JP6487846B2 - プリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物 - Google Patents
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Description
a)表面に有機物がコーティングされた銅(Cu)ナノ粒子、銅−異種金属ナノ粒子またはこれらの混合物40乃至90重量%;
b)バインダー樹脂1乃至30重量%;
c)モノマーおよびオリゴマー1乃至20重量%;
d)硬化剤0.1乃至3重量%;および
e)残量の溶媒
を含むことを特徴とするプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物を提供する。
a)表面に有機物がコーティングされた銅ナノ粒子
市中で一般に販売されている1μm以上の銅粒子は低温で粒子間融着が起こりにくいため低抵抗を実現するのが難しく、長時間加熱して融着させる場合、酸化が先に起こりながら伝導度を完全に失う短所がある。また、市中で販売される銅粒子の場合、表面にコーティングされた有機物がないため容易に酸化される。
本発明ではペースト組成物に接着力および印刷のためのレオロジー特性を付与するためにバインダー樹脂を含む。
本発明では組成物の流動性(Viscosity)特性を高めるためにモノマーまたはオリゴマーを使用する。
前記バインダー、およびモノマーおよびオリゴマーの組み合わせのみでは多様なプリンテッドエレクトロニクスで基板との接着力を確保できないため、熱焼成によって硬化が可能な硬化剤と共に添加して接着力を高めることができる。
本発明ではペーストの粘度を調節しナノ粒子の分散を強化するために溶媒を使用する。
本発明に使用可能な溶媒としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルピロリドン、テルピネオール、などを用いることができ、含量は組成物中の残部の量で含まれる。
金属前駆体として銅前駆体CuCl230gを水450mlに溶解させた水溶液に、トリエチルアミン22.3gを添加し、緑色の混合溶液がゲル相の薄緑色物質に変わるまで強制攪拌を実施した。その後、ヒドラジン27.5gを徐々に投入して溶液が暗紅色または濃い赤色に変わるまで強制攪拌を実施した。この時、反応温度は45℃で維持した。
金属前駆体として銅前駆体CuCl230gの代わりに銅前駆体CuCl227gと亜鉛前駆体3gを使用したことを除いては、前記合成例1と同様な方法で銅−亜鉛ナノ粒子を合成した。
金属前駆体として銅前駆体CuCl230gの代わりに銅前駆体CuCl227gとアルミニウム前駆体3gを使用したことを除いては、前記合成例1と同様な方法で銅−アルミニウムナノ粒子を合成した。
反応器にエチルセルロース重合体10g、溶媒としてテルピネオール72gおよびブチルカルビトール18gを入れ、樹脂が完全に溶けるまで65℃で攪拌した。樹脂が完全に溶けると、前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gにバインダー樹脂8gを入れ完全に混じるまでペーストミキサーを用いて一定以上の速度で攪拌した。このように製造された銅ペーストに3官能基以上のアクリル系単量体のうちのジペンタアリールスリトールヒドロキシペンタアクリレート(DPHA)2.6g程度を添加した後、200℃未満の温度でラジカルを発生して熱硬化が可能な硬化剤で0.2gを添加して完成した。約1分間追加攪拌を行ってペースト組成物を完成した。
前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりに前記合成例2で製造された銅−亜鉛ナノ粒子30gを使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりに前記合成例1で製造された銅ナノ粒子15gおよび合成例2で製造された銅−亜鉛ナノ粒子15gを使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりに前記合成例1で製造された銅ナノ粒子15gおよび合成例3で製造された銅−アルミニウムナノ粒子15gを使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
アクリル系単量体の代わりに分子量が2,000以上である多官能基のウレタンアクリレート系のオリゴマーを使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
アクリル系単量体の代わりに分子量500以上であるビスフェノール系のエポキシオリゴマーを使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
エチルセルロース重合体10gの代わりにエチルセルロース重合体8gおよびエポキシ樹脂2gを使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
エチルセルロース重合体10gの代わりにエチルセルロース重合体8gおよびエポキシ樹脂2gを使用し、アクリル系単量体の代わりにウレタン系単量体を使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
エチルセルロース重合体10gの代わりにエチルセルロース重合体8gおよびエポキシ樹脂2gを使用し、アクリル系単量体の代わりにエポキシ系単量体を使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりに前記合成例1で製造された銅ナノ粒子15gおよび合成例2で製造された銅−亜鉛ナノ粒子15gを使用し、アクリル系単量体の代わりにウレタン系単量体を使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりに前記合成例1で製造された銅ナノ粒子15gおよび合成例2で製造された銅−亜鉛ナノ粒子15gを使用し、アクリル系単量体の代わりにエポキシ系単量体を使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
