JP6309361B2

JP6309361B2 - ポリビニルブチラールとポリビニルピロリドンバインダーを含む導電性金属インク

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Publication number: JP6309361B2
Application number: JP2014123751A
Authority: JP
Inventors: ナヴィーン・チョプラ; ジェームズ・ディ・マヨ; ガブリエル・イフタイム; イリアン・ウー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2018-04-11
Anticipated expiration: 2034-06-16
Also published as: DE102014211911A1; CA2852317C; CN104231749A; JP2015007231A; CA2852317A1; US20140374671A1

Description

銀インクの現在の市場価値は、合計で１年に約８０億であると概算される。現在の銀インクの主な用途は、デバイスの電気部品の間に導電性ラインおよびインターコネクトを印刷するための用途である。銀インクを利用するデバイスとしては、家庭器具、例えば、家庭器具のコントロールパネル、例えば、平坦な膜センサおよびスイッチ、消費電気製品、コンピュータ、携帯電話およびソーラーパネルが挙げられる。

液体堆積技術を用いた電子機器構成要素の製造は、このような技術が、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＲＦＩＤタグ、光電池のような用途で潜在的な低費用代替品を与えるため、非常に興味深い。しかし、実際の用途に向けた導電性、処理要求および費用要求を満たす機能性電極、ピクセルパッドおよび導電性トレース、ラインおよびトラックの堆積および／またはパターン形成は、大きな課題となっている。

銀ペーストの市場は、上述の用途で十分に確立されているが、銀インクのもつ問題（例えば、純粋な金属と比較して導電性が低く、シート抵抗が高いこと、および銀の費用上昇の観点で、費用）を解決する大きな機会が存在する。

ほとんどの市販の導電性インク（例えば、導電性フレーク（例えば、銀）、バインダーおよび溶媒で構成される導電性インク）のもつ性能の問題点は、純粋な金属と比較したとき、導電性が低すぎることである。供給業者からの商業的な銀インクペーストの場合、インクのシート抵抗は、典型的には、１２〜２５ｍΩ／ｓｑ．／ｍｉｌの範囲である。

シート抵抗が低い導電性インクは、電気構成要素、例えば、センサ、光電池パネル、平坦なＯＬＥＤ照明の間の並外れた導電性の相互接続を必要とする広範囲の製品でインクを使用するための偉大なイネーブラであろう。導電性の大きな導電性インクは、もっと薄いラインを印刷することができ、したがって、材料費が減るだろう。

インクの使用量を減らすことができ、もっと微細な印刷形体を基材の上に作ることができる改良された粘度および／または導電特性を含む改良された特性を示す導電性インクが依然として必要である。

本出願は、導電性材料と、ポリビニルブチラールターポリマーおよびポリビニルピロリドンを含む熱可塑性バインダーと、溶媒とで構成される導電性インクに関する。

さらに、導電性材料と、ポリビニルブチラールターポリマーおよびポリビニルピロリドンを含む熱可塑性バインダーと、溶媒とで構成される導電性インクを記載し、このインクは、シート抵抗が１１ｍΩ／ｓｑ．／ｍｉｌ以下である。

さらに、平均粒径が２〜５ミクロンの銀フレークと、以下の式

〔式中、Ｒ_１は、化学結合または１〜２０個の炭素を含む二価の炭化水素結合であり；Ｒ_２およびＲ_３は、独立して、１〜２０個の炭素原子を含むアルキル基、芳香族基または置換芳香族基であり；ｘ、ｙおよびｚは、独立して、それぞれ重量％としてあらわされる対応する繰り返し単位の比率をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、ポリマー鎖にランダムに分布しており、ｘ、ｙおよびｚの合計は１００重量％であり、ｘは、３重量％〜５０重量％であり、ｙは、５０重量％〜９５重量％であり、ｚは、０．１重量％〜１５重量％である〕
を有するポリビニルブチラールターポリマーバインダーと、ポリビニルピロリドンと、溶媒とで構成される導電性インクを記載する。

図１は、種々のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）とポリビニルブチラール（ＰＶＢ）の重量比で、導電性インクのインク剪断をまとめたグラフである。

