JP5431071B2 - Conductive substrate, precursor thereof, and production method thereof - Google Patents

Conductive substrate, precursor thereof, and production method thereof Download PDF

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Description

本発明は、金属ナノ粒子を含む分散液により形成される金属膜を有する導電性基材(金属複合膜)およびその前駆体並びにその製造方法に関する。   The present invention relates to a conductive substrate (metal composite film) having a metal film formed from a dispersion containing metal nanoparticles, a precursor thereof, and a method for producing the same.

現在、銀ペーストなどの導電性ペーストは、電子部品などの電極や回路を形成するために用いられている。これらのペーストは、金属粉末に加えて、ガラスフリット、無機酸化物などを溶媒中に分散させたものであり、このペーストを印刷により所定のパターンに形成した後、500℃以上の温度で加熱して有機成分を焼き飛ばし、粒子同士を焼結させて導体とすると同時に、軟化したガラスフリットなどが基材と導体の界面で密着層を形成し、密着性を確保している。   Currently, conductive paste such as silver paste is used for forming electrodes and circuits of electronic components and the like. These pastes are made by dispersing glass frit, inorganic oxide, etc. in a solvent in addition to metal powder. After forming this paste in a predetermined pattern by printing, it is heated at a temperature of 500 ° C. or higher. The organic components are burned off and the particles are sintered to form a conductor, and at the same time, a softened glass frit forms an adhesion layer at the interface between the substrate and the conductor to ensure adhesion.

このようなペーストの問題点として、焼結温度が高いサブミクロン金属粉末を使用していることや、密着性を確保するためにガラスフリットを添加しているため、高温焼成が必要となり、基材、電極、回路、基材の耐熱温度が低い部分では使用できないこと、ガラスフリットが存在するため粒子間焼結が阻害され導体の比抵抗が高くなってしまうことなどが挙げられる。   Problems with such pastes include the use of submicron metal powders with high sintering temperatures and the addition of glass frit to ensure adhesion, which necessitates high-temperature firing. In other words, it cannot be used in a portion where the heat-resistant temperature of the electrode, circuit, or substrate is low, and the presence of glass frit inhibits interparticle sintering and increases the specific resistance of the conductor.

一方、焼結温度が低い金属ナノ粒子を用いたペーストでは、300℃以下の焼成温度においてもバルクに近い導体を作製することが可能であるが、形成される金属膜の基材(例えばガラスなど)に対する密着性は弱い。そのため、このような密着性を改善する技術として、無機バインダ又は有機バインダなどの添加剤を添加したり、基材に表面処理を行う方法も知られている。例えば、特開2007−257869号公報(特許文献1)には、金属微粒子、無機バインダ及び溶剤を含有し、該無機バインダがTi又はAlを含むカップリング剤又はキレートからなる導電性インキが開示されている。しかし、このような技術では、バインダや基材の表面処理が必要であり、簡便性や経済性において十分でない。特に、バインダの添加は、金属膜の導電性を低下させる虞がある。   On the other hand, a paste using metal nanoparticles having a low sintering temperature can produce a conductor close to a bulk even at a firing temperature of 300 ° C. or lower. Adhesion to) is weak. Therefore, as a technique for improving such adhesion, a method of adding an additive such as an inorganic binder or an organic binder or performing a surface treatment on a substrate is also known. For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-257869 (Patent Document 1) discloses a conductive ink containing metal fine particles, an inorganic binder, and a solvent, and the inorganic binder is made of a coupling agent or chelate containing Ti or Al. ing. However, such a technique requires a surface treatment of a binder or a substrate, and is not sufficient in terms of simplicity and economy. In particular, the addition of a binder may reduce the conductivity of the metal film.

これに対して、最近では、有機あるいは無機物質からなる添加剤を用いずに、ガラス等への密着が確保できる例も報告されている。例えば、特開2007−294730号公報(特許文献2)には、導電性の金属ナノ粒子と、沸点が150℃以上の有機溶媒(多価アルコールなど)とを含有してなる反射導電膜形成用塗料を塗布し成膜してなる反射導電膜が開示されている。この文献においては、焼成過程で高沸点溶媒を徐々に揮発させることで、基材に集積されるナノ粒子の緻密性が増し、結果としてガラス基材との密着性を確保している。しかし、この文献の方法では、導電膜の膜厚が0.2μm以上になると、ナノ粒子同士が焼結する際に発生する内部応力の影響で密着性が低下してしまうことが報告されており、比較的厚膜の金属膜を形成することはできず、多様な用途への応用が困難である。   On the other hand, recently, there has been reported an example in which adhesion to glass or the like can be ensured without using an additive made of an organic or inorganic substance. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-294730 (Patent Document 2) discloses a method for forming a reflective conductive film comprising conductive metal nanoparticles and an organic solvent (polyhydric alcohol or the like) having a boiling point of 150 ° C. or higher. A reflective conductive film formed by applying a paint and forming a film is disclosed. In this document, the high-boiling solvent is gradually volatilized during the firing process to increase the density of the nanoparticles accumulated on the base material, and as a result, adhesion to the glass base material is ensured. However, in the method of this document, it has been reported that when the film thickness of the conductive film becomes 0.2 μm or more, the adhesion is deteriorated due to the internal stress generated when the nanoparticles are sintered to each other. However, it is difficult to form a relatively thick metal film and it is difficult to apply to various uses.

また、特開2008−81789号公報(特許文献3)には、1分子中に1個以上の不飽和結合を有する分子量100〜1000のアミン化合物からなる有機保護層を銀粒子表面に有し、TEM観察により測定される平均粒子径DTEMが50nm以下である銀粒子粉末Aと、分子量100〜1000の脂肪酸および分子量100〜1000のアミン化合物からなり、前記脂肪酸およびアミン化合物の少なくとも一方は1分子中に1個以上の不飽和結合を有する化合物である有機保護層を銀粒子表面に有し、平均粒子径DTEMが50nm以下である銀粒子粉末Bが混合された銀粒子複合粉末を、沸点が60〜300℃の非極性もしくは極性の小さい液状有機媒体に分散させてなる銀粒子複合粉末の分散液を基材上に塗布して塗膜を形成し、その後、前記塗膜を焼成することにより得られる銀焼成膜が開示されている。この文献には、「非極性もしくは極性の小さい」というのは25℃での比誘電率が15以下であることを指し、より好ましく5以下である。比誘電率が15を超える場合、銀粒子の分散性が悪化し沈降することがあり好ましくないと記載されており、具体的には、イソオクタン、n−デカン、イソドデカン、イソヘキサン、n−ウンデカン、n−テトラデカン、n−ドデカン、トリデカン、ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、デカリン、テトラリン等の芳香族炭化水素等の炭化水素系溶媒が好適に使用できると記載されている。   JP-A-2008-81789 (Patent Document 3) has an organic protective layer made of an amine compound having a molecular weight of 100 to 1000 having one or more unsaturated bonds in one molecule on the surface of silver particles, A silver particle powder A having an average particle diameter DTEM measured by TEM observation of 50 nm or less, a fatty acid having a molecular weight of 100 to 1000, and an amine compound having a molecular weight of 100 to 1000, wherein at least one of the fatty acid and the amine compound is in one molecule. A silver particle composite powder in which a silver particle powder B having an organic protective layer, which is a compound having one or more unsaturated bonds, is mixed with silver particle powder B having an average particle diameter DTEM of 50 nm or less is obtained. Apply a dispersion of silver particle composite powder dispersed in a non-polar or small polar liquid organic medium at ˜300 ° C. to form a coating film on the substrate, After the coating film calcined silver film obtained by calcining is disclosed. In this document, “nonpolar or low polarity” means that the relative dielectric constant at 25 ° C. is 15 or less, more preferably 5 or less. It is described that when the relative dielectric constant exceeds 15, the dispersibility of the silver particles deteriorates and precipitates, which is not preferable. Specifically, isooctane, n-decane, isododecane, isohexane, n-undecane, n -It is described that hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons such as tetradecane, n-dodecane, tridecane, hexane and heptane, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, decalin and tetralin can be suitably used. ing.

この文献の方法では、基材との密着性は無いが低抵抗な導体を作製可能な銀ナノ粒子Aと、基材との密着性は高いが高抵抗な導体を作製可能な銀ナノ粒子Bを適当な量で混合し、低極性溶媒に分散させ、基材に塗布し、焼成することで、高導電性かつ高密着性導体を作製可能であることを報告している。しかし、この文献の方法では、形成された銀膜には、ガラスなどの基材に対する密着性に関与していると考えられる有機物が焼成後も多く残存しているため、銀ナノ粒子の焼結が不十分となり、銀ナノ粒子A単体の比抵抗と比較すると高くなってしまう。また、脂肪酸やアミンの有機保護層を密着層として用いているため、高温で長時間使用した場合などにおいて、密着強度が低下し、品質の安定を維持することが困難である。しかも、分散液に使用する溶媒がトルエンなどの低極性溶媒に限られているため、水、アルコールといった溶媒の適用は困難である。さらに、銀ナノ粒子を別々に2種類作製し、混合する必要があるため、工数が増えてしまうといった問題点もあった。   In the method of this document, silver nanoparticles A that can produce a low-resistance conductor without adhesiveness to the substrate, and silver nanoparticles B that can produce a high-resistance conductor that has high adhesion to the substrate. It has been reported that a highly conductive and highly adhesive conductor can be produced by mixing a suitable amount of the above, dispersing it in a low-polarity solvent, applying it to a substrate, and baking it. However, in the method of this document, since the organic film considered to be involved in adhesion to a substrate such as glass remains in the formed silver film after firing, the silver nanoparticles are sintered. Becomes insufficient, and becomes higher than the specific resistance of the silver nanoparticle A alone. In addition, since an organic protective layer of fatty acid or amine is used as the adhesion layer, the adhesion strength is lowered when it is used for a long time at a high temperature, and it is difficult to maintain stable quality. In addition, since the solvent used in the dispersion is limited to low polar solvents such as toluene, it is difficult to apply a solvent such as water or alcohol. Furthermore, since it is necessary to produce and mix two types of silver nanoparticles separately, there is a problem that the number of man-hours increases.

特開2007−257869号公報(請求項1)JP 2007-257869 A (Claim 1) 特開2007−294730号公報(特許請求の範囲、段落番号[0029])JP 2007-294730 A (claims, paragraph number [0029]) 特開2008−81789号公報(特許請求の範囲、段落番号[0017]〜[0019])JP 2008-81789 A (claims, paragraph numbers [0017] to [0019])

従って、本発明の目的は、特別な添加剤(ガラスフリットなど)を用いたり、易接着層などを介することなく、基材(特にガラスなどの無機基材)に対して直接的に金属膜(特に導電膜)を形成できる導電性基材(金属複合膜)およびその前駆体並びにその製造方法を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to use a metal film (directly on an inorganic base material such as glass) directly on a base material without using a special additive (such as glass frit) or an easy-adhesion layer. In particular, it is to provide a conductive base material (metal composite film) capable of forming a conductive film), a precursor thereof, and a method for producing the same.

本発明の他の目的は、厚膜であっても、基材に対して金属膜を高い密着性で強固に固定できる導電性基材およびその前駆体並びにその製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a conductive base material, a precursor thereof, and a method for manufacturing the same, which can firmly fix a metal film to the base material with high adhesion even if it is a thick film.

本発明のさらに他の目的は、基材に対して、バルクと同等かバルクに近い導電性を有する金属膜を簡便にかつ確実に形成できる導電性基材およびその前駆体並びにその製造方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a conductive substrate, a precursor thereof, and a method for producing the same, which can easily and reliably form a metal film having conductivity equivalent to or close to that of the bulk with respect to the substrate. There is to do.

本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、金属コロイド粒子において、金属ナノ粒子を被覆又は保護する保護コロイド(又は分散剤)を、カルボキシル基を有する有機化合物と、高分子分散剤(例えば、カルボキシル基を有する高分子分散剤)とで構成し、このような金属コロイド粒子を含む分散液(ペースト)を用いることにより、基材(特に、ガラスなどの無機基材)に対して易接着層などを設けなくても、直接的に基材上に高い密着性で金属膜を形成できること、また、形成された金属膜は、厚みを大きくしても確実に固定でき、バルクと同様かバルクに近い優れた導電性を有していることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive investigations to achieve the above-mentioned problems, the present inventor has found that, in metal colloid particles, a protective colloid (or dispersant) that covers or protects metal nanoparticles, an organic compound having a carboxyl group, and a polymer dispersant (For example, a polymer dispersant having a carboxyl group) and using a dispersion (paste) containing such metal colloid particles, the substrate (particularly, an inorganic substrate such as glass) is used. Even without providing an easy-adhesion layer, it is possible to form a metal film directly on the substrate with high adhesion, and the formed metal film can be securely fixed even if the thickness is increased. As a result, the present invention was completed.

すなわち、本発明の導電性基材(金属複合膜又は複合膜又は複合体又は金属積層膜)の前駆体は、基材と、この基材上に直接形成された塗膜とで構成された導電性基材の前駆体であって、前記塗膜が、金属ナノ粒子と、この金属ナノ粒子を被覆する保護コロイドとで構成された金属コロイド粒子を含む塗膜(又は金属コロイド粒子を含む分散液から形成された金属膜の前駆体)であり、前記保護コロイドが、カルボキシル基を有する有機化合物と、高分子分散剤とで構成されている導電性基材の前駆体である。   That is, the precursor of the conductive base material (metal composite film or composite film or composite or metal laminate film) of the present invention is a conductive material composed of a base material and a coating film directly formed on the base material. A coating film (or dispersion liquid containing metal colloid particles), which is a precursor of a conductive substrate, and wherein the coating film is composed of metal nanoparticles and protective colloids covering the metal nanoparticles. And the protective colloid is a precursor of a conductive substrate composed of an organic compound having a carboxyl group and a polymer dispersant.

前記基材は、無機基材(例えば、ガラス基材など)であってもよい。また、前記金属ナノ粒子を構成する金属は、少なくとも貴金属を含む金属(例えば、銀など)であってもよい。   The substrate may be an inorganic substrate (for example, a glass substrate). The metal constituting the metal nanoparticles may be a metal (for example, silver) containing at least a noble metal.

前記有機化合物は、脂肪族カルボン酸(例えば、C1−24脂肪族カルボン酸特にC1−20アルカン酸)およびヒドロキシカルボン酸[例えば、脂肪族ヒドロキシカルボン酸(例えば、コール酸などのC14−34縮合多環式脂肪族ヒドロキシカルボン酸など)など]から選択された少なくとも1種であってもよい。 The organic compounds include aliphatic carboxylic acids (eg, C 1-24 aliphatic carboxylic acids, especially C 1-20 alkanoic acids) and hydroxycarboxylic acids [eg, aliphatic hydroxycarboxylic acids (eg, C 14- 34 condensed polycyclic aliphatic hydroxycarboxylic acid etc.)] and the like.

また、前記高分子分散剤は、カルボキシル基又はアミノ基、特にカルボキシル基を有していてもよい。代表的には、前記有機化合物がC1−20脂肪族カルボン酸および脂肪族C2−34ヒドロキシカルボン酸から選択された少なくとも1種であってもよい。 The polymer dispersant may have a carboxyl group or an amino group, particularly a carboxyl group. Typically, the organic compound may be at least one selected from C 1-20 aliphatic carboxylic acid and aliphatic C 2-34 hydroxycarboxylic acid.

前記金属コロイド粒子において、前記有機化合物と前記高分子分散剤との割合は、例えば、前者/後者(質量比)=99/1〜2/98(例えば、84/16〜4/96)程度であってもよい。   In the metal colloidal particles, the ratio between the organic compound and the polymer dispersant is, for example, about the former / the latter (mass ratio) = 99/1 to 2/98 (for example, 84/16 to 4/96). There may be.

代表的には、前記保護コロイドの割合が、金属ナノ粒子100質量部に対して1.0〜60質量部程度であり、かつ、有機化合物と高分子分散剤との割合が、前者/後者(質量比)=90/10〜3/97(例えば、84/16〜4/96)程度であってもよい。   Typically, the ratio of the protective colloid is about 1.0 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal nanoparticles, and the ratio of the organic compound and the polymer dispersant is the former / the latter ( (Mass ratio) = 90/10 to 3/97 (for example, 84/16 to 4/96).

