JP2020514964A - 導電性粒子、物品、及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年12月21日に出願された米国特許仮出願第62/437236号の利益を主張するものであり、その出願の開示内容の全ては、参照により本明細書に組み込まれる。
導電性の接着剤転写テープは、マトリックス接着剤によって結合された導電性表面の間の間隙を架橋するための導電性粒子を含む。これらの粒子の例は、銀コーティングされたガラスビーズ及び銀コーティングされたニッケル凝集体である。図1に代表的な市販のサンプルが示されている。これらの粒子は、互いに接着結合される必要がある導電性基材間の間隙を粒径分布のうち最も大きな粒子のみが架橋する構造をもたらす標準的なベルカーブ粒径分布を有する。これは図2によって表されており、図は導電性表面の間の間隙を架橋する市販の導電性粒子18が内部に分散している接着剤マトリックス16によって結合された導電性表面13及び15(例えば、基材に結合された金属化表面)を有する2つの導電性基材12及び14を有する代表的な製品10を表している。
例示的な実施形態
実施形態1は、ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、コア粒子に付着している表面粒子と、コア粒子及び表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含む導電性粒子であって、コア粒子は、表面粒子よりも大きい、導電性粒子である。
実施形態2は、導電性粒子が、コア粒子に融合した表面粒子を含む、実施形態1の導電性粒子である。
実施形態3は、コア粒子が金属を含み、金属コーティングがコア粒子とは異なる金属を含む、実施形態1又は2に記載の導電性粒子である。
実施形態4は、コア粒子が金属を含み、金属コーティングがコア粒子と同じ金属を含む、実施形態1又は2に記載の導電性粒子である。
実施形態5は、コア金属が、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、銅、アルミニウム、鉛、スズ、及びこれらの組み合わせから選択される、実施形態3又は4に記載の導電性粒子である。
実施形態6は、コア粒子が、ガラス又はガラスセラミックのうちの少なくとも1つを含む、実施形態1又は2に記載の導電粒子である。
実施形態7は、コア粒子が、丸みを帯びた形状(例えば、楕円形又は球形又は等軸形)を有する、実施形態1〜6のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態8は、コア粒子が、3:1未満、又は2:1未満、又は1.5:1未満、又は1.2:1未満、又は1:1のアスペクト比を有する、実施形態1〜7のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態9は、コア粒子が(アスペクト比1:1の)球状である、実施形態8に記載の導電性粒子である。
実施形態10は、コア粒子が、少なくとも10マイクロメートル、又は少なくとも20マイクロメートル、又は少なくとも30マイクロメートル、又は少なくとも40マイクロメートル、又は少なくとも50マイクロメートルの粒径(すなわち、球体の直径である最大寸法)を有する、実施形態1〜9のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態11は、コア粒子が最大200マイクロメートルの粒径を有する、実施形態1〜10のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態12は、コア粒子に付着している(融合した)表面粒子が、多面体、平行六面体、ひし形、円筒形、弓形、弓形円筒形、丸みを帯びた形状(例えば、楕円形又は球形又は等軸形)、半球形、ガムドロップ形、ベル形、円錐形、円錐台形、不規則形状、及びこれらの混合物から選択される形状を有する、実施形態1〜11のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態13は、コア粒子に付着している(例えば、融合した)表面粒子が、鋭利な縁部又は鋭利な角部のうちの少なくとも1つを有する形状を有する、実施形態1〜12のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態14は、表面粒子が、少なくとも0.1マイクロメートル、又は少なくとも0.2マイクロメートル、又は少なくとも0.3マイクロメートル、又は少なくとも0.4マイクロメートル、又は少なくとも0.5マイクロメートル、又は少なくとも1マイクロメートル、又は少なくとも2マイクロメートルの平均粒径(すなわち、球体の直径である最大寸法)を有する、実施形態1〜13のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態15は、表面粒子が、最大10マイクロメートルの平均粒径(すなわち最大寸法)を有する、実施形態1〜14のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態16は、金属コーティングが、導電性粒子の少なくとも1wt%かつ最大50wt%の量で存在する、実施形態1〜15のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態17は、コアの粒径に対する表面粒子の平均粒径が、少なくとも0.01:1、又は少なくとも0.02:1、又は少なくとも0.03:1、又は少なくとも0.04:1、又は少なくとも0.05:1である、実施形態16に記載の導電性粒子である。