本明細書に、導電性材料と、ポリビニルブチラールターポリマーバインダーと、グリコール溶媒とで構成される導電性インク組成物を記載する。

導電性材料として、粒状形態の任意の材料を使用してもよく、この粒子は、平均粒径が０．５〜１５ミクロン、例えば、１〜１０ミクロン、または２〜１０ミクロンである。粒子は任意の形状であってもよいが、望ましくは、導電性材料は、例えば、棒状、円錐状および平板状を含むフレーク形状、または針状のような二次元形状を有しており、アスペクト比が少なくとも３対１、例えば、少なくとも５対１である。

導電性材料は、任意の導電性金属または金属アロイ材料で構成されていてもよい。適切な導電性材料としては、金属、例えば、金、銀、ニッケル、インジウム、亜鉛、チタン、銅、クロム、タンタル、タングステン、白金、パラジウム、鉄、コバルト、およびこれらのアロイから選択される少なくとも１つの金属が挙げられる。上述の少なくとも１つを含む組み合わせを使用してもよい。また、導電性材料は、上述の１つ以上の金属またはアロイでコーティングまたはめっきされたベース材料であってもよい（例えば、銀でめっきされた銅フレーク）。費用、入手可能性および性能の理由で、望ましい導電性材料は、銀または銀めっきされた材料を含む。

平均フレーク径が１〜１０ミクロン、例えば、２〜１０ミクロンの銀フレークを使用してもよい。

導電性材料は、導電性ペースト中にインクの５０〜９５重量％、６０〜９０重量％または７０〜９０重量％の量で存在していてもよい。

また、インクは、少なくとも１つのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）ターポリマー熱可塑性バインダーおよびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を含む。

ＰＶＢターポリマーバインダーは、望ましくは、インクが印刷後のパターンを保持することができる適度に高い粘度を有する材料であり、必要な場合、熱可塑性材料が溶融または軟化するＴｇを用いるとずり薄化し、合理的な温度（この態様で望ましい低いＴｇ）で、印刷したインクを高堅牢性にすることもできる（もっと高いＴｇを必要とする）。ポリビニルブチラールターポリマーは、重量平均分子量（Ｍｗ）が、１０，０００〜６００，０００Ｄａ、例えば、４０，０００〜３００，０００Ｄａ、または４０，０００〜２５０，０００Ｄａであってもよい。ＰＶＢターポリマーバインダーのＴｇは、６０℃〜１００℃、例えば、６０℃〜８５℃、または６２℃〜７８℃である。

ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）ターポリマーは、以下の式を有し、

式中、Ｒ_１は、共有化学結合、または１〜２０個の炭素、１〜１５個の炭素原子、４〜１２個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜８個の炭素原子、または１〜４個の炭素原子を含む二価の炭化水素結合であり；Ｒ_２およびＲ_３は、独立して、１〜２０個の炭素原子、１〜１５個の炭素原子、４〜１２個の炭素原子、１〜１０個の炭素原子、１〜８個の炭素原子、または１〜４個の炭素原子を含む、アルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基およびヘプチル基、芳香族基または置換芳香族基であり；ｘ、ｙおよびｚは、それぞれ重量％としてあらわされる対応する繰り返し単位の比率をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、ポリマー鎖にランダムに分布しており、ｘ、ｙおよびｚの合計は１００重量％であり、ｘは、独立して、３重量％〜５０重量％、５重量％〜４０重量％、５重量％〜２５重量％、および５重量％〜１５重量％であり；ｙは、独立して、５０重量％〜９５重量％、６０重量％〜９５重量％、７５重量％〜９５重量％、および８０重量％〜８５重量％であり；ｚは、独立して、０．１重量％〜１５重量％、０．１重量％〜１０重量％、０．１重量％〜５重量％、および０．１重量％〜３重量％である。

ポリビニルブチラールターポリマーは、ビニルブチラール、ビニルアルコールおよび酢酸ビニルから誘導されてもよい。ポリビニルブチラールターポリマーのそれぞれの組成物は、重量基準で、ポリビニルアルコールとして計算し、１０〜２５％のヒドロキシル基と、ポリ酢酸ビニルとして計算し、０．１〜２．５％のアセテート基とで構成され、残りはビニルブチラール基である。ｘ、ｙおよびｚの値を調節することによって、ターポリマーのＭｗおよびＴｇを調節してもよい。

