JP2017071810A - Sintering material and sintered body - Google Patents
Sintering material and sintered body Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017071810A JP2017071810A JP2015197822A JP2015197822A JP2017071810A JP 2017071810 A JP2017071810 A JP 2017071810A JP 2015197822 A JP2015197822 A JP 2015197822A JP 2015197822 A JP2015197822 A JP 2015197822A JP 2017071810 A JP2017071810 A JP 2017071810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- component
- metal
- mass
- phenol resin
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Description
本発明は、焼結材及び焼結体に関する。 The present invention relates to a sintered material and a sintered body.
電子機器の小型化に伴い、回路基板上に形成される配線パターンの微細化が求められている。かかる配線パターンの形成には、回路基板に直接に配線パターンを描画できる、導電性の樹脂インキ材(焼結材)が用いられている。
例えば、被覆分子層を有する金属微粒子を分散質とし、この分散質を、有機溶剤を含む液相分散媒中に分散してなる金属微粒子分散液を樹脂インキ材(焼結材)として用い、該金属微粒子分散液の塗布層に加熱処理を施して、金属微粒子相互の焼結を行うことにより、金属微粒子焼結体型の導電体層を配線基板上に形成する方法が提案されている(特許文献1参照)。
かかる特許文献1に記載の方法によれば、200℃以下の低温加熱処理でも、金属微粒子相互の焼結を進行させることができ、焼結体の導電性の向上が図られている。
Along with miniaturization of electronic devices, miniaturization of wiring patterns formed on a circuit board is required. For the formation of such a wiring pattern, a conductive resin ink material (sintered material) that can draw a wiring pattern directly on a circuit board is used.
For example, metal fine particles having a coated molecular layer are used as a dispersoid, and a metal fine particle dispersion obtained by dispersing the dispersoid in a liquid phase dispersion medium containing an organic solvent is used as a resin ink material (sintering material). There has been proposed a method in which a conductive layer of a metal fine particle sintered body is formed on a wiring board by subjecting a coating layer of a metal fine particle dispersion to a heat treatment to sinter metal fine particles (Patent Document). 1).
According to the method described in Patent Document 1, sintering of metal fine particles can proceed even at a low temperature heat treatment of 200 ° C. or lower, and the conductivity of the sintered body is improved.
ところで、近年、配線パターンの線幅、配線間隔、膜厚等の微細化が著しく進んでいる。そのような中、焼結材を用いて微細な配線パターンを形成する際、良好な導電性を達成し、再現性良くその配線パターンを作製できること、がこれまで以上に要求され、これに対応できる技術が必要である。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、焼結体の導電性をより高められる焼結材を提供すること、を課題とする。
By the way, in recent years, miniaturization of the line width, wiring interval, film thickness, etc. of the wiring pattern has been remarkably advanced. Under such circumstances, when forming a fine wiring pattern using a sintered material, it is required more than ever to achieve good electrical conductivity and to produce the wiring pattern with good reproducibility, and can cope with this. Technology is needed.
This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the sintered material which can improve the electroconductivity of a sintered compact more.
本発明者らは鋭意検討した結果、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
すなわち、本発明の第1の態様の焼結材は、(A)成分:金属粒子(a1)とフェノール樹脂(a2)との複合体であって金属原子−酸素原子−炭素原子結合を有する金属樹脂複合材料、及び、(B)成分:有機溶剤成分を含有することを特徴とする。
As a result of intensive studies, the present inventors provide the following means in order to solve the above problems.
That is, the sintered material of the first aspect of the present invention is a composite of (A) component: metal particles (a1) and a phenol resin (a2), which has a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond. A resin composite material and (B) component: an organic solvent component is contained.
前記(A)成分の含有量は、5〜50質量%であることが好ましい。
前記金属粒子(a1)を構成する金属は、銀、銅、スズ、ニッケル、鉄、亜鉛、マンガン及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
前記(A)成分に占める前記金属粒子(a1)の割合は、1〜85質量%であることが好ましい。
The content of the component (A) is preferably 5 to 50% by mass.
The metal constituting the metal particles (a1) is preferably at least one selected from the group consisting of silver, copper, tin, nickel, iron, zinc, manganese and aluminum.
The proportion of the metal particles (a1) in the component (A) is preferably 1 to 85% by mass.
本発明の第2の態様の焼結体は、前記第1の態様の焼結材に含まれる前記金属粒子(a1)同士の結合部を有することを特徴とする。 The sintered body according to the second aspect of the present invention is characterized by having a joint between the metal particles (a1) contained in the sintered material according to the first aspect.
本発明の焼結材によれば、焼結体の導電性をより高められる。
本発明の焼結体は、導電性がより高められている。
According to the sintered material of the present invention, the conductivity of the sintered body can be further increased.
The sintered body of the present invention has higher conductivity.
(焼結材)
本実施形態の焼結材は、(A)成分:金属粒子(a1)とフェノール樹脂(a2)との複合体であって金属原子−酸素原子−炭素原子結合を有する金属樹脂複合材料、及び、(B)成分:有機溶剤成分を含有するものである。
かかる焼結材の剤形としては、例えば液体状、ペースト状などが挙げられる。
(Sintered material)
The sintered material of this embodiment is a composite of (A) component: metal particles (a1) and a phenol resin (a2), and a metal resin composite material having a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond, and Component (B): Contains an organic solvent component.
Examples of the dosage form of the sintered material include a liquid form and a paste form.
<(A)成分>
本実施形態における(A)成分は、金属粒子(a1)とフェノール樹脂(a2)との複合体であって金属原子−酸素原子−炭素原子結合を有する金属樹脂複合材料である。
以下、金属粒子(a1)を(a1)成分、フェノール樹脂(a2)を(a2)成分ともいう。
<(A) component>
The component (A) in the present embodiment is a composite of metal particles (a1) and a phenol resin (a2), which is a metal resin composite material having a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond.
Hereinafter, the metal particles (a1) are also referred to as the (a1) component, and the phenol resin (a2) is also referred to as the (a2) component.
≪金属粒子(a1)≫
(a1)成分の粒子群についての平均粒径の下限値は、焼結体の機械的強度をより高められやすいことから、1nm以上が好ましく、より好ましくは3nm以上、さらに好ましくは5nm以上である。
(a1)成分の粒子群についての平均粒径の上限値は、(a2)成分への分散性が向上しやすいことから、1μm以下が好ましく、より好ましくは600nm以下、さらに好ましくは300nm以下である。
(a1)成分の粒子群についての平均粒径は、(A)成分の表面を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察し、任意に選んだ金属粒子100個の粒径を測定してこれらの平均値を求めることにより決定される。
≪Metal particles (a1) ≫
The lower limit value of the average particle diameter for the particle group of the component (a1) is preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and further preferably 5 nm or more because the mechanical strength of the sintered body can be more easily increased. .
The upper limit of the average particle diameter of the particle group of the component (a1) is preferably 1 μm or less, more preferably 600 nm or less, and even more preferably 300 nm or less because dispersibility in the component (a2) is easy to improve. .
The average particle size of the particle group of the component (a1) is obtained by observing the surface of the component (A) with a transmission electron microscope (TEM) and measuring the particle size of 100 arbitrarily selected metal particles. It is determined by calculating the value.
(a1)成分を構成する金属としては、例えば、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、銅(Cu)、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、マグネシウム(Mg)、チタン(Ti)、スカンジウム(Sc)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、ストロンチウム(Sr)、イットリウム(Y)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、カドミウム(Cd)、バリウム(Ba)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、プロメチウム(Pm)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)が挙げられる。
これらの中でも、本発明の効果が得られやすいことから、金、白金、パラジウム、銀、銅、スズ、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、亜鉛、マンガン、アルミニウムが好ましい。
(a1)成分を構成する金属は、1種単独でもよいし2種以上でもよい。
(a1)成分を構成する金属は、銀、銅、スズ、ニッケル、鉄、亜鉛、マンガン及びアルミニウムからなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
Examples of the metal constituting the component (a1) include gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), silver (Ag), copper (Cu), tin (Sn), nickel (Ni), cobalt ( Co), iron (Fe), chromium (Cr), zinc (Zn), manganese (Mn), aluminum (Al), calcium (Ca), magnesium (Mg), titanium (Ti), scandium (Sc), vanadium ( V), gallium (Ga), strontium (Sr), yttrium (Y), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), cadmium (Cd), barium (Ba), lanthanum (La), cerium ( Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), tellurium Um (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu), Hafnium (Hf), Tantalum (Ta), Tungsten (W), Examples include rhenium (Re), osmium (Os), and iridium (Ir).
