JP2012041534A - 機械特性が向上した高導電性部分のための銀ナノ粒子インク組成物 - Google Patents

機械特性が向上した高導電性部分のための銀ナノ粒子インク組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】導電材として銀ナノ粒子を含有し、基材への接着性に優れる導電性インク組成物の提供。
【解決手段】導電性インク組成物であって、有機物で安定化された銀ナノ粒子と、溶媒と、式(1)のポリビニルアルコール誘導体樹脂とを含み、該ポリビニルアルコール誘導体樹脂の含有量が、当該インク組成物の0.1〜約5重量%である導電性インク組成物。

式中、Rは、二価の炭化水素結合等であり;RおよびRは、アルキル基、芳香族基または置換された芳香族基である。
【選択図】なし

Description

液体堆積技術を用いる電子回路要素の製造は、この技術が、電気用途(例えば、薄膜トランジスタ(TFT)、発光ダイオード(LED)、RFIDタグ、太陽電池など)での従来の主流技術であるアモルファスシリコン技術の有望な低コスト代替技術であるため、非常に注目されている。しかし、実際に応用する際に導電性、加工時の要求事項、費用に関する要求事項の基準を満たすような、機能性電極、ピクセルパッド、導電トレース、導電線、導電性配線を堆積させ、および/またはパターン化することは、大きな挑戦である。
このような電気用途で、溶液中で加工可能な導電体を用いることは、とても関心が高い。銀ナノ粒子系インクは、プリンテッドエレクトロニクスの有望な材料群である。しかし、ほとんどの銀(および金)ナノ粒子は、溶液への適度な溶解度および安定性を確保するために、分子量の大きな安定化剤を必要とすることが多い。これらの分子量の大きな安定化剤は、安定剤を焼き切ってしまうために、銀ナノ粒子のアニーリング温度を200℃より高い温度まで必然的に上げることになり、この温度は、この溶液がコーティングされる可能性があるポリエチレンテレフタレート(PET)およびポリエチレンナフタレート(PEN)のようなほとんどの低コストプラスチック基板には適さず、これらの物質に損傷を生じてしまうことがある。
さらに、現行の銀ナノ粒子組成物は、ある種の基板との接着性という点で問題がある場合がある。印刷した銀部分表面を単にこすることによって、および/または表面と接触することによって、このような銀ナノ粒子組成物から得た印刷部分の損傷が避けられない場合がある。したがって、銀ナノ粒子組成物の接着性が悪いことは、特定の用途(例えば、印刷したアンテナ)で使用する際の制限となり得る。
テープを貼る前の、実施例1の印刷した導電線の写真である。 テープを貼った後の、実施例1の印刷した導電線の写真である。 実施例1の印刷した導電線からテープをはがした後の、テープの写真である。 テープを貼る前の、実施例2の印刷した導電線の写真である。 テープを貼った後の、実施例2の印刷した導電線の写真である。 実施例2の印刷した導電線からテープをはがした後の、テープの写真である。 テープを貼る前の、比較例の印刷した導電線の写真である。 テープを貼った後の、比較例の印刷した導電線の写真である。 比較例の印刷した導電線からテープをはがした後の、テープの写真である。
本明細書には、安定化された銀ナノ粒子を含み、基板表面への接着性が改良されたインク組成物が記載されている。インク組成物は、銀ナノ粒子溶液で構成されており、この溶液は、銀ナノ粒子と、安定化剤と、溶媒とを含んでいてもよい。また、インク組成物は、PVB樹脂を含んでいてもよい。インク組成物を基板に印刷した後、基板をアニーリングし、基板上に導電性銀部分を作成する。
用語「ナノ」は、「銀ナノ粒子」として使用される場合、例えば、粒径が、約1,000nm未満、例えば、約0.5nm〜約1,000nmであることを指す。粒径は、TEM(透過型電子顕微鏡法)または他の適切な方法で決定した場合の、金属粒子の平均直径を指す。一般的に、本明細書に記載したプロセスから得られた銀ナノ粒子には、複数の粒径が存在していてもよい。いくつかの実施形態では、異なる大きさの銀ナノ粒子が存在することは許容範囲である。
銀ナノ粒子は、例えば、少なくとも約5日間〜約1ヶ月間、約1週間〜約6ヶ月間、約1週間〜1年を超える期間、安定であってもよい(つまり、インク組成物中の銀ナノ粒子の沈殿または凝集が最低限であるような期間)。安定性は、種々の方法、例えば、粒径を調べる動的光散乱法、フィルターに残った固形分を評価するための、所定の孔径(例えば、1μm)を有するフィルターを用いる単純濾過法を用いてモニタリングすることができる。
銀ナノ粒子の代わりに、または銀ナノ粒子とともに、例えば、Al、Au、Pt、Pd、Cu、Co、Cr、In、Ni、特に、遷移金属、例えば、Au、Pt、Pd、Cu、Cr、Ni、およびこれらの混合物のようなさらなる金属ナノ粒子を使用してもよい。さらに、インク組成物は、例えば、Au−Ag、Ag−Cu、Ag−Ni、Au−Cu、Au−Ni、Au−Ag−Cu、Au−Ag−Pdのような銀ナノ粒子コンポジットまたは金属ナノ粒子コンポジットを含んでいてもよい。また、コンポジットは、金属以外のもの、例えば、Si、C、Geを含んでいてもよい。コンポジットの種々の成分は、例えば、約0.01%〜約99.9重量%、特に、約10%〜約90重量%の範囲で存在してもよい。
インク組成物中の銀ナノ粒子の重量%は、例えば、約10重量%〜約80重量%、約30重量%〜約60重量%、または約40重量%〜約70重量%であってもよい。
本明細書に記載のインク組成物は、銀ナノ粒子表面に会合した安定化剤を含んでおり、この安定化剤は、基板上に金属部分を作成している間、銀ナノ粒子をアニーリングするまでは除去されない。安定化剤は、有機物であってもよい。
いくつかの実施形態では、安定化剤は、銀ナノ粒子表面に物理的または化学的に会合する。この様式で、銀ナノ粒子は、粒子表面で、液体溶液の外側に安定化剤を有している。つまり、表面に安定化剤を有するナノ粒子を、ナノ粒子と安定化剤の複合体を形成する際に使用する反応混合物溶液から単離し、回収してもよい。次いで、このようにして安定化されたナノ粒子を、印刷可能な液体を作成するための溶媒に簡単に、均一に分散させることができる。
本明細書で使用される場合、銀ナノ粒子と安定化剤とが「物理的または化学的に会合する」という句は、化学結合および/または任意の他の物理的な結合であってもよい。化学結合は、例えば、共有結合、水素結合、配位錯体結合、またはイオン結合、または異なる化学結合の混合状態の形態をなしていてもよい。物理的な結合は、例えば、ファンデルワールス力、双極子−双極子相互作用、または異なる物理的な結合の混合状態の形態をなしていてもよい。
「有機安定化剤」の「有機」という用語は、例えば、炭素原子が存在することを指すが、有機安定化剤は、1個以上の金属以外のヘテロ原子(例えば、窒素、酸素、硫黄、ケイ素、ハロゲンなど)を含んでいてもよい。有機安定化剤は、米国特許第7,270,694号に記載されているような有機アミン安定化剤であってもよい。有機アミンの例は、アルキルアミン、例えば、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ヘキサデシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、ジアミノヘプタン、ジアミノオクタン、ジアミノノナン、ジアミノデカン、ジアミノオクタン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、メチルプロピルアミン、エチルプロピルアミン、プロピルブチルアミン、エチルブチルアミン、エチルペンチルアミン、プロピルペンチルアミン、ブチルペンチルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミンなど、またはこれらの混合物である。
