JP5737726B2 - 有機金化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
このような有機金ペーストの代表的な用途としては、ファクシミリー等のプリンターヘッドとして使用されているサーマルプリンターヘッドの電極作成が挙げられる。
このような従来の有機金ペーストは、800℃以上の高温で焼成するため基板としてセラミックス等の高温に耐える材料しか使用することができず。耐熱性フイルムとして知られるポリアミドフイルム等の機能性樹脂を成形した基板へ適用することは不可能であった。また焼成炉として高温対応の物を使用しているためエネルギーコストがかかる問題もあった。
水酸化金、金酸バリウム及び雷金から選ばれる少なくとも1種の金塩とメルカプトカルボン酸類とを不活性ガスの存在下に還元剤を含有する水溶液中で温度0℃〜90℃反応させ、反応終了後、反応溶液を濃縮、晶析することにより得られた有機金化合物を有機金ペーストとし、このペーストをポリアミドフイルムへスクリーン印刷し、450℃で焼成した結果、シート抵抗に優れた金成膜が得られることを知見して本発明に到達した。
(1)水酸化金、金酸バリウム及び雷金から選ばれる少なくとも1種の金塩とメルカプトカルボン酸とを還元剤としてヒドラジン塩又は亜硫酸ナトリウムを含有する水溶液中で不活性ガスの存在下、0℃〜90℃で反応させ、反応終了後、反応溶液を濃縮、晶析することを特徴とする一般式(1)で表される有機金化合物の製造方法。
一般式(1)
(式中、nは1〜5である)
(2)メルカプトカルボン酸がメルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸及び4−メルカプトブタン酸のうちいずれか1種である請求項1記載の有機金化合物の製造方法。
本発明にかかる有機金化合物の製造方法は、電子部品の電極形成などの導電性ペーストに用いられる分散性、導電皮膜形成性に優れた有機金化合物の製造方法であります。
本発明の有機金化合物の製造方法は、水酸化金、金酸バリウム及び雷金から選ばれる少なくとも1種の金塩と、メルカプトカルボン酸、例えば、3−メルカプトプロピオン酸、メルカプト酢酸および4−メルカプトブタン酸等とを窒素ガスおよびアルゴンガスなどの不活性ガスの存在下、還元剤を含有する水溶液中で温度0℃〜90℃で反応させる。反応終了後、不活性ガスの存在下、反応溶液を30℃以下に冷却し結晶を析出させ120℃以下で乾燥することにより有機金化合物の結晶粉末を得る。
得られた有機金化合物の結晶粉末は、導電性ペーストに適した粉末とするため衝撃式、摩砕式などの粉砕方式で平均粒径0.1μm〜2μmの微粉末とするのが好ましい。
本発明の導電性ペーストは、本発明の製造方法によって得た有機金化合物と、有機樹脂バインダー、有機溶媒を主成分とするものである。
有機樹脂バインダーとしては、従来の導電性ペーストに用いるものを使用することができる。例えば、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系高分子、ポリブチルメタアクリレート、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート等のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フエノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルブチラール等をブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオールなどの溶媒に溶解した有機樹脂バインダーに本発明の有機金化合物を混合し、必要に応じて界面活性剤、可塑剤、分散剤等を添加し、三本ロールミルその他の混練機を用いて混練・分散してペースト化することによって得られる。
塩化金酸50.0gを純水500mlに溶解し、これに5%炭酸水素ナトリウムをpH9.0になるまで、添加・攪拌する。析出した水酸化金を濾別後純水にて洗浄する。
次に、洗浄後の水酸化金を純水800mlに分散した後、窒素ガスをバブリングしながら加熱・攪拌をして液温を60℃にする。そのまま1時間放置する。
次いで、この懸濁溶液に亜硫酸ナトリウム48.2gの少量(一部)をゆっくり添加する。反応の様子を確認しながら、3−メルカプトプロピオン酸19.3gの少量(一部)をゆっくり添加する。残りの亜硫酸ナトリウムを反応の様子を確認しながら添加する。窒素ガスのバブリングはそのまま継続しながら反応溶液の温度を60〜65℃に保温して3時間熟成を行う。