前記塗膜の厚み(焼成後の金属膜の厚み)は、0.3μm以上(例えば、0.3〜100μm)であってもよい。本発明では、このような比較的厚膜であっても、高い密着性で優れた金属特性(導電性など)を有する金属膜を確実に形成できる。   The thickness of the coating film (thickness of the metal film after firing) may be 0.3 μm or more (for example, 0.3 to 100 μm). In the present invention, even with such a relatively thick film, a metal film having excellent metal properties (such as conductivity) can be reliably formed with high adhesion.

本発明には、前記基材に、金属ナノ粒子と、この金属ナノ粒子を被覆する保護コロイドとで構成された金属コロイド粒子を含む分散液であって、前記保護コロイドが、カルボキシル基を有する有機化合物と、高分子分散剤とで構成されている分散液をコーティングした後、得られた前駆体を熱処理して金属膜を形成させ、導電性基材を製造する方法も含まれる。前記分散液を構成する溶媒の極性パラメータは、3.1〜10.2であってもよい。本発明では、このような極性溶媒(水、アルコール類など)を使用しても、高い密着性で金属膜を形成することができる。さらに、本発明には、この方法によって得られた導電性基材も含まれる。   According to the present invention, there is provided a dispersion comprising metal colloid particles composed of metal nanoparticles and protective colloids covering the metal nanoparticles on the substrate, wherein the protective colloids are organic compounds having a carboxyl group. A method of manufacturing a conductive substrate by coating a dispersion composed of a compound and a polymer dispersant and then heat-treating the obtained precursor to form a metal film is also included. The polar parameter of the solvent constituting the dispersion may be 3.1 to 10.2. In the present invention, even if such a polar solvent (water, alcohols, etc.) is used, a metal film can be formed with high adhesion. Further, the present invention includes a conductive substrate obtained by this method.

本発明の導電性基材(金属複合膜)の前駆体では、金属コロイド粒子を構成する保護コロイドを、カルボキシル基を有する有機化合物と高分子分散剤とで構成するので、このような金属コロイド粒子を含む分散液(ペースト)を用いることにより、特別な添加剤(ガラスフリットなど)を用いたり、易接着層などを介することなく、ガラスなどの基材に対して直接的に金属膜(特に導電膜)を形成できる。しかも、このような金属膜は、厚膜であっても、無機基材に対して金属膜を高い密着性で強固に固定できる。また、本発明では、特定の保護コロイドを用いることにより、基材に対して、バルクと同等かバルクに近い導電性を有する金属膜を簡便にかつ確実に形成できる。   In the precursor of the conductive base material (metal composite film) according to the present invention, the protective colloid constituting the metal colloid particles is composed of an organic compound having a carboxyl group and a polymer dispersant. By using a dispersion liquid (paste) containing a metal film (especially conductive material) directly on a substrate such as glass without using a special additive (glass frit, etc.) or via an easy adhesion layer. Film). Moreover, even if such a metal film is a thick film, the metal film can be firmly fixed to the inorganic substrate with high adhesion. In the present invention, by using a specific protective colloid, a metal film having conductivity equivalent to or close to the bulk can be easily and reliably formed on the base material.

本発明の導電性基材(又は導電性部材又は金属複合膜)は、基材と、この基材上に直接形成された金属膜とで構成された導電性基材であって、前記金属膜が、金属ナノ粒子と、この金属ナノ粒子を被覆する特定の保護コロイドとで構成された金属コロイド粒子を含む塗膜を焼結した金属膜(又は焼結膜)である導電性基材(導電性基材)である。すなわち、このような金属膜は、通常、前記金属コロイド粒子を含む分散液(ペースト)を前記基材上にコーティング(塗布)して得られる金属膜(塗膜)であり、通常、金属ナノ粒子の焼結により形成された膜である。   The conductive substrate (or conductive member or metal composite film) of the present invention is a conductive substrate composed of a substrate and a metal film directly formed on the substrate, and the metal film Is a conductive substrate (conductive film) which is a metal film (or sintered film) obtained by sintering a coating film containing metal colloidal particles composed of metal nanoparticles and a specific protective colloid covering the metal nanoparticles. Substrate). That is, such a metal film is usually a metal film (coating film) obtained by coating (coating) the dispersion liquid (paste) containing the metal colloidal particles on the base material, and usually metal nanoparticles. It is a film formed by sintering.

[基材]
基材(又は基板)としては、特に限定されず、用途に応じて適宜選択できる。基材を構成する材質は、無機材料(無機素材)であってもよく、有機材料(有機素材)であってもよい。無機材料としては、例えば、ガラス類(ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス、バリウム含有ガラス、ストロンチウム含有ガラス、ホウ素含有ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、結晶化透明ガラス、シリカガラス、石英ガラス、耐熱ガラスなど)、セラミックス{金属酸化物(酸化珪素、石英、アルミナ又は酸化アルミニウム、ジルコニア、サファイア、フェライト、チタニア又は酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、ムライト、ベリリアなど)、金属窒化物(窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化炭素、窒化チタンなど)、金属炭化物(炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンなど)、金属ホウ化物(ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウムなど)、金属複酸化物[チタン酸金属塩(チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ニオブ、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウムなど)、ジルコン酸金属塩(ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸鉛など)など]など}が挙げられる。
[Base material]
It does not specifically limit as a base material (or board | substrate), According to a use, it can select suitably. The material constituting the substrate may be an inorganic material (inorganic material) or an organic material (organic material). Examples of inorganic materials include glasses (soda glass, borosilicate glass, crown glass, barium-containing glass, strontium-containing glass, boron-containing glass, low alkali glass, alkali-free glass, crystallized transparent glass, silica glass, and quartz glass. ), Ceramics {metal oxide (silicon oxide, quartz, alumina or aluminum oxide, zirconia, sapphire, ferrite, titania or titanium oxide, zinc oxide, niobium oxide, mullite, beryllia, etc.), metal nitride (nitriding) Aluminum, silicon nitride, boron nitride, carbon nitride, titanium nitride, etc.), metal carbide (silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide, etc.), metal boride (titanium boride, zirconium boride, etc.), metal double oxidation [Titanate metal salt Barium oxide, strontium titanate, lead titanate, niobium titanate, calcium titanate, magnesium titanate, etc.), metal zirconates (barium zirconate, calcium zirconate, lead zirconate, etc.) etc.] It is done.

有機材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂[ポリアルキレンアリレート系樹脂(ポリエチレンテレタフタレートなど)、ポリアリレート系樹脂や液晶ポリマーを含む]、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロース誘導体、フッ素樹脂などが挙げられる。   Examples of the organic material include polymethyl methacrylate resin, styrene resin, vinyl chloride resin, polyester resin [including polyalkylene arylate resin (polyethylene terephthalate, etc.), polyarylate resin and liquid crystal polymer], Examples include polyamide resins, polycarbonate resins, polysulfone resins, polyethersulfone resins, polyimide resins, cellulose derivatives, and fluororesins.

これらの材料は、焼成工程を経るため、耐熱性の高い材料、例えば、無機材料、エンジニアリングプラスチック(例えば、芳香族ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレートなどのポリアルキレンアリレート系樹脂、ポリアリレート系樹脂など)、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂など)、液晶ポリマー、フッ素樹脂などが好ましい。   Since these materials are subjected to a firing step, they have high heat resistance materials such as inorganic materials, engineering plastics (for example, aromatic polyester resins (polyalkylene arylate resins such as polyethylene terephthalate, polyarylate resins, etc.), Polyimide resin, polysulfone resin, etc.), liquid crystal polymer, fluororesin and the like are preferable.

特に、本発明では、無機基材(無機材料で形成された基材)であっても、高い密着性で金属膜を形成できる。   In particular, in the present invention, a metal film can be formed with high adhesion even with an inorganic substrate (a substrate formed of an inorganic material).

なお、基材は、表面処理されていてもよいが、通常、表面処理されていない。本発明では、このような表面処理(易接着処理)されていない基材であっても、金属膜を形成可能である。すなわち、本発明の導電性基材では、通常、易接着処理されていない基材(特に、無機基材)上に、直接的に金属膜が形成されている。   In addition, although the base material may be surface-treated, it is not normally surface-treated. In the present invention, a metal film can be formed even on a base material that has not been subjected to such surface treatment (easy adhesion treatment). That is, in the conductive substrate of the present invention, a metal film is usually formed directly on a substrate that has not been subjected to an easy adhesion treatment (particularly, an inorganic substrate).

基材の厚みは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、0.001〜10mm、好ましくは0.01〜5mm、さらに好ましくは0.05〜3mm(特に0.1〜1mm)程度であってもよい。   What is necessary is just to select the thickness of a base material suitably according to a use, for example, 0.001-10 mm, Preferably it is 0.01-5 mm, More preferably, it is about 0.05-3 mm (especially 0.1-1 mm). There may be.

[金属コロイド粒子]
金属コロイド粒子は、金属ナノ粒子と、この金属ナノ粒子を被覆する保護コロイドとで構成された金属コロイド粒子であって、前記保護コロイドが、カルボキシル基を有する有機化合物と、高分子分散剤という特定の組み合わせで構成されている。このような保護コロイドで被覆された金属ナノ粒子を用いることにより、表面処理していない基材であっても、高い密着性で金属膜を形成できる。しかも、ガラスフリットのような特別な添加剤を必要とせず、金属ナノ粒子の焼結性が高いため、バルク又はそれに近い導電性を有する金属膜を形成できる。また、前記金属コロイド粒子は、前記特定の保護コロイドの組み合わせにより、粗大粒子が少ないにもかかわらず、金属ナノ粒子の割合を大きくでき、金属コロイド粒子(およびその分散液)の保存安定性にも優れている。
[Metallic colloidal particles]
The metal colloid particles are metal colloid particles composed of metal nanoparticles and a protective colloid covering the metal nanoparticles, and the protective colloid is an organic compound having a carboxyl group and a polymer dispersant. It is composed of a combination of By using such metal nanoparticles coated with a protective colloid, a metal film can be formed with high adhesion even on a substrate that has not been surface-treated. In addition, since a special additive such as glass frit is not required and the sinterability of the metal nanoparticles is high, a metal film having electrical conductivity close to that of the bulk can be formed. In addition, the metal colloidal particles can increase the proportion of metal nanoparticles even though there are few coarse particles due to the combination of the specific protective colloids, and the storage stability of the metal colloidal particles (and dispersions thereof) is also improved. Are better.

このような理由は定かではないが次のような理由が考えられる。保護コロイドは、短いタイムスケールでは、金属ナノ粒子表面に対して吸着、脱離を繰り返しているが、高分子分散剤で保護した場合、吸着した部分が瞬間的に脱離した場合であっても、立体障害が大きく、また、脱離しても、吸着に関与していた基に代わり他の基が金属ナノ粒子表面に吸着するため、粒子間の凝集や焼結が生じにくい。従って、良好な保存安定性を示す一方、その高い保護能力、分解温度のため、焼成温度も高温でなければ金属ナノ粒子の焼結は起こらず、高分子分散剤のみでは、低抵抗の導体を得ることはできない。一方、カルボキシル基を有する有機化合物は、通常金属ナノ粒子表面に対する吸着力は弱く、また、気化温度が低い場合が多い。そのため、低温焼成により低抵抗の導体を得やすいが、室温のような低温においても金属ナノ粒子の凝集、焼結が生じやすく、保存安定性が十分でないため、安定して金属膜などを形成することが困難である。   The reason for this is not clear, but the following reason can be considered. The protective colloid repeatedly adsorbs and desorbs on the surface of the metal nanoparticles on a short time scale. However, when the protective colloid is protected with a polymer dispersant, even if the adsorbed part is desorbed momentarily. The steric hindrance is large, and even when desorbed, other groups are adsorbed on the surface of the metal nanoparticle instead of the groups involved in the adsorption, so that aggregation and sintering between the particles hardly occur. Therefore, while exhibiting good storage stability, due to its high protective ability and decomposition temperature, the sintering of the metal nanoparticles does not occur unless the firing temperature is high. I can't get it. On the other hand, an organic compound having a carboxyl group usually has a weak adsorption force on the surface of metal nanoparticles, and often has a low vaporization temperature. Therefore, it is easy to obtain a low-resistance conductor by low-temperature firing, but metal nanoparticles are likely to agglomerate and sinter even at low temperatures such as room temperature, and the storage stability is not sufficient, so a metal film or the like is stably formed. Is difficult.

そこで、本発明では、高分子分散剤とカルボキシル基を有する有機化合物とを組み合わせる。このような組み合わせにより、金属ナノ粒子表面には高分子分散剤が吸着した部分、前記有機化合物が吸着した部分が形成されている。そして、前記高分子分散剤が吸着した部分は、強い表面保護能力により安定化されて、保存安定性が向上されている一方、前記有機化合物が吸着した部分は金属ナノ粒子表面から脱離しやすく、低温焼結の反応サイトとしての役割を担う。このような反応サイトは、室温程度の雰囲気においては高分子分散剤の作用により保護されているが、比較的低温での焼成温度(例えば、数十度以上)において焼結反応を開始し、結果として低温焼成でも低抵抗の金属膜などを得ることができるようである。焼成温度が高くなれば、さらに高分子分散剤の保護能力よりも粒子間衝突や焼結性が高くなるため、導電性はバルク並になる。また、高分子分散剤は、基材に対する密着性を向上させる効果があり、しかも、本発明の導電性基材においてはこのような高分子分散剤の残存量を小さくでき、体積収縮が小さい緻密かつ密着性の高い膜を形成できるため、これらの点も基材に対する密着性に優れるとともに基材に強固に固定され、かつ金属膜の導電性を向上できる要因となっている。   Therefore, in the present invention, a polymer dispersant and an organic compound having a carboxyl group are combined. By such a combination, a portion where the polymer dispersant is adsorbed and a portion where the organic compound is adsorbed are formed on the surface of the metal nanoparticles. And, the portion where the polymer dispersant is adsorbed is stabilized by strong surface protection ability, and the storage stability is improved, while the portion where the organic compound is adsorbed is easily detached from the surface of the metal nanoparticles, It plays a role as a reaction site for low-temperature sintering. Such a reaction site is protected by the action of the polymer dispersant in an atmosphere of about room temperature, but starts a sintering reaction at a relatively low firing temperature (for example, several tens of degrees or more). It seems that a low-resistance metal film can be obtained even by low-temperature firing. If the firing temperature is higher, the collision between particles and the sinterability become higher than the protective ability of the polymer dispersant, so that the conductivity becomes comparable to the bulk. In addition, the polymer dispersant has an effect of improving the adhesion to the substrate, and in the conductive substrate of the present invention, the residual amount of such a polymer dispersant can be reduced and the volume shrinkage is small. In addition, since a film having high adhesion can be formed, these points are also factors that are excellent in adhesion to the base material, are firmly fixed to the base material, and can improve the conductivity of the metal film.

そのため、このような金属コロイド粒子を使用すると、上記のような金属膜を簡便にかつ確実に基材に形成できる。   Therefore, when such metal colloidal particles are used, the above metal film can be easily and reliably formed on the substrate.