他の有機安定化剤の例としては、例えば、チオールおよびチオール誘導体、−OC(=S)SH(キサントゲン酸)、ポリエチレングリコール、ポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドン、および他の有機界面活性剤が挙げられる。有機安定化剤は、チオール、例えば、ブタンチオール、ペンタンチオール、ヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール;ジチオール、例えば、1,2−エタンジチオール、1,3−プロパンジチオール、1,4−ブタンジチオール;またはチオールとジチオールの混合物とからなる群から選択されてもよい。有機安定化剤は、キサントゲン酸、例えば、キサントゲン酸 O−メチル、キサントゲン酸 O−エチル、O−プロピルキサントゲン酸、O−ブチルキサントゲン酸、O−ペンチルキサントゲン酸、O−ヘキシルキサントゲン酸、O−ヘプチルキサントゲン酸、O−オクチルキサントゲン酸、O−ノニルキサントゲン酸、O−デシルキサントゲン酸、O−ウンデシルキサントゲン酸、O−ドデシルキサントゲン酸からなる群から選択されてもよい。金属ナノ粒子を安定化させることが可能なピリジン誘導体(例えば、ドデシルピリジン)および/または有機ホスフィンを含有する有機安定化剤を、有望な安定化剤として用いてもよい。
安定化された銀ナノ粒子のさらなる例としては、米国特許公開第2009/0148600号に記載されているカルボン酸−有機アミン複合体で安定化された銀ナノ粒子;米国特許公開第2007/0099357 A1号に記載されているカルボン酸安定化剤銀ナノ粒子、および米国特許公開第2009/0181183号に記載されている、熱によって除去可能な安定化剤およびUVによって分解可能な安定化剤が挙げられる。
銀ナノ粒子表面が安定化剤で覆われている程度はさまざまであってもよく、例えば、安定化剤が銀ナノ粒子を安定化させる能力によって、一部分覆われているものから、完全に覆われているものまでさまざまである。もちろん、個々の銀ナノ粒子の中で、安定剤に覆われている程度は、同じように変動している。
銀ナノ粒子中の有機安定化剤の重量%(銀ナノ粒子と安定化剤のみを含み、溶媒は含まない)は、例えば、約3重量%〜約80重量%、約5重量%〜約60重量%、約10重量%〜約50重量%、または約10重量%〜約30重量%であってもよい。
いくつかの実施形態では、銀ナノ粒子は、有機アミンで安定化された銀ナノ粒子である。銀ナノ粒子(銀と安定化剤のみ)中の銀の重量%は、約60%〜約95%である。銀ナノ粒子溶液(溶媒を含む)中の銀ナノ粒子の重量%は、約20%〜約80%である。銀インク組成物中の銀ナノ粒子の重量%は、約10%〜約80%であってもよい。
溶媒は、安定化された銀ナノ粒子およびポリビニルアルコール誘導体樹脂を分散させやすくするはずである。溶媒の例としては、例えば、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、デカリン、テトラリン)、炭素原子を約10〜約18個含むアルカン、アルケンまたはアルコール(例えば、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、ヘキサデカン、1−ウンデカノール、2−ウンデカノール、3−ウンデカノール、4−ウンデカノール、5−ウンデカノール、6−ウンデカノール、1−ドデカノール、2−ドデカノール、3−ドデカノール、4−ドデカノール、5−ドデカノール、6−ドデカノール、1−トリデカノール、2−トリデカノール、3−トリデカノール、4−トリデカノール、5−トリデカノール、6−トリデカノール、7−トリデカノール、1−テトラデカノール、2−テトラデカノール、3−テトラデカノール、4−テトラデカノール、5−テトラデカノール、6−テトラデカノール、7−テトラデカノールなど);アルコール(例えば、テルピネオール(α−テルピネオール)、β−テルピネオール、ゲラニオール、シネオール、シトラール、リナロール、4−テルピネオール、ラバンズロール、シトロネロール、ネロール、メントール、ボルネオール、ヘキサノール、ヘプタノール、シクロヘキサノール、3,7−ジメチルオクタ−2,6−ジエン−1−オール、2−(2−プロピル)−5−メチル−シクロヘキサン−1−オールなど);イソパラフィン系炭化水素(例えば、イソデカン、イソドデカン、ISOPAR E、ISOPAR G、ISOPAR H、ISOPAR L、ISOPAR Mのようなイソパラフィンの市販混合物(上述のものはすべて、Exxon Chemical Company製)、SHELLSOL(Shell Chemical Company製)、SOLTROL (Philips Oil Co.,Ltd.製)、BEGASOL(Mobil Petroleum Co.,Inc.製)、IP Solvent 2835(Idemitsu Petrochemical Co.,Ltd.製);ナフタレン系油;テトラヒドロフラン;クロロベンゼン;ジクロロベンゼン;トリクロロベンゼン;ニトロベンゼン;シアノベンゼン;アセトニトリル;ジクロロメタン;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF);およびこれらの混合物が挙げられる。1種類、2種類、3種類またはそれ以上の溶媒を用いてもよい。
2種以上の溶媒を用いる実施形態では、それぞれの溶媒は、任意の適切な容積比または重量比で存在してもよく、例えば、約99(第1の溶媒):1(第2の溶媒)〜約1(第1の溶媒):99(第2の溶媒)で存在してもよい(約80(第1の溶媒):20(第2の溶媒)〜約20(第1の溶媒):80(第2の溶媒)の容積比または重量比を含む)。例えば、溶媒は、テルピネオール、ヘキサノール、ヘプタノール、シクロヘキサノール、3,7−ジメチルオクタ−2,6−ジエン−1−オール、2−(2−プロピル)−5−メチル−シクロヘキサン−1−オールなどからなる群から選択される溶媒と、デカリン、ヘキサデカン、ヘキサデセン、1,2,4−トリメチルベンゼンからなる群から選択される少なくとも1つの炭化水素溶媒とで構成される混合物であってもよい。
溶媒は、銀インク組成物中、組成物の少なくとも10重量%、例えば、約10重量%〜約90重量%の量で存在していてもよい。
銀インク組成物は、少なくとも1つのポリビニルアルコール誘導体樹脂をさらに含む。ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、さまざまな基板に対し、接着しやすくする接着促進剤として作用し、さらに、例えば、インク組成物の寿命を長くすることによって、インク組成物の安定性を高める。さらに、ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、インク配合物に必要な吐出能および安定性を満たさなければならない。
いくつかの実施形態では、ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、式(1)によってあらわされてもよく、