Among these, gold, platinum, palladium, silver, copper, tin, nickel, cobalt, iron, chromium, zinc, manganese, and aluminum are preferable because the effects of the present invention are easily obtained.
(A1) The metal which comprises a component may be 1 type individual, and 2 or more types may be sufficient as it.
The metal constituting the component (a1) is more preferably at least one selected from the group consisting of silver, copper, tin, nickel, iron, zinc, manganese and aluminum.
(a1)成分を構成する金属は、通常、その大部分が「0価」の金属原子とされるが、カチオン性を帯びた金属イオンが混在していてもよい。この金属イオンと(a2)成分との相互作用によって機械的強度がより高められる。 The metal constituting the component (a1) is usually mostly “zero-valent” metal atoms, but may contain metal ions having a cationic property. The mechanical strength is further increased by the interaction between the metal ion and the component (a2).
(A)成分中、(a1)成分は、1種単独でもよいし2種以上でもよい。
(A)成分に占める(a1)成分の割合は、(A)成分全体の総量(100質量%)に対して1〜85質量%であることが好ましい。
(a1)成分の割合の下限値は、金属粒子に由来する機械的強度の発現の度合いがより高まることから、(A)成分全体の総量(100質量%)に対して1質量%以上が好ましく、より好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは5質量%以上である。
(a1)成分の割合の上限値は、(A)成分全体としての比重が抑えやすくなることから、(A)成分全体の総量(100質量%)に対して85質量%以下が好ましく、より好ましくは75質量%以下、さらに好ましくは65質量%以下である。
In the component (A), the component (a1) may be used alone or in combination of two or more.
The proportion of the component (a1) in the component (A) is preferably 1 to 85% by mass with respect to the total amount (100% by mass) of the entire component (A).
(A1) The lower limit of the ratio of the component is preferably 1% by mass or more with respect to the total amount (100% by mass) of the entire component (A) because the degree of expression of the mechanical strength derived from the metal particles is further increased. More preferably, it is 3% by mass or more, and further preferably 5% by mass or more.
The upper limit of the ratio of the component (a1) is preferably 85% by mass or less, more preferably based on the total amount of the component (A) (100% by mass) because the specific gravity of the component (A) as a whole is easily suppressed. Is 75% by mass or less, more preferably 65% by mass or less.
≪フェノール樹脂(a2)≫
(a2)成分としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、アリールアルキレン型フェノール樹脂等が挙げられる。
≪Phenolic resin (a2) ≫
Examples of the component (a2) include novolak-type phenol resins, resol-type phenol resins, and arylalkylene-type phenol resins.
・ノボラック型フェノール樹脂について
ノボラック型フェノール樹脂には、例えば、フェノール類とアルデヒド類とを酸性触媒下で反応させて得られるものが用いられる。
-About novolak-type phenol resin As a novolak-type phenol resin, what is obtained by making phenols and aldehydes react under an acidic catalyst is used, for example.
ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるフェノール類としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、p−フェニルフェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、レゾルシノール、2−ヒドロキシべンズアルデヒド、3−ヒドロキシべンズアルデヒド、4−ヒドロキシべンズアルデヒド又はこれらの誘導体などが挙げられる。
フェノール類は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
Examples of phenols used in the production of novolac type phenol resins include phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, p-phenylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-octylphenol, and p-nonylphenol. , P-cumylphenol, bisphenol A, bisphenol F, resorcinol, 2-hydroxybenzaldehyde, 3-hydroxybenzaldehyde, 4-hydroxybenzaldehyde or derivatives thereof.
Phenols may be used alone or in combination of two or more.
ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド;アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルアルデヒド等のアルキルアルデヒド;べンズアルデヒド、2−ヒドロキシべンズアルデヒド、3−ヒドロキシべンズアルデヒド、4−ヒドロキシべンズアルデヒド等の芳香族アルデヒド等が挙げられる。
ホルムアルデヒド源としては、ホルマリン(水溶液)、パラホルムアルデヒド、アルコール類とのへミホルマール、トリオキサン等が挙げられる。
アルデヒド類は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
Examples of aldehydes used for the production of novolak type phenol resins include formaldehyde; alkyl aldehydes such as acetaldehyde, propyl aldehyde, butyraldehyde; benzaldehyde, 2-hydroxybenzaldehyde, 3-hydroxybenzaldehyde, 4- Aromatic aldehydes such as hydroxybenzaldehyde can be used.
Examples of the formaldehyde source include formalin (aqueous solution), paraformaldehyde, hemiformal with alcohols, trioxane and the like.
Aldehydes may be used alone or in combination of two or more.
酸性触媒としては、例えば、シュウ酸、酢酸等の有機カルボン酸;ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機スルホン酸;1−ヒドロキシエチリデン−1,1’−ジホスホン酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸等の有機ホスホン酸;塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸が挙げられる。
酸性触媒は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
Examples of the acidic catalyst include organic carboxylic acids such as oxalic acid and acetic acid; organic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid and methanesulfonic acid; 1-hydroxyethylidene-1,1′-diphosphonic acid, 2- Organic phosphonic acids such as phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid; inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid.
An acidic catalyst may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
ノボラック型フェノール樹脂を合成する際、フェノール類とアルデヒド類との反応モル比率は、フェノール類1モルに対し、アルデヒド類が、好ましくは0.3〜1.7モルであり、より好ましくは0.5〜1.5モルである。 When synthesizing a novolac-type phenol resin, the reaction molar ratio of phenols and aldehydes is preferably 0.3 to 1.7 moles, more preferably 0.8 to aldehydes per mole of phenols. 5 to 1.5 mol.
・レゾール型フェノール樹脂について
レゾール型フェノール樹脂には、例えば、フェノール類とアルデヒド類とをアルカリ触媒下で反応させて得られるものが用いられる。
-About a resole type phenol resin What is obtained by making phenols and aldehydes react under an alkali catalyst is used for a resole type phenol resin, for example.
レゾール型フェノール樹脂の製造に用いられるフェノール類としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール等のクレゾール類;2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール等のキシレノール類;o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール等のエチルフェノール類;イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール等のブチルフェノール類;p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノール等のアルキルフェノール類;フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲン化フェノール類;p−フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、 ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の1価フェノール置換体;1−ナフトール、2−ナフトール等の1価のフェノール類;レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピロガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン等の多価フェノール類;2−ヒドロキシべンズアルデヒド、3−ヒドロキシべンズアルデヒド、4−ヒドロキシべンズアルデヒドなどのアルデヒド基を有するフェノール類;又はこれらの誘導体等が挙げられる。
フェノール類は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
Examples of the phenols used in the production of the resol type phenol resin include cresols such as phenol, o-cresol, m-cresol, and p-cresol; 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5- Xylenols such as xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol; ethylphenols such as o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol; isopropylphenol, butylphenol, p Butylphenols such as tert-butylphenol; alkylphenols such as p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, p-cumylphenol; fluorophenol, chlorophenol, bromophenol, iodine Halogenated phenols such as phenol; monovalent phenol substitutes such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol, and trinitrophenol; monovalent phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol; resorcin, Polyhydric phenols such as alkylresorcin, pyrogallol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, dihydroxynaphthalene; 2-hydroxybenzaldehyde, 3-hydroxybenzaldehyde, 4 -Phenols having an aldehyde group such as hydroxybenzaldehyde; or derivatives thereof.
Phenols may be used alone or in combination of two or more.