実施形態18は、コアの粒径に対する表面粒子の平均粒径が、最大0.2:1、又は最大0.3:1、又は最大0.4:1、又は最大0.5:1である、実施形態16又は17に記載の導電性粒子である。
実施形態19は、表面粒子が無機粒子を含む、実施形態1〜18のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態20は、無機表面粒子は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、炭化ケイ素、ダイヤモンド、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、超硬質合金、ステンレス鋼、又はこれらの混合物を含む、実施形態19に記載の導電性粒子である。
実施形態21は、コア粒子及び表面粒子が、それらの露出面上に均一な金属コーティングを有する、実施形態1〜20のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態22は、コア粒子と表面粒子上に堆積した金属コーティングとが均一な厚さである、実施形態1〜21のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態23は、金属コーティングが、最大10マイクロメートル、又は最大5マイクロメートル、又は最大1マイクロメートルの厚さを有する、実施形態22に記載の導電性粒子である。
実施形態24は、金属コーティングが、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、銅、アルミニウム、及びこれらの組み合わせから選択される金属を含む、実施形態1〜23のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態25は、金属コーティングが、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、銅、及びこれらの組み合わせから選択される金属を含む、実施形態24に記載の導電性粒子である。
実施形態26は、金属コーティングが銀を含む、実施形態25に記載の導電性粒子。
実施形態27は、有機マトリックス中に分散している、実施形態1〜26のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態28は、有機マトリックスが接着剤を含む、実施形態27に記載の導電性粒子である。
実施形態29は、有機マトリックスが、有機マトリックス及び導電性粒子の体積に基づいて、少なくとも1、又は少なくとも5、又は少なくとも10、又は少なくとも15、又は少なくとも20体積パーセントの導電性粒子を含む、実施形態27又は28に記載の導電性粒子である。
実施形態30は、有機マトリックス中に分散している導電性粒子が、均一な粒径のコア粒子を含む、実施形態27〜29のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態31は、有機マトリックス中に分散している導電性粒子の大部分が、ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、コア粒子に付着している表面粒子と、コア粒子及び表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含み、コア粒子が表面粒子よりも大きい、実施形態27〜30のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態32は、有機マトリックス中に分散している導電性粒子の大部分が、同じ種類のコア粒子及び同じ種類の表面粒子を含む、実施形態31に記載の導電性粒子である。
実施形態33は、導電性粒子が、有機マトリックス全体にわたって均一に分散している、実施形態27〜29のいずれか1つに記載の導電性粒子である。
実施形態34は、2つの主表面を有する基材(例えば、ライナー又は導電性基材)と、基材の第1の主表面上に配置された有機マトリックスを含む層と、有機マトリックス内に分散している導電性粒子と、を含む物品であって、導電性粒子が、ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、コア粒子に付着した(例えば、融合した)表面粒子と、コア粒子及び表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含み、コア粒子が表面粒子よりも大きい、物品である。
実施形態35は、基材が可撓性である、実施形態34に記載の物品である。
実施形態36は、基材が、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、銅、アルミニウム、及びこれらの組み合わせから選択される金属を含む導電性基材である、実施形態34又は35に記載の物品である。
実施形態37は、基材が、金属箔、金属メッシュ、又は金属コーティングされた基材を含む、実施形態34〜36のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態38は、基材が1mm以下の厚さを有する、実施形態34〜37のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態39は、基材が金属コーティングされた基材を含む、実施形態37又は38に記載の物品である。
