JP2022138746A - Metal-containing member forming composition, metal-containing member, method for producing metal-containing member, laminate, and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属含有部材形成用組成物、金属含有部材、金属含有部材の製造方法、積層体、及び、デバイスに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composition for forming a metal-containing member, a metal-containing member, a method for producing a metal-containing member, a laminate, and a device.
近年、電子機器類において、例えば導熱部材、放熱部材、反射部材、加飾部材、導電部材等として金属含有部材が用いられている。
今後さらに携帯情報端末など電子機器の高性能化への要求が高まることが予想されており、これに応えるため、金属含有部材の様々な物性についての更なる向上が求められている。
BACKGROUND ART In recent years, metal-containing members have been used in electronic devices, for example, as heat conductive members, heat radiating members, reflective members, decorative members, conductive members, and the like.
It is expected that the demand for higher performance of electronic devices such as portable information terminals will increase in the future, and in order to meet this demand, there is a demand for further improvements in various physical properties of metal-containing members.
例えば、特許文献1には、アルキルアミンを芳香族炭化水素、その他の炭化水素のような有機溶媒で希釈した溶液とあらかじめpH調整したIII~V族、VIII族、VIa族、VIIa族、Ib族、IIb族等の金属塩水溶液とを接触させることによって金属塩を有機溶媒層に抽出し、水層を分離除去して金属アルキルアミン錯体を含む有機溶媒溶液を得ること、あるいは、さらに抽出時に使用した有機溶媒を蒸発留去し、その溶液に炭化水素類、アルコール類、エステル類、β-ジケトエステル類、エーテル類、β-ジケトン類、グリコール類等の置換用有機溶媒またはそれらの混合物を添加することを特徴とする薄膜形成用組成物の製造法が記載されている。
特許文献2には、フィルム基材に反射層が設けられたフィルムミラーを製造するフィルムミラーの製造方法であって、上記反射層が形成される下地層と、銀錯体化合物を含んだ塗布液との少なくとも一方に還元剤を含有させ、上記下地層に上記塗布液を塗布して塗膜を形成する工程と、上記塗膜を加熱焼成して上記反射層を形成する工程と、を有することを特徴とするフィルムミラーの製造方法が記載されている。
For example, in
Patent Document 2 discloses a film mirror manufacturing method for manufacturing a film mirror in which a reflective layer is provided on a film substrate, comprising a base layer on which the reflective layer is formed, and a coating liquid containing a silver complex compound. A reducing agent is contained in at least one of the above, and the coating liquid is applied to the base layer to form a coating film; and the coating film is heated and baked to form the reflective layer. A method of manufacturing a featured film mirror is described.
本発明は、強度に優れた金属含有部材を得ることができる金属含有部材形成用組成物、上記金属含有部材形成用組成物を金属に変換してなる金属含有部材、上記金属含有部材形成用組成物を用いた金属含有部材の製造方法、並びに、上記金属含有部材を備える積層体及びデバイスを提供することを目的とする。 The present invention provides a metal-containing member-forming composition capable of obtaining a metal-containing member having excellent strength, a metal-containing member obtained by converting the above-mentioned metal-containing member-forming composition into a metal, and the above-mentioned metal-containing member-forming composition. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal-containing member using a material, and a laminate and a device provided with the metal-containing member.
本発明の代表的な実施態様の例を以下に示す。
<1> 金属前駆体、粒状充填剤及び溶剤を含む、金属含有部材形成用組成物。
<2> 上記粒状充填剤が無機化合物を含む、<1>に記載の金属含有部材形成用組成物。
<3> 上記溶剤が水を含む、<1>または<2>に記載の金属含有部材形成用組成物。
<4> 上記金属前駆体が銀前駆体を含む、<1>~<3>のいずれか1つに記載の金属含有部材形成用組成物。
<5> 膜形成に用いられる、<1>~<4>のいずれか1つに記載の金属含有部材形成用組成物。
<6> 還元剤を含む、<1>~<5>のいずれか1つに記載の金属含有部材形成用組成物。
<7> JIS Z 8901:2006に記載の方法により算出した場合の、上記粒状充填剤の直径の算術平均値が0.2~1μmである、<1>~<6>のいずれか1つに記載の金属含有部材形成用組成物。
<8> JIS Z 8901:2006に記載の方法により算出した場合の、上記粒状充填剤の直径の算術平均値の比が0.1:1~0.8:1である複数種の粒子を、上記粒状充填剤として含む、<1>~<7>のいずれか1つに記載の金属含有部材形成用組成物。
<9> 導熱部材、放熱部材、反射部材、加飾部材又は導電部材の形成に用いられる、<1>~<8>のいずれか1つに記載の金属含有部材形成用組成物。
<10> <1>~<9>のいずれか1つに記載の金属含有部材形成用組成物における金属前駆体を金属に変換してなる、金属含有部材。
<11> <1>~<9>のいずれか1つに記載の金属含有部材形成用組成物を基材に適用して金属前駆体含有層を形成する適用工程、及び、
上記金属前駆体含有層に含まれる金属前駆体を金属に変換する変換工程、を含む、
金属含有部材の製造方法。
<12> 上記変換工程が、80℃~150℃で上記金属前駆体含有層を加熱することを含む工程である、<11>に記載の金属含有部材の製造方法。
<13> 得られる金属含有部材の厚さが1~500μmである、<11>又は<12>に記載の金属含有部材の製造方法。
<14> 基材と、基材上に配置された<10>に記載の金属含有部材とを備える積層体。
<15> <10>に記載の金属含有部材、又は、<14>に記載の積層体を備える、デバイス。
Examples of representative embodiments of the present invention are provided below.
<1> A composition for forming a metal-containing member, comprising a metal precursor, a particulate filler and a solvent.
<2> The composition for forming a metal-containing member according to <1>, wherein the particulate filler contains an inorganic compound.
<3> The composition for forming a metal-containing member according to <1> or <2>, wherein the solvent contains water.
<4> The composition for forming a metal-containing member according to any one of <1> to <3>, wherein the metal precursor contains a silver precursor.
<5> The composition for forming a metal-containing member according to any one of <1> to <4>, which is used for film formation.
<6> The composition for forming a metal-containing member according to any one of <1> to <5>, which contains a reducing agent.
<7> Any one of <1> to <6>, wherein the arithmetic mean value of the diameter of the particulate filler is 0.2 to 1 μm when calculated by the method described in JIS Z 8901: 2006 A composition for forming a metal-containing member as described.
<8> A plurality of types of particles having a ratio of arithmetic mean values of diameters of the above-mentioned particulate filler of 0.1:1 to 0.8:1 as calculated by the method described in JIS Z 8901:2006, The composition for forming a metal-containing member according to any one of <1> to <7>, including as the particulate filler.
<9> The composition for forming a metal-containing member according to any one of <1> to <8>, which is used for forming a heat-conducting member, a heat-dissipating member, a reflecting member, a decorative member, or a conductive member.
<10> A metal-containing member obtained by converting the metal precursor in the composition for forming a metal-containing member according to any one of <1> to <9> into a metal.
<11> An application step of applying the composition for forming a metal-containing member according to any one of <1> to <9> to a substrate to form a metal precursor-containing layer;
a conversion step of converting the metal precursor contained in the metal precursor-containing layer into a metal;
A method for manufacturing a metal-containing member.
<12> The method for producing a metal-containing member according to <11>, wherein the converting step includes heating the metal precursor-containing layer at 80°C to 150°C.
<13> The method for producing a metal-containing member according to <11> or <12>, wherein the resulting metal-containing member has a thickness of 1 to 500 μm.
<14> A laminate comprising a substrate and the metal-containing member according to <10> disposed on the substrate.
<15> A device comprising the metal-containing member according to <10> or the laminate according to <14>.
本発明によれば、強度に優れた金属含有部材を得ることができる金属含有部材形成用組成物、上記金属含有部材形成用組成物を金属に変換してなる金属含有部材、上記金属含有部材形成用組成物を用いた金属含有部材の製造方法、並びに、上記金属含有部材を備える積層体及びデバイスが提供される。 According to the present invention, there is provided a metal-containing member-forming composition capable of obtaining a metal-containing member having excellent strength, a metal-containing member obtained by converting the above-mentioned metal-containing member-forming composition into a metal, and the above-mentioned metal-containing member-forming composition. Provided are a method for producing a metal-containing member using a composition for a metal-containing member, and a laminate and a device comprising the metal-containing member.
以下、本発明の代表的な実施形態について説明する。各構成要素は、便宜上、この代表的な実施形態に基づいて説明されるが、本発明は、そのような実施形態に限定されるものではない。
本明細書において「~」という記号を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、その工程の所期の作用が達成できる限りにおいて、他の工程と明確に区別できない工程も含む意味である。
本明細書における基(原子団)の表記について、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さないものと共に、置換基を有するものをも包含する意味である。例えば、単に「アルキル基」と記載した場合には、これは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)、および、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)の両方を包含する意味である。また、単に「アルキル基」と記載した場合には、これは、鎖状でも環状でもよく、鎖状の場合には、直鎖でも分岐でもよい意味である。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」および「メタクリレート」の両方、または、いずれかを意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」および「メタクリル」の両方、または、いずれかを意味し、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」および「メタクリロイル」の両方、または、いずれかを意味する。
本明細書において、組成物中の固形分は、溶剤を除く他の成分を意味し、組成物中の固形分の含有量(濃度)は、特に述べない限り、その組成物の総質量に対する、溶剤を除く他の成分の質量百分率によって表される。
本明細書において、特に述べない限り、温度は23℃、気圧は101325Pa(1気圧)である。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
Hereinafter, representative embodiments of the present invention will be described. Each component is described based on this representative embodiment for convenience, but the present invention is not limited to such an embodiment.
In this specification, a numerical range represented by the symbol "to" means a range including the numerical values before and after "to" as lower and upper limits, respectively.
As used herein, the term "process" is meant to include not only independent processes, but also processes that are indistinguishable from other processes as long as the desired effects of the process can be achieved.
Regarding the notation of a group (atomic group) in the present specification, the notation that does not describe substitution or unsubstituted means that not only those not having substituents but also those having substituents are included. For example, when simply describing an "alkyl group", this includes both an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) and an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group). Meaning. Further, when simply described as an "alkyl group", it may be chain or cyclic, and in the case of chain, it may be linear or branched.
As used herein, "(meth)acrylate" means both or either of "acrylate" and "methacrylate", and "(meth)acrylic" means both "acrylic" and "methacrylic", or , and “(meth)acryloyl” means either or both of “acryloyl” and “methacryloyl”.
As used herein, the solid content in the composition means other components excluding the solvent, and the solid content (concentration) in the composition is, unless otherwise stated, relative to the total mass of the composition, It is represented by the mass percentage of other components excluding the solvent.
In this specification, the temperature is 23° C. and the pressure is 101325 Pa (1 atm) unless otherwise specified.
Combinations of preferred aspects are more preferred aspects herein.
<金属含有部材形成用組成物>
本発明の金属含有部材形成用組成物は、金属前駆体、粒状充填剤及び溶剤を含む。
本発明の金属含有部材形成用組成物によれば、金属前駆体を変換してなる金属及び粒状充填剤を含む金属含有部材が形成される。
また、本発明の金属含有部材形成用組成物は、膜形成に用いられることが好ましい。上記膜は、金属前駆体を変換してなる金属及び粒状充填剤を含むことが好ましい。
本発明の金属含有部材形成用組成物により金属含有部材(例えば、上記膜)を形成する方法の詳細については後述する。
また、金属含有部材形成用組成物は、特に限定されないが、導熱部材、放熱部材、反射部材、加飾部材又は導電部材の形成に用いられることが好ましい。
すなわち、金属含有部材形成用組成物から形成される金属含有部材は、特に限定されないが、導熱部材、放熱部材、反射部材、加飾部材又は導電部材であることが好ましい。
<Composition for Forming Metal-Containing Member>
A composition for forming a metal-containing member of the present invention comprises a metal precursor, a particulate filler and a solvent.
According to the composition for forming a metal-containing member of the present invention, a metal-containing member containing a metal obtained by converting a metal precursor and a particulate filler is formed.
Moreover, the composition for forming a metal-containing member of the present invention is preferably used for film formation. Preferably, the film contains a metal and a particulate filler obtained by converting a metal precursor.
Details of a method for forming a metal-containing member (for example, the above-described film) using the composition for forming a metal-containing member of the present invention will be described later.
The metal-containing member-forming composition is not particularly limited, but is preferably used for forming a heat-conducting member, a heat-dissipating member, a reflecting member, a decorative member, or a conductive member.
That is, the metal-containing member formed from the metal-containing member-forming composition is not particularly limited, but is preferably a heat conductive member, a heat radiating member, a reflective member, a decorative member, or a conductive member.
ここで、例えば特許文献1、特許文献2等に記載のように、金属前駆体及び溶剤を含む組成物を用いて、金属含有部材を形成することが知られている。
本発明者らは、金属前駆体及び溶剤を含む従来の組成物を用いて金属含有部材を形成した場合には、得られる部材が応力に弱く、例えば厚さが小さい態様において曲がりやすくなる、厚さが大きい態様においてシュリンクによる反りが発生するという問題点が有ることを見出した。
そこで本発明者らは、鋭意検討した結果、組成物として、金属前駆体、粒状充填剤及び溶剤を含む組成物を用いることにより、強度の高い金属含有部材が得られることを見出した。
上記効果が得られるメカニズムの詳細は不明であるが、部材が粒状充填剤を含むことにより金属含有部材自体の応力耐性が増加して厚さが小さい態様において曲がりにくくなり、また、金属前駆体を金属に変換する際の体積変化の影響が小さくなるためシュリンクによる反りが抑制されると考えられる。
また、従来から、金属を含む部材の強度を向上させる目的で、金属含有部材を他の部材と組み合わせて用いるなど、ハイブリッド材料を形成することも知られているが、本発明の組成物を用いることにより、被着部材に対する熱などによる損傷を抑制できるという利点もある。
ここで、特許文献1及び2のいずれにも、粒状充填剤を用いることについては記載も示唆もない。
以下、本発明の金属含有部材形成用組成物に含まれる各成分の詳細について説明する。
Here, it is known to form a metal-containing member using a composition containing a metal precursor and a solvent, as described in
The inventors have found that when a metal-containing member is formed using a conventional composition comprising a metal precursor and a solvent, the resulting member is susceptible to stress, e.g. It has been found that there is a problem that warping due to shrinkage occurs in a mode with a large thickness.