(金属ナノ粒子)
金属ナノ粒子を構成する金属(金属原子)としては、例えば、遷移金属(例えば、チタン、ジルコニウムなどの周期表第4A族金属;バナジウム、ニオブなどの周期表第5A族金属;モリブデン、タングステンなどの周期表第6A族金属;マンガンなどの周期表第7A族金属;鉄、ニッケル、コバルト、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、イリジウム、白金などの周期表第8族金属;銅、銀、金などの周期表第1B族金属など)、周期表第2B族金属(例えば、亜鉛、カドミウムなど)、周期表第3B族金属(例えば、アルミニウム、ガリウム、インジウムなど)、周期表第4B族金属(例えば、ゲルマニウム、スズ、鉛など)、周期表第5B族金属(例えば、アンチモン、ビスマスなど)などが挙げられる。金属は、周期表第8族金属(鉄、ニッケル、ロジウム、パラジウム、白金など)、周期表第1B族金属(銅、銀、金など)、周期表第3B族金属(アルミニウムなど)及び周期表第4B族金属(スズなど)などであってもよい。なお、金属(金属原子)は、保護コロイドに対する配位性の高い金属、例えば、周期表第8族金属、周期表第1B族金属などである場合が多い。
(Metal nanoparticles)
Examples of the metal (metal atom) constituting the metal nanoparticle include transition metals (for example, periodic table group 4A metals such as titanium and zirconium; periodic table group 5A metals such as vanadium and niobium; molybdenum, tungsten and the like). Periodic Table Group 6A metals; Periodic Table Group 7A metals such as manganese; Periodic Table Group 8 metals such as iron, nickel, cobalt, ruthenium, rhodium, palladium, rhenium, iridium, platinum; copper, silver, gold, etc. Periodic Table Group 1B metals), Periodic Table Group 2B metals (eg, zinc, cadmium, etc.), Periodic Table Group 3B metals (eg, aluminum, gallium, indium, etc.), Periodic Table Group 4B metals (eg, Germanium, tin, lead, etc.), periodic table group 5B metals (for example, antimony, bismuth, etc.) and the like. Metals are periodic group 8 metal (iron, nickel, rhodium, palladium, platinum, etc.), periodic table group 1B metal (copper, silver, gold, etc.), periodic table group 3B metal (aluminum, etc.) and periodic table. It may be a Group 4B metal (such as tin). In many cases, the metal (metal atom) is a metal having a high coordination property to the protective colloid, for example, a Group 8 metal of the periodic table, a Group 1B metal of the periodic table, or the like.

金属ナノ粒子は、前記金属単体、前記金属の合金、金属酸化物、金属水酸化物、金属硫化物、金属炭化物、金属窒化物、金属ホウ化物などであってもよい。これらの金属ナノ粒子は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。金属ナノ粒子は、通常、金属単体粒子、又は金属合金粒子である場合が多い。なかでも、金属ナノ粒子を構成する金属は、少なくとも銀などの貴金属(特に周期表第1B族金属)を含む金属(金属単体および金属合金)、特に貴金属単体(例えば、銀単体など)であるのが好ましい。   The metal nanoparticles may be the simple metal, the metal alloy, the metal oxide, the metal hydroxide, the metal sulfide, the metal carbide, the metal nitride, the metal boride and the like. These metal nanoparticles can be used alone or in combination of two or more. In many cases, the metal nanoparticles are usually single metal particles or metal alloy particles. Among them, the metal constituting the metal nanoparticles is a metal (metal simple substance and metal alloy) containing at least a noble metal such as silver (especially Group 1B metal of the periodic table), particularly a noble metal simple substance (for example, silver simple substance). Is preferred.

金属ナノ粒子はナノメーターサイズである。例えば、本発明の金属コロイド粒子における金属ナノ粒子の平均粒子径(平均一次粒子径)は、1〜100nm、好ましくは1.5〜80nm、さらに好ましくは2〜70nm、特に3〜50nm程度であってもよく、通常1〜40nm(例えば、2〜30nm)程度であってもよい。   Metal nanoparticles are nanometer-sized. For example, the average particle size (average primary particle size) of the metal nanoparticles in the metal colloid particles of the present invention is 1 to 100 nm, preferably 1.5 to 80 nm, more preferably 2 to 70 nm, and particularly about 3 to 50 nm. Or it may be about 1-40 nm (for example, 2-30 nm) normally.

また、本発明の金属コロイド粒子は、粗大粒子をほとんど含んでいなくてもよい。そのため、前記金属ナノ粒子の最大一次粒子径は、例えば、200nm以下、好ましくは150nm以下、さらに好ましくは100nm以下である。さらに、金属ナノ粒子(又は金属コロイド粒子)において、一次粒子径が100nm以上の粒子の割合は、金属(又は金属成分)の質量基準で、例えば、10質量%以下(例えば、0〜8質量%程度)、好ましくは5質量%以下(例えば、0.01〜3質量%)、さらに好ましくは1質量%以下(例えば、0.02〜0.5質量%程度)であってもよい。   Further, the metal colloid particles of the present invention may contain almost no coarse particles. Therefore, the maximum primary particle diameter of the metal nanoparticles is, for example, 200 nm or less, preferably 150 nm or less, and more preferably 100 nm or less. Furthermore, in the metal nanoparticles (or metal colloid particles), the proportion of particles having a primary particle diameter of 100 nm or more is, for example, 10% by mass or less (for example, 0 to 8% by mass) based on the mass of the metal (or metal component). Degree), preferably 5% by mass or less (for example, 0.01 to 3% by mass), more preferably 1% by mass or less (for example, about 0.02 to 0.5% by mass).

(保護コロイド)
保護コロイドは、カルボキシル基を有する有機化合物と、高分子分散剤とで構成されている。
(Protective colloid)
The protective colloid is composed of an organic compound having a carboxyl group and a polymer dispersant.

(カルボキシル基を有する有機化合物)
有機化合物は、カルボキシル基を有している。このようなカルボキシル基の数は、有機化合物1分子あたり、1以上であれば特に限定されず、例えば、1〜10、好ましくは1〜5、さらに好ましくは1〜3程度であってもよい。
(Organic compound having a carboxyl group)
The organic compound has a carboxyl group. The number of such carboxyl groups is not particularly limited as long as it is 1 or more per molecule of the organic compound, and may be, for example, 1 to 10, preferably 1 to 5, and more preferably about 1 to 3.

なお、有機化合物において、一部又は全部のカルボキシル基は、塩(アミンとの塩、金属塩など)を形成していてもよい。特に、本発明では、カルボキシル基(特に、すべてのカルボキシル基)が、塩[特に、塩基性化合物との塩(アミンとの塩又はアミン塩など)]を形成していない有機化合物(すなわち、遊離のカルボキシル基を有する有機化合物)を好適に使用できる。   In the organic compound, some or all of the carboxyl groups may form a salt (a salt with an amine, a metal salt, or the like). In particular, in the present invention, an organic compound in which a carboxyl group (particularly, all carboxyl groups) does not form a salt [particularly, a salt with a basic compound (a salt with an amine or an amine salt)] The organic compound having a carboxyl group can be preferably used.

また、有機化合物は、カルボキシル基を有している限り、カルボキシル基以外の官能基(又は金属化合物又は金属ナノ粒子に対する配位性基など)を有していてもよい。このようなカルボキシル基以外の官能基(又は配位性基)としては、例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、窒素原子、酸素原子、及び硫黄原子から選択された少なくとも1種のヘテロ原子を有する基{又は官能基、例えば、窒素原子を有する基[アミノ基、置換アミノ基(ジアルキルアミノ基など)、イミノ基(−NH−)、窒素環基(ピリジル基などの5〜8員窒素環基、カルバゾール基、モルホリニル基など)、アミド基(−CON<)、シアノ基、ニトロ基など]、酸素原子を有する基[ヒドロキシル基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのC1−6アルコキシ基)、ホルミル基、カルボニル基(−CO−)、エステル基(−COO−)、酸素環基(テトラヒドロピラニル基などの5〜8員酸素環基など)など]、硫黄原子を有する基[例えば、チオ基、チオール基、チオカルボニル基(−SO−)、アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基などのC1−4アルキルチオ基など)、スルホ基、スルファモイル基、スルフィニル基(−SO−)など]、これらの塩を形成した基(アンモニウム塩基など)など}などが挙げられる。これらの官能基は、単独で又は2種以上組み合わせて有機化合物が有していてもよい。 Moreover, as long as the organic compound has a carboxyl group, it may have a functional group other than the carboxyl group (or a coordinating group for the metal compound or the metal nanoparticles). The functional group (or coordinating group) other than the carboxyl group is selected from, for example, a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), nitrogen atom, oxygen atom, and sulfur atom. A group having at least one heteroatom {or a functional group such as a group having a nitrogen atom [amino group, substituted amino group (dialkylamino group etc.), imino group (—NH—), nitrogen ring group (pyridyl group) 5-8 membered nitrogen ring group, carbazole group, morpholinyl group, etc.), amide group (—CON <), cyano group, nitro group etc.), group having oxygen atom [hydroxyl group, alkoxy group (for example, methoxy group, etc.) , An ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group and other C 1-6 alkoxy groups), a formyl group, a carbonyl group (—CO—), an ester group (—COO—), oxygen A cyclic group (such as a 5- to 8-membered oxygen ring group such as a tetrahydropyranyl group)], a group having a sulfur atom [for example, a thio group, a thiol group, a thiocarbonyl group (—SO—), an alkylthio group (a methylthio group, C 1-4 alkylthio group such as ethylthio group, etc.), sulfo group, sulfamoyl group, sulfinyl group (—SO 2 —) and the like], groups forming these salts (such as ammonium base), etc.}. These functional groups may be contained in the organic compound alone or in combination of two or more.

有機化合物は、これらの官能基のうち、カルボキシル基と塩を形成可能な塩基性基(特に、アミノ基、置換アミノ基、イミノ基、アンモニウム塩基など)を有していない化合物であるのが好ましい。   Of these functional groups, the organic compound is preferably a compound that does not have a basic group capable of forming a salt with a carboxyl group (in particular, an amino group, a substituted amino group, an imino group, an ammonium base, or the like). .

代表的な有機化合物には、カルボン酸が含まれる。このようなカルボン酸としては、例えば、モノカルボン酸、ポリカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸(又はオキシカルボン酸)などが挙げられる。   Representative organic compounds include carboxylic acids. Examples of such carboxylic acid include monocarboxylic acid, polycarboxylic acid, and hydroxycarboxylic acid (or oxycarboxylic acid).

モノカルボン酸としては、例えば、脂肪族モノカルボン酸[飽和脂肪族モノカルボン酸(例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプリル酸、カプロン酸、ヘキサン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、シクロヘキサンカルボン酸、デヒドロコール酸、コラン酸などのC1−34脂肪族モノカルボン酸、好ましくはC1−30脂肪族モノカルボン酸など)、不飽和脂肪族モノカルボン酸(例えば、オレイン酸、エルカ酸、リノール酸、アビエチン酸などのC4−34不飽和脂肪族カルボン酸、好ましくはC10−30不飽和脂肪族カルボン酸)]、芳香族モノカルボン酸(安息香酸、ナフトエ酸などのC7−12芳香族モノカルボン酸など)などが挙げられる。 Examples of monocarboxylic acids include aliphatic monocarboxylic acids [saturated aliphatic monocarboxylic acids (eg, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, caprylic acid, caproic acid, hexanoic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, C 1-34 aliphatic monocarboxylic acid such as stearic acid, cyclohexanecarboxylic acid, dehydrocholic acid, colanic acid, preferably C1-30 aliphatic monocarboxylic acid), unsaturated aliphatic monocarboxylic acid (for example, olein) C4-34 unsaturated aliphatic carboxylic acid such as acid, erucic acid, linoleic acid, and abietic acid, preferably C10-30 unsaturated aliphatic carboxylic acid)], aromatic monocarboxylic acid (benzoic acid, naphthoic acid, etc.) C 7-12 aromatic monocarboxylic acid, etc.).

ポリカルボン酸としては、例えば、脂肪族ポリカルボン酸[例えば、脂肪族飽和ポリカルボン酸(例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などのC2−14脂肪族飽和ポリカルボン酸、好ましくはC2−10脂肪族飽和ポリカルボン酸など)、脂肪族不飽和ポリカルボン酸(例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ソルビン酸、テトラヒドロフタル酸などのC4−14脂肪族不飽和ポリカルボン酸、好ましくはC4−10脂肪族不飽和ポリカルボン酸など)など]、芳香族ポリカルボン酸(例えば、フタル酸、トリメリット酸などのC8−12芳香族ポリカルボン酸など)などが挙げられる。 Examples of polycarboxylic acids include aliphatic polycarboxylic acids [for example, aliphatic saturated polycarboxylic acids (for example, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, etc. C 2-14 aliphatic saturated polycarboxylic acid, preferably C 2-10 aliphatic saturated polycarboxylic acid, etc., aliphatic unsaturated polycarboxylic acid (eg maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, sorbic acid, tetrahydro C 4-14 aliphatic unsaturated polycarboxylic acid such as phthalic acid, preferably C 4-10 aliphatic unsaturated polycarboxylic acid etc.], aromatic polycarboxylic acid (eg phthalic acid, trimellitic acid etc.) C 8-12 aromatic polycarboxylic acid and the like).

ヒドロキシカルボン酸としては、ヒドロキシモノカルボン酸[脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸(例えば、グリコール酸、乳酸、オキシ酪酸、グリセリン酸、6−ヒドロキシヘキサン酸、コール酸、デオキシコール酸、ケノデオキシコール酸、12−オキソケノデオキシコール酸、グリココール酸、リトコール酸、ヒオデオキシコール酸、ウルソデオキシコール酸、アポコール酸、タウロコール酸などのC2−50脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸、好ましくはC2−34脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸、さらに好ましくはC2−30脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸など)、芳香族ヒドロキシモノカルボン酸(サリチル酸、オキシ安息香酸、没食子酸などのC7−12芳香族ヒドロキシモノカルボン酸など)など]、ヒドロキシポリカルボン酸[脂肪族ヒドロキシポリカルボン酸(例えば、タルトロン酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸などのC2−10脂肪族ヒドロキシポリカルボン酸など)など]などが挙げられる。 Hydroxycarboxylic acids include hydroxymonocarboxylic acids [aliphatic hydroxymonocarboxylic acids (eg, glycolic acid, lactic acid, oxybutyric acid, glyceric acid, 6-hydroxyhexanoic acid, cholic acid, deoxycholic acid, chenodeoxycholic acid, 12-oxo C 2-50 aliphatic hydroxymonocarboxylic acids, preferably C 2-34 aliphatic hydroxymonocarboxylic acids such as chenodeoxycholic acid, glycocholic acid, lithocholic acid, hyodeoxycholic acid, ursodeoxycholic acid, apocholic acid, taurocholic acid More preferably, C 2-30 aliphatic hydroxy monocarboxylic acid, etc.), aromatic hydroxy monocarboxylic acid (eg, C 7-12 aromatic hydroxy monocarboxylic acid such as salicylic acid, oxybenzoic acid, gallic acid, etc.)], hydroxy Polica Rubonic acid [aliphatic hydroxypolycarboxylic acid (for example, C 2-10 aliphatic hydroxypolycarboxylic acid such as tartronic acid, tartaric acid, citric acid, malic acid and the like)] and the like.

なお、これらのカルボン酸は、塩を形成していてもよく、無水物、水和物などであってもよい。なお、カルボン酸は、前記と同様に、塩(特に、アミンとの塩などの塩基性化合物との塩)を形成していない場合が多い。   These carboxylic acids may form a salt, and may be anhydrides, hydrates, and the like. As described above, the carboxylic acid often does not form a salt (in particular, a salt with a basic compound such as a salt with an amine).

有機化合物は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。   The organic compounds may be used alone or in combination of two or more.

これらの有機化合物のうち、脂肪族カルボン酸(例えば、C1−24脂肪族カルボン酸、好ましくはC1−20脂肪族カルボン酸、さらに好ましくはC1−18脂肪族カルボン酸)や、脂肪族ヒドロキシカルボン酸(脂肪族ヒドロキシモノカルボン酸および脂肪族ヒドロキシポリカルボン酸、例えば、C2−34脂肪族ヒドロキシカルボン酸)などのヒドロキシカルボン酸が好ましい。脂肪族カルボン酸の中でも、飽和脂肪族カルボン酸(例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ステアリン酸などのC1−24アルカン酸(アルカンカルボン酸)、好ましくはC1−20アルカン酸、さらに好ましくはC1−18アルカン酸)が好ましい。また、脂肪族ヒドロキシカルボン酸の中でも、さらに、脂環族ヒドロキシカルボン酸(又は脂環族骨格を有するヒドロキシカルボン酸、例えば、コール酸などのC6−34脂環族ヒドロキシカルボン酸、好ましくはC10−34脂環族ヒドロキシカルボン酸、さらに好ましくはC16−30脂環族ヒドロキシカルボン酸)が好ましい。 Among these organic compounds, aliphatic carboxylic acid (for example, C 1-24 aliphatic carboxylic acid, preferably C 1-20 aliphatic carboxylic acid, more preferably C 1-18 aliphatic carboxylic acid), aliphatic Hydroxycarboxylic acids such as hydroxycarboxylic acids (aliphatic hydroxymonocarboxylic acids and aliphatic hydroxypolycarboxylic acids such as C2-34 aliphatic hydroxycarboxylic acids) are preferred. Among aliphatic carboxylic acids, saturated aliphatic carboxylic acids (for example, C 1-24 alkanoic acids (alkane carboxylic acids) such as formic acid, acetic acid, propionic acid, stearic acid, preferably C 1-20 alkanoic acids, more preferably C 1-18 alkanoic acid) is preferred. Among the aliphatic hydroxycarboxylic acids, alicyclic hydroxycarboxylic acids (or hydroxycarboxylic acids having an alicyclic skeleton, for example, C 6-34 alicyclic hydroxycarboxylic acids such as cholic acid, preferably C 10-34 alicyclic hydroxycarboxylic acid, more preferably C16-30 alicyclic hydroxycarboxylic acid) is preferable.