実施形態40は、基材が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)、又はこれらの組み合わせを含む金属コーティングされたポリマーフィルムを含む、実施形態39に記載の物品である。
実施形態41は、有機マトリックスが、有機マトリックス及び導電性粒子の体積に基づいて、少なくとも1、又は少なくとも5、又は少なくとも10、又は少なくとも15、又は少なくとも20体積パーセントの導電性粒子を含む、実施形態34〜40のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態42は、有機マトリックスが接着剤を含む、実施形態34〜41のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態43は、有機マトリックス中に分散している導電性粒子が、均一な粒径のコア粒子を含む、実施形態34〜42のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態44は、有機マトリックス中に分散している導電性粒子の大部分が、ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、コア粒子に付着している表面粒子と、コア粒子及び表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含み、コア粒子が表面粒子よりも大きい、実施形態34〜43のいずれか1に記載の物品である。
実施形態45は、有機マトリックス中に分散している導電性粒子の大部分が、同じ種類のコア粒子及び同じ種類の表面粒子を含む、実施形態44に記載の物品である。
実施形態46は、導電性粒子が、有機マトリックス全体にわたって均一に分散している、実施形態34〜45のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態47は、有機マトリックスを含む層上に配置された剥離ライナーを更に備える、実施形態34〜45のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態48は、有機マトリックスを含む層上に配置された第2の基材を更に備える、実施形態34〜47のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態49は、基材の第2の主表面上に配置された有機マトリックスの第2の層を更に備える、実施形態34〜48のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態50は、有機マトリックスを含む第2の層上に配置された剥離ライナーを更に備える、実施形態49に記載の物品である。
実施形態51は、導電性粒子が、コア粒子に融合した表面粒子を含む、実施形態34〜50のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態52は、コア粒子が金属を含み、金属コーティングがコア粒子とは異なる金属を含む、実施形態34〜51のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態53は、コア粒子が、ガラス又はガラスセラミックのうちの少なくとも1つを含む、実施形態34〜52のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態54は、コア粒子が、丸みを帯びた形状(例えば、楕円形又は球形又は等軸形)を有する、実施形態34〜53のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態55は、コア粒子が、3:1未満、又は2:1未満、又は1.5:1未満、又は1.2:1未満、又は1:1のアスペクト比を有する、実施形態34〜54のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態56は、コア粒子が(アスペクト比1:1の)球状である、実施形態55に記載の物品である。
実施形態57は、コア粒子に付着している(例えば、融合した)表面粒子が、鋭利な縁部又は鋭利な角部のうちの少なくとも1つを有する形状を有する、実施形態34〜56のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態58は、コア粒子が、少なくとも10マイクロメートル、又は少なくとも20マイクロメートル、又は少なくとも30マイクロメートル、又は少なくとも40マイクロメートル、又は少なくとも50マイクロメートルの粒径(すなわち、球体の直径である最大寸法)を有する、実施形態34〜57のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態59は、コア粒子が最大200マイクロメートルの粒径を有する、実施形態34〜58のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態60は、コア粒子に付着している(融合した)表面粒子が、多面体、平行六面体、ひし形、円筒形、弓形、弓形円筒形、丸みを帯びた形状(例えば、楕円形又は球形又は等軸形)、半球形、ガムドロップ形、ベル形、円錐形、円錐台形、不規則形状、及びこれらの混合物から選択される形状を有する、実施形態34〜59のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態61は、表面粒子が、少なくとも0.1マイクロメートル、又は少なくとも0.2マイクロメートル、又は少