒子の凝集が殆どなく、保存安定性に優れていることがわかった。
比較例2
 有機保護剤としてオクチルアミンの代わりにヘキシルアミン(和光純薬株式会社製の特級、分子量101.19、炭素数6)39.6g(Agに対する有機保護剤のモル比2)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、有機保護剤としてヘキシルアミンで被覆された銀微粒子を含む水スラリーを得た。なお、水スラリー中の銀微粒子の平均一次粒子径を、実施例1と同様の方法により算出したところ、32.1nmであった。また、得られた銀微粒子を含む水スラリーから、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と11.2質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.6質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、61.7Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が10μm、第4スクラッチが3μmであった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、7.3μΩ・cmであった。
 また、得られた銀微粒子分散液について、実施例1と同様の方法により、SEMで観察して比較したところ、3日後では銀微粒子が凝集し、保存安定性が悪いことがわかった。
比較例3
 5Lの反応槽に反応媒体としての純水3422.0gを入れて40℃に調温した後、有機保護剤としてのオレイルアミン(和光純薬株式会社製の特級、分子量267.47、炭素数18)105.8g(Agに対する有機保護剤のモル比2)と、銀化合物として硝酸銀結晶(東洋化学株式会社製)33.6gを純水180.0gに溶かした水溶液を添加し、不活性ガスとして窒素ガスを2L/分の流量で吹き込みながら、羽根を備えた攪拌棒を外部モータにより345rpmで回転させて攪拌した。次いで、還元剤としてのNaBH(和光純薬工業株式会社製の特級)2.8g(Agに対する還元剤のモル比1.5)を40質量%のNaOH水溶液20.6gに溶解した水溶液を一挙に添加した後、2分間攪拌して、有機保護剤としてオレイルアミンで被覆された銀微粒子を含む水スラリーを得た。この水スラリー中の銀微粒子の平均一次粒子径を、実施例1と同様の方法により算出したところ、24.3nmであった。また、得られた銀微粒子を含む水スラリーから、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と11.2質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.6質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、169.8Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が25μm、第4スクラッチが8μmであった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、411.2μΩ・cmであった。
比較例4
 アクリル系分散剤溶液(積水化学工業株式会社製のM1400)の代わりにポリウレタン系分散剤溶液(東洋紡株式会社製のバイロンUR8300、メチルエチルケトン/トルエン(50質量%/50質量%)溶剤中に固形分30質量%)4.0gを添加した以外は、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と11.2質量%のグリコールエーテル系溶剤と2.6質量%のポリウレタン系分散剤溶液(UR8300の固形分であるウレタン変性ポリエステルからなる分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、338.4Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が12μm、第4スクラッチが3μmであった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、8.8μΩ・cmであった。
比較例5
 沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテルの添加量を5.5g、アクリル系分散剤溶液(積水化学工業株式会社製のM1400)の添加量を0.9gとした以外は、実施例1と同様の方法により、86.0質量%の銀微粒子と13.2質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と0.8質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して1質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、121.0Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が22μm、第4スクラッチが4μmであった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した銀導電膜の比抵抗値を、実施例1と同様の方法により算出したところ、4.9μΩ・cmであった。
比較例6
 5Lの反応槽に反応媒体としての純水3422.0gを入れて40℃に調温した後、有機保護剤としてのオクチルアミン(和光純薬株式会社製の特級、分子量129.24、炭素数8)51.1g(Agに対する有機保護剤のモル比2)と、還元剤としてのヒドラジン水和物(大塚化学株式会社の80%溶液)6.2g(Agに対する還元剤のモル比2)と、濃度50質量%の水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製)26gを添加し、不活性ガスとして窒素ガスを2L/分の流量で吹き込みながら、羽根を備えた攪拌棒を外部モータにより345rpmで回転させて攪拌した。次いで、銀化合物として硝酸銀結晶(東洋化学株式会社製)33.6gを純水180.0gに溶かした水溶液を一挙に添加した後、2分間攪拌して、有機保護剤としてオクチルアミンで被覆された銀微粒子を含む水スラリーを得た。
 このようにして得られた水スラリー中の銀微粒子の平均一次粒子径を走査型電子顕微鏡の倍率180,000倍にした以外は実施例1と同様の方法により算出したところ、18.3nmであった。
 次に、得られた銀微粒子の水スラリーからデカンテーションにより銀微粒子を沈降させた後、上澄み液を除去し、ウエットな状態の銀微粒子を回収した。
 次に、回収したウエットな状態の(オクチルアミンで被覆された)銀微粒子59.9g(オクチルアミンで被覆された銀微粒子51.8質量%)を、アクリル系分散剤溶液(積水化学工業株式会社製のM1400)6.3gとともに、沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点230℃、SP値9.5)0.4gに添加した後、窒素雰囲気中において室温で24時間乾燥させて水分を除去することにより、82.2質量%の銀微粒子と10.6質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と7.2質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して8質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物を作製した。この銀微粒子混練物の粘度を、実施例1と同様の方法により測定したところ、61.9Pa・sであった。また、銀微粒子混練物に含まれる銀微粒子の粒度をグラインドゲージにより評価したところ、最大粒径Dmax(第1スクラッチ)が2μm、第4スクラッチが1μm未満であった。また、得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により形成した表面抵抗は、オーバーロード(OL)で測定不能であり、銀導電膜の比抵抗値を算出することができなかった。
比較例7
 沸点が150~300℃の極性溶媒としてのジエチレングリコールモノブチルエーテルの代わりに、エチレングリコール(沸点197℃、SP値14.6)を使用した以外は、実施例1と同様の方法により、86.2質量%の銀微粒子と11.2質量%の沸点が150~300℃の極性溶媒と2.6質量%のアクリル系分散剤溶液(M1400の固形分であるメタクリル酸ブチルエステルからなるアクリル系分散剤が銀微粒子に対して3質量%)を含む銀微粒子分散液を得た。
 得られた銀微粒子分散液から、実施例1と同様の方法により、銀微粒子混練物の作製を試みたが、分離により、ペーストとして作製することができなかった。
 これらの実施例および比較例の結果を表1~表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004

Claims (9)

  1.  沸点が150~300℃の極性溶媒に、有機保護剤として炭素数8~12のアミンで被覆された銀微粒子が、この銀微粒子に対して1.5~5質量%のアクリル系分散剤とともに添加されていることを特徴とする、銀微粒子分散液。
  2.  前記アミンがオクチルアミンであることを特徴とする、請求項1に記載の銀微粒子分散液。
  3.  前記銀微粒子の平均一次粒子径が1~100nmであることを特徴とする、請求項1に記載の銀微粒子分散液。
  4. 前記150~300℃の極性溶媒がグリコールエーテル系溶剤またはテルピネオールであることを特徴とする、請求項1に記載の銀微粒子分散液。
  5.  グリコールエーテル系溶剤がジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルまたはジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートであることを特徴とする、請求項4に記載の銀微粒子分散液。
  6. 前記アクリル系分散剤がアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルの少なくとも一方からなる分散剤であることを特徴とする、請求項1に記載の銀微粒子分散液。
  7.  前記アクリル系分散剤がメタクリル酸ブチルエステルからなる分散剤であることを特徴とする、請求項1に記載の銀微粒子分散液。
  8.  前記銀微粒子分散液中の銀の含有量が30~90質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の銀微粒子分散液。
  9.  前記銀微粒子分散液中の前記極性溶媒の含有量が5~70質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の銀微粒子分散液。
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