ＰＶＢターポリマーでは、Ｒ_１は、望ましくは結合であり、ｘは、ターポリマー中のビニルアルコール単位の量をあらわし、Ｒ_２は、望ましくは、３個の炭素を含むアルキル基であり、ｙは、ターポリマー中のビニルブチラール単位の量をあらわし、Ｒ_３は、１個の炭素原子を含むアルキル基であり、ｚは、コポリマー中の酢酸ビニル単位の量をあらわす。ＰＶＢターポリマーは、ランダムターポリマーである。

ターポリマーを構成する異なる単位の含有量を調節することによって、ＰＶＢターポリマーの特性を調節してもよい。例えば、もっと多くの量の酢酸ビニル単位と、もっと少ない量のビニルブチラール単位を含むことによって（小さなｙと大きなｚ）、もっと高い熱歪み温度を有するもっと疎水性のポリマーを得ることができ、もっと靱性が高く、良好な接着剤になる。また、もっと少ない量のビニルアルコール（ヒドロキシル）単位を含むと、溶解度特性が広がるだろう。

ポリビニルブチラールターポリマーの例としては、例えば、商標名ＭＯＷＩＴＡＬ（ＫｕｒａｒａｙＡｍｅｒｉｃａ）、Ｓ−ＬＥＣ（ＳｅｋｉｓｕｉＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）、ＢＵＴＶＡＲ（Ｓｏｌｕｔｉａ）およびＰＩＯＬＯＦＯＲＭ（ＷａｃｋｅｒＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ）で製造されるポリマーが挙げられる。米国特許公開第２０１２／００４３５１２号に記載されるようにＰＶＢターポリマーを調製してもよい。

インクのバインダーは、上述のＰＶＢターポリマーを含んでいてもよく、さらに、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）ポリマーを含んでいてもよい。ＰＶＰは、重量平均分子量（Ｍｗ）が、５，０００〜８０，０００、例えば、４０，０００〜７０，０００であってもよい。ＰＶＰの商業的な供給業者としては、ＡｌｄｒｉｃｈおよびＩＳＰＣｏｒｐ．（Ｋ−３０、ＭＷが６０，０００）が挙げられる。ＰＶＰのガラス転移温度は、１２５℃〜１８０℃、例えば、１５０℃〜１７０℃であってもよい。

導電性インクのＰＶＢターポリマーは、インクの８重量％未満、例えば、０．１〜８重量％、または０．５〜５重量％の量で存在していてもよい。ＰＶＰは、ＰＶＢとともに使用するとき、例えば、インク組成物の０．１〜３重量％、例えば、０．１〜１．５重量％、または０．２〜０．８重量％の量で加える。ＰＶＰとＰＶＢの重量比は、例えば、１：３〜１：３０、例えば、１：３〜１：２５、または１：５〜１：２０である。ＰＶＰとＰＶＢの比率が１：３より多くのＰＶＰを含む比率では、インクは、用途に適切なずり薄化プロフィールをもたない傾向があり、このプロフィールは、ずり薄化のときには粘度が低いが、ずり薄化力を取り除いた後に迅速に粘度が回復するプロフィールである。

ＰＶＰを含むことで、導電性材料に対するポリマーバインダー全体の比率を小さくすることができ、インクの粘度プロフィールを変えることができ、ずり薄化挙動（塗布中に良好な流動性）と抵抗の低下の妥協点を与える。これにより、印刷方法、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソグラフィー／グラビア印刷などによる用途のためにインクを調節することができる。ＰＶＰターポリマーおよびＰＶＢターポリマーの両方を含むインクは、印刷用途のためにずり薄化してもよいが、基材の上に堅牢性の高い印刷パターンを作成するような粘度を迅速に与える。ＰＶＰとＰＶＢの重量比が異なるインクのレオロジープロフィールの例を図に示す。