As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have found that a metal-containing member with high strength can be obtained by using a composition containing a metal precursor, a particulate filler, and a solvent.
Although the details of the mechanism by which the above effect is obtained are unknown, when the member contains the particulate filler, the stress resistance of the metal-containing member itself increases, making it difficult to bend when the thickness is small. Warping due to shrinking is thought to be suppressed because the effect of volume change during conversion to metal is reduced.
In addition, conventionally, for the purpose of improving the strength of a member containing a metal, it is also known to form a hybrid material, such as using a metal-containing member in combination with another member, but the composition of the present invention is used. As a result, there is also the advantage that damage to the adherend due to heat or the like can be suppressed.
Here, neither
Details of each component contained in the composition for forming a metal-containing member of the present invention are described below.
〔金属前駆体〕
金属前駆体としては、化学的又は物理的な処理により金属に変換される化合物であれば特に限定されないが、加熱により金属に変換される化合物であることが好ましく、例えば、配位子を有する金属塩が挙げられる。
上記配位子としては、配位子の共役酸の1気圧における沸点が、150℃以下であるものが好ましく、120℃以下であることがより好ましい。
上記配位子としては、例えば、酢酸、ギ酸、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、アセチル酢酸等の有機酸、炭酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、硫酸等の無機酸、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、酸素原子等が挙げられる。
[Metal precursor]
The metal precursor is not particularly limited as long as it is a compound that can be converted into a metal by chemical or physical treatment, but is preferably a compound that can be converted into a metal by heating. salt.
The ligand preferably has a boiling point of 150° C. or lower, more preferably 120° C. or lower, at 1 atm of the conjugate acid of the ligand.
Examples of the ligands include organic acids such as acetic acid, formic acid, oxalic acid, trifluoroacetic acid, and acetylacetic acid; inorganic acids such as carbonic acid, nitric acid, nitrous acid, phosphoric acid, and sulfuric acid; fluorine, chlorine, bromine, and iodine; halogen atoms such as, oxygen atoms, and the like.
金属前駆体に含まれる金属としては、特に限定されないが、銀、銅、金、白金、コバルト、パラジウム、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、錫、鉄等が挙げられる。
これらの金属種は、金属含有部材の用途に応じて選択すればよいが、例えば、銀であることが好ましい。
すなわち、金属前駆体は銀前駆体であることが好ましい。
The metal contained in the metal precursor is not particularly limited, and examples thereof include silver, copper, gold, platinum, cobalt, palladium, nickel, zinc, aluminum, tin, and iron.
These metal species may be selected according to the use of the metal-containing member, and silver, for example, is preferable.
That is, the metal precursor is preferably a silver precursor.
金属前駆体としては、酢酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、乳酸塩、トリフルオロ酢酸塩、アセチル酢酸塩等の金属の有機酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、シアン酸塩、チオシアン酸塩、過塩素酸塩等の金属の無機酸塩、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物等の金属のハロゲン化物、金属酸化物、金属シアン化物等が挙げられる。
好ましい銀前駆体としては、酢酸銀、ギ酸銀、炭酸銀、フッ化銀、シュウ酸銀、乳酸銀、硝酸銀、亜硝酸銀、チオシアネート化銀、シアン化銀、シアネート化銀、過塩素酸銀、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀、リン酸銀、トリフルオロ酢酸銀、アセチル酢酸銀、硫酸銀、酸化銀等が挙げられる。
これらの中でも、炭酸銀、酢酸銀又は酸化銀が好ましい。
Metal precursors include organic acid salts of metals such as acetates, formates, oxalates, lactates, trifluoroacetates and acetylacetates, carbonates, phosphates, nitrates, nitrites and cyanates. , thiocyanates, and perchlorates, metal halides such as fluorides, chlorides, bromides, iodides, metal oxides, and metal cyanides.
Preferred silver precursors include silver acetate, silver formate, silver carbonate, silver fluoride, silver oxalate, silver lactate, silver nitrate, silver nitrite, silver thiocyanate, silver cyanide, silver cyanate, silver perchlorate, chloride Silver, silver bromide, silver iodide, silver phosphate, silver trifluoroacetate, silver acetylacetate, silver sulfate, silver oxide and the like.
Among these, silver carbonate, silver acetate and silver oxide are preferred.
金属含有部材形成用組成物の全固形分量に対する金属前駆体の含有量は、1~50質量%であることが好ましく、3~40質量%であることがより好ましく、5~30質量%であることが更に好ましい。
金属含有部材形成用組成物は金属前駆体を2種以上含んでもよく、2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
The content of the metal precursor relative to the total solid content of the metal-containing member-forming composition is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 3 to 40% by mass, and 5 to 30% by mass. is more preferred.
The composition for forming a metal-containing member may contain two or more kinds of metal precursors, and when two or more kinds thereof are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
〔粒状充填剤〕
本発明の金属含有部材形成用組成物は、粒状充填剤を含む。
粒状充填剤の形状は特に限定されず、繊維状、板状、鱗片状、棒状、球状、チューブ状、曲板状、針状など、いずれの形状であってもよいし、これら以外の形状であってもよい。
また、粒状充填剤は中空であってもよいし、中実であってもよく、コアシェル構造のような多層構造、又は、多孔質構造であってもよい。
[Granular filler]
The composition for forming a metal-containing member of the present invention contains a particulate filler.
The shape of the particulate filler is not particularly limited, and may be fibrous, plate-like, scale-like, rod-like, spherical, tube-like, curved plate-like, or needle-like. There may be.
In addition, the particulate filler may be hollow or solid, and may have a multi-layered structure such as a core-shell structure, or a porous structure.
粒状充填剤としては、無機化合物であっても有機化合物であってもよいし、無機化合物と有機化合物のハイブリッド粒子であってもよいが、無機化合物であることが好ましい。
無機化合物である粒状充填剤としては、シリカ、ケイ酸塩、シリケート等のケイ素化合物、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化ジルコニウム、酸化銅、亜酸化銅等の金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、窒化ホウ素、窒化チタン等の金属窒化物、炭酸カルシウム等の金属炭酸塩、カーボンブラック、アセチレンブラック等の炭素化合物、その他セラミック等が挙げられる。
また、半導体や導電性の熱伝導性粒子をシリカなどの電気絶縁性材料で被覆または表面処理をした構成でもよい。このような態様によれば、熱伝導性および電気絶縁性を個々に制御しやすくなるため、熱伝導性および電気絶縁性の調整が容易となる場合がある。例えば表面にシリカの膜を成膜する方法としては、水ガラス法とゾルゲル法が挙げられる。
これらの中でも、粒状充填剤としては金属を含まない化合物が好ましく、ケイ素化合物がより好ましく、シリカ粒子がより好ましい。
有機化合物である粒状充填剤としては、ポリスチレン、ポリスチレン/ジビニルベンゼン共重合体、ポリメチル(メタ)アクリレート、架橋ポリメチル(メタ)アクリレート、スチレン/アクリル共重合体、メラミン/ホルムアルデヒド縮合物、ベンゾグアナミン/ホルムアルデヒド縮合物、ベンゾグアナミン/メラミン/ホルムアルデヒド縮合物等を成分とする粒子が挙げられる。
無機化合物と有機化合物のハイブリッド粒子としては、例えば、シリカ粒子又は金属粒子(上述の金属酸化物等)等の無機化合物からなる粒子の表面に有機ポリマー層(例えば、上述の有機化合物として例示した樹脂を含む層)を形成した粒子等が挙げられる。
The particulate filler may be an inorganic compound, an organic compound, or hybrid particles of an inorganic compound and an organic compound, but an inorganic compound is preferred.
Granular fillers that are inorganic compounds include silicon compounds such as silica, silicates, and silicates; alumina, zinc oxide, magnesium oxide, antimony oxide, titanium oxide, beryllium oxide, zirconium oxide, copper oxide, cuprous oxide, Metal oxides, metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, metal nitrides such as boron nitride and titanium nitride, metal carbonates such as calcium carbonate, carbon compounds such as carbon black and acetylene black, and other ceramics, etc. is mentioned.
Also, a structure in which a semiconductor or conductive thermally conductive particles are coated or surface-treated with an electrically insulating material such as silica may be used. According to such an aspect, it becomes easier to control the thermal conductivity and the electrical insulation individually, so it may be easier to adjust the thermal conductivity and the electrical insulation. For example, methods for forming a silica film on the surface include a water glass method and a sol-gel method.
Among these, the particulate filler is preferably a compound containing no metal, more preferably a silicon compound, and more preferably silica particles.
Granular fillers that are organic compounds include polystyrene, polystyrene/divinylbenzene copolymer, polymethyl (meth)acrylate, crosslinked polymethyl (meth)acrylate, styrene/acrylic copolymer, melamine/formaldehyde condensate, and benzoguanamine/formaldehyde condensation. benzoguanamine/melamine/formaldehyde condensates and the like.
Examples of hybrid particles of an inorganic compound and an organic compound include, for example, an organic polymer layer (for example, the resins exemplified as the above organic compounds) on the surface of particles made of an inorganic compound such as silica particles or metal particles (such as the metal oxides described above). and particles forming a layer containing.
また、粒状充填剤は、シランカップリング処理、チタネートカップリング処理、エポキシ処理、ウレタン処理、酸化処理などの表面処理が施されていてもよい。表面処理に用いられる表面処理剤は、例えば、ポリオール、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、シリカ(酸化ケイ素)、含水シリカ、アルカノールアミン、ステアリン酸、オルガノシロキサン、酸化ジルコニウム、ハイドロゲンジメチコン、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤などである。 Further, the granular filler may be subjected to surface treatment such as silane coupling treatment, titanate coupling treatment, epoxy treatment, urethane treatment, and oxidation treatment. Surface treatment agents used for surface treatment include, for example, polyol, aluminum oxide, aluminum hydroxide, silica (silicon oxide), hydrated silica, alkanolamine, stearic acid, organosiloxane, zirconium oxide, hydrogen dimethicone, silane coupling agent, Titanate coupling agents and the like.
粒状充填剤としては市販品を用いてもよく、市販品としては、シーホスター(登録商標)KE-E10、KE-E30、KE-E150、KE-W10、KE-W30、KE-W50、KE-P10、KE-P30、KE-P50、KE-P100、KE-P150、KE-P250、KE-S10、KE-S30、KE-S50、KE-S100、KE-S150、KE-S250、ジルコスター(登録商標)ZP-153、HR-101、エポスター(登録商標)MX020W、MX030W、MX050W、MX100W、MX200W、MX300W、MS、M05、L15、M30、SS、S、FS、S6、S12(以上、いずれも日本触媒(株)製)等が挙げられる。 Commercially available products may be used as the granular filler, and commercially available products include Seahoster (registered trademark) KE-E10, KE-E30, KE-E150, KE-W10, KE-W30, KE-W50, and KE-P10. , KE-P30, KE-P50, KE-P100, KE-P150, KE-P250, KE-S10, KE-S30, KE-S50, KE-S100, KE-S150, KE-S250, Zircostar (registered trademark) ZP-153, HR-101, Eposter (registered trademark) MX020W, MX030W, MX050W, MX100W, MX200W, MX300W, MS, M05, L15, M30, SS, S, FS, S6, S12 (above, all Nippon Shokubai ( Co., Ltd.) and the like.
得られる金属含有部材の強度を向上する観点からは、JIS(Japanese Industrial Standards) Z 8901:2006に記載の方法により算出した場合の、上記粒状充填剤の直径の算術平均値は、0.05~20μmであることが好ましく、0.1~10μmであることがより好ましく、0.2~1μmであることが更に好ましい。
本発明の金属含有部材形成用組成物が粒状充填剤を2種以上含む場合、その内1種が上記範囲内であればよく、その全てが上記範囲内であることも、本発明の好ましい態様の1つである。
From the viewpoint of improving the strength of the obtained metal-containing member, the arithmetic mean value of the diameter of the particulate filler when calculated by the method described in JIS (Japanese Industrial Standards) Z 8901: 2006 is 0.05 to It is preferably 20 μm, more preferably 0.1 to 10 μm, even more preferably 0.2 to 1 μm.
When the composition for forming a metal-containing member of the present invention contains two or more types of particulate fillers, one of them may be within the above range, and all of them are within the above range. is one of
また、得られる金属含有部材の強度を向上する観点からは、本発明の金属含有部材形成用組成物が粒状充填剤を2種以上含む場合、上記粒状充填剤の直径の算術平均値の比が0.1:1~0.8:1である複数種の粒子を、上記粒状充填剤として含むことが好ましい。
上記比は、0.3:1~0.8:1であることが好ましく、0.5:1~0.8:1であることがより好ましい。
このような構成を採用することにより、大きな粒子同士の間に小さな粒子が埋まって、より強度が向上すると推測される。また、単一径の粒状充填剤のみを含む場合に比べて、粒状充填剤同士の間隔が減少し、さらには接触点が増加するため、例えば金属含有部材の熱伝導性も向上すると考えられる。
また、本発明の金属含有部材形成用組成物が粒状充填剤を3種以上含む場合、粒状充填剤の直径の算術平均値の比が上記範囲内である組み合わせが1つでもあればよい。
Further, from the viewpoint of improving the strength of the obtained metal-containing member, when the composition for forming a metal-containing member of the present invention contains two or more kinds of particulate fillers, the ratio of the arithmetic mean values of the diameters of the particulate fillers is It is preferable that a plurality of types of particles with a ratio of 0.1:1 to 0.8:1 be included as the particulate filler.
The ratio is preferably 0.3:1 to 0.8:1, more preferably 0.5:1 to 0.8:1.