レゾール型フェノール樹脂の製造に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、べンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、2−ヒドロキシべンズアルデヒド、3−ヒドロキシべンズアルデヒド、4−ヒドロキシべンズアルデヒド等が挙げられる。
これらのアルデヒド類の中でも、反応性に優れ、安価であるという点から、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが好ましい。
アルデヒド類は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
Examples of aldehydes used in the production of resol type phenol resins include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, caproaldehyde, allylaldehyde, Examples include benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, 2-hydroxybenzaldehyde, 3-hydroxybenzaldehyde, 4-hydroxybenzaldehyde and the like.
Among these aldehydes, formaldehyde and paraformaldehyde are preferable because they are excellent in reactivity and inexpensive.
Aldehydes may be used alone or in combination of two or more.
アルカリ触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物;カルシウム、マグネシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物若しくは水酸化物;炭酸ナトリウム、アンモニア水;トリエチルアミン、へキサメチレンテトラミンなどのアミン類;酢酸マグネシウム、酢酸亜鉛などの二価金属塩などが挙げられる。
アルカリ触媒は、1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
Examples of the alkali catalyst include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, lithium hydroxide, and potassium hydroxide; alkaline earth metal oxides or hydroxides such as calcium, magnesium, and barium; sodium carbonate, ammonia Water; amines such as triethylamine and hexamethylenetetramine; and divalent metal salts such as magnesium acetate and zinc acetate.
An alkali catalyst may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
レゾール型フェノール樹脂を合成する際、フェノール類とアルデヒド類との反応モル比率は、フェノール類1モルに対し、アルデヒド類が、好ましくは0.8〜2.5モルであり、より好ましくは1.0〜2.3モルである。 When synthesizing a resol-type phenol resin, the reaction molar ratio of phenols to aldehydes is preferably 0.8 to 2.5 moles, more preferably 1. 0 to 2.3 moles.
・アリールアルキレン型フェノール樹脂について
アリールアルキレン型フェノール樹脂とは、1つ以上のアリールアルキレン基を含む繰り返し単位、を有するフェノール樹脂をいう。
このようなアリールアルキレン型フェノール樹脂としては、例えば、キシリレン型フェノール樹脂、ビフェニルジメチレン型フェノール樹脂等が挙げられる。
アリールアルキレン型フェノール樹脂は、公知の製造方法によって製造される。
-About aryl alkylene type phenol resin An aryl alkylene type phenol resin means the phenol resin which has a repeating unit containing one or more aryl alkylene groups.
Examples of such aryl alkylene type phenol resins include xylylene type phenol resins and biphenyl dimethylene type phenol resins.
The aryl alkylene type phenol resin is produced by a known production method.
(A)成分である金属樹脂複合材料は、金属原子−酸素原子−炭素原子結合を有するものである。
この結合を形成している酸素原子は、(a2)成分(フェノール樹脂)が有するフェノール性水酸基に限定されず、これ以外の官能基に由来する酸素原子であってもよい。このように種々の官能基に由来する酸素原子と、(a1)成分(金属粒子)と、が相互に作用することで、金属原子−酸素原子−炭素原子結合が形成されやすくなる。
The metal resin composite material (A) has a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond.
The oxygen atom which forms this bond is not limited to the phenolic hydroxyl group which (a2) component (phenol resin) has, but may be an oxygen atom derived from a functional group other than this. Thus, the oxygen atom derived from various functional groups and the component (a1) (metal particle) interact with each other, so that a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond is easily formed.
(a2)成分の中でも、分子内に脂肪族アルコール基を有するフェノール樹脂、分子内にエーテル基を有するフェノール樹脂、分子内にケトン基を有するフェノール樹脂、分子内にホルミル基(−CHO)を有するフェノール樹脂、分子内にカルボキシ基を有するフェノール樹脂、分子内にエステル基を有するフェノール樹脂、分子内にウレタン基を有するフェノール樹脂が好ましい。
これらの中でも、分子内にケトン基、アルデヒド基、カルボキシ基、エステル基、ウレタン基のようなカルボニル部位(カルボニル基)を有するフェノール樹脂がより好ましい。
かかる好ましいフェノール樹脂を用いることで、(a1)成分における金属原子は、(a2)成分中のフェノール性水酸基の酸素原子のみならず、部分的にカルボニル基の酸素原子にも結合することが可能となる。これにより、金属原子−酸素原子−炭素原子結合がより形成されやすくなる。
尚、前記のような、分子内にカルボニル基を有するフェノール樹脂は、原料として、対応する官能基を分子内に有するフェノール類を用いることで製造される。
Among the components (a2), a phenol resin having an aliphatic alcohol group in the molecule, a phenol resin having an ether group in the molecule, a phenol resin having a ketone group in the molecule, and a formyl group (—CHO) in the molecule. A phenol resin, a phenol resin having a carboxy group in the molecule, a phenol resin having an ester group in the molecule, and a phenol resin having a urethane group in the molecule are preferable.
Among these, a phenol resin having a carbonyl moiety (carbonyl group) such as a ketone group, an aldehyde group, a carboxy group, an ester group, or a urethane group in the molecule is more preferable.
By using such a preferable phenol resin, the metal atom in the component (a1) can be bonded not only to the oxygen atom of the phenolic hydroxyl group in the component (a2) but also partially to the oxygen atom of the carbonyl group. Become. Thereby, a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond is more easily formed.
In addition, the phenol resin which has a carbonyl group in a molecule | numerator as mentioned above is manufactured by using the phenols which have a corresponding functional group in a molecule | numerator as a raw material.
分子内にアルデヒド基を有するフェノール樹脂を用いた場合には、(A)成分である金属樹脂複合材料を容易に製造できる。
後述するように、(A)成分を製造する際、金属塩の溶液とフェノール樹脂とを混合して、フェノール樹脂中の酸素原子と金属原子とを結合させる。原料として、分子内にアルデヒド基を有するフェノール樹脂を用いた場合、このアルデヒド基が、金属塩を構成する金属カチオンに対して還元作用をもたらす。加えて、この場合、金属原子とフェノール樹脂中の酸素原子とが結合しやすくなる。
When a phenol resin having an aldehyde group in the molecule is used, the metal resin composite material as the component (A) can be easily produced.
As will be described later, when the component (A) is produced, a solution of a metal salt and a phenol resin are mixed to bond oxygen atoms and metal atoms in the phenol resin. When a phenol resin having an aldehyde group in the molecule is used as a raw material, the aldehyde group brings about a reducing action on the metal cation constituting the metal salt. In addition, in this case, the metal atom and the oxygen atom in the phenol resin are easily bonded.
このような、分子内にアルデヒド基を有するフェノール樹脂は、原料のフェノール類として、例えば2−ヒドロキシべンズアルデヒド、3−ヒドロキシべンズアルデヒド、4−ヒドロキシべンズアルデヒドなどのヒドロキシべンズアルデヒド又はその誘導体を用いることで製造される。 Such a phenol resin having an aldehyde group in the molecule is, for example, hydroxybensaldehyde such as 2-hydroxybenzaldehyde, 3-hydroxybenzaldehyde, 4-hydroxybenzaldehyde or the like as a raw material phenols. It is manufactured by using a derivative.
(a2)成分の数平均分子量(Mn)の下限値は、150以上が好ましく、より好ましくは200以上、さらに好ましくは250以上である。
(a2)成分の数平均分子量(Mn)の上限値は、1500以下が好ましく、より好ましくは1200以下、さらに好ましくは1000以下である。
(a2)成分のMnを、前記の好ましい範囲に設定することで、樹脂成分としての適度な柔軟性を発現しやすくなる。
The lower limit of the number average molecular weight (Mn) of the component (a2) is preferably 150 or more, more preferably 200 or more, and still more preferably 250 or more.
The upper limit of the number average molecular weight (Mn) of the component (a2) is preferably 1500 or less, more preferably 1200 or less, and still more preferably 1000 or less.
By setting Mn of the component (a2) within the above preferable range, it becomes easy to express appropriate flexibility as the resin component.