バインダーで使用するためのＰＶＢターポリマーおよびＰＶＰそれぞれの材料および量は、基材にインクを塗布するために用いられる印刷手順によって変わる。スクリーン印刷の場合、基材に塗布した後に粘度の回復が必要であり、ＰＶＰとＰＶＢの重量比が、例えば、１：３〜１：３０だと、例えば、１０，０００〜７０，０００ｃｐの範囲の粘度を有するインク（インク中に導電性材料を含む）とともに、この特性を有するインクが得られる。グラビア印刷の場合、粘度回復特性が必要ではなく、もっと粘度が低いインク（例えば、粘度が５０〜２，０００ｃｐ）を使用してもよいため、ＰＶＢをほとんど含まないか、まったく含まないインクが適切であろう。リソグラフィー印刷およびフレキソグラフィー印刷の場合、もっと高い粘度（例えば、５０，０００ｃｐ以上）が必要であり、したがって、インクには、ほとんどＰＶＰが含まれないか、またはまったく含まれないのがよい。

ＰＶＢターポリマーおよびＰＶＰバインダーに加え、さらなる熱可塑性バインダーを含む可能性があると考えられる。少なくとも１つのさらなる熱可塑性バインダーは、ポリエステル、例えば、テレフタレート、テルペン、スチレンブロックコポリマー、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンコポリマー、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンコポリマーおよびスチレン−エチレン／プロピレンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−酢酸ビニル−無水マレイン酸ターポリマー、エチレンアクリル酸ブチルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレートおよび他のポリ（アルキル）メタクリレート、ポリオレフィン、ポリブテン、ポリアミド、およびこれらの混合物を含んでいてもよい。

インクに異なる粘度を付与するのに役立つように、異なるＭｗおよびＴｇを有するバインダーを製造してもよい。異なる液体堆積技術（例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア／フレキソグラフィー印刷）は、異なる粘度要求を有するインクの使用を必要とする。粘度を種々の方法によって測定してもよいが、本明細書では、ＡｒｅｓＧ２（ＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用いて測定した場合を報告する。インクにもっと多くのバインダーを使用し、および／またはもっと少ない溶媒を使用すると、インクの粘度を上げるように作用するだろう。

インクは、少なくとも１つの溶媒も含む。インクのポリマーバインダーを溶解することができる任意の溶媒を使用してもよい。溶媒は、熱可塑性バインダーを溶解し、穏和な乾燥条件（例えば、５０℃〜２５０℃）で乾燥しつつ印刷した後に蒸発してもよい単一の溶媒または溶媒混合物であってもよい。溶媒は、インクを塗布する基材の種類、インクを印刷するために用いられる印刷方法に依存して、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、グリコールエーテル系溶媒、脂肪族溶媒、芳香族溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、水であってもよい。溶媒の例としては、水、ｎ−ヘプタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンおよびエチルシクロヘキサン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、シクロヘキサノール、３−メトキシブタノール、ジアセトンアルコール、ブチルグリコール、ジオール、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびヘキシレングリコール、エーテルアルコール、例えば、ブトキシエタノール、プロポキシプロパノールおよびブチルジグリコール、エーテル、例えば、エチレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、プロピレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、ジエチレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、例えば、ブチルカルビトール（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）およびジプロピレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、テトラヒドロフラン、ケトン、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、２，４−ペンタンジオンおよびメトキシヘキサノン、エステルまたはエーテルエステル、例えば、エチルエトキシピロピオネート、メチルグリコールアセテート、エチルグリコールアセテート、ブチルグリコールアセテート、ブチルジグリコールアセテート、メトキシプロピルアセテート、エトキシプロピルアセテート、メトキシブチルアセテート、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、酢酸ヘプチル、エチルヘキシルアセテート、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸ペンチル、ブタン酸ブチル、マロン酸ジエチル、アジピン酸ジメチル、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、フタル酸ジブチルおよびセバシン酸ジブチル、テルペン、例えば、α−またはβ−テルピネオール、ケロシンのような炭化水素、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられる。溶媒は、望ましくは、グリコールエーテル、例えば、ブチルカルビトールであってもよい。

溶媒を、インクの５〜５０重量％、例えば、５〜３５重量％、または５〜２５重量％の量で使用してもよい。１種類以上の溶媒の種類および量を調節し、特定の印刷方法のためのインクを用いた印刷、装置速度などを最適化することができる。

導電性インクは、添加剤、例えば、可塑剤、潤滑剤、分散剤、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、酸化防止剤およびキレート化剤を含んでいてもよい。