更に、反応溶液へ残りの3−メルカプトプロピオン酸を徐々に添加する。3−メルカプトプロピオン酸の添加終了後、反応溶液の温度を80℃に保ち窒素ガスのバブリングをそのまま5時間継続し、再熟成を行う。その際、還流の要領で溶媒が減らない様にする。
再熟成終了後の反応溶液は、そのまま窒素ガスのバブリング及び、攪拌を継続しながら30℃以下に冷却し結晶を析出させる。次いで、結晶を濾過、エタノールで洗浄した後、80℃で乾燥する事により、21.7gの淡黄色粉末状の結晶を得た。(収率:59.2%)
(2)導電性ペーストの調製
実施例1で得た有機金化合物20重量部、有機樹脂バインダー(エチルセルロース6重量%ターピネオール溶液)20重量部、ターピネオール10重量部を予備混練した後、これを3本ロールミルにより混練して導電性ペーストを調製した。
この導電性ペーストを用いて50mm×60mm×0.1mmのポリイミドフイルム上に325メッシュのスクリーンでスクリーン印刷後、乾燥機で120℃15分間乾燥し、コンベア炉にてピーク温度450℃、ピーク焼成時間10分間、入口から出口まで60分間かけて焼成し、ポリイミドフイルム上に2mm×20mmの金薄膜パターンを設けた。
このようにして得られた金薄膜のシート抵抗値を測定した結果を表1に示す。
塩化金酸50.0gを純水500mlに溶解し、これに10%アンモニア水をpH10.0になるまで、添加・攪拌する。析出した雷金を濾別後純水にて洗浄する。
次に、洗浄後の雷金を純水800mlに分散した後、窒素ガスをバブリングしながら加熱・攪拌をして液温を60℃にする。そのまま1時間放置する。
次いで、この懸濁溶液に亜硫酸ナトリウム48.2gの少量(一部)をゆっくり添加する。反応の様子を確認しながら、3−メルカプトプロピオン酸19.3gの少量(一部)をゆっくり添加する。残りの亜硫酸ナトリウムを反応の様子を確認しながら添加する。窒素ガスのバブリングはそのまま継続しながら反応溶液の温度を60〜65℃に保温して3時間熟成を行う。
更に、反応溶液へ残りの3−メルカプトプロピオン酸を徐々に添加する。3−メルカプトプロピオン酸の添加終了後、反応溶液の温度を80℃に保ち窒素ガスのバブリングをそのまま5時間継続し、再熟成を行う。その際、還流の要領で溶媒が減らない様にする。
再熟成終了後の反応溶液は、そのまま窒素ガスのバブリング及び、攪拌を継続しながら30℃以下に冷却し結晶を析出させる。次いで、結晶を濾過、エタノールで洗浄した後、80℃で乾燥する事により、17.3gの淡黄色粉末状の結晶を得た。(収率:47.2%)
(2)導電性ペーストの調製
実施例2で得た有機金化合物20重量部、有機樹脂バインダー(エチルセルロース6重量%ターピネオール溶液)20重量部、ターピネオール10重量部を予備混練した後、これを3本ロールミルにより混練して導電性ペーストを調製した。
この導電性ペーストを用いて50mm×60mm×0.1mmのポリイミドフイルム上に325メッシュのスクリーンでスクリーン印刷後、乾燥機で120℃15分間乾燥し、コンベア炉にてピーク温度250℃、ピーク焼成時間10分間、入口から出口まで60分間かけて焼成し、ポリイミドフイルム上に2mm×20mmの金薄膜パターンを設けた。このようにして得られた金薄膜のシート抵抗値を測定した結果を表1に示す。
塩化金酸50.0gを純水500mlに溶解し、これに水酸化バリウム八水和物114.8gを添加・攪拌する。析出した金酸バリウムを濾別後純水にて洗浄する。
次に、洗浄後の金酸バリウムを純水800mlに分散した後、窒素ガスをバブリングしながら加熱・攪拌をして液温を60℃にする。そのまま1時間放置する。
次いで、この懸濁溶液に亜硫酸ナトリウム48.2gの少量(一部)をゆっくり添加する。反応の様子を確認しながら、メルカプト酢酸16.8gの少量(一部)をゆっくり添加する。残りの亜硫酸ナトリウムを反応の様子を確認しながら添加する。窒素ガスのバブリングはそのまま継続しながら反応溶液の温度を60〜65℃に保温して3時間熟成を行う。
更に、反応溶液へ残りのメルカプト酢酸を徐々に添加する。メルカプト酢酸の添加終了後、反応溶液の温度を80℃に保ち窒素ガスのバブリングをそのまま5時間継続し、再熟成を行う。その際、還流の要領で溶媒が減らない様にする。
再熟成終了後の反応溶液は、そのまま窒素ガスのバブリング及び、攪拌を継続しながら30℃以下に冷却し結晶を析出させる。次いで、結晶を濾過、エタノールで洗浄した後、80℃で乾燥する事により、18.2gの淡黄色粉末状の結晶を得た。(収率:52.0%)
(2)導電性ペーストの調製
実施例3で得た有機金化合物20重量部、有機樹脂バインダー(エチルセルロース6重量%ターピネオール溶液)20重量部、ターピネオール10重量部を予備混練した後、これを3本ロールミルにより混練して導電性ペーストを調製した。