また、コール酸などの多環式脂肪族ヒドロキシカルボン酸(例えば、縮合多環式脂肪族ヒドロキシカルボン酸、好ましくはC10−34縮合多環式脂肪族ヒドロキシカルボン酸、好ましくはC14−34縮合多環式脂肪族ヒドロキシカルボン酸、さらに好ましくはC18−30縮合多環式脂肪族ヒドロキシカルボン酸)、デヒドロコール酸、コラン酸などの多環式脂肪族カルボン酸(例えば、縮合多環式脂肪族カルボン酸、好ましくはC10−34縮合多環式脂肪族カルボン酸、好ましくはC14−34縮合多環式脂肪族ヒドロキシカルボン酸、さらに好ましくはC18−30縮合多環式脂肪族カルボン酸)などの多環式脂肪族カルボン酸(例えば、C10−50縮合多環式脂肪族カルボン酸、好ましくはC12−40縮合多環式脂肪族カルボン酸、さらに好ましくはC14−34縮合多環式脂肪族カルボン酸、特にC18−30縮合多環式脂肪族カルボン酸)は、嵩高い構造を有しており、金属ナノ粒子の凝集を抑制する効果が大きいためか好ましい。 In addition, polycyclic aliphatic hydroxycarboxylic acids such as cholic acid (for example, condensed polycyclic aliphatic hydroxycarboxylic acids, preferably C10-34 condensed polycyclic aliphatic hydroxycarboxylic acids, preferably C14-34 condensed). Polycyclic aliphatic hydroxycarboxylic acids, more preferably C18-30 condensed polycyclic aliphatic hydroxycarboxylic acids), dehydrocholic acid, colanic acid, and other polycyclic aliphatic carboxylic acids (eg, condensed polycyclic aliphatic acids) Aliphatic carboxylic acids, preferably C 10-34 condensed polycyclic aliphatic carboxylic acids, preferably C 14-34 condensed polycyclic aliphatic hydroxy carboxylic acids, more preferably C 18-30 condensed polycyclic aliphatic carboxylic acids ) polycyclic aliphatic carboxylic acids (e.g., C 10-50 condensed polycyclic aliphatic carboxylic acids such as, preferably C 12-40 condensed polycyclic aliphatic Carboxylic acid, more preferably C 14-34 condensed polycyclic aliphatic carboxylic acids, particularly C 18-30 condensed polycyclic aliphatic carboxylic acids), has a bulky structure, agglomeration of the metal nanoparticles It is preferable because of the large suppression effect.

さらに、カルボキシル基を有する有機化合物は、コロイド粒子の製造工程において、生成するコロイド粒子が溶媒中で適度に分散し、かつ焼結膜の形成において、低温で分解して焼結サイトを形成できる点から、炭素数が1〜18、好ましくは1〜10、さらに好ましくは1〜6(特に1〜4)程度が好ましい。このような有機化合物は、焼成温度で金属粒子から脱離又は消失し、焼結サイトを形成することにより金属膜の連続性及び導電性を向上できる。   Furthermore, the organic compound having a carboxyl group can be used in the production process of colloidal particles because the produced colloidal particles are appropriately dispersed in a solvent and can form a sintered site by decomposition at a low temperature in the formation of a sintered film. The number of carbon atoms is preferably 1 to 18, preferably 1 to 10, more preferably about 1 to 6 (particularly 1 to 4). Such an organic compound can be desorbed or disappeared from the metal particles at the firing temperature to improve the continuity and conductivity of the metal film by forming a sintered site.

具体的には、金属ナノ粒子の表面と親和性が高く、適度な分散性(凝集性)及び焼結性にも優れる点から、前記炭素数を有するカルボン酸類、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸などのC1−10アルカン酸(アルカンカルボン酸)が好ましく、酢酸やプロピオン酸などのC1−6アルカン酸(好ましくはC1−4アルカン酸、さらに好ましくはC2−3アルカン酸、特に酢酸)がより好ましい。特に、酢酸などのC1−4アルカン酸を用いると、金属コロイド粒子が適度に分散及び凝集されているためか、燃焼時の割れやボイドの発生が抑制され、緻密で硬質な焼成膜を形成できる。 Specifically, carboxylic acids having the above carbon number, such as formic acid, acetic acid, and propionic acid, have high affinity with the surface of the metal nanoparticles and are excellent in appropriate dispersibility (cohesiveness) and sinterability. C 1-10 alkanoic acids (alkanecarboxylic acids) such as butyric acid and valeric acid are preferred, C 1-6 alkanoic acids such as acetic acid and propionic acid (preferably C 1-4 alkanoic acids, more preferably C 2-3). Alkanoic acid, especially acetic acid) is more preferred. In particular, when C1-4 alkanoic acid such as acetic acid is used, the colloidal metal particles are appropriately dispersed and agglomerated, so that generation of cracks and voids during combustion is suppressed, and a dense and hard fired film is formed. it can.

なお、有機化合物の分子量は、例えば、1000以下(例えば、46〜900程度)、好ましくは800以下(例えば、50〜700程度)、さらに好ましくは600以下(例えば、100〜500程度)であってもよい。   The molecular weight of the organic compound is, for example, 1000 or less (for example, about 46 to 900), preferably 800 or less (for example, about 50 to 700), and more preferably 600 or less (for example, about 100 to 500). Also good.

また、有機化合物のpKa値は、例えば、1以上(例えば、1〜10程度)、好ましくは2以上(例えば、2〜8程度)程度であってもよい。   The pKa value of the organic compound may be, for example, 1 or more (for example, about 1 to 10), preferably about 2 or more (for example, about 2 to 8).

(高分子分散剤)
高分子分散剤(又は高分子型分散剤)としては、金属ナノ粒子を被覆可能であれば特に限定されないが、両親媒性の高分子分散剤(又はオリゴマー型分散剤)を好適に使用できる。
(Polymer dispersant)
The polymer dispersant (or polymer type dispersant) is not particularly limited as long as it can coat metal nanoparticles, but an amphiphilic polymer dispersant (or oligomer type dispersant) can be preferably used.

高分子分散剤としては、通常、塗料、インキ分野などで着色剤の分散に用いられている高分子分散剤が例示できる。このような分散剤には、スチレン系樹脂(スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体など)、アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸などの(メタ)アクリル酸系樹脂)、水溶性ウレタン樹脂、水溶性アクリルウレタン樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(ニトロセルロース;エチルセルロースなどのアルキルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロースなどのアルキル−ヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシアルキルセルロースなどのセルロースエーテル類など)、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール(液状のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなど)、天然高分子(ゼラチン、デキストリン、アラビヤゴム、カゼインなど)、ポリエチレンスルホン酸又はその塩、ポリスチレンスルホン酸又はその塩、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物、窒素原子含有高分子化合物[例えば、ポリアルキレンイミン(ポリエチレンイミンなど)、ポリビニルピロリドン、ポリアリルアミン、ポリエーテルポリアミン(ポリオキシエチレンポリアミンなど)などのアミノ基を有する高分子化合物]などが含まれる。   Examples of the polymer dispersant include polymer dispersants usually used for dispersing colorants in the paint and ink fields. Such dispersants include styrene resins (styrene- (meth) acrylic acid copolymers, styrene-maleic anhydride copolymers, etc.), acrylic resins ((meth) methyl acrylate- (meth) acrylic acid). Copolymers, (meth) acrylic resins such as poly (meth) acrylic acid), water-soluble urethane resins, water-soluble acrylic urethane resins, water-soluble epoxy resins, water-soluble polyester resins, cellulose derivatives (nitrocellulose; ethyl cellulose Cellulose ethers such as alkylcelluloses such as alkyl-hydroxyalkylcelluloses such as ethylhydroxyethylcellulose, hydroxyalkylcelluloses such as hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, carboxyalkylcelluloses such as carboxymethylcellulose ), Polyvinyl alcohol, polyalkylene glycol (liquid polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.), natural polymer (gelatin, dextrin, arabic gum, casein, etc.), polyethylene sulfonic acid or salt thereof, polystyrene sulfonic acid or salt thereof, naphthalene Formalin condensate of sulfonic acid, nitrogen atom-containing polymer compound [for example, polymer compound having amino group such as polyalkyleneimine (polyethyleneimine, etc.), polyvinylpyrrolidone, polyallylamine, polyether polyamine (polyoxyethylene polyamine, etc.) ] Etc. are included.

代表的な高分子分散剤(両親媒性の高分子分散剤)としては、親水性モノマーで構成された親水性ユニット(又は親水性ブロック)を含む樹脂(又は水溶性樹脂、水分散性樹脂)が含まれる。   As a typical polymer dispersant (amphiphilic polymer dispersant), a resin (or water-soluble resin, water-dispersible resin) containing a hydrophilic unit (or hydrophilic block) composed of a hydrophilic monomer. Is included.

前記親水性モノマーとしては、例えば、カルボキシル基又は酸無水物基含有単量体(アクリル酸、メタクリル酸などの(メタ)アクリル系単量体、マレイン酸などの不飽和多価カルボン酸、無水マレイン酸など)、ヒドロキシル基含有単量体(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ビニルフェノールなど)などの付加重合系モノマー;アルキレンオキシド(エチレンオキシドなど)などの縮合系モノマーなどが例示できる。前記縮合系モノマーは、ヒドロキシル基などの活性基(例えば、前記ヒドロキシル基含有単量体など)との反応により、親水性ユニットを形成していてもよい。親水性モノマーは、単独で又は2種以上組み合わせて親水性ユニットを形成していてもよい。   Examples of the hydrophilic monomer include carboxyl group or acid anhydride group-containing monomers ((meth) acrylic monomers such as acrylic acid and methacrylic acid, unsaturated polycarboxylic acids such as maleic acid, and maleic anhydride. Acid), hydroxyl group-containing monomers (hydroxyalkyl (meth) acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, vinylphenol, etc.) and other addition polymerization monomers; condensation monomers such as alkylene oxide (ethylene oxide, etc.) Etc. can be exemplified. The condensed monomer may form a hydrophilic unit by a reaction with an active group such as a hydroxyl group (for example, the hydroxyl group-containing monomer). The hydrophilic monomers may form a hydrophilic unit alone or in combination of two or more.

高分子分散剤は、少なくとも親水性ユニット(又は親水性ブロック)を含んでいればよく、親水性モノマーの単独又は共重合体(例えば、ポリアクリル酸又はその塩など)であってもよく、前記例示のスチレン系樹脂やアクリル系樹脂などのように、親水性モノマーと疎水性モノマーとのコポリマーであってもよい。疎水性モノマー(非イオン性モノマー)としては、(メタ)アクリル酸エステル[(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリルなどの(メタ)アクリル酸C1−20アルキル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどの(メタ)アクリル酸シクロアルキル、(メタ)アクリル酸フェニルなどの(メタ)アクリル酸アリール、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2−フェニルエチルなどの(メタ)アクリル酸アラルキルなど]などの(メタ)アクリル系モノマー;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどのスチレン系モノマー;α−C2−20オレフィン(エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ドデセンなど)などのオレフィン系モノマー;酢酸ビニル、酪酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル系モノマーなどが挙げられる。疎水性モノマーは、単独で又は2種以上組み合わせて疎水性ユニットを構成していてもよい。 The polymer dispersant only needs to contain at least a hydrophilic unit (or hydrophilic block), and may be a homopolymer or a copolymer of a hydrophilic monomer (for example, polyacrylic acid or a salt thereof). It may be a copolymer of a hydrophilic monomer and a hydrophobic monomer, such as an exemplary styrene resin or acrylic resin. Examples of hydrophobic monomers (nonionic monomers) include (meth) acrylic acid esters [methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate. , (Meth) acrylic acid lauryl, (meth) acrylic acid C 1-20 alkyl such as stearyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid cycloalkyl such as cyclohexyl, (meth) acrylic acid phenyl, etc. (Meth) acrylic monomers such as aryl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, aralkyl (meth) acrylate such as 2-phenylethyl (meth) acrylate, etc .; styrene, α-methylstyrene, styrenic monomers such as vinyl toluene; α-C 2-20 olefin (ethylene , Propylene, 1-butene, isobutylene, 1-hexene, 1-octene, 1-dodecene, etc.) olefin monomers such as, vinyl acetate, and the like carboxylic acid vinyl ester monomers such as vinyl butyrate. Hydrophobic monomers may constitute a hydrophobic unit alone or in combination of two or more.

高分子分散剤がコポリマー(例えば、親水性モノマーと疎水性モノマーとのコポリマー)である場合、コポリマーは、ランダムコポリマー、交互共重合体、ブロックコポリマー(例えば、親水性モノマーで構成された親水性ブロックと、疎水性モノマーで構成された疎水性ブロックとで構成されたコポリマー)、星型ポリマー(又は星型ブロックコポリマー)、くし型コポリマー(又はくし型グラフトコポリマー)などであってもよい。前記ブロックコポリマーの構造は、特に限定されず、ジブロック構造、トリブロック構造(ABA型、BAB型)などであってもよい。また、前記くし型コポリマーにおいて、主鎖は、前記親水性ブロックで構成してもよく、前記疎水性ブロックで構成してもよく、親水性ブロックおよび疎水性ブロックで構成してもよい。   When the polymeric dispersant is a copolymer (eg, a copolymer of a hydrophilic monomer and a hydrophobic monomer), the copolymer can be a random copolymer, an alternating copolymer, a block copolymer (eg, a hydrophilic block composed of hydrophilic monomers). And a copolymer composed of a hydrophobic block composed of a hydrophobic monomer), a star polymer (or a star block copolymer), a comb copolymer (or a comb graft copolymer), and the like. The structure of the block copolymer is not particularly limited, and may be a diblock structure, a triblock structure (ABA type, BAB type), or the like. In the comb copolymer, the main chain may be composed of the hydrophilic block, the hydrophobic block, or the hydrophilic block and the hydrophobic block.

なお、前記のように、親水性ユニットは、アルキレンオキシド(エチレンオキシドなど)で構成された親水性ブロック(ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドなどのポリアルキレンオキシド)などの縮合系ブロックで構成することもできる。親水性ブロック(ポリアルキレンオキシドなど)と疎水性ブロック(ポリオレフィンブロックなど)とは、エステル結合、アミド結合、エーテル結合、ウレタン結合などの連結基を介して結合していてもよい。これらの結合は、例えば、疎水性ブロック(ポリオレフィンなど)を変性剤[不飽和カルボン酸又はその無水物((無水)マレイン酸など)、ラクタム又はアミノカルボン酸、ヒドロキシルアミン、ジアミンなど]で変性した後、親水性ブロックを導入することにより形成してもよい。また、ヒドロキシル基やカルボキシル基などの親水性基を有するモノマー(前記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートなど)から得られるポリマーと、前記縮合系の親水性モノマー(エチレンオキシドなど)とを反応(又は結合)させることにより、くし型コポリマー(主鎖が疎水性ブロックで構成されたくし型コポリマー)を形成してもよい。   As described above, the hydrophilic unit may be composed of a condensation block such as a hydrophilic block (polyalkylene oxide such as polyethylene oxide or polyethylene oxide-polypropylene oxide) composed of alkylene oxide (such as ethylene oxide). it can. The hydrophilic block (such as polyalkylene oxide) and the hydrophobic block (such as polyolefin block) may be bonded via a linking group such as an ester bond, an amide bond, an ether bond, or a urethane bond. For example, the hydrophobic block (polyolefin, etc.) is modified with a modifying agent [unsaturated carboxylic acid or its anhydride ((anhydrous) maleic acid), lactam or aminocarboxylic acid, hydroxylamine, diamine, etc.]. Later, it may be formed by introducing a hydrophilic block. In addition, a polymer obtained from a monomer having a hydrophilic group such as a hydroxyl group or a carboxyl group (such as the hydroxyalkyl (meth) acrylate) is reacted (or bonded) with the condensed hydrophilic monomer (such as ethylene oxide). By doing so, a comb-type copolymer (comb-type copolymer having a main chain composed of a hydrophobic block) may be formed.