式中、Rは、化学結合(例えば、共有結合)、または炭素を約1〜約20個、約1〜約15個、約4〜約12個、約1〜約10個、約1〜約8個、または約1〜約4個含む二価の炭化水素結合であり;RおよびRは、独立して、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基)、炭素を約1〜約20個、約1〜約15個、約4〜約12個、約1〜約10個、約1〜約8個、または約1〜約4個含む芳香族基または置換された芳香族基であり;x、y、zは、それぞれ重量%であらわされる、対応する繰り返し単位の割合をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布しており、x、y、zの合計は、約100重量%であり;xは、独立して、約3重量%〜約50重量%、約5重量%〜約40重量%、約5重量%〜約25重量%、約5重量%〜約15重量%であり;yは、独立して、約50重量%〜約95重量%、約60重量%〜約95重量%、約75重量%〜約95重量%、約80重量%〜約85重量%であり;zは、独立して、約0重量%〜約15重量%、約0重量%〜約10重量%、約0重量%〜約5重量%、約0重量%〜約3重量%である。式1のポリビニルアルコール誘導体樹脂は、ポリビニルアルコールおよび酢酸ビニルから誘導されてもよく、分子量(Mw)が、約10,000〜約600,000ダルトン(Da)、約40,000〜約300,000Da、約50,000〜約250,000Daである。ポリビニルアルコール誘導体樹脂の代表的な組成物は、重量基準で、ポリビニルアルコールとして算出した場合に約11〜25%のヒドロキシル基と、ポリ酢酸ビニルとして算出した場合に0〜2.5%のアセテート基とで構成されており、残りの成分は、ビニルブチラール基である。
ポリビニルアルコール誘導体樹脂(例えば、ポリビニルブチラール樹脂(PVB))の例としては、MOWITAL(Kuraray America)、S−LEC(積水化学工業)、BUTVAR(Solutia,Inc.)、PIOLOFORM(Wacker Chemical Company)の商品名で製造される樹脂が挙げられる。
ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、粉末またはペレットの形態であってもよく、WO 2008/030907に記載される方法によって製造されてもよい。例えば、PVB樹脂粉末は、ビニルアルコール系ポリマー(例えば、ポリビニルアルコール(PVA))を原材料として用い、これをブチラール化することによって製造されてもよい。
ビニルアルコール系ポリマー(例えば、PVA)は、ビニルエステル系モノマーを重合させることによって得られるポリマーを鹸化することによって製造されてもよい。ビニルエステル系モノマーを重合させる方法としては、溶液重合、塊重合、懸濁重合、エマルション重合が挙げられる。重合させるために、重合方法によって重合開始剤として適切なアゾ型開始剤、過酸化物型開始剤、レドックス型開始剤などを選択してもよい。
ビニルエステル系モノマー(例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ブタン酸ビニル、イソブタン酸ビニル、ピバル酸ビニル、バーサチック酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、パルミチン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、オレイン酸ビニル、安息香酸ビニルなど)を用いてもよい。
上述のビニルエステル系モノマーを重合させる場合、別のモノマーを一緒に重合させてもよい。これらのさらなるモノマーの例としては、例えば、α−オレフィン(例えば、エチレン、プロピレン、n−ブテン、イソブチレン);アクリル酸またはアクリル酸塩;アクリル酸エステル(例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸 n−プロピル、アクリル酸 i−プロピル、アクリル酸 n−ブチル、アクリル酸 i−ブチル、アクリル酸 t−ブチル、アクリル酸 2−エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクタデシル);メタクリル酸またはメタクリル酸塩、メタクリル酸エステル(例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸 n−プロピル、メタクリル酸 i−プロピル、メタクリル酸 n−ブチル、メタクリル酸 i−ブチル、メタクリル酸 t−ブチル、メタクリル酸 2−エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸オクタデシル);アクリルアミドまたはアクリルアミド誘導体(例えば、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドプロパンスルホン酸およびこれらの塩、アクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびこれらの酸性塩、およびこれらの四級塩)、N−メチロールアクリルアミドおよびその誘導体、メタクリルアミドまたはメタクリルアミド誘導体(例えば、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、メタクリルアミドプロパンスルホン酸、およびこれらの塩、メタクリルアミドプロピルジメチルアミンおよびこれらの塩、およびこれらの四級塩)、N−メチロールメタクリルアミドおよびこれらの誘導体であるビニルエーテル(例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、i−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、i−ブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル);ニトリル(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル);ハロゲン化ビニル(例えば、塩化ビニルおよびフッ化ビニル);ハロゲン化ビニリデン(例えば、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン);アリル化合物(例えば、酢酸アリルおよび塩化アリル);マレイン酸およびマレイン酸塩、およびこれらのエステルおよび酸無水物、ビニルシリル化合物(例えば、ビニルトリメトキシシラン);酢酸イソプロペニルなどを用いてもよい。これらのモノマーを、ビニルエステル系モノマーに対し、約5モル%〜約90モル%の比率で用いてもよい。
ビニルエステル系モノマーを重合させることによって得られるポリマーを鹸化することによって得られるビニルアルコール系ポリマーは、上述のビニルエステル系モノマーに由来するビニルアルコール単位と、ビニルエステル単位とを含むが、それぞれの単位の含有比率は、鹸化度によって変わる。例えば、ビニルエステル系モノマーとして酢酸ビニルを用いる場合、上述の製造方法によって得られるビニルアルコール系ポリマーは、ビニルアルコール単位と酢酸ビニル単位とを含む。
ビニルアルコール系ポリマーのブチラール化を、任意の既知の方法によって行ってもよい。例えば、ビニルアルコール系ポリマーとブチルアルデヒドとを酸触媒存在下で混合してもよい。酸触媒は、有機酸であっても無機酸であってもよい。酸触媒の例としては、酢酸、p−トルエンスルホン酸、硝酸、硫酸、塩酸が挙げられる。