この導電性ペーストを用いて50mm×60mm×0.1mmのポリイミドフイルム上に325メッシュのスクリーンでスクリーン印刷後、乾燥機で120℃15分間乾燥し、コンベア炉にてピーク温度450℃、ピーク焼成時間10分間、入口から出口まで60分間かけて焼成し、ポリイミドフイルム上に2mm×20mmの金薄膜パターンを設けた。このようにして得られた金薄膜のシート抵抗値を測定した結果を表1に示す。
塩化金酸50.0gを純水500mlに溶解し、これに10%アンモニア水をpH10.0になるまで、添加・攪拌する。析出した雷金を濾別後純水にて洗浄する。
次に、洗浄後の雷金を純水800mlに分散した後、窒素ガスをバブリングしながら加熱・攪拌をして液温を60℃にする。そのまま1時間放置する。
次いで、この懸濁溶液に亜硫酸ナトリウム48.2gの少量(一部)をゆっくり添加する。反応の様子を確認しながら、メルカプト酢酸16.8gの少量(一部)をゆっくり添加する。残りの亜硫酸ナトリウムを反応の様子を確認しながら添加する。窒素ガスのバブリングはそのまま継続しながら反応溶液の温度を60〜65℃に保温して3時間熟成を行う。
更に、反応溶液へ残りのメルカプト酢酸を徐々に添加する。メルカプト酢酸の添加終了後、反応溶液の温度を80℃に保ち窒素ガスのバブリングをそのまま5時間継続し、再熟成を行う。その際、還流の要領で溶媒が減らない様にする。
再熟成終了後の反応溶液は、そのまま窒素ガスのバブリング及び、攪拌を継続しながら30℃以下に冷却し結晶を析出させる。次いで、結晶を濾過、エタノールで洗浄した後、80℃で乾燥する事により、14.3gの黄色粉末状の結晶を得た。(収率:40.9%)
(2)導電性ペーストの調製
実施例4で得た有機金化合物20重量部、有機樹脂バインダー(エチルセルロース6重量%ターピネオール溶液)20重量部、ターピネオール10重量部を予備混練した後、これを3本ロールミルにより混練して導電性ペーストを調製した。
この導電性ペーストを用いて50mm×60mm×0.1mmのポリイミドフイルム上に325メッシュのスクリーンでスクリーン印刷後、乾燥機で120℃15分間乾燥し、コンベア炉にてピーク温度450℃、ピーク焼成時間10分間、入口から出口まで60分間かけて焼成し、ポリイミドフイルム上に2mm×20mmの金薄膜パターンを設けた。このようにして得られた金薄膜のシート抵抗値を測定した結果を表1に示す。
導電性ペーストの調製
α―ピネンサルファイド金化合物20重量部、有機樹脂バインダー(エチルセルロース6重量%ターピネオール溶液)20重量部、ターピネオール10重量部を予備混練した後、これを3本ロールミルにより混練して導電性ペーストを調製した。
この導電性ペーストを用いて50mm×60mm×0.1mmのポリイミドフイルム上に325メッシュのスクリーンでスクリーン印刷後、乾燥機で120℃15分間乾燥し、コンベア炉にてピーク温度450℃、ピーク焼成時間10分間、入口から出口まで60分間かけて焼成し、ポリイミドフイルム上に2mm×20mmの金薄膜パターンを設けた。このようにして得られた金薄膜のシート抵抗値を測定した結果を表1に示す。
一方、比較例の有機金ペーストにより形成された膜は、450℃では焼結性がよくないため導電性が測定できなかった。
本発明の有機金属化合物は、図1に示す示差熱分析結果からも明らかなように中低温焼成においても金属Au析出が有効である。
TG−DTAの測定結果より、TG曲線から、185℃付近から分解が始まり、二段階で金属Auになっている事が確認出来る。更に、390℃付近で反応が終結しており、中低温焼成にて金属Au析出が可能である事を示している。
また、DTA曲線から、金属Auになる際、発熱反応である事が確認出来る。このことから、配位子の燃焼により金属Auが析出する熱分解機構であることがわかる。
Claims (2)
- 水酸化金、金酸バリウム及び雷金から選ばれる少なくとも1種の金塩とメルカプトカルボン酸とを還元剤としてヒドラジン塩又は亜硫酸ナトリウムを含有する水溶液中で不活性ガスの存在下、0℃〜90℃で反応させ、反応終了後、反応溶液を濃縮、晶析することを特徴とする一般式(1)で表される有機金化合物の製造方法。
一般式(1)
(式中、nは1〜5である)
- メルカプトカルボン酸がメルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸及び4−メルカプトブタン酸のうちいずれか1種である請求項1記載の有機金化合物の製造方法。
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