(a2)成分の重量平均分子量(Mw)の下限値は、200以上が好ましく、より好ましくは300以上、さらに好ましくは400以上である。
(a2)成分の重量平均分子量(Mw)の上限値は、2500以下が好ましく、より好ましくは2000以下、さらに好ましくは1800以下である。
(a2)成分のMwを、前記の好ましい範囲に設定することで、樹脂成分としての適度な柔軟性を発現しやすくなる。
The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the component (a2) is preferably 200 or more, more preferably 300 or more, and still more preferably 400 or more.
The upper limit of the weight average molecular weight (Mw) of the component (a2) is preferably 2500 or less, more preferably 2000 or less, and even more preferably 1800 or less.
By setting the Mw of the component (a2) within the above preferable range, it becomes easy to express moderate flexibility as the resin component.
尚、本発明において、樹脂の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定されるポリスチレン換算の値を意味する。 In the present invention, the weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the resin mean values in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
(a2)成分における、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)は、その上限値として2.5以下が好ましく、より好ましくは2.2以下、さらに好ましくは2.0以下である。
Mw/Mnの下限値は、特に限定されず、例えば1.05以上である。
(a2)成分のMw/Mnを、前記の好ましい範囲に設定することで、本発明の効果がより高められる。
In the component (a2), the ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (Mw / Mn) is preferably 2.5 or less, more preferably 2.2 or less, and even more preferably 2.0 or less as the upper limit. .
The lower limit value of Mw / Mn is not particularly limited, and is 1.05 or more, for example.
The effect of the present invention is further enhanced by setting Mw / Mn of the component (a2) within the above preferred range.
尚、(A)成分を製造する際、化学的な反応が行われるため、原料として用いたフェノール樹脂と、(A)成分を構成している反応後のフェノール樹脂と、はその分子量等(Mn、Mw、Mw/Mn)が一致しないことがある。
(A)成分を製造するに当たり、その製造条件を勘案し、(A)成分を構成する反応後のフェノール樹脂が上記の分子量等の範囲となるように、原料として用いる(a2)成分の分子量を設定することが好ましい。
In addition, since a chemical reaction is performed when the component (A) is produced, the phenol resin used as a raw material and the phenol resin after the reaction constituting the component (A) have a molecular weight (Mn , Mw, Mw / Mn) may not match.
In producing the component (A), considering the production conditions, the molecular weight of the component (a2) used as a raw material is adjusted so that the post-reaction phenol resin constituting the component (A) is in the range of the above molecular weight and the like. It is preferable to set.
(A)成分中、(a2)成分は、1種単独でもよいし2種以上でもよい。
(A)成分に占める(a2)成分の割合は、(A)成分全体の総量(100質量%)に対して10〜99質量%であることが好ましい。
(a2)成分の割合の下限値は、複合材料としての適度な可撓性を付与しやすく、基板への塗布性等の向上を図りやすいことから、(A)成分全体の総量(100質量%)に対して10質量%以上が好ましく、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上である。
(a2)成分の割合の上限値は、金属粒子に由来する機械的強度の発現の度合いがより高まることから、(A)成分全体の総量(100質量%)に対して99質量%以下が好ましく、より好ましくは95質量%以下、さらに好ましくは90質量%以下である。
In the component (A), the component (a2) may be used alone or in combination of two or more.
The proportion of the component (a2) in the component (A) is preferably 10 to 99% by mass with respect to the total amount (100% by mass) of the entire component (A).
The lower limit of the proportion of the component (a2) is easy to impart appropriate flexibility as a composite material, and it is easy to improve the applicability to the substrate. Therefore, the total amount of the component (A) (100% by mass) ) Is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and still more preferably 20% by mass or more.
The upper limit of the proportion of the component (a2) is preferably 99% by mass or less with respect to the total amount (100% by mass) of the entire component (A) because the degree of expression of mechanical strength derived from the metal particles is further increased. More preferably, it is 95 mass% or less, More preferably, it is 90 mass% or less.
(A)成分中、(a1)成分と(a2)成分との混合比率は、(a2)成分/(a1)成分で表される質量比(以下単に「(a2)/(a1)」とも表記する)で4〜99が好ましく、より好ましくは6〜32、さらに好ましくは9〜19である。
かかる質量比の(a2)/(a1)が、前記の好ましい下限値以上であれば、複合材料としての適度な可撓性を付与しやすく、基板への塗布性等の向上を図りやすくなり、前記の好ましい上限値以下であれば、機械的強度の発現の度合いがより高まる。
In the component (A), the mixing ratio of the component (a1) and the component (a2) is expressed as a mass ratio represented by the component (a2) / component (a1) (hereinafter also simply referred to as “(a2) / (a1)”). 4 to 99 is preferable, 6 to 32 is more preferable, and 9 to 19 is more preferable.
If the mass ratio (a2) / (a1) is equal to or more than the above-mentioned preferable lower limit value, it is easy to impart moderate flexibility as a composite material, and it becomes easy to improve the coating property to the substrate, If it is below the said preferable upper limit, the degree of expression of mechanical strength will increase more.
≪その他成分(a3)≫
(A)成分は、必要に応じて(a1)成分及び(a2)成分以外の成分(以下「(a3)成分」ともいう)を含んでいてもよい。
(a3)成分としては、例えば、(a2)成分以外の樹脂;ステアリン酸、ステアリン酸カルシウムもしくはポリエチレンなどの離型剤;水酸化カルシウムなどの難燃剤;カーボンブラックなどの着色剤;カップリング剤;溶剤等が挙げられる。
≪Other ingredients (a3) ≫
The component (A) may contain components other than the components (a1) and (a2) (hereinafter also referred to as “component (a3)”) as necessary.
Examples of component (a3) include resins other than component (a2); mold release agents such as stearic acid, calcium stearate or polyethylene; flame retardants such as calcium hydroxide; colorants such as carbon black; coupling agents; Etc.
(A)成分の比重は、適宜設定すればよく、その比重の下限値としては、例えば1.25g/cm3以上が好ましく、より好ましくは1.27g/cm3以上、さらに好ましくは1.30g/cm3以上である。
(A)成分の比重の上限値としては、例えば16.6g/cm3以下が好ましく、より好ましくは16.0g/cm3以下、さらに好ましくは15.5g/cm3以下である。
The specific gravity of the component (A) may be appropriately set, the lower limit of the specific gravity, for example 1.25 g / cm 3 or more, more preferably 1.27 g / cm 3 or more, more preferably 1.30g / Cm 3 or more.
The upper limit of the specific gravity of the component (A), for example, is preferably from 16.6 g / cm 3, more preferably 16.0 g / cm 3 or less, more preferably 15.5 g / cm 3 or less.
本実施形態における(A)成分は、金属原子−酸素原子−炭素原子結合を有する。
(A)成分においては、(a1)成分である金属粒子表面の金属原子(M)と、(a2)成分であるフェノール樹脂中の酸素原子(O−C)と、が結合を形成し、(a2)成分のマトリックス中に(a1)成分が分散している。
前記の金属原子(M)と、O−CにおけるO(酸素原子)と、は化学的な結合(M−O)を形成している。これは、X線光電子分光法(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis:ESCA)により観察される(後述の図1、図2)。
このように、(A)成分においては、(a1)成分が(a2)成分中の酸素原子と結合を形成しているため、(a2)成分のマトリックス中に(a1)成分が安定に分散し得る。かかる(A)成分を用いることで、本実施形態の焼結材による焼結体において、より良好な導電性が発現される。
The component (A) in the present embodiment has a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond.
In the component (A), the metal atom (M) on the surface of the metal particles as the component (a1) and the oxygen atom (OC) in the phenol resin as the component (a2) form a bond, The component (a1) is dispersed in the matrix of component a2.
The metal atom (M) and O (oxygen atom) in O—C form a chemical bond (M—O). This is observed by X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) (FIGS. 1 and 2 described later).
Thus, in component (A), component (a1) forms bonds with oxygen atoms in component (a2), so component (a1) is stably dispersed in the matrix of component (a2). obtain. By using the component (A), better conductivity is exhibited in the sintered body of the sintered material of the present embodiment.