インクは、望ましくは、１ｓ^−１の剪断での粘度が２０Ｐａ・ｓ以上、例えば、２０〜７５Ｐａ・ｓ以上であり、５０ｓ^−１の剪断での粘度をこの値から下げることができるレオロジーを示す。これにより、インクを印刷方法（例えば、スクリーン印刷）による用途に適したものにすることができる。インクは、印刷用途のためにずり薄化してもよいが、その後に剪断を取り除くと、基材の上に堅牢性の高い印刷パターンを作成するように迅速に粘度が得られてもよい。粘度の回復を必要としない他の印刷用途（例えば、グラビア印刷）では、このレオロジープロフィールは必要ではないだろう。

導電性インクを任意の適切な方法によって製造してもよい。方法の１例は、まず、インクの溶媒にバインダーを溶解することであり、この溶解は、熱および／または攪拌の使用を伴って行われてもよい。次いで、塊を避けるために、望ましくは徐々に加える速度で導電性材料を加えてもよい。導電性材料を加えている間に、熱および／または攪拌を再び加えてもよい。

導電性インクを使用し、印刷によって基材の上に導電性形体を作成する。任意の適切な印刷技術を用い、基材の上にインクを堆積させることによって印刷を行ってもよい。基材の上へのインクの印刷は、基材の上、または層状材料をすでに含む基材（例えば、半導体層および／または絶縁層）の上で行ってもよい。

本明細書の印刷は、基材の上にインク組成物を堆積させることを指す。印刷は、基材の上に望ましいパターンのインクを作成することができる任意のコーティング技術も含むことができる。適切な技術の例としては、スピンコーティング、ブレードコーティング、ロッドコーティング、浸漬コーティング、リソグラフィーまたはオフセット印刷、グラビア、フレキソグラフィー、スクリーン印刷、ステンシル印刷、スタンピング（例えば、ミクロ接触プリンティング）が挙げられる。

導電性インクが堆積する基材は、任意の適切な基材であってもよく、例えば、ケイ素、ガラス板、プラスチック膜、シート、布地または紙を含む。構造的に柔軟なデバイスとして、プラスチック基材、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドシートを使用してもよい。

印刷後、堆積させてパターン作成したインクについて硬化工程を行う。硬化工程は、インクの実質的にすべての溶媒を除去し、インクを基材にしっかりと付着させる工程である。硬化は、バインダーの架橋または他の変換は必要ないが、架橋可能なバインダーをインクで使用する場合、硬化工程中に架橋してもよい。堆積させてパターン作成したインクを、５０℃〜２５０℃、例えば、８０℃〜２２０℃または１００℃〜２１０℃の温度にすることによって硬化工程を行う。硬化工程が終了したとき、溶媒は、本質的に蒸発している。実質的にすべての溶媒の除去とは、溶媒の９０％より多くが系から除去されることを意味する。残ったインク膜は、本質的に導電性材料およびバインダーのみである。印刷物は接触によって損傷せず、または、言い換えると、粘着性ではない。インク膜は、バインダーのＴｇより低い温度に維持すると、異なる基材の上に接触によって裏移りまたは移動すべきではない。硬化時間の長さは、インク中の溶媒の量、インクの粘度、印刷パターンを作成するために用いられる方法、硬化に使用する温度などによって変わるだろう。スクリーン印刷の場合、硬化を５〜１２０分行ってもよい。オフセット印刷の場合、硬化を２０秒〜２分行ってもよい。グラビア印刷およびフレキソグラフィー印刷の場合、硬化を２０秒〜２分行ってもよい。必要な場合、もっと長い時間または短い時間を用いてもよい。

硬化のための加熱を、空気中、不活性雰囲気中、例えば、窒素下またはアルゴン下、または還元雰囲気中、例えば、１〜２０容積％の水素を含む窒素下で行ってもよい。常圧で、または減圧状態で、例えば、１０００ｍｂａｒ〜０．０１ｍｂａｒで加熱を行うこともできる。

「加熱」は、インクを硬化させるためにパターン形成したインクに十分なエネルギーを与えることができる任意の技術を包含する。加熱技術の例としては、熱による加熱、赤外線（「ＩＲ」）照射、レーザー線、フラッシュ光、マイクロ波、またはＵＶ照射、またはこれらの組み合わせが挙げられる。

