JP2013511143A - 堆積粒子に関する方法および生成物 - Google Patents
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Abstract
Description
記載された本発明は、修飾された基体表面に堆積した粒子からカプセル材料の除去が容易化された基体に関する。粒子のカプセル材料の前記除去を可能とするのに要求される主要なインク/ペーストおよび被覆層特性が、実施例と同様に、本発明が実施されるのを可能とするために以下に記載される。
・イオン性末端基を有する分子を組み込んだカプセル材料:粒子核からのカプセル材料の解離は、カプセル材分子の末端基と、基体の表面層との間のイオン結合の強さが、粒子核に対するカプセル材分子の結合の強さよりも強い場合に、達成される。
・非イオン性カプセル材料:何らイオン性基を有しない分子と、基体の高帯電表面層との間の引力は、イオン−双極子相互作用により生ずる。例えば、ポリビニルピロリドン(PVP)は、双極子を示し、それは帯電した基体層とイオン−双極子相互作用を経て、その2つの部品を密に接触させる。カプセル材分子の解離は、基体との間にイオン−双極子結合を形成するためにPVP−粒子結合を切断することがエネルギー的に有利であれば、生ずる。
・化学物質の外部からの追加により容易化されたカプセル材料の除去:カプセル材分子−粒子核結合の切断プロセスは、外部の化学物質(例えば、水、メタノール、エタノール等)により容易化されることもある。この物質は、粒子からのカプセル材分子の剥離と基体への移動を促進する。
焼結が容易化されたそのままの基体の焼結方法は、最初に、エプソンインクジェット透明シート(S041063)上に銀ナノ粒子インク(Advance Nano Products社のDGP-45LT-15C)をインクジェット印刷することにより実証された。結果を以下に示す。その後、得られた導電性(「焼結度」)における相対湿度の影響を実証する第二の一連のテストを示す。
相互接続方法は、異なる基体上に表面実装抵抗(タイプ0805と0603)ための接触パッドを印刷し、インクがまだ湿潤しているときにそのパッド上に抵抗を配置することにより行った。インクと印刷パラメータは、液滴間隔が配線のために50μmに設定したことと、接触パッド領域のために35μmに設定したこと以外は、第2のテストと同じである。発明された相互接続方法を、図9に模式的に示す。
Claims (39)
- カプセル材料の除去を容易化することが可能な基体を用いることを特徴とする、基体上に堆積したカプセル化された粒子からカプセル材料を除去する方法。
- 前記カプセル化された粒子が、核と、前記核に結合し、前記カプセル材料として機能する少なくとも1つの配位子とを有するカプセル化されたナノ粒子を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記カプセル材料としての配位子に対する前記基体の親和性が、前記核−配位子結合を切断し、金属核が物理的に接触できるように解放するのに十分であることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 帯電表面層を具える基体を用いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 帯電表面層、好適には帯電酸化物含有表面層を有する基体を用いることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- プロトン化されたコロイド多孔質またはメソポーラス酸化物含有表面層を有する基体を用いることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 前記基体が、5〜40nmの平均粒径を有するアルミナまたはシリカ粒子、極性溶媒のためのバインダー、および前記粒子の固定を容易化するためのカチオン性添加材を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記カプセル材料が、イオン性末端基、好適にはアニオン性末端基を有する配位子を含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 5〜50nmの平均粒径を有するナノ粒子、好適には、前記ナノ粒子の少なくとも80%が、前記平均粒径から5nm未満外れた粒径を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 前記平均カプセル厚さが0.5nm未満であるナノ粒子を用いることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 前記基体上に、核と、前記核に結合した少なくとも1つのカプセル配位子とを有する粒子を堆積する工程、および
前記核から前記カプセル配位子を化学的に除去することが可能な基体を用いて、粒子の前記核から前記カプセル配位子を除去する工程、を特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の方法。 - 互いに接触し、かつ、少なくとも一部が焼結した構造を形成するため、カプセル配位子の前記除去後に、少なくとも一部が焼結する、ナノ粒子を用いることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 液体溶媒、特に極性溶媒と混合した前記粒子を、好適にはナノ粒子含有インクとして、前記基体に堆積することを特徴とする、請求項11または12に記載の方法。