本実施形態の焼結材中、(A)成分は、1種単独でもよいし2種以上でもよい。
焼結材中の(A)成分の含有割合は、焼結材の総質量(100質量%)に対して5〜50質量%が好ましく、より好ましくは10〜40質量%である。
(A)成分の含有割合が好ましい下限値以上であると、焼結体の強度、導電性がより高まる。一方、(A)成分の含有割合が好ましい上限値以下であると、成形性が向上する。
In the sintered material of the present embodiment, the component (A) may be used alone or in combination of two or more.
5-50 mass% is preferable with respect to the total mass (100 mass%) of a sintered material, and, as for the content rate of the (A) component in a sintered material, More preferably, it is 10-40 mass%.
(A) The intensity | strength of a sintered compact and electroconductivity increase more that the content rate of a component is more than a preferable lower limit. On the other hand, if the content ratio of the component (A) is less than or equal to the preferable upper limit value, the moldability is improved.
≪(A)成分の製造方法≫
(A)成分である金属樹脂複合材料は、例えば、金属塩の溶液とフェノール樹脂とを混合する工程を有する製造方法によって製造できる。
このフェノール樹脂には、上述した(a2)成分を適宜選択して用いればよい。
<< (A) Component Production Method >>
The metal resin composite material as component (A) can be produced, for example, by a production method having a step of mixing a metal salt solution and a phenol resin.
For this phenol resin, the component (a2) described above may be appropriately selected and used.
・金属塩の溶液
金属塩の溶液は、上述した(a1)成分を構成する金属の塩を、溶媒に溶解することにより調製される。
かかる金属の塩には、上述した(a1)成分を構成する金属原子のカチオン(陽イオン)とアニオン(陰イオン)との組合せによって構成されるものが用いられる。
このアニオンとしては、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン;酢酸イオン、シュウ酸イオン、フマル酸イオンなどのカルボキシレートイオン;p−トルエンスルホネートイオン、メタンスルホネートイオン、ブタンスルホネートイオン、べンゼンスルホネートイオンなどのスルホネートイオン;硫酸イオン;過塩素酸イオン;炭酸イオン;硝酸イオン等が挙げられる。
例えば、金属として銀を選択する場合、溶媒への溶解性の高さから、硝酸イオンをアニオンとする硝酸銀を用いることが好ましい。
金属として銅を選択する場合、硫酸銅、硝酸銅を用いることが好ましい。
金属として亜鉛を選択する場合、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛を用いることが好ましい。
金属としてカルシウムを選択する場合、塩化カルシウム、硝酸カルシウムを用いることが好ましい。
金属として鉄を選択する場合、塩化鉄、硫酸鉄、硝酸鉄を用いることが好ましい。
金属としてアルミニウムを選択する場合、硝酸アルミニウムを用いることが好ましい。
金属としてマグネシウムを選択する場合、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウムを用いることが好ましい。
尚、金属塩における金属の価数は、溶媒に対する溶解性や、還元のしやすさ等を勘案して適切なものを選択すればよい。
-Metal salt solution The metal salt solution is prepared by dissolving the metal salt constituting the component (a1) in a solvent.
As such a metal salt, one composed of a combination of a cation (cation) and an anion (anion) of the metal atom constituting the component (a1) described above is used.
This anion includes halogen ions such as chlorine ion, bromine ion and iodine ion; carboxylate ions such as acetate ion, oxalate ion and fumarate ion; p-toluenesulfonate ion, methanesulfonate ion, butanesulfonate ion, benzene Examples thereof include sulfonate ions such as sulfonate ions; sulfate ions; perchlorate ions; carbonate ions; nitrate ions.
For example, when silver is selected as the metal, it is preferable to use silver nitrate having nitrate ions as anions because of its high solubility in a solvent.
When selecting copper as a metal, it is preferable to use copper sulfate and copper nitrate.
When selecting zinc as a metal, it is preferable to use zinc chloride, zinc sulfate, and zinc nitrate.
When calcium is selected as the metal, calcium chloride or calcium nitrate is preferably used.
When iron is selected as the metal, it is preferable to use iron chloride, iron sulfate, or iron nitrate.
When selecting aluminum as a metal, it is preferable to use aluminum nitrate.
When selecting magnesium as a metal, it is preferable to use magnesium chloride, magnesium sulfate, and magnesium nitrate.
In addition, what is necessary is just to select the valence of the metal in a metal salt considering the solubility with respect to a solvent, the ease of a reduction | restoration, etc.
金属塩の溶液を調製する際の溶媒としては、金属塩の特性に応じて適宜選択すればよく、例えば水が挙げられる。
また、溶媒には、水以外も用いることができ、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、へキサノール、エチレングリコール等のアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ類;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒;ジメチルカーボネートなどを用いることができる。
金属塩の溶液の溶媒は、1種単独でもよいし2種以上の混合溶媒でもよい。
好ましい混合溶媒としては、例えば、水とこれ以外の溶媒との組合せが挙げられる。
What is necessary is just to select suitably as a solvent at the time of preparing the solution of metal salt according to the characteristic of metal salt, for example, water.
In addition, water can be used other than water, for example, alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, and ethylene glycol; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Ether solvents such as dimethyl ether, diethyl ether, methyl ethyl ether, dipropyl ether, tetrahydrofuran; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate; N-methyl-2-pyrrolidone, N An amide solvent such as N-dimethylformamide; dimethyl carbonate or the like can be used.
The solvent of the metal salt solution may be one kind alone, or two or more kinds of mixed solvents.
As a preferable mixed solvent, for example, a combination of water and a solvent other than this may be mentioned.
金属塩の溶液を調製する際、溶媒に対する金属塩の溶解性を向上させること等を目的として、溶液のpHを調整してもよい。
金属塩の溶液中、金属塩の含有割合の下限値は、溶液全体の質量(100質量%)に対し、例えば1質量%以上であり、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上であり、金属塩の含有割合の上限値は、溶液全体の質量(100質量%)に対し、例えば20質量%以下であり、好ましくは15質量%以下、より好ましくは12質量%以下である。金属塩の含有割合を、前記の好ましい範囲に設定することで、安定的に金属塩から所望の金属粒子が生じる。
When preparing a solution of a metal salt, the pH of the solution may be adjusted for the purpose of improving the solubility of the metal salt in a solvent.
In the metal salt solution, the lower limit value of the content ratio of the metal salt is, for example, 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, with respect to the total mass (100% by mass). The upper limit of the content ratio of the metal salt is, for example, 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or less, with respect to the mass (100% by mass) of the entire solution. By setting the content ratio of the metal salt within the preferable range, desired metal particles are stably generated from the metal salt.
[金属塩の溶液とフェノール樹脂とを混合する工程]
本工程では、金属塩の溶液とフェノール樹脂とを混合することにより、(A)成分である金属樹脂複合材料が得られる。
金属塩の溶液とフェノール樹脂とを混合した際、金属塩に対して還元反応が行われることにより、金属塩から金属粒子が生じる(すなわち、0価金属の粒子として析出する)。
この還元反応では、公知の還元剤を用いてもよいし、フェノール樹脂の構造に起因する還元性の官能基を活用してもよい。本実施形態では、(A)成分中の(a2)成分であるフェノール樹脂が還元剤として機能し得る。
[Step of mixing metal salt solution and phenolic resin]
In this step, the metal resin composite material as the component (A) is obtained by mixing the metal salt solution and the phenol resin.
When the metal salt solution and the phenol resin are mixed, a reduction reaction is performed on the metal salt, whereby metal particles are generated from the metal salt (that is, precipitated as zero-valent metal particles).
In this reduction reaction, a known reducing agent may be used, or a reducing functional group resulting from the structure of the phenol resin may be utilized. In this embodiment, the phenol resin which is the component (a2) in the component (A) can function as a reducing agent.
還元剤としては、公知のものを採用することができ、例えば、次亜リン酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、ホルムアルデヒド、ヒドラジン、アスコルビン酸などの無機若しくは有機の還元剤が挙げられる。
また、還元剤としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂、イソシアネート樹脂等の、窒素又は酸素を含有する極性基を有している樹脂も挙げられる。
As the reducing agent, known ones can be employed, for example, inorganic or organic reduction such as sodium hypophosphite, dimethylamine borane, sodium borohydride, potassium borohydride, formaldehyde, hydrazine, ascorbic acid and the like. Agents.