硬化させた後、パターン形成したインクに対し、例えば、米国特許出願第１３／９２５，４３８号（本願と同日に出願したＩｆｔｉｍｅらに対する表題「ＭｅｔｈｏｄＯｆＩｍｐｒｏｖｉｎｇＳｈｅｅｔＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙＯｆＰｒｉｎｔｅｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＩｎｋｓ」に記載されるように、任意の融合工程を行ってもよい。この融合工程では、硬化したパターン形成したインクを、インクのバインダーのＴｇよりも２０℃〜１３０℃高い温度、例えば、インクのバインダーのＴｇよりも２０℃〜１００℃または３０℃〜８０℃高い温度にする。融合温度は、加熱によって達成する。インク、融合デバイスおよびプロセスは、導電性ペーストが裏移り（フューザーロールのような融合装置への転写）しないようなものである。

この温度に加え、任意の融合は、硬化したパターン形成したインクに圧力も加える。圧力は、５０ｐｓｉ〜１５００ｐｓｉ、例えば、５０ｐｓｉ〜１２００ｐｓｉまたは１００ｐｓｉ〜１０００ｐｓｉであってもよい。温度および圧力は、望ましくは、必要な温度または望ましい温度に維持した１セット以上のフューザーロールと、爪の加圧条件によって、硬化したパターン形成したインクを含む基材を供給することによって加えられる。１セット以上のフューザーロールによる供給速度は、１ｍ／分〜１００ｍ／分、例えば、５ｍ／分〜７５ｍ／分、または５ｍ／分〜６０ｍ／分である。

フューザーロールとして、任意のフューザーロール材料を使用してもよい。トップロールは、非常に硬い材料（例えば、場合により裏移りを防ぐのに役立つ剥離剤でコーティングされた鋼鉄）であってもよく、ボトムロールは、柔らかいロール（例えば、ゴムでコーティングされたロール）であってもよい。

印刷したインクに接触するフューザーロール対の片方が、印刷したパターンの裏移りを防ぐのに役立つように、ロール表面に除去可能な剥離層（例えば、油またはワックス）を含むように製造されてもよい。適切な油は、シリコーン油および官能化シリコーン油から選択される。適切なシリコーン油としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が挙げられる。適切な官能化油は、アミノ官能化ＰＤＭＳ油およびメルカプト官能化ＰＤＭＳ油から選択される。

印刷した膜と接触するフューザーロール対の片方が、良好な剥離特性を有する材料で構成される表面を、例えば、層またはコーティングとして有するように製造してもよい。適切な表面は、ポリマー、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−ペルフルオロプロピルビニルエーテル）、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、ヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンのコポリマー、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのターポリマー、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのテトラポリマー、およびこれらの組み合わせから作られてもよい。

基材の上でパターン形成したインクを作成し、パターン形成したインクを硬化させ、場合により融合するプロセスは、ライン内の連続的な様式で行われてもよく、または不連続の工程で行われてもよい。スクリーン印刷によってインクを堆積させたとき、このプロセスは、典型的には、時間がかかり過ぎてライン内の連続様式で行うことができない。スクリーン印刷および他の不連続プロセスでは、基材の上でパターン形成したインクを、硬化工程と場合による融合工程の間にある程度の時間保存してもよい。堆積方法を利用するプロセス（例えば、オフセット印刷およびグラビア／フレキソグラフィー印刷）は、ライン内の連続プロセスを用いた使用につながる。

ライン内の連続プロセスでは、連続プロセスによって簡単な連続供給のために基材材料をロール状または積み重ねた形態で保存してもよく、まず、この基材材料を印刷装置に供給し、印刷装置で、基材の上に、所定の望ましいパターンになるようにインクを印刷する。次いで、印刷した基材を、印刷装置から硬化ステーションに連続して進め、硬化ステーションで硬化を実施するために熱を加える。次いで、この物品を任意の融合システムに連続的に供給し、融合システムで、圧力および熱を加え、インクを融合させてもよい。次いで、融合システムからの出口の後で最終生成物を集め、必要な場合、または所望な場合、さらに処理してもよい。最終製品を集め、適切な場合、ロールに巻き取ってもよく、これを切断し、集めるなどしてもよい。このプロセスを通る材料の供給速度は、印刷および硬化のための必要な速度に設定されてもよく、融合供給速度のために上に記載したのと同じ供給速度であってもよい。