- 前記ナノ粒子を前記基体に印刷することを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 分散剤と混合したナノ粒子を、ナノ粒子含有ペーストとして、前記基体に堆積することを特徴とする、請求項11または12に記載の方法。
- 前記溶媒または分散剤を吸収可能な第一の層と、前記第一の層上に積層され、前記ナノ粒子を保持可能な第二の表面層とを具える基体を用いることを特徴とする、請求項13〜15のいずれかに記載の方法。
- 前記ナノ粒子の焼結を開始するために配位子の除去中に解放される表面エネルギーを利用することを特徴とする、請求項11〜16のいずれかに記載の方法。
- 前記粒子を堆積して、配線構造のパターンと接触端子とを具える電子回路を形成することを特徴とする、請求項1〜17のいずれかに記載の方法。
- 前記粒子を前記基体に堆積した後、別個の電子部品を前記堆積した粒子上の少なくとも一部に配置し、前記焼結中のために前記部品を前記基体に電気的に結合し、かつ、機械的に固定することを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 前記粒子が、金属核を含み、かつ、前記基体上でカプセル層の前記除去の後または間に、好適には、そのまま、少なくとも一部が焼結され得るナノ粒子であることを特徴とする、請求項1〜19のいずれかに記載の方法。
- 前記粒子が、半導体又は金属酸化物層を形成するために前記基体上で焼結され得る半導体または金属酸化物の核を含むことを特徴とする、請求項1〜20のいずれかに記載の方法。
- 前記カプセル材料として、チオール、他の硫黄含有配位子、アミン、酸化物、ホスフィン、カルボキシレート配位子、高分子電解質およびポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)(PVP)またはポリエチレングリコール等のポリマーからなる群より選択される配位子を用いることを特徴とする、請求項1〜21のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも10%の相対湿度、特に、少なくとも20%、好適には少なくとも40%、最適には少なくとも75%の相対湿度において実行されることを特徴とする、請求項1〜22のいずれかに記載の方法。
- 金属核を有する粒子を用いて、前記粒子の前記核として用いられる前記金属のバルクな導電性の少なくとも1%より高く、好適には5%より高く、さらに10%よりも高い導電性を有する構造を作製することを特徴とする、請求項1〜23のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも1e6 S/mの導電性を有する構造を作製することを特徴とする、請求項12〜20のいずれかに記載の方法。
- 基体、および
前記基体上の焼結構造を具え、前記焼結構造が、少なくとも一部が融合した粒子核から形成されており、
前記基体が、前記融合前に前記核に結合したカプセル配位子の除去を容易化し得ることを特徴とする、電子モジュール。 - 前記粒子がナノ粒子であり、かつ、前記基体が、前記ナノ粒子核からカプセル配位子を化学的に除去して、ナノ粒子を少なくとも一部が焼結して前記焼結構造を形成し得ることを特徴とする、請求項26に記載の電子モジュール。
- 前記基体が、帯電表面層を具えることを特徴とする、請求項26または27に記載の電子モジュール。
- 前記基体が、帯電表面層、好適には帯電酸化物含有表面層を具えることを特徴とする、請求項26〜28のいずれかに記載の電子モジュール。
- 前記基体が、帯電コロイド多孔質またはメソポーラス酸化物含有表面層を具えることを特徴とする、請求項29に記載の電子モジュール。
- 前記基体が、5〜40nmの平均粒径を有するアルミナまたはシリカ粒子、極性溶媒のためのバインダー、および前記ナノ粒子の固定を容易化するためのカチオン性添加材を含むことを特徴とする、請求項26〜29のいずれかに記載の電子モジュール。
- 前記基体が、溶媒を吸収可能な第一の層と、ナノ粒子を保持可能な第二の表面層とを具えることを特徴とする、請求項26〜31のいずれかに記載の電子モジュール。
- 前記焼結構造に電気的に接続され、かつ、前記基体に機械的に固定されている別個の部品を具えることを特徴とする、請求項26〜32のいずれかに記載の電子モジュール。
- 印刷されたエレクトロニクスモジュールであることを特徴とする、請求項26〜33のいずれかに記載の電子モジュール。
- 請求項1〜25のいずれかの方法により得られることを特徴とする、請求項26〜34のいずれかに記載の電子モジュール。
- 前記粒子の粒径が、1nm〜3μm、特に5〜50nmであることを特徴とする、請求項1〜25のいずれかに記載の方法または請求項26〜35のいずれかに記載の電子モジュール。
- 化学的に活性な基体を保持または供給するための手段と、
前記基体上にカプセル化された導電性ナノ粒子含有インクを堆積し、前記ナノ粒子の焼結により前記基体上に導体構造を形成するための印刷ヘッドとを具え、
別個の電子部品をまだ湿潤したインク上に配置し、前記導体構造と前記部品を電気的に接続し、かつ、前記部品を前記基体に機械的に固定する手段をさらに具えることを特徴とする、電子モジュールを形成するための装置。 - 部品を配置する前記手段が、真空吸引フローの瞬間的な中断により前記部品を落下させる真空手段を具えることを特徴とする、請求項37に記載の装置。
- 前記部品を配置する前記手段が、前記印刷ヘッドと一体のユニットであることを特徴とする、請求項37または38に記載の装置。
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