ビニルアルコール系ポリマーをn−ブチルアルデヒドでブチラール化することによってPVB樹脂を得てもよいが、炭素数が2〜6で、ブチルアルデヒド以外のアルデヒド(例えば、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、n−ヘキシルアルデヒド、2−エチルブチルアルデヒド)を組み合わせて用いてもよい。
ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、インク組成物中に、組成物の5重量%未満の量で存在してもよく、例えば、約0.1重量%〜約5重量%、約0.1重量%〜約4重量%、約0.1重量%〜約3重量%、約0.1重量%〜約2重量%の量で存在してもよい。
インク組成物は、粘度が約2cps〜約200cps、約3cps〜約100cps、約4cps〜約50cps、約5cps〜約20cpsであってもよい。
含まれている銀インク組成物は、銀ナノ粒子を安定化し、安定化された銀ナノ粒子を、ポリビニルアルコール誘導体(例えば、PVB樹脂)を含む溶媒に加え、このインク組成物を基板の上に堆積させることによって製造されてもよい。この組成物を用い、基板の上に金属部分を印刷し、作成してもよい。
銀ナノ粒子組成物から導電性部分(例えば、導電性要素)を製造することは、任意の適切な液体堆積技術を用い、基板の上に他の任意要素である1つ以上の層を作成する前、または作成した後の任意のタイミングで、基板の上に組成物を堆積させることによって実施することができる。したがって、基板上に組成物を、基板の上、またはすでに層状材料(半導体層および/または絶縁層)を含む基板の上に、液体堆積によって堆積させてもよい。
句「液体堆積技術」は、例えば、印刷または液体コーティングのような液体プロセスを用いて組成物を堆積させることを指し、この場合、液体は、銀ナノ粒子の均一または不均一の溶媒分散物である。銀ナノ粒子組成物は、インクジェットプリンタまたは基板に堆積させるための同様の印刷デバイスで使用される場合、インクと呼ばれることもある。液体コーティングプロセスの例としては、例えば、スピンコーティング、ブレードコーティング、ロッドコーティング、浸漬コーティングなどが挙げられる。印刷技術の例としては、例えば、リソグラフィーまたはオフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、ステンシル印刷、インクジェット印刷、スタンピング(例えば、ミクロ接触プリンティング)などが挙げられる。液体堆積によって、厚みが約5nm〜約5mm、例えば、約10nm〜約1000μmの組成物の層または線を基板の上に堆積させる。堆積した銀ナノ粒子組成物は、この段階で、適切な導電性を示していてもよく、示していなくてもよい。
銀ナノ粒子を、銀ナノ粒子インク組成物から、例えば、約10秒間〜約1000秒間かけて、基板の上に、例えば、毎分約100回転(「rpm」)〜約5000rpmの速度でスピンコーティングしてもよい。
銀金属部分を堆積させる基板は、任意の適切な基板であってもよく、例えば、シリコン、ガラスプレート、プラスチック膜、シート、布地または紙であってもよい。構造的に可とう性のデバイスの場合、プラスチック基板(例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドのシートなど)を用いてもよい。基板の厚みは、約10μmから、10mmを超えていてもよく、例示的な厚みは、特に、可とう性プラスチック基板の場合、約50μm〜約2mmであり、ガラスまたはシリコンのような剛性基板の場合、約0.4〜約10mmである。
堆積した組成物を、例えば、約200℃以下の温度、例えば、約80℃〜約200℃、約80℃〜約180℃、約80℃〜約160℃、約100℃〜約140℃、約100℃〜約120℃の温度で加熱すると、銀粒子の「アニーリング」が誘発され、これにより、導電性層が得られ、この層は、電子機器の導電性要素として使用するのに適している。加熱温度は、すでに堆積している層または基板の性質に悪い変化を及ぼさない温度である(基板が単層であるか、または複数層であるかによらない)。また、上に記載した低い加熱温度によって、低コストのプラスチック基板を用いることが可能になり、アニーリング温度は、200℃未満である。
例えば、0.01秒〜約10時間、約10秒〜1時間加熱してもよい。空気中、不活性雰囲気下(例えば、窒素下またはアルゴン下)、または還元雰囲気下(例えば、1〜約20容積%の水素を含む窒素下)で、加熱してもよい。大気圧で加熱してもよく、または減圧状態(例えば、約1000mbarから約0.01mbar)で加熱してもよい。
本明細書で使用される場合、用語「加熱」は、加熱される材料または基板に対し、(1)銀ナノ粒子をアニーリングするため、および/または(2)銀ナノ粒子から任意の安定化剤を除去するために十分なエネルギーを与えることができる任意の技術を包含する。加熱技術の例としては、熱による加熱(例えば、ホットプレート、オーブン、バーナー)、赤外線(「IR」)照射、レーザービーム、フラッシュ光、マイクロ波照射、またはUV照射、またはこれらの組み合わせによる加熱が挙げられる。
加熱によって、多くの影響が与えられる。加熱前に、堆積した銀ナノ粒子の層は、電気的に絶縁性であるか、または非常に導電性が低いが、加熱によって導電性が高まり、アニーリングされた銀ナノ粒子で構成される導電性層を生じてもよい。いくつかの実施形態では、アニーリングされた銀ナノ粒子を、融着した銀ナノ粒子であってもよく、部分的に融着した銀ナノ粒子であってもよい。いくつかの実施形態では、アニーリングされた銀ナノ粒子において、銀ナノ粒子が、融着することなく、導電性層を形成するのに十分な粒子間接触を得ることも可能な場合がある。
いくつかの実施形態では、得られた導電線の厚みは、加熱後に、例えば、約5nm〜約5μm、約10nm〜約2μm、約50nm〜約300nm μm、約50nm〜約200nm、約50nm〜約150nmである。
堆積した銀ナノ粒子組成物を加熱することによって製造される、得られた金属要素の導電性は、例えば、約100ジーメンス/センチメートル(「S/cm」)より大きく、約1000S/cmより大きく、約2,000S/cmより大きく、約5,000S/cmより大きく、または約10,000S/cmより大きく、50,000S/cmより大きい。
得られた要素を、電子機器(例えば、薄膜トランジスタ、有機発光ダイオード、RFID(無線自動識別)タグ、太陽電池、ディスプレイ、印刷されたアンテナ、および導電性要素または構成成分を必要とするその他の電子デバイス)の電極、導電性パッド、インターコネクト、導電線、導電性の配線などとして用いてもよい。
さらに他の実施形態では、
(a)絶縁層と;
(b)ゲート電極と;
(c)半導体層と;
(d)ソース電極と;
(e)ドレイン電極とを備える薄膜トランジスタが提供され、
絶縁層、ゲート電極、半導体層、ソース電極、ドレイン電極が、ゲート電極と半導体層とが、両方とも絶縁層に接触しており、ソース電極とドレイン電極とが、両方とも半導体層に接触している限り、任意の順序に並んでおり、
ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極のうち、少なくとも1つは、
銀ナノ粒子と、安定化剤と、溶媒と、式(1)のポリビニルアルコール誘導体樹脂