硬化工程および融合工程を別個に記載するが、これらの工程を同時に行ってもよく、例えば、融合工程と組み合わせて行ってもよい。融合工程中に加える熱は、印刷したインクを硬化させるように作用してもよく、それによって、プロセス効率が得られる。このような実施形態では、硬化装置は、融合装置の中にあり、装置が１つであり、同じ装置であると考えるべきである。

得られた要素を、電子機器（例えば、薄膜トランジスタ、有機発光ダイオード、ＲＦＩＤ（無線自動識別）タグ、光電池、ディスプレイ、印刷したアンテナおよび導電性要素または構成要素を必要とする他の電子機器）の電極、導電性パッド、インターコネクト、導電性ライン、導電性トラックなどとして使用してもよい。

（実施例１）
ポリビニルブチルターポリマーおよびポリビニルピロリドンのポリマーブレンドの種々のサンプルを、ブチルカルビトールの１５重量％溶液として調製した。ＰＶＢターポリマーとして、上述の式のＰＶＢターポリマー（Ｒ_１が結合であり、Ｒ_２が３個の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ_３が１個の炭素原子を含むアルキル基である）を使用した。ＰＶＢターポリマーは、Ｍｗが４０，０００〜１５０，０００であり、Ｔｇが７２〜７８℃である。ＰＶＰは、ＭＷが５５，０００である。種々のサンプルの相対的なポリマー比を以下の表１にまとめる。

剪断試験でのレオロジー特性について、サンプルを評価した。この試験では、スクリーン印刷プロセスを模倣するように設計された以下のインク剪断プロトコルにしたがって、ＡｒｅｓＧ２装置（ＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）でレオロジーを測定した（スクリーンのフラッディング、スクリーンを通るスキージおよび印刷した基材の回復）：１ｓ^−１で６０秒、次いで、５０ｓ^−１で３０秒、次いで、１ｓ^−１で１２０秒。評価するサンプルについて、レオロジー（粘度対時間）を図に示す。本出願のサンプルは、異なる剪断条件で十分な粘度差がない比較サンプルとは異なり、印刷用途で使用するための満足のいくプロフィールを示した。

（実施例２）
２〜５ミクロンの銀フレーク、ＰＶＰおよびＰＶＢターポリマーバインダーおよび溶媒を用い、サンプルインクを調製した。バインダーとしてＰＶＰのみを用い、比較例のインクも調製した。インクは以下の組成を有していた。

インクを以下のように調製した。２５０ｍＬビーカーにステンレスアンカー混合ブレードを取り付け、これにバインダーのブチルカルビトール１５重量％溶液（各インクについて表１に明記した量）を加えた。混合物をホットプレートで５５℃まで加熱し、５００ＲＰＭで撹拌した。次に、塊を避けるために、混合物に、何段階かにわけて銀フレークを徐々に加えた。混合物を１時間ブレンドし、次いで、３ロールミル（ＥｒｗｅｋａＡＲ４００型）に３回通した。最終的なインクを単離し、褐色ガラス瓶に移した。

ＡｒｅｓＧ２で制御された歪みレオメーター（ＴＡＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用い、サンプルインクおよび比較例のインクのインク粘度を評価した。角周波数１〜２５０ｒａｄ／ｓで、歪みを１０％に設定し、周波数のスイープ試験を行った。この結果は、サンプルインクがインクの粘度を上げることができ、スクリーン印刷に適したサンプルインクにするようなずり薄化特性を可能にすることを示した。比較例のインクは、この特性を示さなかった。

サンプルインクおよび比較例のインク、および２種類の市販の導電性インク（ＤｕＰｏｎｔ５０２５およびＨｅｎｋｅｌＰＭ４０６）を、ドローダウンスクエアを用い、Ｇａｒｄｃｏ自動化ドローダウン装置を用い、２ｍｉｌのＭｙｌａｒ膜の上に濡れた厚みが１ｍｉｌおよび２ｍｉｌになるように室温でコーティングした。対流炉中、１２０℃で３０分かけて膜を熱によって硬化させた。