Examples of the reducing agent include resins having a polar group containing nitrogen or oxygen, such as an epoxy resin, a melamine resin, a urea resin, an aniline resin, and an isocyanate resin.
還元反応において、フェノール樹脂の構造に起因する還元性の官能基を活用する場合には、フェノール樹脂として、分子内にアルデヒド基を有するフェノール樹脂を採用することができる。この場合、フェノール樹脂分子内のアルデヒド基が、金属塩を構成する金属カチオンに還元作用をもたらし、金属粒子が得られる。
かかる分子内にアルデヒド基を有するフェノール樹脂を用いる場合、金属塩の質量に対して、好ましくは0.1倍量以上の当該フェノール樹脂が用いられ、より好ましくは0.5倍量以上の当該フェノール樹脂が用いられ、さらに好ましくは2倍量以上の当該フェノール樹脂が用いられる。当該フェノール樹脂量の上限値は、特に限定されず、例えば100倍量以下が用いられる。
In the reduction reaction, when a reducing functional group resulting from the structure of the phenol resin is utilized, a phenol resin having an aldehyde group in the molecule can be employed as the phenol resin. In this case, the aldehyde group in the phenol resin molecule brings about a reducing action on the metal cation constituting the metal salt, thereby obtaining metal particles.
When using a phenol resin having an aldehyde group in the molecule, the phenol resin is preferably used in an amount of 0.1 times or more, more preferably 0.5 times or more of the phenol relative to the mass of the metal salt. A resin is used, and more preferably, the phenol resin is used in an amount twice or more. The upper limit of the amount of the phenol resin is not particularly limited, and for example, an amount of 100 times or less is used.
本工程においては、 還元反応を促進するために、還元補助剤を適宜用いることができる。例えば、分子内にアルデヒド基を有するフェノール樹脂と硝酸銀とを混合する場合、還元補助剤としては、ジメチルスルフィド、ジエチルスルフィド、ジプロピルスルフィド、ジブチルスルフィド、ジペンチルスルフィド、ジへキシルスルフィド、ジフェニルスルフィド、エチルフェニルスルフィド、チオジエタノール、チオジプロパノール、チオジブタノール、1−(2−ヒドロキシエチルチオ)−2−プロパノール、1−(2−ヒドロキシエチルチオ)−2−ブタノール、1−(2−ヒドロキシエチルチオ)−3−ブトキシ−1−プロパノール等を用いることができる。
また、還元補助剤としては、アミン化合物、アルコール類も用いることもできる。
このアミン化合物としては、アンモニア、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、イソプロピルジエチルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン、エチレンジアミン、ピリジン等が挙げられる。
このアルコール類としては、エトキシエタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール等が挙げられる。
In this step, a reducing aid can be used as appropriate in order to promote the reduction reaction. For example, when a phenol resin having an aldehyde group in the molecule and silver nitrate are mixed, as a reducing auxiliary agent, dimethyl sulfide, diethyl sulfide, dipropyl sulfide, dibutyl sulfide, dipentyl sulfide, dihexyl sulfide, diphenyl sulfide, ethyl Phenyl sulfide, thiodiethanol, thiodipropanol, thiodibutanol, 1- (2-hydroxyethylthio) -2-propanol, 1- (2-hydroxyethylthio) -2-butanol, 1- (2-hydroxyethylthio) ) -3-butoxy-1-propanol and the like can be used.
In addition, amine compounds and alcohols can also be used as reducing aids.
Examples of the amine compound include ammonia, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, isopropyldiethylamine, diethanolamine, triethanolamine, morpholine, ethylenediamine, and pyridine.
Examples of the alcohols include ethoxyethanol, ethylene glycol, diethylene glycol and the like.
本工程において、金属塩の溶液とフェノール樹脂との混合は、加熟しながら行ってもよい。
加熟を行う際の温度条件は、その下限値として、好ましくは30℃以上であり、より好ましくは40℃以上、さらに好ましくは45℃以上であり、その上限値として、好ましくは100℃以下であり、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは80℃以下である。
In this step, the metal salt solution and the phenol resin may be mixed while ripening.
The temperature condition at the time of ripening is preferably 30 ° C. or more, more preferably 40 ° C. or more, further preferably 45 ° C. or more as its lower limit, and preferably 100 ° C. or less as its upper limit. Yes, more preferably 90 ° C. or lower, and still more preferably 80 ° C. or lower.
金属塩の溶液とフェノール樹脂とを混合する時間(反応時間)は、その下限値として、好ましくは10分間以上であり、より好ましくは30分間以上、さらに好ましくは1時間以上であり、その上限値として、好ましくは24時間以下であり、より好ましくは12時間以下、さらに好ましくは8時間以下である。 The time (reaction time) for mixing the metal salt solution and the phenol resin is preferably 10 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, still more preferably 1 hour or more as its lower limit, and its upper limit. Is preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less, and even more preferably 8 hours or less.
<(B)成分>
本実施形態における(B)成分は、有機溶剤成分である。
(B)成分としては、例えば、キシレン、トルエンなどの芳香族炭化水素;アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトンなどのケトン化合物;ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンなどの飽和炭化水素;酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチルなどのエステル化合物;N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドなどの極性非プロトン性溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル化合物;アルコール類などが挙げられる。
<(B) component>
The component (B) in the present embodiment is an organic solvent component.
Examples of the component (B) include aromatic hydrocarbons such as xylene and toluene; ketone compounds such as acetone, methyl ethyl ketone and diisobutyl ketone; saturated hydrocarbons such as hexane, cyclohexane and heptane; ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, Ester compounds such as ethyl lactate; polar aprotic solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide; ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane Alcohols and the like are included.
本実施形態の焼結材中、(B)成分は、1種単独でもよいし2種以上でもよい。
(B)成分の中でも、(A)成分との相溶性の点から、芳香族炭化水素が好ましい。
(B)成分の含有割合は、特に限定されず、例えば焼結材を基板等に塗布可能な濃度で、膜厚に応じて適宜設定される。好ましくは、焼結材の固形分濃度が、焼結材の総質量(100質量%)に対して5〜50質量%が好ましく、より好ましくは10〜40質量%となるように(B)成分は用いられる。
In the sintered material of the present embodiment, the component (B) may be used alone or in combination of two or more.
Among the components (B), an aromatic hydrocarbon is preferable from the viewpoint of compatibility with the component (A).
(B) The content rate of a component is not specifically limited, For example, it is a density | concentration which can apply | coat a sintered material to a board | substrate etc., and is suitably set according to a film thickness. Preferably, the solid content concentration of the sintered material is preferably 5 to 50% by mass, and more preferably 10 to 40% by mass with respect to the total mass (100% by mass) of the sintered material. Is used.
<その他成分>
本実施形態の焼結材は、(A)成分及び(B)成分以外の成分を必要に応じて含有していてもよい。
かかる(A)成分及び(B)成分以外の成分としては、例えば、硬化剤、界面活性剤、分散剤等が挙げられる。
<Other ingredients>
The sintered material of this embodiment may contain components other than the component (A) and the component (B) as necessary.
Examples of components other than the component (A) and the component (B) include a curing agent, a surfactant, and a dispersant.
硬化剤は、(A)成分の種類等に応じて適宜選択すればよく、例えば、へキサメチレンテトラミン、イソシアネート樹脂、ヘキサメトキシメチロールメラミン等を好適に用いることができる。 What is necessary is just to select a hardening | curing agent suitably according to the kind etc. of (A) component, for example, hexamethylenetetramine, an isocyanate resin, hexamethoxymethylol melamine etc. can be used suitably.
本実施形態の焼結材は、例えば、(A)成分と必要に応じてその他成分とを(B)成分に溶解又は分散させて調製することができる。 The sintered material of this embodiment can be prepared by, for example, dissolving or dispersing the component (A) and other components in the component (B) as necessary.