なくとも0.3マイクロメートル、又は少なくとも0.4マイクロメートル、又は少なくとも0.5マイクロメートル、又は少なくとも1マイクロメートル、又は少なくとも2マイクロメートルの平均粒径(すなわち、球体の直径である最大寸法)を有する、実施形態34〜60のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態62は、表面粒子が最大10マイクロメートルの平均粒径を有する、実施形態34〜61のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態63は、コアの粒径に対する表面粒子の平均粒径が、少なくとも0.01:1、又は少なくとも0.02:1、又は少なくとも0.03:1、又は少なくとも0.04:1、又は少なくとも0.05:1である、実施形態62に記載の物品である。
実施形態64は、コアの粒径に対する表面粒子の平均粒径が、最大0.2:1、又は最大0.3:1、又は最大0.4:1、又は最大0.5:1である、実施形態62又は63に記載の物品である。
実施形態65は、表面粒子が無機粒子を含む、実施形態34〜64のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態66は、無機表面粒子は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、炭化ケイ素、ダイヤモンド、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、超硬質合金、ステンレス鋼、又はこれらの混合物を含む、実施形態65に記載の物品である。
実施形態67は、コア粒子及び表面粒子が、それらの露出面上に均一な金属コーティングを有する、実施形態34〜66のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態68は、コア粒子と表面粒子上に堆積した金属コーティングとが均一な厚さである、実施形態34〜67のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態69は、金属コーティングが、最大10マイクロメートル、又は最大5マイクロメートル、又は最大1マイクロメートルの厚さを有する、実施形態68に記載の物品である。
実施形態70は、金属コーティングが、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、銅、アルミニウム、及びこれらの組み合わせから選択される金属を含む、実施形態34〜69のいずれか1つに記載の物品である。
実施形態71は、金属コーティングが、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、銅、及びこれらの組み合わせから選択される金属を含む、実施形態70に記載の物品である。
実施形態72は、金属コーティングが銀を含む、実施形態71に記載の物品。
実施形態73は、導電性粒子の製造方法であって、前駆体コア粒子を提供することと、前駆体表面粒子を含む床に前駆体コア粒子を置くことと、床を加熱して、表面粒子をコア粒子に付着させることと、コア粒子及び表面粒子の少なくとも一部分に金属コーティングを塗布して導電性粒子を提供することと、を含む製造方法である。導電性粒子は、ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、コア粒子に付着している表面粒子と、コア粒子及び表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含み、コア粒子は表面粒子よりも大きい。
実施形態74は、前駆体コア粒子が、微粒子を含む凝集体を含む、実施形態73に記載の方法である。
実施形態75は、加熱することが、凝集体を少なくとも部分的に球状化し、かつ、表面粒子をコア粒子に付着させるのに十分な温度及び時間で、前駆体表面粒子と前駆体コア粒子とを含む床を加熱することと、を含む、実施形態74に記載の方法である。
実施形態76は、前駆体コア粒子が、固体コア粒子を含む、実施形態73に記載の方法である。
実施形態77は、加熱することが、前駆体表面粒子と前駆体コア粒子とを含む床を、前駆体コア粒子を少なくとも部分的に軟化させ、表面粒子をコア粒子に付着させるのに十分な温度及び時間で加熱することを含む、実施形態76に記載の方法である。
実施形態78は、加熱することが、少なくとも400℃の温度で加熱することを含む、実施形態73〜77のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態79は、加熱することが、少なくとも1分間にわたって加熱することを含む、実施形態73〜78のいずれか1つに記載の方法である。
実施形態80は、コア粒子及び表面粒子の少なくとも一部分に金属コーティングを塗布することは、金属コーティングをスパッタすることを含む、実施形態73〜79のいずれか1つに記載の方法である。
成形前駆体粒子の調製:
本発明による成形前駆体粒子は、米国特許第8,701,441号(Kramlichら)の実施例1に例示されるように、一般的な教示に従って作製される。