〔式中、Rは、化学結合、または炭素を約1〜約20個含む二価の炭化水素結合であり;RおよびRは、独立して、炭素原子を約1〜約20個含むアルキル基、芳香族基、または置換された芳香族基であり;x、y、zは、それぞれ重量%であらわされる、対応する繰り返し単位の割合をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布しており、x、y、zの合計は、約100重量%であり、ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、インク組成物の0.1〜約5重量%の量で存在し、銀インク組成物の粘度は、約2cps〜約200cpsである〕
とを含む銀ナノ粒子溶液を含む銀インク組成物を与え、基板の上に銀インク組成物を堆積させ、堆積した部分を作成し、基板の上にある堆積した部分を、約80℃〜約160℃の温度まで加熱し、この基板の上に導電性銀部分を作成することによって作成される。
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を、本明細書の実施形態によって製造してもよい。ゲート電極層の厚みは、例えば、約10nm〜約2000nmであってもよい。ソース電極およびドレイン電極の典型的な厚みは、例えば、約40nm〜約1μmであり、より特定的な厚みは、約60nm〜約400nmである。
絶縁層は、一般的に、無機材料膜であってもよく、有機ポリマー膜であってもよい。絶縁層として適切な無機材料の例としては、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウムなどが挙げられる。絶縁層のための有機ポリマーの実例としては、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ(ビニルフェノール)、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ(メタクリレート)、ポリ(アクリレート)、エポキシ樹脂などが挙げられる。絶縁層の厚みは、例えば、使用する誘電性材料の誘電率に依存して、約10nm〜約500nmである。絶縁層の厚みの例は、約100nm〜約500nmである。絶縁層は、例えば、約10−12S/cm未満の導電性を有していてもよい。
例えば、絶縁層とソース電極/ドレイン電極との間に接触して半導体層が配置されており、半導体層の厚みは、一般的に、例えば、約10nm〜約1μm、または約40〜約100nmである。この層を作成するのに任意の半導体材料を用いてもよい。例示的な半導体材料としては、規則的な形状のポリチオフェン、オリゴチオフェン、ペンタセン、米国特許公開第2003/0160230 A1号;米国特許公開第2003/0160234 A1号;米国特許公開第2003/0136958 A1号に開示されている半導体ポリマーが挙げられる。半導体層を作成するのに、任意の適切な技術を用いてもよい。このような方法のひとつは、基板と、粉末形態の化合物を保持する原料容器とを含有するチャンバに、約10−5torr〜10−7torrの減圧をかけ、化合物が基板に対して昇華するまで、容器を加熱する方法である。また、半導体層は、一般的に、溶液プロセス(例えば、半導体溶液または半導体分散物のスピンコーティング、鋳造、スクリーン印刷、スタンピング、またはジェット印刷)によって製造することができる。
絶縁層、ゲート電極、半導体層、ソース電極、ドレイン電極は、任意の順序で作成され、特に、実施形態では、ゲート電極と半導体層とが両方とも絶縁層に接触し、ソース電極とドレイン電極とが、両方とも半導体層に接触している。句「任意の順序で」は、順次作成することと、同時に作成することを含む。例えば、ソース電極およびドレイン電極を、同時に作成してもよく、または順次作成してもよい。薄膜トランジスタの組成、製造、操作は、米国特許第6,107,117号に記載されている。
いくつかの実施形態では、薄膜トランジスタ中のゲート電極、ソース電極、またはドレイン電極のうち少なくとも1つは、基板の上に導電性部分を作成するための、本明細書に記載の方法を用いて作成され、有機アミン化合物によって安定化された銀ナノ粒子を含む組成物が得られ;この有機アミンで安定化された銀ナノ粒子を基板の上に堆積させ、有機アミンで安定化された銀ナノ粒子を基板の上に堆積させている間、または堆積させた後に、約200℃より低い温度で安定化剤を除去し、基板の上に導電性部分を作成する。
本明細書の実施形態を、以下の実施例を用いてさらに説明する。すべての割合および部は、他の意味であると記載されていない限り、重量基準である。室温とは、例えば、約20℃〜約25℃の範囲の温度を指す。
反応フラスコ中、酢酸銀20gを、約60〜65℃に加熱したドデシルアミン(111g)に加えることによって、安定化された銀ナノ粒子を調製した。次いで、この混合物を酢酸銀が完全に溶解するまで撹拌した。次いで、混合物の温度を約55℃まで下げ、この混合物にフェニルヒドラジン約7.12gを加え、得られる混合物を作成し、これを55℃で約1時間撹拌した。次いで、得られた混合物の温度を約40〜45℃まで下げ、この得られた混合物にメタノール約400mlを加え、約10分間撹拌した。生成物を濾過によって集め、メタノールで洗浄し、次いで、減圧オーブン中、室温で一晩乾燥させた。最終生成物は、約81重量%の銀と、安定化剤として19重量%のドデシルアミンを含んでいた。
ポリビニルブチラール樹脂(PVB)の2重量%テルピネオール溶液0.2g(ポリビニルアルコールの含有量:11.5〜13.5重量%;ポリ酢酸ビニルの含有量:0〜2.5重量%;ポリビニルブチラールの含有量:約88重量%、分子量は、約90,000〜120,000)を、ドデシルアミンで安定化された銀ナノ粒子0.4g、デカリン0.4g、オクタデセン0.06gの混合物に加えることによってインク組成物を調製した。約37.4重量%の銀ナノ粒子と、約1重量%のPVB樹脂(銀ナノ粒子の量に対し)を含むインク組成物を、Minishaker(IKA MS3)を用いて激しく振とうすることによって十分に混合し、次いで、0.45μm Sigma Aldrich ACRODISCシリンジフィルターで濾過した。10pLカートリッジを取り付けたDimatix DMP−2800インクジェットプリンタを用い、濾過したインク組成物をガラススライドの上に印刷し、銀ナノ粒子の目的の線を作成した。この銀ナノ粒子の目的の線をオーブンで、約110〜115℃で約10分間加熱して銀ナノ粒子をアニーリングし、平均厚みが約186nmであり、平均幅が57umの目的の導電線を作成した。このアニーリングした銀線の平均導電率は、KEITHLEY Interactive Test Environment(2端子レジスタのI−V法)によって測定した場合、8×10S/cmであった。
実施例1で調製したのと同じインク組成物を、10pLカートリッジを取り付けたDimatix DMP−2800インクジェットプリンタを用い、ポリエチレンテレフタレート(PET)に印刷し、銀ナノ粒子の目的の線を作成した。この銀ナノ粒子の薄い目的の線を、オーブン中、約110〜115℃で約10分間加熱し、平均厚みが155nmであり、平均幅が86μmの導電線を作成した。このアニーリングした銀線の平均導電率は、KEITHLEY Interactive Test Environment(2端子レジスタのI−V法)によって測定した場合、6×10S/cmであった。
上述の実施例1と同じバッチで製造した銀ナノ粒子粉末を混合することによって、比較例のインク組成物を調製した。しかし、比較例のインク組成物は、いかなるPVB樹脂も含んでいなかった。次いで、このインク組成物を、上の実施例1に記載したのと同じ様式、同じ条件でガラス基板に印刷した。
3M SCOTCH(幅3/4インチ、長さ1インチ)のテープ片を、アニーリングされた銀導電線を有する基板の上に置くことによって、実施例1〜2の銀ナノ粒子の接着性を試験した(それぞれ図2および図5)。図3(実施例1)および図6(実施例2)に示されるように、テープをはがした後、実施例1〜2のアニーリングされた銀ナノ粒子は、無傷なままであった。実施例1および実施例2のアニーリングされた銀導電線は、テープをはがした後も、導電性を維持していた。
3M SCOTCH(幅3/4インチ、長さ1インチ)のテープ片を、アニーリングされた銀導電線を有する基板の上に置くことによって、比較例1の銀ナノ粒子の接着性を試験した(図8)。図9に示されるように、テープをはがした後、比較例1のアニーリングされた銀線のうち、かなりの量が基板からはずれ、テープに貼り付いていた(図9)。
LintView Solid Ink Adhesion Testerを用い、さらなる接着試験を行った。使用したLintView Testerは、印刷物と一定圧力で接触させた場合に、アニーリングされた銀線が印刷面からはずれた量を決定するための、認証されており、較正されている低粘着性400 NWS 400 Tapeである。LintView Tester内部にある電荷結合素子(CCD)カメラで、印刷表面から移動した銀インク粒子を有するテープの上にある画像を撮影し、ソフトウェアで分析し、はずれた銀線の粒径および粒径分布を算出する。以下の表1の結果は、LN指数として報告されている。固体インクの接着性が悪いほど、LN指数は高くなる。
上の実施例1に記載されているようなインク組成物を、10pLカートリッジを取り付けたDimatix DMP−2800インクジェットプリンタを用い、3種類のPET基板(2インチ×1インチ)に印刷し、銀ナノ粒子の目的の線を作成した。これら3種類のサンプルを、以下、実施例3〜5と称する。この銀ナノ粒子の目的の線を、オーブン中、約110〜115℃で約10分間加熱し、平均厚みが185nmであり、平均幅が62umの目的の導電線を作成した。
まず、認証されており、較正されている低粘着性NWS 400テープ(C−2)片を、印刷された目的の導電線を有する基板表面に貼り付け、次いで、このテープをはがすことによって、接着性試験を行った。このはがしたテープをLintView Testerで評価し、アニーリングされた銀線が、どれほど多く印刷表面からはずれたかを決定した。
比較例1で上に記載したようなインク組成物を、上の実施例3〜5に記載したのと同じ様式、同じ条件で3種類のPET基板に印刷した。これら3種のサンプルを、本明細書では以下、比較例2〜4と称する。実施例3〜5および比較例2〜4の接着性の結果を以下の表1にまとめている。