以上説明した本実施形態の焼結材には、(a1)成分と(a2)成分との複合体であって金属原子−酸素原子−炭素原子結合を有する金属樹脂複合材料((A)成分)が含まれている。このため、本実施形態の焼結材は、焼結体の導電性をより高めることができる。
加えて、本実施形態の焼結材により、従来に比べて薄膜で、かつ、導電性の高い焼結体からなる配線パターンを作製できる。
In the sintered material of the present embodiment described above, the metal resin composite material (component (A)) which is a composite of the component (a1) and the component (a2) and has a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond. It is included. For this reason, the sintered material of this embodiment can improve the electroconductivity of a sintered compact more.
In addition, with the sintered material of this embodiment, it is possible to produce a wiring pattern made of a sintered body that is a thin film and has a higher conductivity than the conventional one.
(焼結体)
本実施形態の焼結体は、上述した焼結材に含まれる金属粒子(a1)同士の結合部を有するものである。
本実施形態の焼結体は、上述した焼結材を、150〜300℃程度で加熱して焼成することにより製造される。
例えば、上述した焼結材を用いて基板上に焼結体を得る場合、基板上に形成される焼結体(配線パターン)の膜厚を、例えば10μm以下に設定でき、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下に設定でき、さらには0.5μm以下、特には0.1μm以下にも設定できる。かかる焼結体の膜厚の下限値は、実質的には0.01μm以上とされる。
基板には、従来公知のものを用いることができ、例えば電子部品用の基板、具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板、又はガラス基板等が挙げられる。
本実施形態の焼結体は、上述した焼結材が用いられているため、導電性(体積抵抗値の低減化など)がより高められている。
(Sintered body)
The sintered body of the present embodiment has a joint between metal particles (a1) contained in the above-described sintered material.
The sintered body of the present embodiment is manufactured by heating and baking the above-described sintered material at about 150 to 300 ° C.
For example, when a sintered body is obtained on a substrate using the above-described sintered material, the thickness of the sintered body (wiring pattern) formed on the substrate can be set to, for example, 10 μm or less, preferably 5 μm or less, More preferably, it can be set to 1 μm or less, further 0.5 μm or less, particularly 0.1 μm or less. The lower limit of the film thickness of such a sintered body is substantially 0.01 μm or more.
A conventionally well-known thing can be used for a board | substrate, for example, the board | substrate for electronic components, specifically, a silicon wafer, a metal board | substrates, such as copper, chromium, iron, and aluminum, or a glass substrate etc. are mentioned. .
Since the sintered body mentioned above is used for the sintered body of this embodiment, electroconductivity (reduction of volume resistance value etc.) is improved more.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.
<レゾール型フェノール樹脂の製造>
撹拌装置、還流冷却器及び温度計を備えた反応装置に、フェノール1000gと、濃度37質量%のホルマリン1294gと、トリエチルアミン10gとを加え、1時間反応させた。その後、650mmHgの減圧下で脱水を行いながら、系内の温度が70℃に達したところでメタノール1100gを加えて溶解し、冷却してレゾール型フェノール樹脂(樹脂固形分50質量%の反応液)2400gを得た。
<Manufacture of resol type phenolic resin>
To a reactor equipped with a stirrer, a reflux condenser and a thermometer, 1000 g of phenol, 1294 g of formalin having a concentration of 37% by mass and 10 g of triethylamine were added and reacted for 1 hour. Then, while dehydrating under a reduced pressure of 650 mmHg, when the temperature in the system reached 70 ° C., 1100 g of methanol was added and dissolved, cooled, and resol type phenol resin (reaction liquid having a resin solid content of 50% by mass) 2400 g. Got.
<金属樹脂複合材料(A−1)の製造>
撹拌羽根、温度計、滴下漏斗及びコンデンサーを備えた4つ口の1Lフラスコを用意し、このフラスコ内に、上記で得られたレゾール型フェノール樹脂60.0gと、水300gに対して水酸化ナトリウム4.6g(0.11モル)を溶解させた水酸化ナトリウム水溶液と、チオジエタノール6.0g(0.05モル)と、1N硝酸銀1200g(1.14モル)とを装入した。次いで、撹拌を行い、これらを均一に溶解させた。次いで、内温が50℃になるまで昇温し、内温が50℃になった時点からその温度を保ちつつ2時間反応を行った。
反応後、フラスコの内温が30℃以下まで低下したことを確認し、滴下漏斗から酢酸0.5gを滴下して、反応系を、中性からpH=5を限界とする弱酸性に調整することにより、金属樹脂複合材料(A−1)を析出させた。
最後に、フラスコ内に析出したものを回収し、乾燥を行い、金属樹脂複合材料(A−1)33gを得た。
<Manufacture of metal resin composite material (A-1)>
A four-necked 1 L flask equipped with a stirring blade, a thermometer, a dropping funnel and a condenser was prepared. In this flask, sodium hydroxide was added to 60.0 g of the resol-type phenolic resin obtained above and 300 g of water. A sodium hydroxide aqueous solution in which 4.6 g (0.11 mol) was dissolved, 6.0 g (0.05 mol) of thiodiethanol, and 1200 g (1.14 mol) of 1N silver nitrate were charged. Next, stirring was performed to dissolve them uniformly. Next, the temperature was raised until the internal temperature reached 50 ° C., and the reaction was carried out for 2 hours while maintaining the temperature from the time when the internal temperature reached 50 ° C.
After the reaction, it was confirmed that the internal temperature of the flask had dropped to 30 ° C. or lower, and 0.5 g of acetic acid was added dropwise from the dropping funnel to adjust the reaction system from neutral to weakly acidic with pH = 5 as the limit. As a result, the metal resin composite material (A-1) was deposited.
Finally, what was deposited in the flask was collected and dried to obtain 33 g of a metal resin composite material (A-1).
得られた金属樹脂複合材料(A−1)をテトラヒドロフランに加え、金属樹脂複合材料(A−1)のテトラヒドロフランに可溶である部分について、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により分子量の測定を行い、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、Mw/Mnを求めた。その結果を以下に示した。
数平均分子量(Mn)282、重量平均分子量(Mw)478、Mw/Mn1.70
The obtained metal resin composite material (A-1) is added to tetrahydrofuran, and the molecular weight of the portion of the metal resin composite material (A-1) that is soluble in tetrahydrofuran is measured by GPC (gel permeation chromatography). , Number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw), and Mw / Mn were determined. The results are shown below.
Number average molecular weight (Mn) 282, weight average molecular weight (Mw) 478, Mw / Mn 1.70
金属樹脂複合材料(A−1)について、X線光電子分光分析装置(Escalab−220iXL、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製)によりスペクトル測定を行った。この際の測定条件を以下のように設定した。
・照射X線:モノクロAlKα
・検出深さ:約5nm
・X線スポット径:約1mm
About metal resin composite material (A-1), the spectrum measurement was performed with the X-ray photoelectron spectroscopy analyzer (Escalab-220iXL, the product made by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.). The measurement conditions at this time were set as follows.
・ Irradiated X-ray: Monochrome AlKα
・ Detection depth: about 5nm
・ X-ray spot diameter: about 1mm
図1は、金属樹脂複合材料(A−1)について測定されたAg3dナロースキャンスペクトルを示す図である。
図2は、Ag箔をArイオンでクリーニングした試料について測定されたAg3dナロースキャンスペクトルを示す図である。
図1に示されるスペクトルにおいては、Ag3d5のピーク位置が368.9eVであった。一方、図2に示されるスペクトルにおいては、Ag3d5のピーク位置が368.3eVであり、両者の間でピーク位置に0.6eVの差が観察された。
通常、Ag単体のピークは、368.1〜368.3eVに現れるのに対し、例えば酢酸銀のようなAg原子とO原子とが相互作用している化合物においては、このピークが368.3〜368.9eVに現れることが知られている(出典:Handbook ofX−ray Photoelectron Spectroscopy(Physical Electronics))。
このことから、金属樹脂複合材料(A−1)においては、その構造中にAg−O−C結合を有していることが確認できる。
FIG. 1 is a diagram showing an Ag3d narrow scan spectrum measured for the metal resin composite material (A-1).