By adopting such a configuration, it is speculated that small particles are embedded between large particles and the strength is further improved. In addition, it is believed that the distance between the particulate fillers is reduced and the number of contact points is increased compared to the case where only particulate fillers having a single diameter are included, so that, for example, the thermal conductivity of the metal-containing member is improved.
When the composition for forming a metal-containing member of the present invention contains three or more kinds of particulate fillers, at least one combination in which the ratio of the arithmetic mean values of the diameters of the particulate fillers is within the above range is sufficient.
粒状充填剤の材質のビッカース硬さは、0.1~100GPaであることが好ましく、1~50GPaであることがより好ましく、5~30GPaであることが更に好ましい。 The Vickers hardness of the material of the granular filler is preferably 0.1 to 100 GPa, more preferably 1 to 50 GPa, even more preferably 5 to 30 GPa.
例えば、金属含有部材を導熱部材、放熱部材等として用いる場合、粒状充填剤は、熱導伝性であることが好ましい。
粒状充填剤の熱拡散率は、例えば、1.0×10-6m2s-1以上であり、2.0×10-6m2s-1以上であることが好ましく、3.0×10-6m2s-1以上であることが特に好ましい。また、粒状充填剤の熱拡散率の上限は特に限定しないが実用的には1.0×10-4m2s-1以下である。
For example, when the metal-containing member is used as a heat-conducting member, a heat-dissipating member, or the like, the particulate filler is preferably heat-conducting.
The thermal diffusivity of the granular filler is, for example, 1.0×10 −6 m 2 s −1 or more, preferably 2.0×10 −6 m 2 s −1 or more, and 3.0× 10 −6 m 2 s −1 or more is particularly preferred. Although the upper limit of the thermal diffusivity of the granular filler is not particularly limited, it is practically 1.0×10 −4 m 2 s −1 or less.
粒状充填剤の密度(真比重)は、例えば、10.0g/cm3以下であり、5.0g/cm3以下であることがより好ましい。また、粒状充填剤の密度の下限は、特に限定されないが、例えば1.0g/cm3以上であることが好ましい。なお、粒状充填剤が多孔質や中空粒子であるなど空隙部や空洞部を有するものである場合には、本明細書では、粒状充填剤の密度とは、粒状充填剤を構成する成分のうち固形分の密度を意味する。 The density (true specific gravity) of the granular filler is, for example, 10.0 g/cm 3 or less, more preferably 5.0 g/cm 3 or less. Although the lower limit of the density of the granular filler is not particularly limited, it is preferably 1.0 g/cm 3 or more, for example. In addition, in the case where the granular filler has voids or cavities such as porous or hollow particles, in this specification, the density of the granular filler means means density of solids.
本発明の金属含有部材形成用組成物の全固形分に対する、粒状充填剤の含有量は、0.5~50質量%であることが好ましく、1.0~40質量%であることがより好ましく、3.0~30質量%であることが更に好ましい。
金属含有部材形成用組成物は粒状充填剤を2種以上含んでもよく、2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
また、金属含有部材形成用組成物における金属前駆体を金属に変換してなる、金属含有部材における粒状充填剤の含有量は、10~90体積%であることが好ましく、20~80体積%であることがより好ましく、30~70体積%であることが更に好ましい。
The content of the particulate filler is preferably 0.5 to 50% by mass, more preferably 1.0 to 40% by mass, based on the total solid content of the composition for forming a metal-containing member of the present invention. , more preferably 3.0 to 30% by mass.
The composition for forming a metal-containing member may contain two or more types of particulate fillers, and when two or more types are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
In addition, the content of the particulate filler in the metal-containing member obtained by converting the metal precursor in the metal-containing member-forming composition into a metal is preferably 10 to 90% by volume, more preferably 20 to 80% by volume. more preferably 30 to 70% by volume.
〔溶剤〕
本発明の金属含有部材形成用組成物は、溶剤を含む。
溶剤としては、水、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1-メトキシプロパノール、ブタノール、エチルヘキシルアルコール、テルピネオール等)、グリコール類(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等)、アセテート類(エチルアセテート、ブチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、カルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート)エーテル類(メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン)、ケトン類(メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミド、1-メチル-2-ピロリドン、メチルイソブチルケトン)、アルコキシアルカノール類(メトキシエタノール、メトキシプロパノール、エトキシエタノール等)、ケトンアルコール類(アセトール、ジアセトンアルコール等)炭化水素類(ヘキサン、ヘプタン、ドデカン、パラフィンオイル、ミネラルスピリット、ベンゼン、トルエン、キシレン等)、ハロゲン置換溶媒(クロロホルムやメチレンクロライド、カーボンテトラクロライド等)、アルキルオキシム類(アセトンオキシム、ジメチルグリオキシム、2-ブタノンオキシム、2,3-ブタジオンモノオキシム等)、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、またはこれらの混合溶媒などを挙げることができる。
これらの中でも、本発明の金属含有部材形成用組成物は溶剤として水を含むことが好ましい。
〔solvent〕
The composition for forming a metal-containing member of the present invention contains a solvent.
Solvents include water, alcohols (e.g., methanol, ethanol, isopropanol, 1-methoxypropanol, butanol, ethylhexyl alcohol, terpineol, etc.), glycols (ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, etc.), acetates ( Ethyl acetate, butyl acetate, methoxypropyl acetate, carbitol acetate, ethyl carbitol acetate) ethers (methyl cellosolve, butyl cellosolve, diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane), ketones (methyl ethyl ketone, acetone, dimethylformamide, 1-methyl-2 -pyrrolidone, methyl isobutyl ketone), alkoxyalkanols (methoxyethanol, methoxypropanol, ethoxyethanol, etc.), ketone alcohols (acetol, diacetone alcohol, etc.) hydrocarbons (hexane, heptane, dodecane, paraffin oil, mineral spirits, benzene, toluene, xylene, etc.), halogen-substituted solvents (chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride, etc.), alkyloximes (acetone oxime, dimethylglyoxime, 2-butanone oxime, 2,3-butadione monoxime, etc.), Acetonitrile, dimethylsulfoxide, or a mixed solvent thereof can be used.
Among these, the composition for forming a metal-containing member of the present invention preferably contains water as a solvent.
金属含有部材形成用組成物における溶剤の含有量は、金属含有部材形成用組成物の全質量に対する全固形分量の割合を、5~70質量%とする量であることが好ましく、10~60質量%とする量であることがより好ましく、20~50質量%とする量であることが更に好ましい。
金属含有部材形成用組成物は溶剤を2種以上含んでもよく、2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
また、溶剤の全質量に対する水の含有量は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。また、溶剤の全質量に対する水の含有量が90質量%以上(さらには、95質量%以上)である態様も、本発明の好ましい態様の1つである。溶剤の全質量に対する水の含有量の上限は特に限定されず、100質量%であってもよい。
The content of the solvent in the composition for forming a metal-containing member is preferably such that the ratio of the total solid content to the total weight of the composition for forming a metal-containing member is 5 to 70 mass%, preferably 10 to 60 mass. %, more preferably 20 to 50% by mass.
The composition for forming a metal-containing member may contain two or more solvents, and when two or more solvents are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
Also, the content of water relative to the total mass of the solvent is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more. An embodiment in which the content of water is 90% by mass or more (further, 95% by mass or more) relative to the total mass of the solvent is also one of the preferred embodiments of the present invention. The upper limit of the water content relative to the total mass of the solvent is not particularly limited, and may be 100% by mass.
〔還元剤〕
本発明の金属含有部材形成用組成物は、還元剤を更に含むことが好ましい。
還元剤を含むことにより、金属前駆体の金属への変換を促進することができる場合がある。
還元剤としては、ナトリウム、水酸化ホウ素カリウム、塩化第一鉄、硫酸鉄等の金属塩、ヨウ化水素、一酸化炭素などの無機化合物であってもよいし、有機化合物であってもよいが、有機化合物であることが好ましい。
有機化合物である還元剤としては、ヒドラジン、アセティックヒドラジド、クエン酸三ナトリウム、メチルジエタノールアミン、ジメチルアミンボラン等のアミン化合物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド化合物、グルコース、アスコルビン酸、サリチル酸、タンニン酸(tannic acid)、ピロガロール(pyrogallol)、ヒドロキノンなどの有機化合物、ナトリウム、水酸化ホウ素カリウム、塩化第一鉄、硫酸鉄等の金属塩、ヨウ化水素、一酸化炭素などの無機化合物が挙げられる。
[Reducing agent]
The composition for forming a metal-containing member of the present invention preferably further contains a reducing agent.
Inclusion of a reducing agent may facilitate conversion of the metal precursor to metal.
The reducing agent may be inorganic compounds such as metal salts such as sodium, potassium borohydride, ferrous chloride and iron sulfate, hydrogen iodide and carbon monoxide, or organic compounds. , preferably an organic compound.
Examples of reducing agents that are organic compounds include amine compounds such as hydrazine, acetic hydrazide, trisodium citrate, methyldiethanolamine and dimethylamine borane, aldehyde compounds such as formaldehyde and acetaldehyde, glucose, ascorbic acid, salicylic acid, and tannic acid. organic compounds such as acid), pyrogallol, hydroquinone; metal salts such as sodium, potassium boron hydroxide, ferrous chloride, iron sulfate; and inorganic compounds such as hydrogen iodide and carbon monoxide.
また、還元剤として、下記式(R-1)で表される化合物を用いることも好ましい。
R1としては、水素原子、アルデヒド基、1つ以上のアルデヒド基を有する炭素数1~20のアルキル基、1つ以上のアルデヒド基を有する炭素数5~20のアリール基、1つ以上のアルデヒド基を有するアミノ基、1つ以上のアルデヒド基を有する炭素数5~20のヘテロ環基等が挙げられる。好ましくは、水素原子、アルデヒド基、1つ以上のアルデヒド基を有するメチル基、1つ以上のアルデヒド基を有するエチル基、1つ以上のアルデヒド基を有するベンゼン環であり、より好ましくは水素原子である。
式(R-1)で表される化合物としては、ギ酸、2-メチル-3-オキソプロパン酸、3-オキソプロパン酸、フタルアルデヒド酸、イソフタルアルデヒド酸、テレフタルアルデヒド酸等が挙げられる。
It is also preferable to use a compound represented by the following formula (R-1) as the reducing agent.
R 1 is a hydrogen atom, an aldehyde group, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms having one or more aldehyde groups, an aryl group having 5 to 20 carbon atoms having one or more aldehyde groups, and one or more aldehydes. an amino group having a group, a heterocyclic group having 5 to 20 carbon atoms having one or more aldehyde groups, and the like. Preferred are a hydrogen atom, an aldehyde group, a methyl group having one or more aldehyde groups, an ethyl group having one or more aldehyde groups, and a benzene ring having one or more aldehyde groups, more preferably a hydrogen atom. be.
Examples of the compound represented by formula (R-1) include formic acid, 2-methyl-3-oxopropanoic acid, 3-oxopropanoic acid, phthalaldehyde acid, isophthalaldehyde acid, and terephthalaldehyde acid.
金属含有部材形成用組成物の全固形分量に対する還元剤の含有量は、0.01~10質量%であることが好ましく、0.1~5質量%であることがより好ましく、0.5~3質量%であることが更に好ましい。
金属含有部材形成用組成物は還元剤を2種以上含んでもよく、2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
The content of the reducing agent with respect to the total solid content of the composition for forming a metal-containing member is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, and 0.5 to 5% by mass. More preferably, it is 3% by mass.
The composition for forming a metal-containing member may contain two or more reducing agents, and when two or more reducing agents are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
〔アミン化合物〕
本発明の金属含有部材形成用組成物は、アミン化合物を含むことが好ましい。
アミン化合物は、その少なくとも一部が金属含有部材形成用組成物中で上述の金属前駆体と錯体を形成していてもよい。
アミン化合物を含むことにより、金属前駆体の溶解性が向上し、金属含有部材形成用組成物における金属前駆体の含有量を増加させることができる、又は、金属含有部材形成用組成物の保存安定性を向上させることができる場合がある。
[Amine compound]
The composition for forming a metal-containing member of the present invention preferably contains an amine compound.
At least part of the amine compound may form a complex with the metal precursor described above in the metal-containing member-forming composition.
By including the amine compound, the solubility of the metal precursor is improved, and the content of the metal precursor in the composition for forming a metal-containing member can be increased, or the composition for forming a metal-containing member can be stored stably. may improve performance.
アミン化合物としては、有機アミンが好ましく、アルキルアミンがより好ましい。 As the amine compound, organic amines are preferable, and alkylamines are more preferable.
アルキルアミンとは、少なくとも1つのアルキル基を有するアミノ基をいう。
ここで、上記アルキル基は、直鎖状、環状、分枝状またはそれらの組み合わせのいずれであってもよい。
上記アルキル基の炭素数は、例えば、1~20であることが好ましく、1~10であることが好ましく、2~10であることが更に好ましい。
上記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
アルキルアミンは、第1級、第2級または第3級アミンのいずれであってもよいが、第1級又は第2級アミンであることが好ましく、第1級アミンであることがより好ましい。
アルキルアミンにおける炭素数は、1~20であることが好ましく、2~10であることがより好ましく、3~8であることが更に好ましい。
Alkylamine refers to an amino group having at least one alkyl group.
Here, the alkyl group may be linear, cyclic, branched, or a combination thereof.
The number of carbon atoms in the alkyl group is, for example, preferably 1-20, preferably 1-10, more preferably 2-10.
Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, pentyl group, isopentyl group, cyclohexyl group and cyclopentyl group. be done.
The alkylamine may be a primary, secondary or tertiary amine, preferably a primary or secondary amine, more preferably a primary amine.
The number of carbon atoms in the alkylamine is preferably 1-20, more preferably 2-10, even more preferably 3-8.