上の表1に示されるように、3種類の比較例(比較例2〜4)から得た平均LV指数は、23.3である。さらに、3種類の実施例(実施例3〜5)から得た平均LV指数は、0.9であり、比較例から得られたLV指数値の約25分の1の小さい値であった。

Claims (10)

  1. 導電性インク組成物であって、有機物で安定化された銀ナノ粒子と、溶媒と、式(1)のポリビニルアルコール誘導体樹脂とを含み、

    式中、Rは、化学結合、または炭素を約1〜約20個含む二価の炭化水素結合であり;RおよびRは、独立して、炭素原子を約1〜約20個含むアルキル基、芳香族基、または置換された芳香族基であり;x、y、zは、それぞれ重量%であらわされる、対応する繰り返し単位の割合をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布しており、x、y、zの合計は、約100重量%であり、
    前記ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、当該インク組成物の0.1〜約5重量%の量で存在する、導電性インク組成物。
  2. xが、約5重量%〜約25重量%であり、yが、約75重量%〜約90重量%であり、zが、約0重量%〜約5重量%であり、Rが共有結合であり、Rがプロピル基であり、Rがメチル基である、請求項1に記載の導電性インク組成物。
  3. が単結合であり、RおよびRが、それぞれ、炭素原子を約1〜約20個含むアルキル基である、請求項1に記載の導電性インク組成物。
  4. 前記銀ナノ粒子のための安定剤が、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ヘキサデシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、ジアミノヘプタン、ジアミノオクタン、ジアミノノナン、ジアミノデカン、ジアミノオクタン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、メチルプロピルアミン、エチルプロピルアミン、プロピルブチルアミン、エチルブチルアミン、エチルペンチルアミン、プロピルペンチルアミン、ブチルペンチルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、およびこれらの混合物からなる群から選択される有機アミン安定剤である、請求項1に記載の導電性インク組成物。
  5. 前記溶媒が、炭素原子を約8〜約18個含む芳香族炭化水素溶媒、イソパラフィン系炭化水素溶媒、ナフタレン系油、アルコール、アルカンまたはアルケン、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の導電性インク組成物。
  6. 前記溶媒が、テルピネオール、ヘキサノール、ヘプタノール、シクロヘキサノール、3,7−ジメチルオクタ−2,6−ジエン−1−オール、2−(2−プロピル)−5−メチル−シクロヘキサン−1−オールからなる群から選択される少なくとも1つのアルコールと、デカリン、ヘキサデカン、ヘキサデセン、1,2,4−トリメチルベンゼンからなる群から選択される少なくとも1つの炭化水素溶媒とで構成される混合物である、請求項1に記載の導電性インク組成物。
  7. 導電性インク組成物であって、有機物で安定化された銀ナノ粒子と、溶媒と、式(1)のポリビニルアルコール誘導体樹脂とを含む銀ナノ粒子溶液を含み、