さらに、共重合成分として、親水性の非イオン性モノマーを使用することにより、親水性と疎水性とのバランスを調整してもよい。このような成分としては、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(例えば、数平均分子量200〜1000程度)などのアルキレンオキシ(特にエチレンオキシ)ユニットを有するモノマー又はオリゴマーなどを例示できる。また、親水性基(カルボキシル基など)を変性(例えば、エステル化)することにより親水性と疎水性とのバランスを調整してもよい。   Furthermore, the balance between hydrophilicity and hydrophobicity may be adjusted by using a hydrophilic nonionic monomer as a copolymerization component. Examples of such components include monomers having alkyleneoxy (particularly ethyleneoxy) units such as 2- (2-methoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate and polyethylene glycol monomethacrylate (for example, a number average molecular weight of about 200 to 1,000). An oligomer etc. can be illustrated. Further, the balance between hydrophilicity and hydrophobicity may be adjusted by modifying (for example, esterifying) a hydrophilic group (such as a carboxyl group).

高分子分散剤は、官能基を有していてもよい。このような官能基としては、例えば、酸基(又は酸性基、例えば、カルボキシル基(又は酸無水物基)、スルホ基(スルホン酸基)など)、塩基性基(例えば、アミノ基など)、ヒドロキシル基などが挙げられる。これらの官能基は、単独で又は2種以上組み合わせて高分子分散剤が有していてもよい。   The polymer dispersant may have a functional group. Examples of such functional groups include acid groups (or acidic groups such as carboxyl groups (or acid anhydride groups) and sulfo groups (sulfonic acid groups)), basic groups (such as amino groups), A hydroxyl group etc. are mentioned. These functional groups may be contained in the polymer dispersant alone or in combination of two or more.

これらの官能基のうち、高分子分散剤は、酸基又は塩基性基、特に、カルボキシル基を有しているのが好ましい。   Among these functional groups, the polymer dispersant preferably has an acid group or a basic group, particularly a carboxyl group.

また、高分子分散剤が、酸基(カルボキシル基など)を有している場合、少なくとも一部又は全部の酸基(カルボキシル基など)は、塩(アミンとの塩、金属塩など)を形成していてもよいが、特に、本発明では、カルボキシル基(特に、すべてのカルボキシル基)などの酸基が、塩[特に、塩基性化合物との塩(アミンとの塩又はアミン塩など)]を形成していない高分子分散剤[すなわち、遊離の酸基(特にカルボキシル基)を有する高分子分散剤]を好適に使用できる。   In addition, when the polymer dispersant has an acid group (such as a carboxyl group), at least a part or all of the acid group (such as a carboxyl group) forms a salt (such as a salt with an amine or a metal salt). In particular, in the present invention, an acid group such as a carboxyl group (particularly, all carboxyl groups) is a salt [particularly a salt with a basic compound (a salt with an amine or an amine salt)]. The polymer dispersant [that is, the polymer dispersant having a free acid group (particularly, carboxyl group)] that does not form a polymer can be suitably used.

酸基(特にカルボキシル基)を有する高分子分散剤において、酸価は、例えば、1mgKOH/g以上(例えば、2〜1500mgKOH/g程度)、好ましくは3mgKOH/g以上(例えば、4〜1200mgKOH/g程度)、さらに好ましく5mgKOH/g以上(例えば、8〜1000mgKOH/g程度)、特に10mgKOH/g以上(例えば、12〜900mgKOH/g程度)の範囲から選択できる。特に、酸基(特にカルボキシル基)を有する高分子分散剤が、親水性ユニットおよび疎水性ユニットを有する化合物などである場合、酸価は、例えば、1mgKOH/g以上(例えば、2〜100mgKOH/g程度)、好ましくは3mgKOH/g以上(例えば、4〜90mgKOH/g程度)、さらに好ましくは5mgKOH/g以上(例えば、6〜80mgKOH/g程度)、特に7mgKOH/g以上(例えば、8〜70mgKOH/g程度)であってもよく、通常3〜50mgKOH/g(例えば、5〜30mgKOH/g)程度であってもよい。なお、酸基を有する高分子分散剤において、アミン価は0(又はほぼ0)であってもよい。   In the polymer dispersant having an acid group (particularly a carboxyl group), the acid value is, for example, 1 mgKOH / g or more (for example, about 2 to 1500 mgKOH / g), preferably 3 mgKOH / g or more (for example, 4 to 1200 mgKOH / g). About 5 mg KOH / g (for example, about 8 to 1000 mg KOH / g), particularly 10 mg KOH / g or more (for example, about 12 to 900 mg KOH / g). In particular, when the polymer dispersant having an acid group (particularly a carboxyl group) is a compound having a hydrophilic unit and a hydrophobic unit, the acid value is, for example, 1 mgKOH / g or more (for example, 2 to 100 mgKOH / g). Degree), preferably 3 mgKOH / g or more (for example, about 4 to 90 mgKOH / g), more preferably 5 mgKOH / g or more (for example, about 6 to 80 mgKOH / g), particularly 7 mgKOH / g or more (for example, 8 to 70 mgKOH / g). g), or about 3 to 50 mg KOH / g (for example, 5 to 30 mg KOH / g). In the polymer dispersant having an acid group, the amine value may be 0 (or almost 0).

なお、高分子分散剤において、上記のような官能基の位置は、特に限定されず、主鎖であってもよく、側鎖であってもよく、主鎖および側鎖に位置していてもよい。このような官能基は、例えば、親水性モノマー又は親水性ユニット由来の官能基(例えば、ヒドロキシル基など)であってもよく、官能基を有する共重合性モノマー(例えば、無水マレイン酸など)の共重合によりポリマー中に導入することもできる。   In the polymer dispersant, the position of the functional group as described above is not particularly limited, and may be a main chain, a side chain, or a main chain and a side chain. Good. Such a functional group may be, for example, a hydrophilic monomer or a functional group derived from a hydrophilic unit (for example, a hydroxyl group), or a copolymerizable monomer having a functional group (for example, maleic anhydride). It can also be introduced into the polymer by copolymerization.

高分子分散剤は単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   The polymer dispersant may be used alone or in combination of two or more.

なお、高分子分散剤として、特開平11−80647号公報に記載の高分子分散剤(高分子量顔料分散剤)を使用してもよい。   As the polymer dispersant, a polymer dispersant (high molecular weight pigment dispersant) described in JP-A No. 11-80647 may be used.

また、高分子分散剤は、合成したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。以下に、市販の高分子分散剤(又は少なくとも両親媒性の分散剤で構成された分散剤)を具体的に例示すると、ソルスパース13240、ソルスパース13940、ソルスパース32550、ソルスパース31845、ソルスパース24000、ソルスパース26000、ソルスパース27000、ソルスパース28000、ソルスパース41090などのソルスパースシリーズ[アビシア(株)製];ディスパービック160、ディスパービック161、ディスパービック162、ディスパービック163、ディスパービック164、ディスパービック166、ディスパービック170、ディスパービック180、ディスパービック182、ディスパービック184、ディスパービック190、ディスパービック191、ディスパービック192、ディスパービック193、ディスパービック194、ディスパービック2001、ディスパービック2010、ディスパービック2050、ディスパービック2090、ディスパービック2091などのディスパービックシリーズ[ビックケミー(株)製];EFKA−46、EFKA−47、EFKA−48、EFKA−49、EFKA−1501、EFKA−1502、EFKA−4540、EFKA−4550、ポリマー100、ポリマー120、ポリマー150、ポリマー400、ポリマー401、ポリマー402、ポリマー403、ポリマー450、ポリマー451、ポリマー452、ポリマー453[EFKAケミカル(株)製];アジスパーPB711、アジスパーPAl11、アジスパーPB811、アジスパーPB821、アジスパーPW911などのアジスパーシリーズ[味の素(株)製];フローレンDOPA−158、フローレンDOPA−22、フローレンDOPA−17、フローレンTG−700、フローレンTG−720W、フローレン−730W、フローレン−740W、フローレン−745Wなどのフローレンシリーズ[共栄社化学(株)製];ジョンクリル678、ジョンクリル679、ジョンクリル62などのジョンクリルシリーズ[ジョンソンポリマー(株)製]などが挙げられる。   The polymer dispersant may be a synthesized one or a commercially available product. Specific examples of commercially available polymer dispersants (or dispersants composed of at least an amphiphilic dispersant) include Solsperse 13240, Solsperse 13940, Solsperse 32550, Solsperse 31845, Solsperse 24000, Solsperse 26000, Solsperse series such as Solsperse 27000, Solsperse 28000, Solsperse 41090 [manufactured by Avicia Co., Ltd.]; Dispersic 160, Dispersic 161, Dispersic 162, Dispersic 163, Dispersic 164, Dispersic 166, Dispersic 170, Dispers Big 180, Dispersic 182, Dispersic 184, Dispersic 190, Dispersic 191, Dispersic 92, Dispersic 193, Dispersic 194, Dispersic 2001, Dispersic 2010, Dispersic 2050, Dispersic 2090, Dispersic 2091, etc. Dispersic series [manufactured by BYK Chemie Corp.]; EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-1501, EFKA-1502, EFKA-4540, EFKA-4550, polymer 100, polymer 120, polymer 150, polymer 400, polymer 401, polymer 402, polymer 403, polymer 450, polymer 451 , Polymer 452, polymer 453 [manufactured by EFKA Chemical Co., Ltd.]; Ajisper PB711, Azisper PAl11, Azisper PB811, Ajisper P 821, Ajisper series such as Ajisper PW911 [manufactured by Ajinomoto Co., Inc.]; Floren DOPA-158, Floren DOPA-22, Floren DOPA-17, Floren TG-700, Floren TG-720W, Floren-730W, Floren-740W, Florene series such as Floren-745W [manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.]; John Kuryl series such as John Kuril 678, John Kuryl 679, and John Kuryl 62 [Johnson Polymer Co., Ltd.].

これらのうち、代表的な酸基を有する高分子分散剤には、ポリ(メタ)アクリル酸類[又はポリアクリル酸系樹脂、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸と共重合性単量体(例えば、(メタ)アクリレート、無水マレイン酸など)との共重合体などの(メタ)アクリル酸を主成分とするポリマー、これらの塩(例えば、ポリアクリル酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩など)など]、ディスパービック190、ディスパービック194などが挙げられる。また、代表的な塩基性基(アミノ基)を有する高分子分散剤には、ポリアルキレンイミン(ポリエチレンイミンなど)、ポリビニルピロリドン、ポリアリルアミン、ポリエーテルポリアミン(ポリオキシエチレンポリアミンなど)などが挙げられる。   Among these, polymer dispersants having typical acid groups include poly (meth) acrylic acids [or polyacrylic resins such as poly (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid. Polymers mainly composed of (meth) acrylic acid, such as copolymers with monomers (for example, (meth) acrylate, maleic anhydride, etc.), and salts thereof (for example, alkali metal salts such as sodium polyacrylate) Etc.), Dispersic 190, Dispersic 194 and the like. Examples of the polymer dispersant having a typical basic group (amino group) include polyalkyleneimine (polyethyleneimine etc.), polyvinylpyrrolidone, polyallylamine, polyether polyamine (polyoxyethylene polyamine etc.) and the like. .

高分子分散剤の数平均分子量は、例えば、1000〜1000000(例えば、1200〜900000)、1500〜800000、好ましくは2000〜700000、さらに好ましくは3000〜500000(例えば、5000〜300000)、特に7000〜200000程度であってもよい。   The number average molecular weight of the polymer dispersant is, for example, 1,000 to 1,000,000 (for example, 1200 to 900,000), 1500 to 800,000, preferably 2000 to 700,000, more preferably 3000 to 500,000 (for example, 5000 to 300000), particularly 7000 to 700,000. It may be about 200,000.

金属コロイド粒子において、保護コロイド(有機化合物および高分子分散剤の総量)の割合は、金属ナノ粒子100質量部に対して、例えば、0.1〜100質量部(例えば、0.5〜80質量部)、好ましくは1.0〜60質量部(例えば、1.5〜50質量部)、さらに好ましくは2〜40質量部(例えば、3〜30質量部)程度であってもよい。特に、金属コロイド粒子において、保護コロイドの割合は、金属ナノ粒子100質量部に対して、0.5〜20質量部(例えば、0.8〜18質量部)、好ましくは1〜15質量部、さらに好ましくは1.2〜12質量部(例えば、1.5〜10質量部)程度であってもよい。本発明では、前記特定の組み合わせにより保護コロイドを構成するので、上記のような比較的少ない量の保護コロイドであっても、粗大粒子の少ない金属ナノ粒子とすることができる。   In the metal colloid particles, the ratio of the protective colloid (the total amount of the organic compound and the polymer dispersant) is, for example, 0.1 to 100 parts by mass (for example, 0.5 to 80 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the metal nanoparticles. Part), preferably 1.0 to 60 parts by mass (for example, 1.5 to 50 parts by mass), more preferably about 2 to 40 parts by mass (for example, 3 to 30 parts by mass). Particularly, in the metal colloid particles, the proportion of the protective colloid is 0.5 to 20 parts by mass (for example, 0.8 to 18 parts by mass), preferably 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal nanoparticles. More preferably, it may be about 1.2 to 12 parts by mass (for example, 1.5 to 10 parts by mass). In the present invention, since the protective colloid is constituted by the specific combination, even a relatively small amount of the protective colloid as described above can be formed into metal nanoparticles with few coarse particles.

なお、金属コロイド粒子において、有機化合物の割合は、例えば、金属ナノ粒子100質量部に対して、例えば、0.05〜50質量部(例えば、0.1〜40質量部)、好ましくは0.2〜30質量部、さらに好ましくは0.3〜20質量部程度であってもよい。特に、金属コロイド粒子において、有機化合物の割合は、金属ナノ粒子100質量部に対して、0.05〜10質量部(例えば、0.1〜8質量部)、好ましくは0.12〜7質量部(例えば、0.15〜5質量部)、さらに好ましくは0.18〜4質量部(例えば、0.2〜3質量部)程度であってもよい。   In the metal colloidal particles, the ratio of the organic compound is, for example, 0.05 to 50 parts by mass (for example, 0.1 to 40 parts by mass), preferably 0.1 to 100 parts by mass of the metal nanoparticles. It may be about 2 to 30 parts by mass, more preferably about 0.3 to 20 parts by mass. In particular, in the metal colloid particles, the proportion of the organic compound is 0.05 to 10 parts by mass (for example, 0.1 to 8 parts by mass), preferably 0.12 to 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal nanoparticles. Part (for example, 0.15 to 5 parts by mass), more preferably about 0.18 to 4 parts by mass (for example, 0.2 to 3 parts by mass).

また、金属コロイド粒子において、高分子分散剤の割合は、例えば、金属ナノ粒子100質量部に対して、例えば、0.01〜50質量部、好ましくは0.05〜30質量部、さらに好ましくは0.1〜30質量部(例えば、0.5〜20質量部)程度であってもよい。特に、本発明の金属コロイド粒子において、高分子分散剤の割合は、金属ナノ粒子100質量部に対して、0.05〜15質量部(例えば、0.1〜12質量部)、好ましくは0.12〜10質量部(例えば、0.15〜8質量部)、さらに好ましくは0.18〜7質量部(例えば、0.2〜6質量部)程度であってもよい。なお、本発明では、高分子分散剤の含有割合を、上記のように比較的少ない割合とすることができる。そのため、焼成により高分子分散剤由来の有機物の残留を小さくすることができ、高い導電性の金属膜とすることができる。   In the metal colloidal particles, the ratio of the polymer dispersant is, for example, 0.01 to 50 parts by mass, preferably 0.05 to 30 parts by mass, more preferably 100 parts by mass of the metal nanoparticles. About 0.1-30 mass parts (for example, 0.5-20 mass parts) may be sufficient. In particular, in the metal colloidal particles of the present invention, the proportion of the polymer dispersant is 0.05 to 15 parts by mass (for example, 0.1 to 12 parts by mass), preferably 0 with respect to 100 parts by mass of the metal nanoparticles. .12 to 10 parts by mass (for example, 0.15 to 8 parts by mass), more preferably about 0.18 to 7 parts by mass (for example, 0.2 to 6 parts by mass). In the present invention, the content of the polymer dispersant can be made relatively small as described above. Therefore, the residue of the organic substance derived from the polymer dispersant can be reduced by baking, and a highly conductive metal film can be obtained.