また、有機アミンの1気圧における沸点は、150℃以下であることが好ましく、140℃以下であることがより好ましく、120℃以下であることが更に好ましい。
また。有機アミンの1気圧における沸点は、30℃以上であることが好ましく、40℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることが更に好ましい。
The boiling point of the organic amine at 1 atmosphere is preferably 150° C. or lower, more preferably 140° C. or lower, and even more preferably 120° C. or lower.
Also. The boiling point of the organic amine at 1 atm is preferably 30° C. or higher, more preferably 40° C. or higher, and even more preferably 50° C. or higher.
アミン化合物としては、限定されないが、メチルアミン、エチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、n-ブチルアミン、イソブチルアミン、イソアミルアミン、n-ヘキシルアミン、2-エチルヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、イソオクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、ドコデシルアミン、シクロプロピルアミン、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、アリールアミン、ヒドロキシアミン、アンモニウムヒドロキシド、メトキシアミン、2-エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、ヘキサノールアミン、ジメチルエタノールアミン、メトキシエチルアミン、エトキシエチルアミン、2-ヒドロキシプロピルアミン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピルアミン、メトキシプロピルアミン、シアノエチルアミン、エトキシアミン、n-ブトキシアミン、2-ヘキシルオキシアミン、メトキシエトキシエチルアミン、メトキシエトキシエトキシエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジエタノールアミン、ヘキサメチレンイミン、モルホリン、ピペリジン、N-メチルピペリジン、ピペラジン、N,N’-ジメチルピペラジン、1-アミノ-4メチルピペラジン、ピロリジン、N-メチルピロリジンエチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリエチレンジアミン、2,2-(エチレンジオキシ)ビスエチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、ピロール、イミダゾール、ピリジン、アミノアセトアルデヒドジメチルアセタル、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、アニリン、アニシジン、アミノベンゾニトリル、ベンジルアミン及びその誘導体、ポリアリールアミンやポリエチレンイミンのような高分子化合物及びその誘導体などが挙げられる。 Amine compounds include, but are not limited to, methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, isoamylamine, n-hexylamine, 2-ethylhexylamine, n-heptylamine, n-octyl Amine, isooctylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine, docodecylamine, cyclopropylamine, cyclopentylamine, cyclohexylamine, arylamine, hydroxylamine, ammonium hydroxide, methoxyamine, 2-ethanol Amine, propanolamine, butanolamine, hexanolamine, dimethylethanolamine, methoxyethylamine, ethoxyethylamine, 2-hydroxypropylamine, 2-hydroxy-2-methylpropylamine, methoxypropylamine, cyanoethylamine, ethoxyamine, n-butoxy Amine, 2-hexyloxyamine, methoxyethoxyethylamine, methoxyethoxyethoxyethylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diethanolamine, hexamethyleneimine, morpholine, piperidine, N-methylpiperidine, piperazine, N,N'-dimethylpiperazine , 1-amino-4-methylpiperazine, pyrrolidine, N-methylpyrrolidine ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, triethylenediamine, 2,2-(ethylenedioxy)bisethylamine, triethylamine, triethanolamine, pyrrole, imidazole, pyridine , aminoacetaldehyde dimethylacetal, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, aniline, anisidine, aminobenzonitrile, benzylamine and its derivatives, polymeric compounds such as polyarylamine and polyethyleneimine, and Derivatives thereof and the like can be mentioned.
中でも、アミン化合物としては、β位で分岐した下記式(A-1)で表される一級アミン化合物が好ましい。
R11-CHR12-CH2-NH2 ・・・(A-1)
式(A-1)中、R11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数1~12の炭化水素基を表す。
Among them, as the amine compound, a primary amine compound represented by the following formula (A-1) branched at the β-position is preferable.
R 11 —CHR 12 —CH 2 —NH 2 (A-1)
In formula (A-1), R 11 and R 12 each independently represent a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
R11及びR12で表される炭素数1~12の炭化水素基としては、無置換アルキル基、置換アルキル基のいずれでもよい。
無置換アルキル基としては、炭素数1~8のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。
置換アルキル基の置換基としては、アリール基(例:フェニル基、ナフチル基)、アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基等、好ましくは炭素数1~4)、ハロゲン原子(例:塩素原子、臭素原子等)、シアノ基、アミノ基、ヘテロ環基(例:ピロリジン環、ピロール環、イミダゾール環等の含窒素ヘテロ環基や、フラン環、テトラヒドロフラン環等の含酸素ヘテロ環基などの環状基)などが挙げられる。
置換アルキル基の例としては、アリールアルキル基(アルキル部位の炭素数1~4)、シアノアルキル基(アルキル部位の炭素数1~4)、ハロゲン化アルキル基(アルキル部位の炭素数1~4)、シクロオレフィン結合アルキルが好適である。
上記のうち、R11及びR12の少なくとも一方は、エチル基であることが好ましい。この点の理由については必ずしも明確でなく推測であるが、エチル基の2つの炭素原子とアミノ基の窒素原子及び水素原子とが6員環を形成することで、HOMOが窒素原子からエチル基まで広がるために、錯体形成が安定化されると考えられる。
更には、R11が、ブチル基であり、R12がエチル基である場合がより好ましい。
The hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 11 and R 12 may be either an unsubstituted alkyl group or a substituted alkyl group.
The unsubstituted alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group and the like.
Examples of substituents of the substituted alkyl group include aryl groups (eg, phenyl group, naphthyl group), alkoxy groups (methoxy group, ethoxy group, etc., preferably having 1 to 4 carbon atoms), halogen atoms (eg, chlorine atom, bromine atom). etc.), cyano group, amino group, heterocyclic group (e.g., nitrogen-containing heterocyclic groups such as pyrrolidine ring, pyrrole ring and imidazole ring, and cyclic groups such as oxygen-containing heterocyclic groups such as furan ring and tetrahydrofuran ring), etc. is mentioned.
Examples of substituted alkyl groups include arylalkyl groups (1 to 4 carbon atoms in the alkyl moiety), cyanoalkyl groups (1 to 4 carbon atoms in the alkyl moiety), and halogenated alkyl groups (1 to 4 carbon atoms in the alkyl moiety). , cycloolefin-linked alkyl are preferred.
Among the above, at least one of R 11 and R 12 is preferably an ethyl group. The reason for this point is not necessarily clear and is speculated, but the two carbon atoms of the ethyl group and the nitrogen and hydrogen atoms of the amino group form a six-membered ring, so that the HOMO extends from the nitrogen atom to the ethyl group. It is believed that the widening stabilizes the complex formation.
More preferably, R 11 is a butyl group and R 12 is an ethyl group.
一般式(A-1)で表される化合物の例としては、下記の化合物が挙げられる。
中でも、イソブチルアミン、2-エチルブチルアミン、2-エチルヘキシルアミンが好ましく、2-エチルブチルアミン、2-エチルヘキシルアミンがより好ましい。
Examples of compounds represented by general formula (A-1) include the following compounds.
Among them, isobutylamine, 2-ethylbutylamine and 2-ethylhexylamine are preferred, and 2-ethylbutylamine and 2-ethylhexylamine are more preferred.
一般式(A-1)で表される一級アミン化合物の分子量としては、70~400の範囲が好ましく、80~300の範囲がより好ましく、90~200の範囲が特に好ましい。分子量が70以上であると、塗布時の濡れ性の点で有利であり、分子量が400以下であると、極性溶媒への溶解性の点で有利である。 The molecular weight of the primary amine compound represented by formula (A-1) is preferably in the range of 70-400, more preferably in the range of 80-300, and particularly preferably in the range of 90-200. A molecular weight of 70 or more is advantageous in terms of wettability during application, and a molecular weight of 400 or less is advantageous in terms of solubility in polar solvents.
金属含有部材形成用組成物の全固形分量に対するアミン化合物の含有量は、金属前駆体の溶解度等を考慮して適宜決定すればよいが、10~90質量%であることが好ましく、20~80質量%であることがより好ましく、30~80質量%であることが更に好ましい。
金属含有部材形成用組成物はアミン化合物を2種以上含んでもよく、2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
The content of the amine compound with respect to the total solid content of the composition for forming a metal-containing member may be appropriately determined in consideration of the solubility of the metal precursor and the like. % by mass is more preferred, and 30 to 80% by mass is even more preferred.
The composition for forming a metal-containing member may contain two or more amine compounds, and when two or more amine compounds are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
〔他の錯化剤〕
本発明の金属含有部材形成用組成物は、上述のアミン化合物に加えて、又は、アミン化合物に代えて、他の錯化剤を更に含んでもよい。
他の錯化剤は、その少なくとも一部が金属含有部材形成用組成物中で上述の金属前駆体と錯体を形成していてもよい。
他の錯化剤としては、アンモニウムカルバメート系化合物、アンモニウムカーボネート系化合物等が挙げられる。
アンモニウムカルバメート系化合物又はアンモニウムカーボネート系化合物としては、下記式(C-1)~式(C-3)のいずれかで表される化合物が好ましい。
The composition for forming a metal-containing member of the present invention may further contain other complexing agents in addition to or instead of the amine compound described above.
At least part of the other complexing agent may form a complex with the metal precursor described above in the metal-containing member-forming composition.
Other complexing agents include ammonium carbamate compounds and ammonium carbonate compounds.
As the ammonium carbamate-based compound or the ammonium carbonate-based compound, compounds represented by any of the following formulas (C-1) to (C-3) are preferred.
式(C-1)~式(C-3)で表される化合物の具体例としては、アンモニウムカルバメート(ammonium carbamate)、アンモニウムカーボネート(ammonium carbonate)、アンモニウムバイカーボネート(ammonium bicarbonate)、エチルアンモニウムエチルカルバメート、イソプロピルアンモニウムイソプロピルカルバメート、n-ブチルアンモニウムn-ブチルカルバメート、イソブチルアンモニウムイソブチルカルバメート、t-ブチルアンモニウムt-ブチルカルバメート、2-エチルヘキシルアンモニウム2-エチルヘキシルカルバメート、2-エチルヘキシルアンモニウム2-エチルカルバメート、オクタデシルアンモニウムオクタデシルカルバメート、2-メトキシエチルアンモニウム2-メトキシエチルカルバメート、2-シアノエチルアンモニウム2-シアノエチルカルバメート、ジブチルアンモニウムジブチルカルバメート、ジオクタデシルアンモニウムジオクタデシルカルバメート、メチルデシルアンモニウムメチルデシルカルバメート、ヘキサメチレンイミンアンモニウムヘキサメチレンイミンカルバメート、モルホリニウムモルホリンカルバメート、ピリジウムエチルヘキシルカルバメート、トリエチレンジアミニウムイソプロピルバイカルバメート、ベンジルアンモニウムベンジルカルバメート、トリエトキシシリルプロピルアンモニウムトリエトキシシリルプロピルカルバメート、エチルアンモニウムエチルカーボネート、イソプロピルアンモニウムイソプロピルカーボネート、イソプロピルアンモニウムバイカーボネート、n-ブチルアンモニウムn-ブチルカーボネート、イソブチルアンモニウムイソブチルカーボネート、t-ブチルアンモニウムt-ブチルカーボネート、t-ブチルアンモニウムバイカーボネート、2-エチルヘキシルアンモニウム2-エチルヘキシルカーボネート、2-エチルヘキシルアンモニウムバイカーボネート、2-メトキシエチルアンモニウム2-メトキシエチルカーボネート、2-メトキシエチルアンモニウムバイカーボネート、2-シアノエチルアンモニウム2-シアノエチルカーボネート、2-シアノエチルアンモニウムバイカーボネート、オクタデシルアンモニウムオクタデシルカーボネート、ジブチルアンモニウムジブチルカーボネート、ジオクタデシルアンモニウムジオクタデシルカーボネート、ジオクタデシルアンモニウムバイカーボネート、メチルデシルアンモニウムメチルデシルカーボネート、ヘキサメチレンイミンアンモニウムヘキサメチレンイミンカーボネート、モルホリンアンモニウムモルホリンカーボネート、ベンジルアンモニウムベンジルカーボネート、トリエトキシシリルプロピルアンモニウムトリエトキシシリルプロピルカーボネート、ピリジウムバイカーボネート、トリエチレンジアミニウムイソプロピルカーボネート、トリエチレンジアミニウムバイカーボネート及びその誘導体などが挙げられる。
これらは、1種単独で用いるほか、2種以上の混合物として用いてもよい。また、本発明においては、上記の具体例に制限されるものではない。
Specific examples of the compounds represented by formulas (C-1) to (C-3) include ammonium carbamate, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, and ethylammonium ethylcarbamate. , isopropylammonium isopropylcarbamate, n-butylammonium n-butylcarbamate, isobutylammonium isobutylcarbamate, t-butylammonium t-butylcarbamate, 2-ethylhexylammonium 2-ethylhexylcarbamate, 2-ethylhexylammonium 2-ethylcarbamate, octadecylammonium octadecyl carbamate, 2-methoxyethylammonium 2-methoxyethylcarbamate, 2-cyanoethylammonium 2-cyanoethylcarbamate, dibutylammonium dibutylcarbamate, dioctadecylammonium dioctadecylcarbamate, methyldecylammonium methyldecylcarbamate, hexamethyleneimine ammonium hexamethyleneimine carbamate, morpholinium morpholine carbamate, pyridium ethylhexylcarbamate, triethylenediaminium isopropyl bicarbamate, benzylammonium benzylcarbamate, triethoxysilylpropylammonium triethoxysilylpropylcarbamate, ethylammonium ethyl carbonate, isopropylammonium isopropyl carbonate, isopropylammonium bicarbonate, n-butylammonium n-butylcarbonate, isobutylammonium isobutylcarbonate, t-butylammonium t-butylcarbonate, t-butylammonium bicarbonate, 2-ethylhexylammonium 2-ethylhexylcarbonate, 2-ethylhexylammonium bicarbonate, 2-methoxyethyl ammonium 2-methoxyethyl carbonate, 2-methoxyethylammonium bicarbonate, 2-cyanoethylammonium 2-cyanoethyl carbonate, 2-cyanoethylammonium bicarbonate, octadecylammonium octadecyl carbonate, dibutylammonium dibutyl carbonate, dioctadecylammonium dioctade Silic carbonate, dioctadecylammonium bicarbonate, methyldecylammonium methyldecyl carbonate, hexamethyleneimine ammonium hexamethyleneimine carbonate, morpholine ammonium morphocarbonate, benzylammonium benzyl carbonate, triethoxysilylpropylammonium triethoxysilylpropyl carbonate, pyridium bicarbonate , triethylenediaminium isopropyl carbonate, triethylenediaminium bicarbonate and derivatives thereof.