    式中、Rは、化学結合、または炭素を約1〜約20個含む二価の炭化水素結合であり;RおよびRは、独立して、炭素原子を約1〜約20個含むアルキル基、芳香族基、または置換された芳香族基であり;x、y、zは、それぞれ重量%であらわされる、対応する繰り返し単位の割合をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布しており、x、y、zの合計は、約100重量%であり、
    前記ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、当該インク組成物の0.1〜約5重量%の量で存在し、
    当該銀インク組成物の粘度は、約2cps〜約200cpsである、導電性インク組成物。
  8. 前記溶媒が、炭素原子を約8〜約18個含む芳香族炭化水素溶媒、イソパラフィン系炭化水素溶媒、ナフタレン系油、アルコール、アルカンまたはアルケン、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項7に記載の導電性インク組成物。
  9. 前記溶媒が、テルピネオール、ヘキサノール、ヘプタノール、シクロヘキサノール、3,7−ジメチルオクタ−2,6−ジエン−1−オール、2−(2−プロピル)−5−メチル−シクロヘキサン−1−オールからなる群から選択される少なくとも1つのアルコールと、デカリン、ヘキサデカン、ヘキサデセン、1,2,4−トリメチルベンゼンからなる群から選択される少なくとも1つの炭化水素溶媒とで構成される混合物である、請求項7に記載の導電性インク組成物。
  10. 基板の上に導電性部分を作成する方法であって、この方法が、
    有機物で安定化された銀ナノ粒子と、溶媒と、式(1)のポリビニルアルコール誘導体樹脂とを含む銀ナノ粒子溶液を含む銀インク組成物

    〔式中、Rは、化学結合、または炭素を約1〜約20個含む二価の炭化水素結合であり;RおよびRは、独立して、炭素原子を約1〜約20個含むアルキル基、芳香族基、または置換された芳香族基であり;x、y、zは、それぞれ重量%であらわされる、対応する繰り返し単位の割合をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、ポリマー鎖に沿ってランダムに分布しており、x、y、zの合計は、約100重量%であり、
    前記ポリビニルアルコール誘導体樹脂は、当該銀インク組成物の0.1〜約5重量%の量で存在し、
    当該銀インク組成物の粘度は、約2cps〜約200cpsである〕
    を与えることと、
    前記基板の上に前記銀インク組成物を堆積させ、堆積した部分を作成することと、
    前記基板の上にある前記堆積した部分を、約80℃〜約160℃の温度まで加熱し、この基板の上に導電性銀部分を作成することとを含む、方法。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012184407A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Xerox Corp 銀ナノ粒子を含む溶媒系インク
CN104228377A (zh) * 2013-06-24 2014-12-24 施乐公司 改善印刷的导电油墨的片电阻率的方法
JP2015007231A (ja) * 2013-06-24 2015-01-15 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation ポリビニルブチラールとポリビニルピロリドンバインダーを含む導電性金属インク
JP2015007230A (ja) * 2013-06-24 2015-01-15 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation ポリビニルブチラールバインダーを含む導電性金属インク
KR20150108308A (ko) * 2014-03-17 2015-09-25 제록스 코포레이션 잉크 조성물 및 잉크 조성물 경화도 판단 방법
JP2015211032A (ja) * 2014-04-23 2015-11-24 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation 銀ナノ粒子に基づく伸縮性導電性膜
JP2020098357A (ja) * 2013-11-15 2020-06-25 ザ ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデイション ナノ粒子光フィルタリング方法および装置
US11672944B2 (en) 2011-01-17 2023-06-13 University Of Utah Research Foundation Methods, systems, and apparatus for modulating or reducing photophobic responses

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120141180A1 (en) * 2010-12-07 2012-06-07 Xerox Corporation Surface treatment for improving the adhesion of phase change ink on substrates
US8940197B2 (en) 2012-02-24 2015-01-27 Xerox Corporation Processes for producing palladium nanoparticle inks
KR101442681B1 (ko) * 2012-11-09 2014-09-24 엔젯 주식회사 전도성 나노 잉크 조성물, 이를 이용한 전극선 및 투명전극
US9725614B2 (en) * 2013-04-19 2017-08-08 Xerox Corporation Conductive ink compositions and methods for preparation of stabilized metal-containing nanoparticles
JP6099472B2 (ja) * 2013-04-26 2017-03-22 Dowaエレクトロニクス株式会社 金属ナノ粒子分散体、金属ナノ粒子分散体の製造方法および接合方法
US9283618B2 (en) 2013-05-15 2016-03-15 Xerox Corporation Conductive pastes containing silver carboxylates
US9198288B2 (en) 2013-05-15 2015-11-24 Xerox Corporation Method of making silver carboxylates for conductive ink
US9105373B2 (en) * 2013-06-19 2015-08-11 Xerox Corporation Safe method for manufacturing silver nanoparticle inks
WO2014204864A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-24 Lockheed Martin Corporation Conformable and adhesive solid compositions formed from metal nanopparticles and methods for their production and use
KR102172950B1 (ko) * 2013-08-16 2020-11-03 헨켈 아이피 앤드 홀딩 게엠베하 서브마이크론 은 입자 잉크 조성물, 방법 및 응용
US9785078B2 (en) 2013-10-21 2017-10-10 Hewlett-Packard Indigo B.V. Electrostatic ink compositions
US9540734B2 (en) 2013-11-13 2017-01-10 Xerox Corporation Conductive compositions comprising metal carboxylates
US20150240101A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Xerox Corporation High silver content nanosilver ink for gravure and flexographic printing applications
US20150240100A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Xerox Corporation Silver nanoparticle inks with gelling agent for gravure and flexographic printing
US20150240102A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Xerox Corporation Low viscosity and high loading silver nanoparticles inks for ultrasonic aerosol (ua)
JP6592246B2 (ja) * 2015-01-27 2019-10-16 株式会社コムラテック 電子回路基板およびその製造方法
CN104934330A (zh) * 2015-05-08 2015-09-23 京东方科技集团股份有限公司 一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示面板
WO2017074397A1 (en) 2015-10-29 2017-05-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Forming three-dimensional (3d) printed electronics
EP3199344B1 (en) 2016-02-01 2022-04-13 Henkel AG & Co. KGaA Electrical debonding of pu hot melt adhesives by use of conductive inks
US20170233541A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Tyco Electronics Corporation Method of Enhancing Adhesion of Silver Nanoparticle Inks on Plastic Substrates Using a Crosslinked Poly(vinyl butyral) Primer Layer
US20170238425A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Tyco Electronics Corporation Method of Fabricating Highly Conductive Features with Silver Nanoparticle Ink at Low Temperature
US10214655B2 (en) 2016-04-13 2019-02-26 Xerox Corporation Metal nanoparticle ink dispersion
US9828520B2 (en) 2016-04-15 2017-11-28 Xerox Corporation Interlayer composition and devices made therefrom
US10208224B2 (en) 2016-06-13 2019-02-19 Xerox Corporation Interlayer composition for electronic printing
US10233332B2 (en) 2016-08-03 2019-03-19 Xerox Corporation UV curable interlayer for electronic printing
US10113082B2 (en) 2016-09-19 2018-10-30 Xerox Corporation UV curable interlayer composition for printed electronics application
US20180231701A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-16 Longfei Ye Systems and methods of phase grating nanomanufacturing
US10492297B2 (en) 2017-02-22 2019-11-26 Xerox Corporation Hybrid nanosilver/liquid metal ink composition and uses thereof
DE102017213080A1 (de) 2017-07-28 2019-01-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Integrieren einer elektrischen Schaltung in eine Vorrichtung und Vorrichtung
US10843262B2 (en) 2018-08-02 2020-11-24 Xerox Corporation Compositions comprising eutectic metal alloy nanoparticles
US10800948B2 (en) 2018-08-02 2020-10-13 Xerox Corporation Conductive adhesive compositions and method for the same
US11142671B2 (en) 2018-08-02 2021-10-12 Xerox Corporation Adhesive composition comprising metal nanoparticles
US10947424B2 (en) 2018-08-02 2021-03-16 Xerox Corporation Adhesive composition comprising eutectic metal alloy nanoparticles
US11261341B2 (en) 2019-05-07 2022-03-01 Xerox Corporation Conductive ink composition and article of manufacture made therefrom
CN110991063B (zh) * 2019-12-11 2020-09-29 中信重工机械股份有限公司 干法粉磨生产工艺数字验证系统及方法
US11939478B2 (en) 2020-03-10 2024-03-26 Xerox Corporation Metallic inks composition for digital offset lithographic printing
US11492547B2 (en) 2020-06-04 2022-11-08 UbiQD, Inc. Low-PH nanoparticles and ligands