PE1で上述したように調製した成形粒子を、3マイクロメートルのプレート焼成アルミナ(Fujimi Corporation(Tualatin,OR)から商品名「3 MICRON PWA」で入手される)と混合した。混合物は、240グラムの白色アルミナプレートへの60グラムの成形粒子を含んでおり、粉末と粒子との混合を促進するために3グラムのヒュームドシリカ(kabot Corp.(Boston,MA)から商品名「CABOT CT1221」で入手される)を添加した。次いで、粒子と粉末とを確実に適切に混合するために、この粉末/粒子混合物を、閉じている500ミリリットルのポリプロピレンジャー(Thermo Fisher Scientific(Pittsburg,PA)から商品名「NALGENE」で入手される)内で、ジャーローラー上で1時間にわたって60回転/分(rpm)で回転させた。
Claims (20)
- ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、
前記コア粒子に付着している表面粒子と、
前記コア粒子及び前記表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含む導電性粒子であって、
前記コア粒子は、前記表面粒子よりも大きい、導電性粒子。 - 前記コア粒子は、ガラス又はガラスセラミックのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の導電性粒子。
- 前記コア粒子は、3:1未満のアスペクト比を有する、請求項1又は2に記載の導電性粒子。
- 前記コア粒子に付着している前記表面粒子は、多面体、平行六面体、ひし形、円筒形、弓形、弓形円筒形、丸みを帯びた形状、半球形、ガムドロップ形、ベル形、円錐形、円錐台形、不規則形状、及びこれらの混合物から選択される形状を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の導電性粒子。
- 有機マトリックス中に分散している、請求項1〜4のいずれか一項に記載の導電性粒子。
- 前記有機マトリックス中に分散している前記導電性粒子の大部分が、
ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、
前記コア粒子に付着している表面粒子と、
前記コア粒子及び前記表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含み、
前記コア粒子は、前記表面粒子よりも大きい、請求項5に記載の導電性粒子。 - 2つの主表面を有する基材と、
前記基材の第1の主表面上に配置された有機マトリックスを含む層と、
前記有機マトリックス内に分散している導電性粒子と、を含む物品であって、
前記導電性粒子は、
ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、
前記コア粒子に付着している表面粒子と、
前記コア粒子及び前記表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含み、
前記コア粒子は、前記表面粒子よりも大きい、物品。 - 前記基材は、銀、金、白金、パラジウム、ニッケル、銅、アルミニウム、及びこれらの組み合わせから選択される金属を含む導電性基材である、請求項7に記載の物品。
- 前記導電性基材は、金属箔、金属メッシュ、又は金属コーティングされた基材を含む、請求項8に記載の物品。
- 前記基材は、1ミリメートル以下の厚さを有する、請求項7〜9のいずれか一項に記載の物品。
- 前記有機マトリックスは、前記有機マトリックス及び前記導電性粒子の体積に基づいて少なくとも1体積パーセントの導電性粒子を含む、請求項7〜10のいずれか一項に記載の物品。
- 前記有機マトリックスは接着剤を含む、請求項7〜11のいずれか一項に記載の物品。
- 前記有機マトリックス中に分散している前記導電性粒子は、均一な粒径のコア粒子を含む、請求項7〜12のいずれか一項に記載の物品。
- 前記有機マトリックス中に分散している前記導電性粒子の大部分は、
ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、
前記コア粒子に付着している表面粒子と、
前記コア粒子及び前記表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含み、
前記コア粒子は、前記表面粒子よりも大きい、請求項7〜13のいずれか一項に記載の物品。 - 前記導電性粒子は、前記有機マトリックス全体にわたって均一に分散している、請求項7〜14のいずれか一項に記載の物品。
- 前記導電性粒子は、前記コア粒子に融合した表面粒子を含む、請求項7〜15のいずれか一項に記載の物品。
- 前記金属コーティングは、前記導電性粒子の少なくとも1重量パーセントから最大50重量パーセントの量で存在する、請求項7〜16のいずれか一項に記載の物品。
- 導電性粒子の製造方法であって、
前駆体コア粒子を提供することと、
前駆体表面粒子を含む床に前記前駆体コア粒子を置くことと、
前記床を加熱して、表面粒子をコア粒子に付着させることと、
前記コア粒子及び前記表面粒子の少なくとも一部分に金属コーティングを塗布して、導電性粒子を提供することと、を含み、前記導電性粒子は、
ガラス、ガラスセラミック、又は金属のうちの少なくとも1つを含むコア粒子と、
前記コア粒子に付着している表面粒子であって、前記コア粒子が前記表面粒子よりも大きい、表面粒子と、
前記コア粒子及び前記表面粒子の少なくとも一部分上に配置された金属コーティングと、を含む、製造方法。 - 前記前駆体コア粒子は、微粒子を含む凝集体を含む、請求項18に記載の製造方法。
- 前記前駆体コア粒子は、固体コア粒子を含む、請求項18に記載の製造方法。
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