These may be used singly or as a mixture of two or more. Moreover, the present invention is not limited to the above specific examples.
また、アンモニウムカルバメート系化合物又はアンモニウムカーボネート系化合物の種類及び製造方法は、特に制限されるものではない。例えば、米国特許第4,542,214号明細書では、第1アミン、第2アミン、第3アミン、又は少なくとも1つ以上のこれらの混合物と二酸化炭素からアンモニウムカルバメート系化合物が製造できることが記載されている。アミン1モル当り水0.5モルをさらに添加すると、アンモニウムカーボネート系化合物が得られ、水1モル以上を添加する場合は、アンモニウムバイカーボネート系化合物を得ることができる。この際、常圧又は加圧状態で特別な溶媒を使用せずに直接製造するか、溶媒を用いて製造することができる。溶媒を使用する場合、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチレングリコール、グリセリン等のグリコール類、エチルアセテート、ブチルアセテート、カルビトールアセテート等のアセテート類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン類、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素系、ベンゼン、トルエン等の芳香族、クロロホルムやメチレンクロライド、カーボンテトラクロライド等のハロゲン置換溶媒又はこれらの混合溶媒などを用いることができる。
二酸化炭素は、気相状態でバブリング(bubbling)するか、固体相ドライアイスを使用することができ、超臨界(supercritical)状態でも反応に寄与することができる。
アンモニウムカルバメート誘導体又はアンモニウムカーボネート誘導体の製造には、上
記の方法のほか、最終物質の構造が同一であれば、公知のいかなる方法を使用してもよい。すなわち、製造のための溶媒、反応温度、濃度又は触媒などを特に限定する必要はなく、製造収率にも影響しない。
In addition, the type and manufacturing method of the ammonium carbamate-based compound or the ammonium carbonate-based compound are not particularly limited. For example, US Pat. No. 4,542,214 describes that ammonium carbamate compounds can be prepared from primary amines, secondary amines, tertiary amines, or mixtures of at least one or more thereof and carbon dioxide. ing. If 0.5 mol of water is further added to 1 mol of amine, an ammonium carbonate-based compound can be obtained, and if 1 mol or more of water is added, an ammonium bicarbonate-based compound can be obtained. At this time, it can be directly prepared without using a special solvent under normal pressure or pressurized state, or it can be prepared using a solvent. When using a solvent, water, alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and butanol, glycols such as ethylene glycol and glycerin, acetates such as ethyl acetate, butyl acetate and carbitol acetate, diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, etc. Ethers, ketones such as methyl ethyl ketone and acetone, hydrocarbons such as hexane and heptane, aromatics such as benzene and toluene, halogen-substituted solvents such as chloroform, methylene chloride, and carbon tetrachloride, or mixed solvents thereof. be able to.
Carbon dioxide can be bubbling in the gas phase, or solid phase dry ice can be used, and can participate in the reaction even in supercritical conditions.
In addition to the above methods, any known method may be used for the production of the ammonium carbamate derivative or the ammonium carbonate derivative as long as the structure of the final substance is the same. That is, the solvent, reaction temperature, concentration, catalyst, etc. for production do not need to be particularly limited, and do not affect the production yield.
〔他の添加剤〕
本発明の金属含有部材形成用組成物は、他の添加剤を更に含んでもよい。
他の添加剤としては、安定剤、レベリング剤(Leveling agent)、薄膜補助剤、熱分解反応促進剤、界面活性剤等が挙げられる。
[Other additives]
The composition for forming a metal-containing member of the present invention may further contain other additives.
Other additives include stabilizers, leveling agents, thin film aids, thermal decomposition reaction accelerators, surfactants, and the like.
安定剤としては、例えば、ホスフィン、ホスファイト、ホスフェートのようなリン化合物、チオールやスルフィドのような硫黄化合物、またこれらの混合物が挙げられる。
リン化合物としては、例えば、一般式R3P、(RO)3Pまたは(RO)3POで表されるリン化合物が挙げられる。ここでRは、炭素数1~20のアルキル基またはアリール基を示し、具体的に例えば、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリエチルホスファイト、トリフェニルホスファイト、ジベンジルホスフェート、トリエチルホスフェートなどが挙げられる。
硫黄化合物としては、具体的に例えば、ブタンチオール、n-ヘキサンチオール、ジエチルスルフィド、テトラヒドロチオフェン、アリールジスルフィド、2-メルカプトベンゾアゾール、テトラヒドロチオフェン、オクチルチオグリコレートなどが挙げられる。
安定剤の含有量は特に限定されないが、金属前駆体の含有モル量に対し、0.1~90%となるモル量が好ましい。
金属含有部材形成用組成物は安定剤を2種以上含んでもよく、2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
Stabilizers include, for example, phosphorus compounds such as phosphines, phosphites, phosphates, sulfur compounds such as thiols and sulfides, and mixtures thereof.
Phosphorus compounds include, for example, phosphorus compounds represented by general formulas R 3 P, (RO) 3 P, and (RO) 3 PO. Here, R represents an alkyl group or an aryl group having 1 to 20 carbon atoms, and specific examples thereof include tributylphosphine, triphenylphosphine, triethylphosphite, triphenylphosphite, dibenzylphosphate, triethylphosphate and the like. .
Specific examples of sulfur compounds include butanethiol, n-hexanethiol, diethylsulfide, tetrahydrothiophene, aryldisulfide, 2-mercaptobenzazole, tetrahydrothiophene, and octylthioglycolate.
The content of the stabilizer is not particularly limited, but it is preferably in a molar amount of 0.1 to 90% with respect to the molar amount of the metal precursor content.
The composition for forming a metal-containing member may contain two or more stabilizers, and when two or more stabilizers are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
薄膜補助剤としては、有機酸、有機酸誘導体、またはこれらの混合物が挙げられる。
有機酸としては、具体的に例えば、酢酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、ヘキサン酸、オクタン酸、2-エチル-ヘキサン酸、ネオデカン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、ナフタル酸などが挙げられる。
有機酸誘導体としては、具体的に例えば、酢酸アンモニウム塩、クエン酸アンモニウム塩、ラウリン酸アンモニウム塩、乳酸アンモニウム塩、マレイン酸アンモニウム塩、シュウ酸アンモニウム塩、モリブデン酸アンモニウム塩などの有機酸アンモニウム塩と、Au、Cu、Zn、Ni、Co、Pd、Pt、Ti、V、Mn、Fe、Cr、Zr、Nb、Mo、W、Ru、Cd、Ta、Re、Os、Ir、Al、Ga、Ge、In、Sn、Sb、Pb、Bi、Sm、Eu、Ac、Thなどのような金属を含むシュウ酸マンガン、酢酸金、シュウ酸パラジウム、2-エチルヘキサン酸銀、オクタン酸銀、ネオデカン酸銀、ステアリン酸コバルト、ナフタル酸ニッケル、ナフタル酸コバルトなどの有機酸金属塩が挙げられる。
薄膜補助剤の含有量は特に限定されないが、金属前駆体の含有モル量に対し、0.1~25%となるモル量が好ましい。
金属含有部材形成用組成物は薄膜補助剤を2種以上含んでもよく、2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
Thin film auxiliaries include organic acids, organic acid derivatives, or mixtures thereof.
Specific examples of organic acids include acetic acid, butyric acid, valeric acid, pivalic acid, hexanoic acid, octanoic acid, 2-ethyl-hexanoic acid, neodecanoic acid, lauric acid, stearic acid, and naphthalic acid.
Specific examples of organic acid derivatives include organic acid ammonium salts such as ammonium acetate, ammonium citrate, ammonium laurate, ammonium lactate, ammonium maleate, ammonium oxalate, and ammonium molybdate. , Au, Cu, Zn, Ni, Co, Pd, Pt, Ti, V, Mn, Fe, Cr, Zr, Nb, Mo, W, Ru, Cd, Ta, Re, Os, Ir, Al, Ga, Ge , In, Sn, Sb, Pb, Bi, Sm, Eu, Ac, Th, manganese oxalate, gold acetate, palladium oxalate, silver 2-ethylhexanoate, silver octanoate, silver neodecanoate , cobalt stearate, nickel naphthalate, and cobalt naphthalate.
Although the content of the thin film auxiliary agent is not particularly limited, it is preferably in a molar amount of 0.1 to 25% with respect to the molar amount contained in the metal precursor.
The composition for forming a metal-containing member may contain two or more thin film auxiliary agents, and when two or more kinds are contained, the total amount thereof is preferably within the above range.
熱分解反応促進剤としては、具体的に例えば、多価フェノール化合物、フェノール樹脂、アルキド樹脂、ピロール、エチレンジオキシチオフェン(EDOT)のような酸化重合性樹脂などが挙げられる。
金属含有部材形成用組成物の全固形分量に対する熱分解反応促進剤の含有量は、0.01~20質量%であることが好ましく、0.1~10質量%であることがより好ましく、0.2~5質量%であることが更に好ましい。
金属含有部材形成用組成物は熱分解反応促進剤を2種以上含んでもよく、2種以上含む場合、それらの合計量が上記範囲内であることが好ましい。
Specific examples of thermal decomposition reaction accelerators include polyhydric phenol compounds, phenolic resins, alkyd resins, pyrroles, and oxidative polymerizable resins such as ethylenedioxythiophene (EDOT).
The content of the thermal decomposition reaction accelerator with respect to the total solid content of the composition for forming a metal-containing member is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass, and 0 .2 to 5% by mass is more preferable.
The composition for forming a metal-containing member may contain two or more thermal decomposition reaction accelerators, and when it contains two or more, the total amount thereof is preferably within the above range.
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。 As the surfactant, various surfactants such as fluorosurfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants, amphoteric surfactants and silicone surfactants can be used.
本発明の金属含有層形成用組成物に界面活性剤を含有させることで、形成される金属前駆体含有層の均一性や省液性をより改善することができる。すなわち、界面活性剤を含有する金属含有層形成用組成物を基材に適用して金属前駆体含有層を形成する場合においては、被塗布面と組成物との界面張力が低下して、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行うことができる。 By including a surfactant in the composition for forming a metal-containing layer of the present invention, it is possible to further improve the uniformity and liquid-saving properties of the metal precursor-containing layer to be formed. That is, when a metal-containing layer-forming composition containing a surfactant is applied to a substrate to form a metal precursor-containing layer, the interfacial tension between the surface to be coated and the composition decreases, The wettability to the coating surface is improved, and the coatability to the surface to be coated is improved. Therefore, it is possible to more preferably form a film having a uniform thickness with little unevenness in thickness.
界面活性剤の含有量は、組成物の全固形分に対して、0.001~2.0質量%が好ましく、0.005~1.0質量%がより好ましい。
界面活性剤は、1種のみでもよく、2種以上でもよい。2種以上の場合は、それらの合計量が上記範囲にあることが好ましい。
The surfactant content is preferably 0.001 to 2.0% by mass, more preferably 0.005 to 1.0% by mass, based on the total solid content of the composition.
Only one type of surfactant may be used, or two or more types may be used. When two or more types are used, the total amount thereof is preferably within the above range.
〔組成物の調製方法〕
上述の組成物は、前述の成分を混合して調製できる。
組成物の調製に際しては、各成分を一括配合してもよいし、各成分を溶剤に溶解または分散した後に逐次配合してもよい。また、配合する際の投入順序や作業条件は特に制約を受けない。
例えば、金属前駆体とアミン化合物又は他の錯化剤とを溶剤中で反応させて金属錯体を形成した後に、粒状充填剤、還元剤等の他の成分を更に添加してもよい。
[Method for preparing composition]
The compositions described above can be prepared by mixing the ingredients described above.
In preparing the composition, each component may be blended all at once, or each component may be dissolved or dispersed in a solvent and then blended successively. In addition, there are no particular restrictions on the order of addition or working conditions when blending.
For example, after forming a metal complex by reacting a metal precursor with an amine compound or other complexing agent in a solvent, other components such as particulate fillers and reducing agents may be added.
また、粒状充填剤を分散させる工程を行ってもよい。粒状充填剤を分散させる工程としては、粒状充填剤の分散に用いる機械力として、圧縮、圧搾、衝撃、剪断、キャビテーションなどを使用する工程が挙げられる。これらプロセスの具体例としては、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、高速インペラー、サンドグラインダー、フロージェットミキサー、高圧湿式微粒化、超音波分散などが挙げられる。また、「分散技術大全、株式会社情報機構発行、2005年7月15日」や「サスペンション(固/液分散系)を中心とした分散技術と工業的応用の実際 総合資料集、経営開発センター出版部発行、1978年10月10日」に記載のプロセスおよび分散機を好適に使用できる。 Moreover, you may perform the process of dispersing a granular filler. The step of dispersing the particulate filler includes a step of using compression, squeezing, impact, shearing, cavitation, etc. as mechanical force used for dispersing the particulate filler. Specific examples of these processes include bead mills, sand mills, roll mills, high speed impellers, sand grinders, flow jet mixers, high pressure wet atomization, ultrasonic dispersion, and the like. In addition, "Comprehensive Dispersion Technology, Published by Information Organization Co., Ltd., July 15, 2005" and "Dispersion Technology Centered on Suspension (Solid/Liquid Dispersion System) and Actual Industrial Applications Comprehensive Materials Collection, Management Development Center Publishing ed., Oct. 10, 1978" can be suitably used.