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03143967A (ja) * 1989-07-26 1991-06-19 Thorn Emi Plc 導電性インク
JPH10298464A (ja) * 1997-04-30 1998-11-10 Shachihata Inc 浸透印用インキ
JP2008531810A (ja) * 2005-03-04 2008-08-14 インクテック カンパニー リミテッド 導電性インク組成物及びこの製造方法
JP2010150543A (ja) * 2008-12-10 2010-07-08 Xerox Corp インク組成物

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6107117A (en) 1996-12-20 2000-08-22 Lucent Technologies Inc. Method of making an organic thin film transistor
US6949762B2 (en) 2002-01-11 2005-09-27 Xerox Corporation Polythiophenes and devices thereof
US6770904B2 (en) 2002-01-11 2004-08-03 Xerox Corporation Polythiophenes and electronic devices generated therefrom
US6621099B2 (en) 2002-01-11 2003-09-16 Xerox Corporation Polythiophenes and devices thereof
US8257795B2 (en) 2004-02-18 2012-09-04 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Nanoscale metal paste for interconnect and method of use
US20060083694A1 (en) * 2004-08-07 2006-04-20 Cabot Corporation Multi-component particles comprising inorganic nanoparticles distributed in an organic matrix and processes for making and using same
US7270694B2 (en) 2004-10-05 2007-09-18 Xerox Corporation Stabilized silver nanoparticles and their use
KR100626176B1 (ko) * 2004-11-16 2006-09-20 박진우 나노 은과 숯을 이용하여 제조한 기능성 도료
WO2006076613A2 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Metal nanoparticle compositions
DE602006005164D1 (de) * 2005-07-13 2009-03-26 Agfa Gevaert Nv Verfahren zur breitschlitzextrusionsbeschichtung einer flüssigen zusammensetzung
US7625637B2 (en) * 2006-05-31 2009-12-01 Cabot Corporation Production of metal nanoparticles from precursors having low reduction potentials
US8222301B2 (en) * 2007-09-28 2012-07-17 M Technique Co., Ltd. Method for producing resin microparticle aqueous dispersion, and resin microparticle aqueous dispersion and resin microparticles obtained by the same
US8456005B2 (en) * 2007-10-26 2013-06-04 Konica Minolta Holdings, Inc. Transparent conductive film and method for producing the same
US20090148600A1 (en) 2007-12-05 2009-06-11 Xerox Corporation Metal Nanoparticles Stabilized With a Carboxylic Acid-Organoamine Complex
US20090181183A1 (en) 2008-01-14 2009-07-16 Xerox Corporation Stabilized Metal Nanoparticles and Methods for Depositing Conductive Features Using Stabilized Metal Nanoparticles
JP5065960B2 (ja) 2008-03-28 2012-11-07 株式会社東芝 高周波磁性材料およびその製造方法。
US20110209751A1 (en) * 2010-01-25 2011-09-01 Hitachi Chemical Company, Ltd. Paste composition for electrode and photovoltaic cell

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03143967A (ja) * 1989-07-26 1991-06-19 Thorn Emi Plc 導電性インク
JPH10298464A (ja) * 1997-04-30 1998-11-10 Shachihata Inc 浸透印用インキ
JP2008531810A (ja) * 2005-03-04 2008-08-14 インクテック カンパニー リミテッド 導電性インク組成物及びこの製造方法
JP2010150543A (ja) * 2008-12-10 2010-07-08 Xerox Corp インク組成物

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11672944B2 (en) 2011-01-17 2023-06-13 University Of Utah Research Foundation Methods, systems, and apparatus for modulating or reducing photophobic responses
JP2012184407A (ja) * 2011-03-07 2012-09-27 Xerox Corp 銀ナノ粒子を含む溶媒系インク
CN104228377B (zh) * 2013-06-24 2017-03-15 施乐公司 改善印刷的导电油墨的片电阻率的方法
CN104228377A (zh) * 2013-06-24 2014-12-24 施乐公司 改善印刷的导电油墨的片电阻率的方法
JP2015007231A (ja) * 2013-06-24 2015-01-15 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation ポリビニルブチラールとポリビニルピロリドンバインダーを含む導電性金属インク
JP2015007230A (ja) * 2013-06-24 2015-01-15 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation ポリビニルブチラールバインダーを含む導電性金属インク
JP2015008137A (ja) * 2013-06-24 2015-01-15 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation 印刷した導電性インクのシート抵抗を改良する方法
JP2020098357A (ja) * 2013-11-15 2020-06-25 ザ ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデイション ナノ粒子光フィルタリング方法および装置
JP7138127B2 (ja) 2013-11-15 2022-09-15 ザ ユニバーシティ オブ ユタ リサーチ ファウンデイション ナノ粒子光フィルタリング方法および装置
JP2015175001A (ja) * 2014-03-17 2015-10-05 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation インク組成物およびインク組成物の硬化度を決定する方法
KR102167706B1 (ko) 2014-03-17 2020-10-19 제록스 코포레이션 잉크 조성물 및 잉크 조성물 경화도 판단 방법
KR20150108308A (ko) * 2014-03-17 2015-09-25 제록스 코포레이션 잉크 조성물 및 잉크 조성물 경화도 판단 방법
JP2015211032A (ja) * 2014-04-23 2015-11-24 ゼロックス コーポレイションXerox Corporation 銀ナノ粒子に基づく伸縮性導電性膜

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Publication number Publication date
US20120043512A1 (en) 2012-02-23
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