堆積したインクの導電性を測定するために、２点プローブ測定を以下のように行った。長さ１００ｍｍ、幅２ｍｍのラインを切断して膜にし、試験した。マルチメーターを用いて抵抗を測定した。ライン上のいくつかの場所でラインコーティングの厚みを測定し、平均厚みを計算した。シート抵抗は、以下の式によって与えられる。

ここで、

シート抵抗は、インクに特有である。シート抵抗値が低いほど、導電性が良好である。目標は、シート抵抗をできるだけ小さくすることである。

各サンプルの導電性を測定し、その値を表３に報告する。

上の結果は、本出願のインクを用いると、改良された導電性／シート抵抗が、優れた粘度プロフィールとともに達成されることを示す。本明細書のインクは、望ましくは、１１ｍΩ／ｓｑ．／ｍｉｌ以下のシート抵抗を示す。

Claims

導電性材料と、ポリビニルブチラールターポリマーおよびポリビニルピロリドンを含む熱可塑性バインダーと、溶媒とで構成され、
ポリビニルピロリドンとポリビニルブチラールターポリマーとの重量比は、１：３〜１：３０である、導電性インク。
導電性材料は、平均粒径が０．５〜１０ミクロンであり、アスペクト比として少なくとも３対１の導電性粒状物である、請求項１に記載の導電性インク。
導電性材料は、平均粒径が２〜１０ミクロンの銀フレークである、請求項２に記載の導電性インク。
ポリビニルブチラールターポリマーは、以下の式を有し、

式中、Ｒ_１は、化学結合または１〜２０個の炭素を含む二価の炭化水素結合であり；Ｒ_２およびＲ_３は、独立して、１〜２０個の炭素原子を含むアルキル基、芳香族基または置換芳香族基であり；ｘ、ｙおよびｚは、独立して、それぞれ重量％としてあらわされる対応する繰り返し単位の比率をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、長いポリマー鎖にランダムに分布しており、ｘ、ｙおよびｚの合計は１００重量％であり、ｘは、５重量％〜４０重量％であり、ｙは、５０重量％〜９５重量％であり、ｚは、０．１重量％〜１５重量％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性インク。
ポリビニルブチラールターポリマーは、重量平均分子量が１０，０００〜６００，０００ダルトンであり、ガラス転移温度が６０℃〜１００℃である、請求項４に記載の導電性インク。
溶媒が、エチレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、プロピレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、ジエチレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、ジプロピレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるグリコールエーテル溶媒である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性インク。
インクは、１ｓ^−１の剪断での粘度が２０Ｐａ・ｓ以上であり、５０ｓ^−１の剪断での粘度がこの値から低下する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の導電性インク。
導電性材料と、ポリビニルブチラールターポリマーおよびポリビニルピロリドンを含む熱可塑性バインダーと、溶媒とで構成され、
ポリビニルピロリドンとポリビニルブチラールターポリマーとの重量比は、１：３〜１：３０であり、
インクは、シート抵抗が１１ｍΩ／ｓｑ．／ｍｉｌ以下である、導電性インク。
平均粒径が２〜５ミクロンの銀フレークと、
以下の式

〔式中、Ｒ_１は、化学結合または１〜２０個の炭素を含む二価の炭化水素結合であり；Ｒ_２およびＲ_３は、独立して、１〜２０個の炭素原子を含むアルキル基、芳香族基または置換芳香族基であり；ｘ、ｙおよびｚは、独立して、それぞれ重量％としてあらわされる対応する繰り返し単位の比率をあらわし、それぞれの繰り返し単位は、ポリマー鎖にランダムに分布しており、ｘ、ｙおよびｚの合計は１００重量％であり、ｘは、５重量％〜４０重量％であり、ｙは、５０重量％〜９５重量％であり、ｚは、０．１重量％〜１５重量％である〕を有するポリビニルブチラールターポリマーバインダーと、
ポリビニルピロリドンと、
溶媒とで構成され、
ポリビニルピロリドンとポリビニルブチラールターポリマーとの重量比は、１：３〜１：３０である、導電性インク。