さらに、金属コロイド粒子において、有機化合物と高分子分散剤との割合(溶媒などを含む場合は固形分)は、前者/後者(質量比)=99/1〜1/99(例えば、98/2〜1/99)の範囲から選択でき、例えば、97/3〜1/99(例えば、96/4〜1/99)、好ましくは95/5〜2/98(例えば、93/7〜2/98)、さらに好ましくは92/8〜3/97(例えば、90/10〜3/97)、特に87/13〜3/97(例えば、86/14〜4/96)、通常99/1〜2/98(例えば、99/1〜5/95)程度であってもよい。   Furthermore, in the metal colloidal particles, the ratio of the organic compound to the polymer dispersant (solid content when a solvent or the like is included) is the former / the latter (mass ratio) = 99/1 to 1/99 (for example, 98/2). To 1/99), for example, 97/3 to 1/99 (for example, 96/4 to 1/99), preferably 95/5 to 2/98 (for example, 93/7 to 2 /). 98), more preferably 92/8 to 3/97 (eg 90/10 to 3/97), in particular 87/13 to 3/97 (eg 86/14 to 4/96), usually 99/1 to It may be about 2/98 (for example, 99/1 to 5/95).

なお、金属コロイド粒子は、保護コロイドとして少なくとも前記保護コロイドを含んでいればよく、他の保護コロイドを含んでいてもよい。他の保護コロイドは、無機化合物であってもよいが、通常、有機化合物である。   In addition, the metal colloid particle should just contain the said protective colloid at least as a protective colloid, and may contain the other protective colloid. Other protective colloids may be inorganic compounds, but are usually organic compounds.

他の保護コロイドとしては、例えば、酸素原子含有有機化合物{例えば、アルコール類[例えば、アルカノール類(ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、オクタデカノールなどのC6−20アルカンモノオール)、シクロアルカノール類(シクロヘキサノールなど)、アルカンジオール類(エチレングリコール、プロピレングリコールなど)、ポリアルキレングリコール類(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールなど)、アラルキルアルコール類、多価アルコール類など]、エーテル類(セロソルブ類、カルビトール類など)、ケトン類[例えば、アルカノン類、シクロアルカノン類、ジケトン類(アセチルアセトンなどのβ−ジケトン類)など]、エステル類(例えば、脂肪酸エステル類、グリコールエーテルエステル類など)、アルデヒド類(カプリルアルデヒド、ラウリルアルデヒド、パルミトアルデヒド、ステアリルアルデヒドなどのC6−20脂肪族アルデヒド)など}、硫黄原子含有有機化合物[例えば、スルホキシド類、スルホン酸類(例えば、アルカンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などのアレーンスルホン酸など)など]などが挙げられる。これらの他の保護コロイドは、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。 Other protective colloids include, for example, oxygen atom-containing organic compounds {eg, alcohols [eg, alkanols (C 6-20 alkane monools such as hexanol, octanol, decanol, dodecanol, octadecanol, etc.), cycloalkanols] (Cyclohexanol, etc.), alkanediols (ethylene glycol, propylene glycol, etc.), polyalkylene glycols (diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, etc.), aralkyl alcohols, polyhydric alcohols, etc.], ethers (cellosolves) , Carbitols, etc.), ketones [eg, alkanones, cycloalkanones, diketones (β-diketones such as acetylacetone)], esters (eg, fatty acid esters). Ethers, such as glycol ether esters), aldehydes (capryl aldehyde, lauryl aldehyde, palmitoyl aldehydes, C 6-20 aliphatic aldehydes such as stearyl aldehyde) such}, a sulfur atom-containing organic compound [e.g., sulfoxides, sulfones Acids (eg, arene sulfonic acids such as alkane sulfonic acid, benzene sulfonic acid, toluene sulfonic acid, etc.)] and the like. These other protective colloids may be used alone or in combination of two or more.

他の保護コロイドの割合は、前記保護コロイド100質量部に対して、例えば、0.1〜100質量部、好ましくは0.5〜50質量部、さらに好ましくは1〜30質量部程度であってもよい。   The ratio of the other protective colloid is, for example, 0.1 to 100 parts by weight, preferably 0.5 to 50 parts by weight, and more preferably about 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the protective colloid. Also good.

なお、金属コロイド粒子中の保護コロイド(例えば、(B1)、(B2)など)などの割合は、慣用の方法、例えば、熱分析(例えば、熱質量/示差熱同時分析など)により、測定することができる。   The ratio of protective colloids (for example, (B1), (B2), etc.) in the metal colloid particles is measured by a conventional method, for example, thermal analysis (for example, thermal mass / differential thermal simultaneous analysis, etc.). be able to.

[分散液]
基材に塗膜(金属膜の前駆体)を形成するための分散液は、前記金属コロイド粒子および溶媒を含んでいる。なお、溶媒は、新たに混合してもよく、少なくとも後述の金属コロイド粒子の製造において使用する溶媒で構成してもよく、これらを組み合わせてもよい。
[Dispersion]
A dispersion for forming a coating film (a precursor of a metal film) on a substrate contains the metal colloid particles and a solvent. In addition, a solvent may be newly mixed, may be comprised with the solvent used in manufacture of the below-mentioned metal colloid particle, and may combine these.

溶媒としては、前記金属コロイド粒子を分散可能な限り特に限定されず、保護コロイドの種類に応じて、極性溶媒(水溶性溶媒)であっても、疎水性溶媒(非水溶性溶媒)であってもよい。   The solvent is not particularly limited as long as the metal colloid particles can be dispersed. Depending on the type of protective colloid, the solvent may be a polar solvent (water-soluble solvent) or a hydrophobic solvent (water-insoluble solvent). Also good.

極性溶媒には、例えば、水、アルコール類[脂肪族アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのC1−4アルカノールなど)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなど)]、アミド類(ホルムアミド、アセトアミドなどのアシルアミド類、N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド,N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのモノ又はジC1−4アシルアミド類など)、ケトン類(アセトンなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、有機カルボン酸類(酢酸など)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなどのC1−4アルキルセロソルブ類など)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテートなどのC1−4アルキルセロソルブアセテート類)、カルビトール類(メチルカルビトール、エチルカルビトール、プロピルカルビトール、ブチルカルビトールなどのC1−4アルキルカルビトール類など)、ハロゲン系溶媒(塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素類)などが例示できる。これらの極性溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。なお、これらの極性溶媒の極性パラメータは、通常、後述の極性パラメータの範囲内にある場合が多い。 Examples of polar solvents include water, alcohols [aliphatic alcohols (C 1-4 alkanols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, etc.), aliphatic polyhydric alcohols (ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, Glycerin, etc.], amides (formamide, acylamides such as acetamide, mono- or di-C 1-4 acylamides such as N-methylformamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide etc.), ketones (such as acetone), ethers (dioxane, tetrahydrofuran, etc.), organic carboxylic acids (such as acetic acid), cellosolves (methyl cellosolve, C 1-4 alkyl cellosolve such as ethyl cellosolve Etc.), cellosolve acetates (C 1-4 alkyl cellosolve acetates such as ethyl cellosolve acetate), carbitol (methyl carbitol, ethyl carbitol, propyl carbitol, C 1-4 alkyl carbitol such as butyl carbitol And halogenated solvents (halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, chloroform, dichloroethane) and the like. These polar solvents can be used alone or in combination of two or more. The polar parameters of these polar solvents are usually in the range of the polar parameters described later in many cases.

また、これらの極性溶媒のうち、環境保全性及び簡便性などの観点から、少なくとも水を含む極性溶媒であってもよい。さらに、用途に応じて、溶媒の蒸発を抑制するなどの点から、水にアルコール類(特に、グリセリンなどの脂肪族多価アルコール)を組み合わせてもよい。アルコール類の割合は、水100質量部に対して、例えば、0.1〜50質量部、好ましくは1〜30質量部、さらに好ましくは3〜20質量部(特に5〜15質量部)程度であってもよい。   Of these polar solvents, a polar solvent containing at least water may be used from the viewpoints of environmental conservation and simplicity. Furthermore, alcohol (especially aliphatic polyhydric alcohols such as glycerin) may be combined with water from the standpoint of suppressing evaporation of the solvent depending on the application. The proportion of alcohol is, for example, about 0.1 to 50 parts by mass, preferably 1 to 30 parts by mass, and more preferably about 3 to 20 parts by mass (particularly 5 to 15 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of water. There may be.

疎水性溶媒としては、例えば、炭化水素類(ヘキサン、トリメチルペンタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカンなどの脂肪族炭化水素類;シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;ジクロロメタン、トリクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素類など)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチルなど)、ケトン類(メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)、エーテル類(ジエチルエーテル、ジプロピルエーテルなど)などが例示できる。これらの疎水性溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   Examples of the hydrophobic solvent include hydrocarbons (aliphatic hydrocarbons such as hexane, trimethylpentane, octane, decane, dodecane, and tetradecane; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane; aromatic carbonization such as toluene and xylene. Hydrogens: halogenated hydrocarbons such as dichloromethane and trichloroethane), esters (such as methyl acetate and ethyl acetate), ketones (such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone), ethers (such as diethyl ether and dipropyl ether) Can be illustrated. These hydrophobic solvents can be used alone or in combination of two or more.

溶媒は、少なくとも極性溶媒(特に非芳香族系極性溶媒又は脂肪族系極性溶媒)で構成するのが好ましい。このような溶媒の極性パラメータ(Snyderによる極性パラメータ)は、例えば、2.8〜11、好ましくは3〜10.5、さらに好ましくは3.1〜10.2程度であってもよい。   The solvent is preferably composed of at least a polar solvent (particularly a non-aromatic polar solvent or an aliphatic polar solvent). The polarity parameter (polarity parameter by Snyder) of such a solvent may be, for example, 2.8 to 11, preferably 3 to 10.5, and more preferably about 3.1 to 10.2.

また、本発明では、溶媒としては、環境の負荷が少なく、取り扱いが簡便である点から、水、水溶性溶媒(アルコール類など)を好適に使用できる。   In the present invention, as the solvent, water and water-soluble solvents (alcohols and the like) can be suitably used from the viewpoint that the environmental load is small and the handling is simple.

このような分散液中において、金属コロイド粒子(又は金属ナノ粒子)は、溶媒に対して高い分散性を有しており、また、長期間に亘りこのような高い分散安定性を維持している。そして、このような分散液を用いることにより、基材に対して確実に金属膜を高い密着性で形成できる。分散液中の金属ナノ粒子の濃度は、金属膜の厚みなどに応じて適宜選択でき、例えば、0.1〜99質量%、好ましくは1〜95質量%、さらに好ましくは3〜90質量%程度であってもよい。特に、分散液をぺースト(ペースト状分散液)として使用する場合、ペースト状分散液中の金属ナノ粒子の濃度は、例えば、30〜95質量%、好ましくは50〜90質量%、さらに好ましくは70〜85質量%程度であってもよい。このような分散液(ペースト状分散液を含む)は、このような高濃度で金属ナノ粒子を含んでいても、沈降などを生じることなく長期安定性(保存安定性)に優れている。そのため、例えば、分散液(ペーストなど)を長期間保存後、金属膜(焼結膜)を形成しても、金属膜において抵抗値が増大することなく、優れた導電性を維持できる。   In such a dispersion, the metal colloid particles (or metal nanoparticles) have high dispersibility in the solvent, and maintain such high dispersion stability over a long period of time. . And by using such a dispersion liquid, a metal film can be reliably formed with high adhesiveness with respect to a base material. The density | concentration of the metal nanoparticle in a dispersion liquid can be suitably selected according to the thickness etc. of a metal film, for example, 0.1-99 mass%, Preferably it is 1-95 mass%, More preferably, it is about 3-90 mass%. It may be. In particular, when the dispersion is used as a paste (paste-like dispersion), the concentration of the metal nanoparticles in the paste-like dispersion is, for example, 30 to 95% by mass, preferably 50 to 90% by mass, and more preferably. About 70-85 mass% may be sufficient. Such a dispersion (including a paste-like dispersion) is excellent in long-term stability (storage stability) without causing precipitation or the like even if it contains metal nanoparticles at such a high concentration. Therefore, for example, even if a metal film (sintered film) is formed after a dispersion (paste, etc.) is stored for a long period of time, excellent conductivity can be maintained without increasing the resistance value in the metal film.

なお、分散液中において、保護コロイドで被覆された金属ナノ粒子もナノメーターサイズであり、その平均粒子径(平均一次粒子径)などは、前記と同様の範囲から選択できる。   In the dispersion, the metal nanoparticles coated with the protective colloid are also nanometer-sized, and the average particle size (average primary particle size) can be selected from the same range as described above.

分散液には、用途に応じて、慣用の添加剤、例えば、バインダー樹脂(ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールなどの親水性高分子など)、着色剤(染顔料など)、色相改良剤、染料定着剤、光沢付与剤、金属腐食防止剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤など)、界面活性剤又は分散剤(アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤など)、分散安定化剤、増粘剤又は粘度調整剤、保湿剤、チクソトロピー性賦与剤、レベリング剤、消泡剤、殺菌剤、充填剤などが含まれていてもよい。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   In the dispersion, depending on the use, conventional additives such as binder resins (hydrophilic polymers such as polyvinyl alcohol and polyethylene glycol), colorants (dyeing pigments, etc.), hue improvers, dye fixing agents, Gloss imparting agent, metal corrosion inhibitor, stabilizer (antioxidant, UV absorber, etc.), surfactant or dispersant (anionic surfactant, cationic surfactant, nonionic surfactant, amphoteric surfactant) Agents), dispersion stabilizers, thickeners or viscosity modifiers, moisturizers, thixotropic agents, leveling agents, antifoaming agents, bactericides, fillers, and the like. These additives can be used alone or in combination of two or more.

なお、分散液を構成する固形分全体に対する金属ナノ粒子の固形分濃度(又は金属コロイド粒子における金属ナノ粒子の濃度)は、例えば、50質量%以上(例えば、55〜99.5質量%)、好ましくは60質量%以上(例えば、70〜99質量%)、さらに好ましくは80質量%以下(例えば、85〜98.5質量%)、通常90〜99質量%程度であってもよい。   In addition, the solid content concentration of the metal nanoparticles (or the concentration of the metal nanoparticles in the metal colloid particles) with respect to the entire solid content constituting the dispersion is, for example, 50% by mass or more (for example, 55 to 99.5% by mass), Preferably it is 60 mass% or more (for example, 70-99 mass%), More preferably, it is 80 mass% or less (for example, 85-98.5 mass%), Usually 90-99 mass% may be sufficient.

[金属コロイド粒子および分散液の製造方法]
金属コロイド粒子(又は前記分散液)は、慣用の方法、例えば、前記金属ナノ粒子に対応する金属化合物を、保護コロイド(および必要に応じて前記他の保護コロイド)および還元剤の存在下、溶媒中で還元することにより調製できる。
[Method of producing metal colloidal particles and dispersion]
The metal colloid particles (or the dispersion liquid) are prepared by a conventional method, for example, a metal compound corresponding to the metal nanoparticles, a solvent in the presence of a protective colloid (and the other protective colloid if necessary) and a reducing agent. It can be prepared by reducing in

前記金属ナノ粒子に対応する金属化合物は、例えば、金属酸化物、金属水酸化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、金属酸塩[金属無機酸塩(硫酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩などのオキソ酸塩など)、金属有機酸塩(酢酸塩など)など]などであってもよい。なお、金属塩の形態は、単塩、複塩又は錯塩のいずれであってもよく、多量体(例えば、2量体)などであってもよい。これらの金属化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの金属化合物のうち、金属ハロゲン化物、金属酸塩[金属無機酸塩(硫酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩などのオキソ酸塩など)、金属有機酸塩(酢酸塩など)など]などを使用する場合が多い。なお、これらの金属化合物は、溶媒に溶解又は分散させて(例えば、水溶液などの水系溶媒の溶液の形態で)用いてもよい。   Examples of metal compounds corresponding to the metal nanoparticles include metal oxides, metal hydroxides, metal sulfides, metal halides, metal acid salts [metal inorganic acid salts (sulfates, nitrates, perchlorates, etc. Oxo acid salts, etc.), metal organic acid salts (acetates, etc.), etc.]. In addition, the form of the metal salt may be any of a single salt, a double salt, or a complex salt, and may be a multimer (for example, a dimer). These metal compounds can be used alone or in combination of two or more. Among these metal compounds, metal halides, metal acid salts [metal inorganic acid salts (such as sulfates, nitrates, perchlorates, etc.), metal organic acid salts (such as acetates), etc.] Often used. These metal compounds may be used by dissolving or dispersing in a solvent (for example, in the form of a solution of an aqueous solvent such as an aqueous solution).