組成物の撹拌は、例えば、スターラー(撹拌子)や撹拌羽根を用いて行うことができる。回転速度は、例えば、10~2000rpmが好ましい。下限は、100rpm以上が好ましく、300rpm以上がより好ましい。上限は、1500rpm以下が好ましく、1000rpm以下がより好ましい。また、撹拌は、バブリング、超音波などの方法で行うこともできる。 Stirring of the composition can be performed using, for example, a stirrer (stirring element) or a stirring blade. The rotation speed is preferably 10 to 2000 rpm, for example. The lower limit is preferably 100 rpm or more, more preferably 300 rpm or more. The upper limit is preferably 1500 rpm or less, more preferably 1000 rpm or less. Stirring can also be performed by a method such as bubbling or ultrasonic waves.
本発明の組成物の収容容器としては従来公知の収容容器を用いることができる。また、収容容器としては、原材料や組成物中への不純物混入を抑制することを目的に、容器内壁を6種6層の樹脂で構成された多層ボトルや、6種の樹脂を7層構造にしたボトルを使用することも好ましい。このような容器としては例えば特開2015-123351号公報に記載の容器が挙げられる。 Conventionally known containers can be used as containers for the composition of the present invention. In addition, in order to suppress the contamination of raw materials and compositions with impurities, the storage container is a multi-layer bottle whose inner wall is made of 6 types and 6 layers of resin, and 6 types of resin are used in a 7-layer structure. It is also preferred to use a bottle that has been sealed. Examples of such a container include the container described in JP-A-2015-123351.
組成物の調製にあたり、異物の除去や欠陥の低減などの目的で、フィルタで濾過してもよい。フィルタとしては、従来から濾過用途等に用いられているものであれば特に限定されることなく用いることができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、ナイロン(例えばナイロン-6、ナイロン-6,6)等のポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン樹脂(高密度、超高分子量のものを含む)等を用いたフィルタが挙げられる。これら素材の中でもポリプロピレン(高密度ポリプロピレンを含む)およびナイロンが好ましい。 In preparing the composition, the composition may be filtered with a filter for the purpose of removing foreign substances and reducing defects. Any filter that is conventionally used for filtration can be used without particular limitation. For example, fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide resins such as nylon (eg nylon-6, nylon-6,6), polyethylene, polyolefin resins such as polypropylene (PP) (high density, ultra high molecular weight (including those of ) and the like. Among these materials, polypropylene (including high density polypropylene) and nylon are preferred.
フィルタの孔径は、0.01~100μm程度が適しており、好ましくは0.1~50μm程度、さらに好ましくは1~30μm程度である。この範囲とすることにより、後工程において、均一な組成物の調製を阻害する微細な異物を、確実に除去することが可能となる。また、ファイバ状の濾材を用いることも好ましく、濾材としては例えばポリプロピレンファイバ、ナイロンファイバ、グラスファイバ等が挙げられる。ファイバ状の濾材としては、例えば、ロキテクノ(株)製のSBPタイプシリーズ(SBP008など)、TPRタイプシリーズ(TPR002、TPR005など)、SHPXタイプシリーズ(SHPX003など)のフィルタカートリッジを用いることができる。 The pore size of the filter is suitably about 0.01-100 μm, preferably about 0.1-50 μm, more preferably about 1-30 μm. By setting the content within this range, it is possible to reliably remove fine foreign matter that hinders the preparation of a uniform composition in the subsequent steps. It is also preferable to use a fiber-like filter medium, and examples of the filter medium include polypropylene fiber, nylon fiber, glass fiber, and the like. As the fiber filter medium, for example, filter cartridges of SBP type series (SBP008, etc.), TPR type series (TPR002, TPR005, etc.), and SHPX type series (SHPX003, etc.) manufactured by Roki Techno Co., Ltd. can be used.
フィルタを使用する際、異なるフィルタを組み合わせてもよい。その際、第1のフィルタでのフィルタリングは、1回のみでもよいし、2回以上行ってもよい。例えば、第1のフィルタでのフィルタリングは、粒状充填剤を含む分散液のみで行い、他の成分を混合した後で、第2のフィルタでのフィルタリングを行ってもよい。 When using filters, different filters may be combined. At that time, the filtering by the first filter may be performed only once, or may be performed twice or more. For example, filtering with the first filter may be performed only on the dispersion containing the particulate filler, and the other components may be mixed before filtering with the second filter.
また、上述した範囲内で異なる孔径の第1のフィルタを組み合わせてもよい。ここでの孔径は、フィルタメーカーの公称値を参照することができる。市販のフィルタとしては、例えば、日本ポール株式会社(DFA4201NIEYなど)、アドバンテック東洋株式会社、日本インテグリス株式会社(旧日本マイクロリス株式会社)または株式会社キッツマイクロフィルタ等が提供する各種フィルタの中から選択することができる。 Also, the first filters having different pore diameters within the range described above may be combined. The pore size here can refer to the nominal value of the filter manufacturer. Commercially available filters can be selected from various filters provided by Nippon Pall Co., Ltd. (DFA4201NIEY, etc.), Advantech Toyo Co., Ltd., Nihon Entegris Co., Ltd. (formerly Nippon Microlith Co., Ltd.), Kitz Micro Filter Co., Ltd., etc. can do.
第2のフィルタは、上述した第1のフィルタと同様の材料等で形成されたものを使用することができる。 The second filter can be made of the same material as the first filter described above.
(金属含有部材及びその製造方法)
本発明の金属含有部材は、本発明の金属含有部材形成用組成物における金属前駆体を金属に変換してなる金属含有部材である。
金属前駆体を金属に変換する方法としては、特に限定されないが、加熱等が挙げられる。
本発明の金属含有部材は、特に限定されないが、導熱部材、放熱部材、反射部材、加飾部材又は導電部材であることが好ましい。
(Metal-containing member and its manufacturing method)
The metal-containing member of the present invention is a metal-containing member obtained by converting the metal precursor in the composition for forming a metal-containing member of the present invention into a metal.
A method for converting a metal precursor into a metal is not particularly limited, but heating and the like can be mentioned.
Although the metal-containing member of the present invention is not particularly limited, it is preferably a heat conductive member, a heat radiating member, a reflective member, a decorative member, or an electrically conductive member.
<導熱部材、放熱部材>
以下、本発明の金属含有部材が導熱部材である場合について説明する。
図1は、本発明の導熱部材および積層体の一例を示す概略断面図である。
例えば図1に示すように、本発明の導熱部材4は、基材1上に形成された金属含有部材2の内部に粒状充填剤3が分散した構造を有する。導熱部材4は、粒状充填剤3を含有することで、強度に優れるものである。
ここで、例えば基材1側に熱源が有る場合、導熱部材4に伝わった熱エネルギーEは、金属含有部材2を伝達して金属含有部材2の基材1が存在する側とは反対の側に放出される。
<Heat conducting member, heat radiating member>
A case where the metal-containing member of the present invention is a heat-conducting member will be described below.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the heat-conducting member and laminate of the present invention.
For example, as shown in FIG. 1, the heat-conducting
Here, for example, when the heat source is on the side of the
導熱部材の熱拡散率は、3.0×10-7m2s-1以上であることが好ましく、1.0×10-6m2s-1以上であることが特に好ましい。導熱部材の熱拡散率の上限は、特に限定されないが、例えば1.0×10-4m2s-1以下である。
このような導熱部材は、優れた熱伝導性を有するため、例えば、LSIデバイスなどのデバイス用の導熱部材として好適に使用できる。
また、図1に示した導熱部材と同様の導熱部材を、放熱部材として使用することもできる。その場合の放熱部材の好ましい構成及び好ましい熱拡散率は、導熱部材の場合と同様である。
本発明の金属含有部材が放熱部材である場合、特に限定されないが、例えば、特開2012-231169号公報の導電性放熱部材等として用いることができる。
The thermal diffusivity of the heat conducting member is preferably 3.0×10 −7 m 2 s −1 or more, particularly preferably 1.0×10 −6 m 2 s −1 or more. Although the upper limit of the thermal diffusivity of the heat conducting member is not particularly limited, it is, for example, 1.0×10 −4 m 2 s −1 or less.
Since such a heat conductive member has excellent thermal conductivity, it can be suitably used as a heat conductive member for devices such as LSI devices.
A heat conducting member similar to the heat conducting member shown in FIG. 1 can also be used as a heat radiating member. The preferred configuration and preferred thermal diffusivity of the heat radiating member in that case are the same as in the case of the heat conducting member.
When the metal-containing member of the present invention is a heat radiating member, it can be used as, for example, a conductive heat radiating member disclosed in JP-A-2012-231169, although it is not particularly limited.
以下、金属含有部材の製造方法について説明する。
本発明の金属含有部材の製造方法は、本発明の金属含有部材形成用組成物を基材に適用して金属前駆体含有層を形成する適用工程、及び、上記金属前駆体含有層に含まれる金属前駆体を金属に変換する変換工程を含む。
以下、各工程の詳細について説明する。
A method for manufacturing the metal-containing member will be described below.
The method for producing a metal-containing member of the present invention includes an application step of applying the composition for forming a metal-containing member of the present invention to a substrate to form a metal precursor-containing layer, and the metal precursor-containing layer. A conversion step is included to convert the metal precursor to the metal.
Details of each step will be described below.
<適用工程>
適用工程においては、本発明の金属含有部材形成用組成物が基材に適用されて金属前駆体含有層が形成される。
適用工程における金属含有部材形成用組成物の適用方法としては、スピンコート法、バーコート法、スプレーコート法、スリットコート法、スパイラルコート法、スクリーン印刷法、インクジェット法、流延塗布法、ロール塗布法および滴下法(ドロップキャスト)が挙げられる。これらの中でも、スピンコート法、バーコート法、スプレーコート法又はスリットコート法が好ましく、スピンコート法がより好ましい。
<Applied process>
In the applying step, the composition for forming a metal-containing member of the present invention is applied to a substrate to form a metal precursor-containing layer.
Examples of the method of applying the metal-containing member-forming composition in the application step include spin coating, bar coating, spray coating, slit coating, spiral coating, screen printing, inkjet, cast coating, and roll coating. method and drop method (drop casting). Among these, the spin coating method, the bar coating method, the spray coating method or the slit coating method is preferable, and the spin coating method is more preferable.
金属前駆体含有層の膜厚(例えば、塗布膜厚)は、0.2~50μmであることが好ましい。この数値範囲の下限は、0.5μm以上であることがより好ましく、1.0μm以上であることがさらに好ましい。また、この数値範囲の上限は、35μm以下であることがより好ましく、20μm以下であることが更に好ましい。
金属前駆体含有層の膜厚は、例えば、適用方法の選択、又は、適用を複数回行うこと等により調整することが可能である。
The thickness of the metal precursor-containing layer (eg, coating thickness) is preferably 0.2 to 50 μm. The lower limit of this numerical range is more preferably 0.5 μm or more, further preferably 1.0 μm or more. Moreover, the upper limit of this numerical range is more preferably 35 μm or less, and even more preferably 20 μm or less.
The film thickness of the metal precursor-containing layer can be adjusted, for example, by selecting an application method or by performing multiple applications.
〔基材〕
基材は、特に限定は無く、用途に応じて適宜選択される。基材としては、例えば、液晶表示装置等に用いられる透明基板、発光素子、固体撮像素子、半導体メモリ、熱伝導シート、メタル基板、金属配線を有する基板、金属基板、セラミクス基板等に用いられる半導体基板等が使用できる。透明基板は、例えば、石英ガラス、無アルカリガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラスおよびアルミノシリケートガラス、樹脂などである。これらの透明基板には、透明導電膜、反射膜および保護膜など他の構造が形成されていてもよい。また、半導体基板は、例えば、シリコン、サファイア、炭化ケイ素、窒化ガリウム、アルミニウム、アモルファス酸化アルミニウム、多結晶酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、GaAsP、GaP、AlGaAs、InGaN、GaN、AlGaN、ZnSe、AlGa、InPおよびZnOなどである。これらの半導体基板には、PN接合層、発光層、光電変換層、相補性金属酸化膜半導体(CMOS)層および電極層など他の構造が形成されていてもよい。また、これらの基材上には、必要により、上部の層との密着改良、物質の拡散防止あるいは表面の平坦化のために下塗り層を設けてもよい。また、下塗り層は、金属前駆体の金属への変換を促進するため、上述の還元剤、アミン化合物等を含むものであってもよい。
〔Base material〕
The base material is not particularly limited and is appropriately selected according to the application. Examples of substrates include transparent substrates used in liquid crystal display devices, light emitting devices, solid-state imaging devices, semiconductor memories, thermally conductive sheets, metal substrates, substrates having metal wiring, metal substrates, semiconductors used in ceramic substrates, etc. A substrate or the like can be used. Examples of the transparent substrate include quartz glass, alkali-free glass, soda glass, borosilicate glass, aluminosilicate glass, and resin. Other structures such as a transparent conductive film, a reflective film and a protective film may be formed on these transparent substrates. In addition, the semiconductor substrate includes, for example, silicon, sapphire, silicon carbide, gallium nitride, aluminum, amorphous aluminum oxide, polycrystalline aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, GaAsP, GaP, AlGaAs, InGaN, GaN, AlGaN, ZnSe, AlGa, InP and ZnO and the like. Other structures such as PN junction layers, light emitting layers, photoelectric conversion layers, complementary metal oxide semiconductor (CMOS) layers and electrode layers may be formed on these semiconductor substrates. In addition, if necessary, an undercoat layer may be provided on these substrates for the purpose of improving adhesion to the upper layer, preventing diffusion of substances, or flattening the surface. In addition, the undercoat layer may contain the aforementioned reducing agent, amine compound, etc., in order to promote conversion of the metal precursor to metal.
基材の形状としては、平面状、拡散面状、凹面状、凸面状等いずれの形状であってもよい。
また、基材には、あらかじめ表面処理を施してもよい。
表面処理としては、UV照射、オゾン処理、プラズマ処理、コロナ処理、火炎処理などの表面を分解活性化させる処理、ヒドラジン、N-メチルピロリドン、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液のようなアルカリ性溶液での処理、硫酸、塩酸、硝酸のような酸性溶液での処理などが挙げられる。また、基材表面の汚れを落として清浄にする処理としては、メタノール、エタノール、トルエン、酢酸エチル、アセトン等の有機溶剤による処理、付着したゴミを落とすための水洗等が挙げられる。これらの表面処理は複数種を組み合わせて行ってもよい。
The shape of the substrate may be planar, diffuse, concave, convex, or any other shape.