FIG. 2 is a diagram showing an Ag3d narrow scan spectrum measured for a sample obtained by cleaning an Ag foil with Ar ions.
In the spectrum shown in FIG. 1, the peak position of Ag3d5 was 368.9 eV. On the other hand, in the spectrum shown in FIG. 2, the peak position of Ag3d5 was 368.3 eV, and a difference of 0.6 eV was observed in the peak position between the two.
Usually, the peak of Ag alone appears at 368.1 to 368.3 eV, whereas in a compound in which an Ag atom and an O atom interact, such as silver acetate, this peak is 368.3. It is known to appear at 368.9 eV (Source: Handbook ofX-ray Photoelectron Spectroscopy (Physical Electronics)).
From this, it can be confirmed that the metal resin composite material (A-1) has an Ag—O—C bond in its structure.
図3は、金属樹脂複合材料(A−1)の表面を、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した像を示す図である。
図3に示される像から、金属樹脂複合材料10においては、レゾール型フェノール樹脂のマトリックス2に、数十nmオーダーの銀粒子1が均一に分散していることが確認できる。
FIG. 3 is a view showing an image obtained by observing the surface of the metal resin composite material (A-1) with a transmission electron microscope (TEM).
From the image shown in FIG. 3, in the metal resin composite material 10, it can be confirmed that the silver particles 1 of the order of several tens of nm are uniformly dispersed in the matrix 2 of the resol type phenol resin.
<樹脂インキ材(焼結材)の製造>
(実施例1)
金属樹脂複合材料(A−1)100gを、溶媒としてキシレン300gに溶解して樹脂インキ材(焼結材)を得た。
<Manufacture of resin ink material (sintered material)>
Example 1
100 g of the metal resin composite material (A-1) was dissolved in 300 g of xylene as a solvent to obtain a resin ink material (sintered material).
(比較例1)
上記で得られたレゾール型フェノール樹脂と、平均粒径1μmの銀粉(DOWA社製)と、キシレンと、を室温で10分間混合して樹脂インキ材(焼結材)を得た。
各成分の配合量を、キシレン300g、レゾール型フェノール樹脂20g、銀粉80gとした。
(Comparative Example 1)
The resol type phenol resin obtained above, silver powder having an average particle diameter of 1 μm (manufactured by DOWA), and xylene were mixed at room temperature for 10 minutes to obtain a resin ink material (sintered material).
The amount of each component was 300 g of xylene, 20 g of a resol type phenol resin, and 80 g of silver powder.
<焼結体の製造>
(実施例2、比較例2)
実施例1及び比較例1で得られた樹脂インキ材(焼結材)を、それぞれ、基板のアルミニウム箔(厚さ80μm)上にサイズ3mm×30mmのフィルムでマスクを行った部分に、バーコーターを用いて塗布して、膜厚100μmの塗布膜を形成した。
次いで、この塗布膜中に含まれるキシレンを乾燥させて、アルミニウム箔上にインキ被覆膜を作製した。
その後、インキ被覆膜が作製されたアルミニウム箔に対し、200℃のオーブン中にて60分間、窒素雰囲気下で加熱処理を施すことにより焼結体を得た。
<Manufacture of sintered body>
(Example 2, comparative example 2)
A bar coater was applied to the portions where the resin ink materials (sintered materials) obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were masked with a film of size 3 mm × 30 mm on the aluminum foil (thickness 80 μm) of the substrate. Was applied to form a coating film having a thickness of 100 μm.
Next, xylene contained in the coating film was dried to prepare an ink coating film on the aluminum foil.
Thereafter, the aluminum foil on which the ink coating film was produced was heat-treated in an oven at 200 ° C. for 60 minutes in a nitrogen atmosphere to obtain a sintered body.
<焼結体についての評価>
各例の焼結体について、平均膜厚(μm)、比抵抗値(体積抵抗値(Ω・cm))を測定した。その測定結果を表1に示した。
尚、平均膜厚(μm)は、マイクロメーターにより測定した。
焼結体の比抵抗値(体積抵抗値(Ω・cm))は、4端子法により測定した。
<Evaluation of sintered body>
About the sintered compact of each example, the average film thickness (micrometer) and the specific resistance value (volume resistance value (ohm * cm)) were measured. The measurement results are shown in Table 1.
The average film thickness (μm) was measured with a micrometer.
The specific resistance value (volume resistance value (Ω · cm)) of the sintered body was measured by a four-terminal method.
表1に示す結果から、本発明を適用した実施例2の焼結体は、比較例2の焼結体に比べて、導電性がより高められていることが確認できる。 From the results shown in Table 1, it can be confirmed that the conductivity of the sintered body of Example 2 to which the present invention is applied is higher than that of the sintered body of Comparative Example 2.
1 銀粒子、
2 マトリックス、
10 金属樹脂複合材料
1 silver particles,
2 matrix,
10 Metal resin composite material
Claims (5)
(B)成分:有機溶剤成分
を含有する、焼結材。 (A) component: a composite of metal particles (a1) and a phenol resin (a2), a metal resin composite material having a metal atom-oxygen atom-carbon atom bond, and
Component (B): A sintered material containing an organic solvent component.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015197822A JP2017071810A (en) | 2015-10-05 | 2015-10-05 | Sintering material and sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015197822A JP2017071810A (en) | 2015-10-05 | 2015-10-05 | Sintering material and sintered body |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017071810A true JP2017071810A (en) | 2017-04-13 |
Family
ID=58538108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015197822A Pending JP2017071810A (en) | 2015-10-05 | 2015-10-05 | Sintering material and sintered body |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017071810A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020519753A (en) * | 2017-05-12 | 2020-07-02 | インヒビット コーティングズ リミテッド | Composite resin containing silver nanoparticles |
-
2015
- 2015-10-05 JP JP2015197822A patent/JP2017071810A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020519753A (en) * | 2017-05-12 | 2020-07-02 | インヒビット コーティングズ リミテッド | Composite resin containing silver nanoparticles |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI465488B (en) | Novolac resin and method for producing the same | |
WO2020250675A1 (en) | Conductive paste composition | |
JP2017228363A (en) | Conductive paste | |
JP2017071810A (en) | Sintering material and sintered body | |
JP2017071517A (en) | Refractory composition and refractory | |
TWI466965B (en) | Method for producing novolak resin and novolak resin | |
JP2017022033A (en) | Silver paste and manufacturing method of cured body of silver paste | |
JP6706804B2 (en) | Metal hybrid resin and manufacturing method thereof | |
JP2018150464A (en) | Method for producing phenol resin | |
JP2017073222A (en) | Conductive material | |
JP2017071562A (en) | Antibacterial composition | |
WO2014156713A1 (en) | Benzylic ether-type phenolic resin and resin composition containing same, and binder and carbide each produced using said resin or said resin composition | |
JP2017071667A (en) | Wet paper friction material | |
JP2017071668A (en) | Adhesive for metal | |
WO2021131440A1 (en) | Gas barrier structure, air-conditioner component, gas meter device and automobile component | |
JP2016195082A (en) | Conductive paste and cured product | |
WO2016009754A1 (en) | Method for manufacturing electroconductive resin, electroconductive resin, electroconductive paste, and electronic member | |
WO2019202914A1 (en) | Titanate-modified phenolic resin composition production method, titanate-modified phenolic resin composition, phenolic resin composition for friction material, and friction material | |
JP2017097060A (en) | Photosensitive resin composition and production method of photosensitive resin pattern | |
JP7297231B2 (en) | Method for producing phenolic resin | |
JP2024014036A (en) | Resin composition, adhesive, and coating | |
JP2009227817A (en) | Phenol resin composition, its manufacturing method, and friction material | |
JP2024016502A (en) | Aqueous solution of resol type phenol resin, liquid composition, and cured product | |
JP2005154613A (en) | Liquid phenol resin composition | |
JP5254598B2 (en) | Method for producing high molecular weight high ortho novolac resin |