還元剤としては、慣用の成分、例えば、水素化ホウ素ナトリウム類(水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、水素化トリエチルホウ素ナトリウムなど)、水素化アルミニウムリチウム、次亜リン酸又はその塩(ナトリウム塩など)、ボラン類(ジボラン、ジメチルアミンボランなど)、ヒドラジン、ホルマリン、アミン類、アルコール類(前記例示のアルコール類、例えば、エチレングリコールなど)、フェノール性水酸基を有するカルボン酸(例えば、タンニン酸)などが例示できる。   Examples of the reducing agent include conventional components such as sodium borohydride (sodium borohydride, sodium cyanoborohydride, sodium triethylborohydride, etc.), lithium aluminum hydride, hypophosphorous acid or a salt thereof (sodium). Salts), boranes (diborane, dimethylamine borane, etc.), hydrazine, formalin, amines, alcohols (the alcohols exemplified above, such as ethylene glycol), carboxylic acids having a phenolic hydroxyl group (eg, tannic acid) And the like.

アミン類としては、脂肪族アミン類(例えば、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパンなどのアルカンアミン;トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンなどのポリアルキレンポリアミンなど)、脂環式アミン類(例えば、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、ピロリジン、N−メチルピロリジン、モルホリンなど)、芳香族アミン類(例えば、アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、トルイジン、アニシジン、フェネチジンなど)、芳香脂肪族アミン類(例えば、ベンジルアミン、N−メチルベンジルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、フェネチルアミン、キシリレンジアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルキシリレンジアミンなどのアラルキルアミン)、アルコールアミン類[特にアルカノールアミン類、例えば、メチルアミノエタノール、ジメチルアミノエタノール(2−(ジメチルアミノ)エタノール)、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、プロパノールアミン、2−(3−アミノプロピルアミノ)エタノール、ブタノールアミン、ヘキサノールアミン、ジメチルアミノプロパノールなどのC2−10アルカノールアミン、好ましくはC2−6アルカノールアミン]が挙げることができる。 Examples of amines include aliphatic amines (for example, propylamine, butylamine, hexylamine, diethylamine, dipropylamine, dimethylethylamine, diethylmethylamine, triethylamine, ethylenediamine, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine). 1,3-diaminopropane, alkaneamines such as N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-diaminopropane; polyalkylene polyamines such as triethylenetetramine and tetraethylenepentamine), and alicyclic rings Formula amines (eg piperidine, N-methylpiperidine, piperazine, N, N′-dimethylpiperazine, pyrrolidine, N-methylpyrrolidine, morpholine, etc.), aromatic amines (eg aniline, N-methylaniline, N, N-dimethyl Nilin, toluidine, anisidine, phenetidine, etc.), araliphatic amines (for example, benzylamine, N-methylbenzylamine, N, N-dimethylbenzylamine, phenethylamine, xylylenediamine, N, N, N ′, N ′ Aralkylamines such as tetramethylxylylenediamine), alcohol amines [especially alkanolamines such as methylaminoethanol, dimethylaminoethanol (2- (dimethylamino) ethanol), ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methyl diethanolamine, propanolamine, 2- (3-aminopropyl amino) ethanol, butanol amine, hexanol amine, C 2-10 alkanol amines such as dimethylamino propanol, preferably May be mentioned is C 2-6 alkanolamine.

これらのうち、水素化ホウ素ナトリウム、第3級アミン(例えば、2−(ジメチルアミノ)エタノール、N−メチルジエタノールアミンなどの第3級アルカノールアミン)、エチレングリコール、タンニン酸などを好適に使用できる。また、安全性などの点で、アミン類、特に、アルカノールアミン類などのアルコールアミン類が好ましい。アルカノールアミン類は、通常、水溶性である場合が多く、水又は水系溶媒を溶媒とする場合には、好適である。   Among these, sodium borohydride, tertiary amine (for example, tertiary alkanolamine such as 2- (dimethylamino) ethanol and N-methyldiethanolamine), ethylene glycol, tannic acid and the like can be preferably used. In view of safety, amines, particularly alcohol amines such as alkanolamines are preferred. Alkanolamines are usually water-soluble in many cases, and are suitable when water or an aqueous solvent is used as a solvent.

これらの還元剤は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。   These reducing agents can be used alone or in combination of two or more.

還元剤の使用量は、金属原子換算で前記金属化合物1当量(又は1モル)に対して、1〜30モル(例えば、1.2〜20モル)、好ましくは1.5〜15モル、さらに好ましくは2〜10モル程度であってもよく、通常1〜5モル程度であってもよい。   The amount of the reducing agent used is 1 to 30 mol (for example, 1.2 to 20 mol), preferably 1.5 to 15 mol, based on 1 equivalent (or 1 mol) of the metal compound in terms of metal atom. Preferably, it may be about 2 to 10 mol, and usually about 1 to 5 mol.

還元反応は、慣用の方法、例えば、温度10〜75℃(例えば、15〜50℃、好ましくは20〜35℃)程度で行うことができる。反応系の雰囲気は、空気、不活性ガス(窒素ガスなど)であってもよく、還元性ガス(水素ガスなど)を含む雰囲気であってもよい。また、反応は、通常、攪拌下(又は攪拌しながら)で行ってもよい。   The reduction reaction can be performed by a conventional method, for example, at a temperature of about 10 to 75 ° C. (for example, about 15 to 50 ° C., preferably about 20 to 35 ° C.). The atmosphere of the reaction system may be air, an inert gas (such as nitrogen gas), or an atmosphere containing a reducing gas (such as hydrogen gas). Moreover, you may perform reaction under stirring (or stirring) normally.

なお、反応溶媒は、前記と同様の溶媒(例えば、水など)を使用できる。反応溶媒は、前記分散液を構成する前記溶媒を用いてもよく、前記分散液を構成する溶媒とは異なる溶媒を用いてもよい。具体的には、反応溶媒は、保護コロイドの種類に応じて、前記極性溶媒及び疎水性溶媒の中から選択でき、通常、保護コロイドが水溶性化合物である場合には、水などの極性溶媒を用いることが多い。極性溶媒は反応系に添加される成分、例えば、還元剤などの溶媒に由来してもよい。一方、保護コロイドが非水溶性化合物である場合には、脂肪族炭化水素類(トリメチルペンタンなど)などの疎水性溶媒を用いることが多く、必要により、疎水性溶媒と極性溶媒(例えば、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類、ジメチルアセトアミドなどのアミド類など)との混合溶媒を用いてもよい。なお、反応溶媒中の前記金属化合物の濃度は、金属の質量換算で、前記分散液中の金属ナノ粒子の濃度と同様の濃度、例えば、5質量%以上(例えば、6〜50質量%)、好ましくは8質量%以上(例えば、9〜40質量%)、さらに好ましくは10質量%以上(例えば、12〜30質量%)、通常5〜30質量%程度の高濃度であってもよい。本発明では、このような高濃度で反応させても、粗大粒子の生成をおさえつつ効率よく金属ナノ粒子を得ることができる。   In addition, the solvent (for example, water etc.) similar to the above can be used for the reaction solvent. As the reaction solvent, the solvent constituting the dispersion may be used, or a solvent different from the solvent constituting the dispersion may be used. Specifically, the reaction solvent can be selected from the polar solvent and the hydrophobic solvent according to the type of the protective colloid. Usually, when the protective colloid is a water-soluble compound, a polar solvent such as water is used. Often used. The polar solvent may be derived from a component added to the reaction system, for example, a solvent such as a reducing agent. On the other hand, when the protective colloid is a water-insoluble compound, a hydrophobic solvent such as aliphatic hydrocarbons (such as trimethylpentane) is often used, and if necessary, a hydrophobic solvent and a polar solvent (for example, ethanol, Alcohols such as isopropanol, ketones such as acetone, cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, and amides such as dimethylacetamide) may be used. In addition, the density | concentration of the said metal compound in a reaction solvent is the density | concentration similar to the density | concentration of the metal nanoparticle in the said dispersion liquid in conversion of the mass of a metal, for example, 5 mass% or more (for example, 6-50 mass%), The high concentration is preferably 8% by mass or more (for example, 9 to 40% by mass), more preferably 10% by mass or more (for example, 12 to 30% by mass), and usually about 5 to 30% by mass. In the present invention, even when the reaction is performed at such a high concentration, metal nanoparticles can be obtained efficiently while suppressing the generation of coarse particles.

なお、反応溶媒の種類などに応じて反応系のpHを調製してもよい。   The pH of the reaction system may be adjusted according to the type of reaction solvent.

pH調整は、慣用の方法、例えば、酸(塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの無機酸、酢酸などの有機酸)、アルカリ[水酸化ナトリウム、アンモニアなどの無機塩基、アミン類(例えば、アルキルアミン、アルカノールアミンなどの第三級アミン類などの有機塩基)などの塩基類]を用いて行うことができる。   The pH is adjusted by a conventional method, for example, an acid (an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or phosphoric acid, an organic acid such as acetic acid), an alkali [an inorganic base such as sodium hydroxide or ammonia, or an amine (for example, an alkyl). Bases such as organic bases such as tertiary amines such as amines and alkanolamines].

還元反応の終了後、反応混合液を濃縮し、慣用の方法(例えば、遠心分離、メンブレンフィルタ、限外ろ過などのろ過処理など)で精製することにより、溶媒に対して分散性を有する金属コロイド粒子を調製することができる。なお、本発明では、前記特定の組み合わせにより保護コロイドを構成するので、前記のように、比較的少ない量の保護コロイドであっても、粗大粒子の少ない金属ナノ粒子とすることができ、精製しなくても金属コロイド粒子を調製できる。また、得られた金属コロイド粒子および溶媒を含む分散液をそのまま前記分散液としてもよく、得られた金属コロイド粒子および溶媒を含む分散液から反応に使用した溶媒を除去し、新たな異種の溶媒(必要により他の添加剤)を加えて新たに分散液を調製してもよい。また、分散液に、さらに新たな同種又は異種の溶媒や添加剤を加えてもよい。   After completion of the reduction reaction, the reaction mixture is concentrated and purified by conventional methods (for example, centrifugation, membrane filter, ultrafiltration, etc.), so that the metal colloid has dispersibility in the solvent. Particles can be prepared. In the present invention, since the protective colloid is constituted by the specific combination, as described above, even with a relatively small amount of protective colloid, it is possible to obtain a metal nanoparticle with few coarse particles. Without it, metal colloidal particles can be prepared. The obtained dispersion containing the metal colloid particles and the solvent may be used as the dispersion as it is, and the solvent used in the reaction is removed from the obtained dispersion containing the metal colloid particles and the solvent to obtain a new different solvent. (If necessary, other additives) may be added to prepare a new dispersion. Further, a new same or different solvent or additive may be added to the dispersion.

[導電性基材およびその製造方法]
本発明の導電性基材(又は金属複合膜)は、前記基材(例えば、無機基材)と、この基材上に形成された金属膜とで構成されており、この金属膜は、前記金属コロイド粒子を含む分散液の塗膜を焼結した膜(焼結膜、焼結パターン)である。
[Conductive substrate and method for producing the same]
The conductive base material (or metal composite film) of the present invention is composed of the base material (for example, an inorganic base material) and a metal film formed on the base material. It is the film | membrane (sintered film, sintering pattern) which sintered the coating film of the dispersion liquid containing a metal colloid particle.

金属膜(又は焼結後の塗膜)の厚みは、用途に応じて適宜選択でき、例えば、0.01〜10000μm、好ましくは0.1〜500μm、さらに好ましくは0.5〜100μm程度であってもよい。本発明では、比較的厚膜、例えば、0.3μm以上(例えば、0.3〜100μm)、好ましくは0.5μm以上(例えば、0.8〜80μm)、さらに好ましくは1μm以上(例えば、2〜50μm)、特に3μm以上(例えば、5〜30μm)程度の厚みの金属膜を形成してもよい。このような厚膜であっても、基材に対する密着性を損なうことなく、高い導電性の金属膜とすることができる。   The thickness of the metal film (or the coating film after sintering) can be appropriately selected depending on the application, and is, for example, about 0.01 to 10000 μm, preferably about 0.1 to 500 μm, and more preferably about 0.5 to 100 μm. May be. In the present invention, a relatively thick film, for example, 0.3 μm or more (for example, 0.3 to 100 μm), preferably 0.5 μm or more (for example, 0.8 to 80 μm), more preferably 1 μm or more (for example, 2 ˜50 μm), in particular, a metal film having a thickness of about 3 μm or more (for example, 5 to 30 μm) may be formed. Even if it is such a thick film, it can be set as a highly electroconductive metal film, without impairing the adhesiveness with respect to a base material.

このような本発明の導電性基材は、前記基材上に、前記分散液を少なくともコーティング(塗布)して得られた前駆体(塗膜)を焼結して、金属膜(詳細には、前記金属コロイド粒子又は分散液由来の金属膜)を形成することにより製造できる。通常、このような金属膜(焼結パターン、焼結膜、焼結体層、導体層)は、コーティングにより形成された塗膜(又はパターン)を、さらに熱処理(焼成処理)することにより形成できる。   Such a conductive substrate of the present invention sinters a precursor (coating film) obtained by coating (coating) at least the dispersion on the substrate to form a metal film (specifically, , The metal colloidal particles or the dispersion-derived metal film). Usually, such a metal film (sintered pattern, sintered film, sintered body layer, conductor layer) can be formed by further heat-treating (baking) a coating film (or pattern) formed by coating.

分散液のコーティング法としては、特に限定されず、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、スタンピング法、キャスト法、ディップ法、スピンコート法、電気泳動法、スプレー法、インクジェット法などの種々の方法が採用できる。   The coating method of the dispersion is not particularly limited, and various methods such as a screen printing method, a flexographic printing method, a gravure printing method, a stamping method, a casting method, a dip method, a spin coating method, an electrophoresis method, a spray method, and an ink jet method are used. This method can be adopted.

熱処理は、通常、塗膜を所定の温度で加熱(又は焼成又は加熱処理)することにより行うことができる。なお、熱処理に先立って、必要に応じて乾燥処理を行ってもよい。熱処理温度(焼成温度)としては、金属ナノ粒子が融着して連続膜を形成できる限り特に限定されず、例えば、50〜700℃、好ましくは80〜500℃、さらに好ましくは100〜400℃程度であってもよい。特に、前記金属コロイド粒子は、比較的低温であっても焼結するため、熱処理温度は、450℃以下(例えば、70〜400℃程度)、好ましくは100〜350℃、さらに好ましくは120〜330℃(例えば、150〜320℃)、通常100〜350℃程度であってもよい。   The heat treatment can be usually performed by heating (or baking or heat treatment) the coating film at a predetermined temperature. In addition, you may perform a drying process as needed prior to heat processing. The heat treatment temperature (firing temperature) is not particularly limited as long as the metal nanoparticles can be fused to form a continuous film, and is, for example, 50 to 700 ° C., preferably 80 to 500 ° C., more preferably about 100 to 400 ° C. It may be. In particular, since the metal colloidal particles are sintered even at a relatively low temperature, the heat treatment temperature is 450 ° C. or lower (for example, about 70 to 400 ° C.), preferably 100 to 350 ° C., more preferably 120 to 330. C (for example, 150 to 320 ° C.), usually about 100 to 350 ° C. may be used.