Further, the substrate may be surface-treated in advance.
Surface treatments include UV irradiation, ozone treatment, plasma treatment, corona treatment, flame treatment, and other treatments that decompose and activate the surface, and alkaline solutions such as hydrazine, N-methylpyrrolidone, sodium hydroxide solution, and potassium hydroxide solution. and treatment with acidic solutions such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid. Examples of the treatment for cleaning the substrate surface by removing stains include treatment with organic solvents such as methanol, ethanol, toluene, ethyl acetate and acetone, and water washing for removing adhering dust. These surface treatments may be performed in combination of multiple types.
また、適用工程において、金属前駆体含有層を乾燥してもよい。
乾燥方法としては、特に限定されないが、加熱、減圧等による乾燥が挙げられる。
乾燥手段は特に限定されず、公知の加熱装置、減圧装置等を用いることができる。
また、後述の変換工程を加熱により行う場合、適用工程において乾燥は行わず、変換工程において金属前駆体含有層の乾燥と金属前駆体の金属への変換とが同時に行われてもよい。
Moreover, in the application step, the metal precursor-containing layer may be dried.
The drying method is not particularly limited, but drying by heating, reduced pressure, or the like can be mentioned.
A drying means is not particularly limited, and a known heating device, decompression device, or the like can be used.
Further, when the conversion step described later is performed by heating, drying may not be performed in the application step, and drying of the metal precursor-containing layer and conversion of the metal precursor to metal may be performed simultaneously in the conversion step.
<変換工程>
変換工程においては、上記金属前駆体含有層に含まれる金属前駆体が金属に変換される。
変換方法としては、特に限定されないが、加熱(焼成)により変換されることが好ましい。すなわち、変換工程は、上記金属前駆体含有層を加熱することを含む工程であることが好ましい。
加熱により、例えば金属前駆体(例えば、金属塩)が還元され、金属に変換される。
加熱温度としては、金属前駆体及び還元剤等の成分の種類等を考慮して決定すればよく、特に限定されないが、70~800℃が好ましく、80~300℃がより好ましく、80℃~150℃が更に好ましい。
加熱時間としては、金属前駆体及び還元剤等の成分の種類等を考慮して決定すればよく、特に限定されないが、10秒~30分間が好ましく、30秒~5分間がより好ましい。
加熱手段としては特に限定されないが、例えばホットプレート、電気炉、赤外炉、電熱式オーブン、熱風式オーブン、赤外線オーブン等が挙げられる。
<Conversion process>
In the conversion step, the metal precursor contained in the metal precursor-containing layer is converted into metal.
The conversion method is not particularly limited, but conversion by heating (firing) is preferred. That is, the converting step is preferably a step including heating the metal precursor-containing layer.
Heating, for example, reduces a metal precursor (eg, a metal salt) and converts it to a metal.
The heating temperature may be determined in consideration of the types of components such as the metal precursor and the reducing agent, and is not particularly limited. °C is more preferred.
The heating time may be determined in consideration of the types of components such as the metal precursor and the reducing agent, and is not particularly limited, but is preferably 10 seconds to 30 minutes, more preferably 30 seconds to 5 minutes.
The heating means is not particularly limited, and examples thereof include hot plates, electric furnaces, infrared furnaces, electric heating ovens, hot air ovens, infrared ovens, and the like.
加熱は段階的に行ってもよい。更に、加熱後冷却してもよく、この場合の冷却速度としては、1~5℃/分であることが好ましい。 Heating may be done in stages. Further, cooling may be performed after heating, and the cooling rate in this case is preferably 1 to 5°C/min.
<他の工程>
本発明の金属含有部材の製造方法は、他の工程を更に含んでもよい。
他の工程としては、例えば、金属前駆体含有層上に上塗り層を形成する上塗り層形成工程が挙げられる。
上塗り層形成工程は、変換工程後に行ってもよいが、変換工程前、適用工程後に行うこともできる。
上塗り層としては、例えば、金属前駆体の金属への変換を促進するための、上述の還元剤、アミン化合物、他の錯剤等を含む層が挙げられる。
また、上塗り層として、絶縁、導電、屈折率調整、導熱等の機能を有する層を形成してもよい。
<Other processes>
The method of manufacturing a metal-containing member of the present invention may further include other steps.
Other steps include, for example, a topcoat layer forming step of forming a topcoat layer on the metal precursor-containing layer.
The topcoat layer forming step may be performed after the converting step, but can also be performed before the converting step or after the applying step.
The overcoat layer includes, for example, a layer containing the aforementioned reducing agents, amine compounds, other complexing agents, etc. for promoting conversion of the metal precursor to metal.
Also, as the topcoat layer, a layer having functions such as insulation, conductivity, refractive index adjustment, and heat conduction may be formed.
その他、本発明の金属含有部材の製造方法は、金属含有部材の表面処理工程等の本分野において公知の工程を更に含んでもよい。 In addition, the method for manufacturing the metal-containing member of the present invention may further include a step known in the art, such as a surface treatment step for the metal-containing member.
形成される金属含有部材の厚さは、1~500μmであることが好ましい。この数値範囲の下限は、1.5μm以上であることがより好ましく、2μm以上であることがさらに好ましい。また、この数値範囲の上限は、300μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることが更に好ましい。 The thickness of the metal-containing member to be formed is preferably 1 to 500 μm. The lower limit of this numerical range is more preferably 1.5 μm or more, further preferably 2 μm or more. Moreover, the upper limit of this numerical range is more preferably 300 μm or less, and even more preferably 100 μm or less.
(積層体およびデバイス)
本発明の積層体は、基材と、基材上に形成された本発明の金属含有部材とを備える。
基材と金属含有部材との間には、下塗り層等の他の層を有してもよい。
また、金属含有部材の基材とは反対の側には、上塗り層等の他の層を有してもよい。
また、積層体は、複数層の金属含有部材を含んでもよい。
また、金属含有部材が導熱部材である場合、本発明の積層体は、導熱部材に接する吸熱部をさらに有してもよい。吸熱部は、冷却モジュールであり、例えば、放熱フィン、ヒートパイプ、ペルチェモジュール、クーリングプレートなどである。
(Laminates and devices)
A laminate of the present invention comprises a substrate and a metal-containing member of the present invention formed on the substrate.
Other layers such as an undercoat layer may be provided between the substrate and the metal-containing member.
Further, the side of the metal-containing member opposite to the substrate may have another layer such as a topcoat layer.
The laminate may also include multiple layers of metal-containing members.
Moreover, when the metal-containing member is a heat-conducting member, the laminate of the present invention may further have a heat-absorbing portion in contact with the heat-conducting member. The heat absorbing part is a cooling module, such as a radiation fin, a heat pipe, a Peltier module, or a cooling plate.
本発明のデバイスは、本発明の金属含有部材、又は、本発明の積層体を有するデバイスである。 The device of the present invention is a device having the metal-containing member of the present invention or the laminate of the present invention.
本発明は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASSP(Application Specific Standard Product)等のロジック集積回路にも適用可能である。また、本発明は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等のマイクロプロセッサにも適用可能である。また、本発明は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、HMC(Hybrid Memory Cube)、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、PCM(Phase-Change Memory)、ReRAM(Resistance Random Access Memory)、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)、フラッシュメモリ等のメモリにも適用可能である。また、本発明は、例えば、LED(Light Emitting Diode)、パワーデバイス、DC(Direct Current)-DC(Direct Current)コンバータ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)等のアナログ集積回路にも適用可能である。また、本発明は、例えば、加速度センサ、圧力センサ、振動子、ジャイロセンサ等のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)にも適用可能である。また、本発明は、例えば、GPS(Global Positioning System)、FM(Frequency Modulation)、NFC(Near field communication)、RFEM(RF Expansion Module)、MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)、WLAN(Wireless Local Area Network)等のワイヤレス素子、ディスクリート素子、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)、CMOSイメージセンサー、カメラモジュール、Passiveデバイス、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタ、RF(Radio Frequency)フィルタ、IPD(Integrated Passive Devices)等にも適用可能である。
本発明の金属含有部材は、例えば、これらのデバイスに導熱部材、放熱部材、反射部材、加飾部材又は導電部材として適用することができる。
The present invention can also be applied to logic integrated circuits such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), and ASSP (Application Specific Standard Product). The present invention is also applicable to microprocessors such as CPUs (Central Processing Units) and GPUs (Graphics Processing Units). Further, the present invention provides, for example, DRAM (Dynamic Random Access Memory), HMC (Hybrid Memory Cube), MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), PCM (Phase-Change Memory), ReRAM (Resistance Random Access Memory), FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory), flash memory, and other memories. The present invention also applies to analog integrated circuits such as LEDs (Light Emitting Diodes), power devices, DC (Direct Current)-DC (Direct Current) converters, and insulated gate bipolar transistors (IGBTs). Applicable. The present invention is also applicable to MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) such as acceleration sensors, pressure sensors, vibrators, and gyro sensors. Further, the present invention includes, for example, GPS (Global Positioning System), FM (Frequency Modulation), NFC (Near field communication), RFEM (RF Expansion Module), MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), WLAN (Wireless Local Area Network) Wireless elements, discrete elements, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), CMOS image sensors, camera modules, passive devices, SAW (Surface Acoustic Wave) filters, RF (Radio Frequency) filters, IPD (Integrated Passive Devices), etc. Applicable.
The metal-containing member of the present invention can be applied to these devices, for example, as a heat conducting member, a heat radiating member, a reflecting member, a decorative member, or a conducting member.
そして、上記のような本発明の半導体デバイスが搭載される最終製品は、特に限定されず、例えば、スマートTV、移動体通信端末、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、デスクトップPC、ノートPC、ネットワーク機器(ルーター、スイッチング)、有線インフラ機器、デジタルカメラ、ゲーム機、コントローラ、データセンター、サーバー、マイニング用PC、HPC、グラフィックカード、ネットワークサーバ、ストレージ、チップセット、車載機器(電子制御機器、運転支援システム)、カーナビ、PND、照明(一般照明、車載照明、LED照明、OLED照明)、テレビ、ディスプレイ、ディスプレイ用パネル(液晶パネル、有機ELパネル、電子ペーパー)、音楽再生端末、産業用機器、産業用ロボット、検査装置、医療機器、白物家電、宇宙又は航空機用機器、ウェアラブルデバイス等である。 The final product on which the semiconductor device of the present invention as described above is mounted is not particularly limited, and examples include smart TVs, mobile communication terminals, mobile phones, smartphones, tablet terminals, desktop PCs, notebook PCs, and network equipment. (routers, switching), wired infrastructure equipment, digital cameras, game consoles, controllers, data centers, servers, mining PCs, HPC, graphic cards, network servers, storage, chipsets, in-vehicle equipment (electronic control equipment, driving support systems) ), car navigation, PND, lighting (general lighting, vehicle lighting, LED lighting, OLED lighting), TV, display, display panel (liquid crystal panel, organic EL panel, electronic paper), music playback terminal, industrial equipment, industrial use Robots, inspection equipment, medical equipment, white goods, space or aircraft equipment, wearable devices, etc.
本発明の金属含有部材が導熱部材である場合、例えば、バッテリー、基板等の熱源と、冷却モジュール(ヒートパイプ等)、電子機器の筺体などの部品との接合部にも適用可能である。さらに、本発明の金属含有部材が導熱部材である場合、車載用の電子機器、バッテリー、電源変換機器などの部品と、空冷機構や水冷機構を用いた冷却装置との接合などにも適用可能である。
また、本発明の金属含有部材が導熱部材又は放熱部材である場合、例えば、放熱フィンとして用いることもできる。
When the metal-containing member of the present invention is a heat-conducting member, it can be applied, for example, to a junction between a heat source such as a battery or a substrate and a component such as a cooling module (heat pipe or the like) or the housing of an electronic device. Furthermore, when the metal-containing member of the present invention is a heat-conducting member, it can be applied to joining parts such as automotive electronic devices, batteries, and power converters to cooling devices using an air-cooling mechanism or a water-cooling mechanism. be.
Moreover, when the metal-containing member of the present invention is a heat-conducting member or a heat-dissipating member, it can be used as a heat-dissipating fin, for example.
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。したがって、本発明の範囲は、以下に示す具体例に限定されるものではない。実施例において、特に述べない限り、「部」および「%」は質量基準であり、各工程の環境温度(室温)は23℃である。
また、以下、「金属含有部材形成用組成物1」等を、単に「組成物1」等とも記載する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. Materials, usage amounts, proportions, treatment details, treatment procedures, etc. shown in the examples can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below. In the examples, "parts" and "%" are based on mass unless otherwise specified, and the environmental temperature (room temperature) in each step is 23°C.
Further, hereinafter, "
<比較用組成物1の調製>
撹拌器付きのシュレンクフラスコを用い、2-エチルヘキシルアンモニウム2-エチルカルバメート65.0g(215ミリモル)をイソプロパノール150.0gに溶解させた後、酸化銀20.0g(86.2ミリモル)を加えて、常温で反応させた。この反応溶液は、最初は黒色懸濁液であったが、反応が進行して錯化合物が生成されるにつれて徐々に色が薄くなり、透明に変わることが観察された。そして、2時間反応させた結果、無色透明な溶液が得られた。
この溶液に、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピルアミン2.5g、n-ブタノール85.0g及びアミルアルコール50.0gを加えて撹拌した後、ヒドラジンを溶液全体の0.5質量%に相当する量を加え、0.45ミクロンのメンブレンフィルタを使用してろ過し、熱分析して、銀含量5.0質量%の比較用組成物1を製造した。
<Preparation of
Using a Schlenk flask equipped with a stirrer, 65.0 g (215 mmol) of 2-ethylhexylammonium 2-ethylcarbamate was dissolved in 150.0 g of isopropanol, and then 20.0 g (86.2 mmol) of silver oxide was added. The reaction was carried out at room temperature. This reaction solution was initially a black suspension, but it was observed that as the reaction proceeded and a complex compound was formed, the color gradually faded and turned transparent. After reacting for 2 hours, a colorless and transparent solution was obtained.
After adding 2.5 g of 2-hydroxy-2-methylpropylamine, 85.0 g of n-butanol and 50.0 g of amyl alcohol to this solution and stirring, hydrazine was added in an amount corresponding to 0.5% by mass of the total solution. was added, filtered using a 0.45 micron membrane filter, and thermally analyzed to produce
<金属含有部材形成用組成物1の調製>
100質量部の上記比較用組成物1に対して、シーホスターKE-E30(日本触媒(株)製、固形分20%)及びKE-E150(日本触媒(株)製、固形分20%)を各12.5質量部添加し、金属含有部材形成用組成物1(組成物1)とした。
<Preparation of
Seahoster KE-E30 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.,
<金属含有部材形成用組成物2の調製>
塩化コバルト3.8gを50gの水に溶解させ、その中に35質量%塩酸24.6gを加え、溶液を調製した。トリオクチルアミン15.8gをキシレン40gに混合した溶液を先の溶液に加え、撹拌しながら60℃に加熱した。
水層と溶媒層を分離し、溶媒層だけを取り出しで溶媒のキシレンを留去して前駆組成物を得た。
100質量部の上記前駆組成物に対して、ジルコスターZP-153(日本触媒(株)製、固形分70%)を7質量部添加し、金属含有部材形成用組成物2(組成物2)とした。
<Preparation of composition 2 for forming metal-containing member>
A solution was prepared by dissolving 3.8 g of cobalt chloride in 50 g of water and adding 24.6 g of 35% by mass hydrochloric acid therein. A solution of 15.8 g of trioctylamine in 40 g of xylene was added to the above solution and heated to 60° C. while stirring.
A water layer and a solvent layer were separated, only the solvent layer was taken out, and the xylene solvent was distilled off to obtain a precursor composition.
To 100 parts by mass of the precursor composition, 7 parts by mass of Zircostar ZP-153 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., solid content 70%) was added to form a metal-containing member-forming composition 2 (composition 2). did.
<金属含有部材形成用組成物3~17の調製>
下記表の「組成」の欄に記載の配合比(質量部)となるように各材料を配合した。具体的には、表に記載の金属前駆体、溶剤及び添加剤を混合し、撹拌した後に、表に記載の粒状充填剤及び還元剤を添加して更に混合し、金属含有部材形成用組成物3~17(組成物3~17)を得た。
<Preparation of Compositions 3 to 17 for Forming Metal-Containing Member>
Each material was blended so as to achieve the blending ratio (parts by mass) described in the "Composition" column of the table below. Specifically, after mixing and stirring the metal precursor, solvent and additive described in the table, the granular filler and reducing agent described in the table are added and further mixed to obtain a composition for forming a metal-containing member. 3-17 (compositions 3-17) were obtained.
表中で使用した成分の詳細は以下のとおりである。 Details of the components used in the table are as follows.
〔粒状充填剤〕
・シーホスターKE-W30(固形分20%):シリカ粒子、日本触媒(株)製、粒径0.3μm
・シーホスターKE-W50(固形分20%):シリカ粒子、日本触媒(株)製、粒径0.5μm
・シーホスターKE-W10(固形分15%):シリカ粒子、日本触媒(株)製、粒径0.1μm
・エポスターMX050W(固形分10%):アクリル系架橋樹脂、日本触媒(株)製、粒径70nm
・バイラールAl-L7(固形分7%):アルミナ粒子、多木化学(株)製、粒径5~10nm
・DIF-AB-33W(固形分60%):酸化亜鉛粒子、堺化学工業(株)製、粒径35nm
以上、粒径はJIS Z 8901:2006に記載の方法により算出した場合の、前記粒状充填剤の直径の算術平均値である。
また、シーホスター、エポスター、DISPALは登録商標である。
[Granular filler]
・ Seahoster KE-W30 (
・ Seahoster KE-W50 (
・ Seahoster KE-W10 (solid content 15%): silica particles, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., particle size 0.1 μm
Eposter MX050W (solid content 10%): acrylic crosslinked resin, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., particle size 70 nm
・Bilar Al-L7 (solid content 7%): alumina particles, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.,
・ DIF-AB-33W (solid content 60%): zinc oxide particles, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., particle size 35 nm
As described above, the particle diameter is the arithmetic mean value of the diameter of the particulate filler calculated by the method described in JIS Z 8901:2006.
Seahoster, Eposter, and DISPAL are registered trademarks.
(評価)
<応力耐性評価>
〔実施例1、3~13及び比較例1〕
基材としてアルミ板を用いた。各実施例における金属含有部材形成用組成物及び比較例における比較用組成物を、それぞれ、スピンコート法により、上記アルミ板に塗布して金属前駆体含有層を形成した。上記塗布を繰り返すことで、得られる金属層の厚さが2μmとなる厚さの金属前駆体含有層を作製した。
得られた金属前駆体含有層を備えるアルミ板を、表の「焼成温度(℃)」の欄に記載の温度のオーブンで2分間熱処理(加熱焼成)して、厚さ2.0μmの金属層を備えるアルミ板を形成した。
上記金属層を備えるアルミ板を、1cm×10cmのサイズの矩形状にカットした。その後に塩酸浸漬でアルミ板を除去することにより、金属層の矩形薄膜を得た。
得られた矩形薄膜を平坦で摩擦が小さく地面にほぼ水平な台上で長軸方向に一定速度で滑らせ、矩形薄膜のうち台の端から出た部分の先端が台より1cm沈んだ際の端から出た部分の長さを比較例1における同様の試験を行った際の長さと比較し、その相対比を算出した。評価は下記評価基準に従って行い、評価結果は表の「応力耐性評価」の欄に記載した。
-評価基準-
A:上記相対比が1.5以上であった。
B:上記相対比が1.3以上1.5未満であった。
C:上記相対比が1.1以上1.3未満であった。
D:上記相対比が1.1未満であった。
〔実施例2〕
基材としてアルミ板を用いた。実施例2における金属含有部材形成用組成物2を、アルミ板上にスピンコート法により塗布した。上記塗布を繰り返すことで、得られる金属層の厚さが2μmとなる厚さの金属前駆体含有層を作製した。
上記金属前駆体含有層を備えるアルミ板を、「焼成温度(℃)」の欄に記載の温度の電気炉で20分間焼成し、アルミ板上に高純度の酸化コバルトの透明な薄膜を得た。さらに水素ガス雰囲気中550℃で2時間焼成し、アルミ板上に高純度金属コバルトの薄膜(金属層)を得た。
上記実施例1、3~13及び比較例1における金属層を備えるアルミ板の代わりに、上記アルミ板上に高純度金属コバルトの薄膜が形成された部材を用いた以外は、実施例1、3~13及び比較例1と同様の方法及び同様の評価基準により、応力耐性を評価した。
<反り耐性評価>
各実施例又は比較例において、それぞれ、アルミ板の代わりに、シリコンウエハを用い、かつ、塗布の繰返し数を変更して金属前駆体含有層の厚さを得られる金属層の厚さが10μmとなる厚さとした以外は、応力耐性評価と同様の方法により、金属層を備えるシリコンウエハを作製した。上記シリコンウエハとしては、研磨により厚さ100μmまで薄層化してあるものを用いた。
上記シリコンウエハの反りを、比較例1における同様の試験を行った際の反りと比較し、その相対比を算出した。評価は下記評価基準に従って行い、評価結果は表の「反り耐性評価」の欄に記載した。
〔評価基準〕
A:上記相対比が0.7未満であった。
B:上記相対比が0.7以上0.8未満であった。
C:上記相対比が0.8以上0.9未満であった。
D:上記相対比が0.9以上であった。
(evaluation)
<Stress resistance evaluation>
[Examples 1, 3 to 13 and Comparative Example 1]
An aluminum plate was used as the base material. The composition for forming a metal-containing member in each example and the comparative composition in the comparative example were each applied to the aluminum plate by a spin coating method to form a metal precursor-containing layer. By repeating the coating, a metal precursor-containing layer having a thickness of 2 μm was produced.
The aluminum plate provided with the obtained metal precursor-containing layer is heat-treated (heated and baked) for 2 minutes in an oven at the temperature described in the "Baking temperature (° C.)" column of the table to form a metal layer having a thickness of 2.0 μm. to form an aluminum plate.
The aluminum plate provided with the metal layer was cut into a rectangular shape with a size of 1 cm×10 cm. After that, by removing the aluminum plate by immersion in hydrochloric acid, a rectangular thin film of a metal layer was obtained.
The resulting rectangular thin film was slid in the long axis direction at a constant speed on a flat, low-friction table that was almost horizontal to the ground. The length of the portion protruding from the end was compared with the length when the same test was conducted in Comparative Example 1, and the relative ratio was calculated. The evaluation was performed according to the following evaluation criteria, and the evaluation results are shown in the "Stress resistance evaluation" column of the table.
-Evaluation criteria-
A: The above relative ratio was 1.5 or more.
B: The above relative ratio was 1.3 or more and less than 1.5.
C: The above relative ratio was 1.1 or more and less than 1.3.
D: The above relative ratio was less than 1.1.
[Example 2]
An aluminum plate was used as the base material. The metal-containing member-forming composition 2 in Example 2 was applied onto an aluminum plate by spin coating. By repeating the coating, a metal precursor-containing layer having a thickness of 2 μm was produced.
The aluminum plate provided with the metal precursor-containing layer was fired in an electric furnace at the temperature described in the column "Baking temperature (°C)" for 20 minutes to obtain a transparent thin film of high-purity cobalt oxide on the aluminum plate. . Furthermore, it was baked at 550° C. for 2 hours in a hydrogen gas atmosphere to obtain a thin film (metal layer) of high-purity metallic cobalt on the aluminum plate.
Examples 1 and 3 except that a member having a thin film of high-purity metallic cobalt formed on the aluminum plate was used instead of the aluminum plate having a metal layer in Examples 1, 3 to 13 and Comparative Example 1. The stress resistance was evaluated by the same method and evaluation criteria as in 13 and Comparative Example 1.
<Warpage resistance evaluation>
In each example or comparative example, the thickness of the metal layer obtained by using a silicon wafer instead of an aluminum plate and changing the number of repetitions of coating is 10 μm. A silicon wafer provided with a metal layer was produced in the same manner as in the evaluation of stress resistance, except that the thickness was set to . As the silicon wafer, a wafer thinned to a thickness of 100 μm by polishing was used.
The warpage of the silicon wafer was compared with the warpage in the same test in Comparative Example 1, and the relative ratio was calculated. The evaluation was performed according to the following evaluation criteria, and the evaluation results are shown in the "warpage resistance evaluation" column of the table.
〔Evaluation criteria〕
A: The above relative ratio was less than 0.7.
B: The above relative ratio was 0.7 or more and less than 0.8.
C: The above relative ratio was 0.8 or more and less than 0.9.
D: The above relative ratio was 0.9 or more.
以上の結果から、本発明の金属含有部材形成用組成物から得られる金属含有部材は応力耐性及び反り耐性に優れ、強度に優れた部材であることがわかる。 From the above results, it can be seen that the metal-containing member obtained from the composition for forming a metal-containing member of the present invention is a member excellent in stress resistance and warpage resistance and in strength.
また、放熱部材を有するデバイスの一例として、図2に記載の構成を含むデバイスを作製した。
図2は、実施例において作製した放熱部材を有するデバイスの構成の一部を示す概略断面図である。
図2に示すデバイス10は、半導体チップ12から発生した熱をデバイス10の外部に放熱するために、カバープレート20に接する放熱部材22を備える。
本実施例において、実施例1~17のいずれかにおいて用いた金属部材形成用組成物をカバープレート20上に塗布、加熱して金属部材を放熱部材22として作製した。加熱温度及び加熱時間は上述の応力耐性評価における加熱温度及び加熱時間と同様とした。
半導体チップ12と放熱部材22とは接着部材24により接着されている。また、半導体チップ12と他の半導体チップ等のデバイスに存在する他の機能部とは、回路基板14上に形成された回路パターン18、又は、回路基板11における回路パターン18とは反対の側に形成された別の回路パターン(図では省略)により電気的に接続される。回路パターン18と半導体チップ12とはバンプ16により電気的に接続されている。
このようなデバイスを作製したところ、いずれの半導体デバイスも性能に問題が無かった。
Also, as an example of a device having a heat dissipation member, a device including the configuration shown in FIG. 2 was produced.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the configuration of a device having a heat dissipation member produced in Examples.
The device 10 shown in FIG. 2 includes a
In this example, the metal member-forming composition used in any one of Examples 1 to 17 was coated on the
The
When such devices were produced, none of the semiconductor devices had any problem in performance.
1:基材
2:金属含有部材
3:粒状充填剤
4:導熱部材
5:積層体
10:デバイス
12:半導体チップ
14:回路基板
16:バンプ
18:回路パターン
20:カバープレート
22:放熱部材
24:接着部材
E 熱エネルギー(放熱)
1: Substrate 2: Metal-containing member 3: Granular filler 4: Thermal conductive member 5: Laminate 10: Device 12: Semiconductor chip 14: Circuit board 16: Bump 18: Circuit pattern 20: Cover plate 22: Heat dissipation member 24: Adhesive member E Thermal energy (heat dissipation)
Claims (15)
前記金属前駆体含有層に含まれる金属前駆体を金属に変換する変換工程、を含む、
金属含有部材の製造方法。 an applying step of applying the composition for forming a metal-containing member according to any one of claims 1 to 9 to a substrate to form a metal precursor-containing layer;
a conversion step of converting the metal precursor contained in the metal precursor-containing layer into a metal;
A method for manufacturing a metal-containing member.
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