また、熱処理時間(加熱時間)は、熱処理温度などに応じて、例えば、10分〜6時間、好ましくは15分〜5時間、さらに好ましくは20分〜3時間程度であってもよい。   Further, the heat treatment time (heating time) may be, for example, 10 minutes to 6 hours, preferably 15 minutes to 5 hours, more preferably about 20 minutes to 3 hours, depending on the heat treatment temperature and the like.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

(合成例1)
(I)銀コロイド粒子の作製
硝酸銀66.8g、カルボキシル基を有する有機化合物(B1)として酢酸(和光純薬製、沸点118℃、炭素数2)10g、および高分子分散剤(B2)としてポリアクリル酸(和光純薬製、重合度5000、酸価780mgKOH/g)3.0gを、イオン交換水1000gに投入し、激しく撹拌した。これに2−ジメチルアミノエタノール(和光純薬製)100gを加えたのち、70℃で2時間加熱撹拌。この反応物を高速遠心分離器(Kokusan製、H−200 SERIES)を用い、7000rpm、1時間遠心分離し、銀ナノ粒子が保護コロイドにより保護された銀コロイド粒子(一次粒子径1〜100nm、個数平均粒子径20nm)が凝集した沈殿物を回収した。なお、銀ナノ粒子の粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)により測定した。
(Synthesis Example 1)
(I) Preparation of colloidal silver particles 66.8 g of silver nitrate, 10 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, boiling point 118 ° C., carbon number 2) as an organic compound (B1) having a carboxyl group, and poly as a polymer dispersant (B2) 3.0 g of acrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, degree of polymerization 5000, acid value 780 mg KOH / g) was added to 1000 g of ion-exchanged water and stirred vigorously. To this was added 100 g of 2-dimethylaminoethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), followed by stirring with heating at 70 ° C. for 2 hours. This reaction product was centrifuged at 7000 rpm for 1 hour using a high-speed centrifuge (manufactured by Kokusan, H-200 SERIES), and silver colloidal particles in which silver nanoparticles were protected by a protective colloid (primary particle diameter of 1 to 100 nm, number The precipitate in which the average particle diameter was 20 nm) was collected. In addition, the particle size of the silver nanoparticles was measured with a transmission electron microscope (TEM).

(II)分散剤量測定
銀コロイド粒子に含まれる保護コロイド(分散剤)(B)の量をTG−DTAで測定(一分間に10℃の速さで30℃から550℃まで昇温した時の質量減少から算出)したところ5.3質量%であり、(B1)/(B2)(質量比)は25/75であった。なお、(B1)/(B2)の比は、まず(B1)量を30℃から200℃までの質量減少から算出し、(B2)を(B)−(B1)から算出し、これらの値から求めた。
(II) Dispersant Amount Measurement The amount of protective colloid (dispersant) (B) contained in the silver colloid particles is measured by TG-DTA (when the temperature is raised from 30 ° C. to 550 ° C. at a rate of 10 ° C. per minute. (Calculated from the mass reduction) of 5.3% by mass, and (B1) / (B2) (mass ratio) was 25/75. The ratio of (B1) / (B2) is calculated by first calculating the amount of (B1) from the mass decrease from 30 ° C. to 200 ° C., and calculating (B2) from (B)-(B1). I asked for it.

(実施例1)
合成例1で得た銀コロイド粒子に、エチレングリコール(極性パラメータ6.9)を加えて作製した銀濃度80%のペーストを、5×5cmにカットされたアルカリガラス(松浪ガラス社製、マイクロスライドガラス、品番3233)にアプリケータを用いて塗布し、120℃で30分間予備乾燥し、300℃で30分間焼成した。形成された銀膜の厚みは15μmであった。比抵抗を測定したところ2.1μΩ・cmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また、鉛筆硬度(膜の表面を硬度の異なる鉛筆の芯で5回引っかき、その膜に「破れ」、「基板からの剥がれ」が生じる直前の芯の硬度)は7H以上であった。
Example 1
Alkaline glass (manufactured by Matsunami Glass Co., Ltd., microslide) prepared by adding 80% silver paste prepared by adding ethylene glycol (polarity parameter 6.9) to the colloidal silver particles obtained in Synthesis Example 1. Glass, product number 3233) was applied using an applicator, pre-dried at 120 ° C. for 30 minutes, and baked at 300 ° C. for 30 minutes. The formed silver film had a thickness of 15 μm. The specific resistance was measured and found to be 2.1 μΩ · cm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. Also, the pencil hardness (the hardness of the core immediately before the surface of the film was scratched five times with a pencil core having different hardness and the film was “teared” or “peeled from the substrate”) was 7H or more.

(実施例2)
合成例1で得た銀コロイド粒子に、エチレングリコール(極性パラメータ6.9)を加え作製した銀濃度80%のペーストを、5×5cmにカットされた無アルカリガラス(コーニング社製、品番1737)にアプリケータを用いて塗布し、120℃で30分間予備乾燥し、300℃で30分間焼成した。形成された銀膜の厚みは15μmであった。比抵抗を測定したところ2.1μΩ・cmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。
(Example 2)
Alkali glass (product number 1737, manufactured by Corning Co., Ltd.) obtained by adding paste of 80% silver concentration prepared by adding ethylene glycol (polarity parameter 6.9) to the silver colloidal particles obtained in Synthesis Example 1 and cut to 5 × 5 cm. The film was applied using an applicator, pre-dried at 120 ° C. for 30 minutes, and baked at 300 ° C. for 30 minutes. The formed silver film had a thickness of 15 μm. The specific resistance was measured and found to be 2.1 μΩ · cm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher.

(実施例3)
合成例1で得た銀コロイド粒子に、エチレングリコール(極性パラメータ6.9)を加え作製した銀濃度80%のペーストを、5×5cmにカットされたアルミナ基材(京セラ製、純度96%)にアプリケータを用いて塗布し、120℃で30分間予備乾燥し、300℃で30分間焼成した。形成された銀膜の厚みは15μmであった。比抵抗を測定したところ2.2μΩ・cmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は5H以上であった。
(Example 3)
Alumina substrate (manufactured by Kyocera, purity 96%) prepared by adding ethylene glycol (polarity parameter 6.9) to the silver colloidal particles obtained in Synthesis Example 1 and cutting the paste with a silver concentration of 80% into 5 × 5 cm The film was applied using an applicator, pre-dried at 120 ° C. for 30 minutes, and baked at 300 ° C. for 30 minutes. The formed silver film had a thickness of 15 μm. The specific resistance was measured and found to be 2.2 μΩ · cm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 5H or higher.

(実施例4)
銀コロイド粒子に、エチレングリコール(極性パラメータ6.9)を加えて作製した銀濃度80%のペーストを、アプリケータを用いガラス基板に塗布し150℃、あるいは250℃で30分間焼成し、比抵抗を測定した。また、このペーストを室温で6ヶ月放置した後、同様に比抵抗測定し、銀コロイド粒子ペーストの保存安定性を評価した。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。結果は表1に示した。なお、分散剤量の測定は、合成例1と同じ方法で求めた。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。
Example 4
A silver concentration 80% paste prepared by adding ethylene glycol (polarity parameter 6.9) to silver colloid particles is applied to a glass substrate using an applicator and baked at 150 ° C. or 250 ° C. for 30 minutes to obtain a specific resistance. Was measured. The paste was allowed to stand at room temperature for 6 months and then the specific resistance was measured in the same manner to evaluate the storage stability of the silver colloidal particle paste. The formed silver film had a thickness of 5 μm. The results are shown in Table 1. The amount of the dispersant was determined by the same method as in Synthesis Example 1. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher.

参考例5)
(B1)をプロピオン酸(和光純薬製、沸点141℃、炭素数3)とした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
( Reference Example 5)
The same procedure as in Example 4 was conducted except that (B1) was propionic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, boiling point 141 ° C., carbon number 3). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

参考例6)
(B1)をギ酸(和光純薬製、沸点100.7℃、炭素数1)とした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
( Reference Example 6)
The same procedure as in Example 4 was performed except that (B1) was formic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, boiling point 100.7 ° C., carbon number 1). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

参考例7)
(B1)をコール酸(和光純薬製、分解温度198℃)とした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
( Reference Example 7)
The same procedure as in Example 4 was performed except that (B1) was cholic acid (manufactured by Wako Pure Chemicals, decomposition temperature 198 ° C.). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

(実施例8)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、親水性ユニットであるポリエチレンオキサイド鎖と疎水性ユニットであるアルキル基とを有する両親媒性分散剤、酸価10mgKOH/g、水60%含有)7.2gとした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
(Example 8)
(B2) Dispersic 190 (manufactured by Big Chemie, amphiphilic dispersant having a polyethylene oxide chain as a hydrophilic unit and an alkyl group as a hydrophobic unit, an acid value of 10 mgKOH / g, containing 60% water) The same operation as in Example 4 was performed except that the amount was 2 g. The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

参考例9)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、酸価10mgKOH/g、水60%含有)7.2gとした以外は、参考例5と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
( Reference Example 9)
(B2) was performed in the same manner as Reference Example 5 except that 7.2 g was used for Dispersic 190 (manufactured by Big Chemie, acid value 10 mgKOH / g, containing 60% water). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

参考例10)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、酸価10mgKOH/g、水60%含有)7.2gとした以外は、参考例6と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
( Reference Example 10)
The same procedure as in Reference Example 6 was performed except that 7.2 B was used for Dispersic 190 (produced by Big Chemie, acid value 10 mg KOH / g, containing 60% water). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

参考例11)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、酸価10mgKOH/g、水60%含有)7.2gとした以外は、参考例7と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
( Reference Example 11)
It was carried out in the same manner as in Reference Example 7 except that 7.2B was changed to Dispersic 190 (manufactured by Big Chemie, acid value 10 mg KOH / g, containing 60% water). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

(実施例12)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、酸価10mgKOH/g、水60%含有)0.12gとした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
(Example 12)
The same procedure as in Example 4 was performed except that (B2) was changed to 0.12 g of Dispersic 190 (manufactured by Big Chemie, acid value of 10 mg KOH / g, containing 60% water). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

(実施例13)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、酸価10mgKOH/g、水60%含有)0.72gとした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
(Example 13)
(B2) was carried out in the same manner as in Example 4 except that 0.72 g of Dispersic 190 (manufactured by Big Chemie, acid value 10 mg KOH / g, containing 60% water) was used. The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

(実施例14)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、酸価10mgKOH/g、水60%含有)2.12gとした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
(Example 14)
The same procedure as in Example 4 was performed except that 2.12 g of (B2) was changed to Disperbic 190 (manufactured by Big Chemie, acid value 10 mgKOH / g, containing 60% water). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

(実施例15)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、酸価10mgKOH/g、水60%含有)5.04gとした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
(Example 15)
The same procedure as in Example 4 was performed except that (B2) was changed to Dispersic 190 (produced by Big Chemie, acid value 10 mgKOH / g, water 60% contained) 5.04 g. The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

(実施例16)
(B2)をディスパービック190(ビックケミー社製、酸価10mgKOH/g、水60%含有)14.4gとした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。
(Example 16)
(B2) was carried out in the same manner as in Example 4 except that 14.4 g of Dispersic 190 (manufactured by Big Chemie, acid value 10 mgKOH / g, containing 60% water) was used. The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1.

(実施例17)
(B1)をステアリン酸(和光純薬製、沸点376℃、炭素数18)とした以外は、実施例4と同様に行った。なお、形成された銀膜の厚みは5μmであった。銀膜を碁盤目に、10個×10個の計100個のマスでクロスカットしテープ剥離試験を行ったところ、100/100で剥がれず(すなわち、どのマスも剥がれず)強固に密着していた。また鉛筆硬度は7H以上であった。結果を表1に示した。なお、ステアリン酸(B1)の沸点が200℃以上であり、また(B2)の分解による質量減少とステアリン酸(B1)の沸点とが重なるため、(B1)/(B2)の割合を求めることはできなかった。
(Example 17)
The same procedure as in Example 4 was conducted except that (B1) was stearic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, boiling point 376 ° C., carbon number 18). The formed silver film had a thickness of 5 μm. When the tape peel test was performed by cross-cutting the silver film on the grid with 100 squares of 10 × 10 in total, it was not peeled off at 100/100 (that is, none of the squares were peeled off) and adhered firmly. It was. The pencil hardness was 7H or higher. The results are shown in Table 1. In addition, since the boiling point of stearic acid (B1) is 200 ° C. or more, and the mass reduction due to decomposition of (B2) and the boiling point of stearic acid (B1) overlap, the ratio of (B1) / (B2) is obtained. I couldn't.

Figure 0005431071
Figure 0005431071

本発明の導電性基材の前駆体は、各種の導電体、例えば、プラズマディスプレイパネル(PDP)、蛍光表示管(VFD)、液晶ディスプレイ(LCD)、有機及び無機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)などの表示装置、シリコン半導体系やグレッツェル式などの太陽電池、タッチパネル式表示装置などの電極、RFIDタグ、電磁波シールド、家庭又は学習用配線キットなどに使用される導電膜、導電性接合剤などとして利用できる。   The precursor of the conductive substrate of the present invention includes various conductors such as plasma display panel (PDP), fluorescent display tube (VFD), liquid crystal display (LCD), organic and inorganic electroluminescence display (ELD), etc. It can be used as a display device, an electrode such as a silicon semiconductor or Gretzel type solar cell, an electrode such as a touch panel type display device, an RFID tag, an electromagnetic wave shield, a conductive film used in a home or learning wiring kit, a conductive bonding agent, etc. .

Claims (6)

基材と、この基材上に直接形成された塗膜とで構成された導電性基材の前駆体であって、
前記塗膜が、金属ナノ粒子と、この金属ナノ粒子を被覆する保護コロイドとで構成された金属コロイド粒子を含む塗膜であり、
前記保護コロイドの割合が、前記金属ナノ粒子100質量部に対して1.0〜60質量部であり、
前記保護コロイドが、酢酸と、高分子分散剤とで構成され、かつ
酢酸と高分子分散剤との割合が、前者/後者(質量比)=86/14〜4/96である導電性基材の前駆体。
A conductive substrate precursor composed of a substrate and a coating film directly formed on the substrate,
The coating film is a coating film containing metal colloid particles composed of metal nanoparticles and a protective colloid coating the metal nanoparticles,
The proportion of the protective colloid is 1.0 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal nanoparticles,
The protective colloid is composed of acetic acid and a polymer dispersant, and the ratio of acetic acid to the polymer dispersant is the former / the latter (mass ratio) = 86/14 to 4/96. Precursor.
基材が無機基材である請求項1記載の導電性基材の前駆体。   The precursor of a conductive substrate according to claim 1, wherein the substrate is an inorganic substrate. 金属ナノ粒子を構成する金属が、少なくとも貴金属を含む金属である請求項1又は2に記載の導電性基材の前駆体。   The conductive substrate precursor according to claim 1 or 2, wherein the metal constituting the metal nanoparticles is a metal containing at least a noble metal. 高分子分散剤が、カルボキシル基又はアミノ基を有する請求項1〜3のいずれかに記載の導電性基材の前駆体。   The precursor of the electroconductive base material in any one of Claims 1-3 in which a polymer dispersing agent has a carboxyl group or an amino group. 基材に、金属ナノ粒子と、この金属ナノ粒子を被覆する保護コロイドとで構成された金属コロイド粒子を含む分散液であって、前記保護コロイドの割合が、前記金属ナノ粒子100質量部に対して1.0〜60質量部であり、前記保護コロイドが、酢酸と、高分子分散剤とで構成され、かつ酢酸と高分子分散剤との割合が、前者/後者(質量比)=86/14〜4/96である分散液をコーティングした後、得られた前駆体を熱処理して金属膜を形成させ、導電性基材を製造する方法。 A dispersion containing metal colloid particles composed of metal nanoparticles and protective colloids covering the metal nanoparticles on a substrate, wherein the proportion of the protective colloids is 100 parts by mass of the metal nanoparticles 1.0-60 mass parts, the protective colloid is composed of acetic acid and a polymer dispersant, and the ratio of acetic acid to the polymer dispersant is the former / the latter (mass ratio) = 86 / A method of manufacturing a conductive substrate by coating a dispersion of 14 to 4/96 and then heat-treating the obtained precursor to form a metal film. 請求項記載の方法によって得られた導電性基材。 A conductive substrate obtained by the method according to claim 5 .
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