エチルセルロース重合体10gの代わりにエチルセルロース重合体8gおよびエポキシ樹脂2gを使用し、前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりに前記合成例1で製造された銅ナノ粒子15gおよび合成例2で製造された銅−亜鉛ナノ粒子15gを使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
エチルセルロース重合体10gの代わりにエチルセルロース重合体8gおよびエポキシ樹脂2gを使用し、前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりに前記合成例1で製造された銅ナノ粒子15gおよび合成例2で製造された銅−亜鉛ナノ粒子15gを使用し、アクリル系単量体の代わりにウレタン系単量体を使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
エチルセルロース重合体10gの代わりにエチルセルロース重合体8gおよびエポキシ樹脂2gを使用し、前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりに前記合成例1で製造された銅ナノ粒子15gおよび合成例2で製造された銅−亜鉛ナノ粒子15gを使用し、アクリル系単量体の代わりにエポキシ系単量体を使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
前記合成例1で製造された銅ナノ粒子30gの代わりにアルドリッチ社から購入した銅粒子30gを使用したことを除いては、前記実施例1と同様な方法でペースト組成物を製造した。
前記実施例1乃至14および比較例1で製造された銅ペースト組成物の物性評価のために、各組成物をパターンが形成されている290メッシュスクリーン網を通してポリイミドフィルムの上に印刷し、形成された塗膜を50℃で乾燥後、200℃で3分間熱風で焼成した後(図4)、マルチテスターで印刷されたパターンに直接測定して伝導度を測定し、印刷されたパターンをASTM D3359の方法で接着力評価を行い、その結果を下記表1に示した。
Claims (15)
- a)表面に有機物がコーティングされた銅(Cu)ナノ粒子、表面に有機物がコーティングされた銅−異種金属ナノ粒子の混合物40乃至90重量%、
b)バインダー樹脂1乃至30重量%、
c)モノマーおよびオリゴマー1乃至20重量%、
d)硬化剤0.1乃至3重量%、および
e)残量の溶媒
を含むことを特徴とするプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物であって、
前記異種金属が亜鉛またはアルミニウムであることを特徴とし、
前記a)が、純粋な銅ナノ粒子に有機物がコーティングされたもの30−70重量部と、銅−異種金属ナノ粒子に有機物がコーティングされたもの70−30重量部とが混合された100重量部であることを特徴とするプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。 - 前記ナノ粒子は、平均粒子大きさが50乃至1,000nmであることを特徴とする請求項1に記載のプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。
- 前記銅−異種金属が、銅100重量部に対して異種金属1乃至30重量部が混合されたことを特徴とする請求項1に記載のプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。
- 前記有機物がアミンであることを特徴とする請求項1に記載のプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。
- 前記有機物が粒子の0.1乃至4重量%であることを特徴とする請求項1に記載のプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。
- 前記バインダー樹脂が、セルロース系、エポキシ系、ポリエステル系樹脂およびこれらのうちの一つ以上混合して製造された共重合体からなる群より選択された1種以上のものであることを特徴とする請求項1に記載のプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。
- 前記モノマーおよびオリゴマーが、アクリル系、ウレタン系およびエポキシ系からなる群より選択された1種以上のものであることを特徴とする請求項1に記載のプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。
- 前記硬化剤が、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、イソシアネート、無水フタル酸からなる群より選択された1種以上のものであることを特徴とする請求項1に記載のプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。
- 前記溶媒が、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルピロリドン、テルピネオールおよびこれらの混合物からなる群より選択された1種以上のものであることを特徴とする請求項1に記載のプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物。
- 請求項1によるプリンテッドエレクトロニクス用銅ペースト組成物を基板に印刷した後、乾燥および焼成を遂行する段階を含むことを特徴とする電子印刷(プリンテッドエレクトロニクス)方法。
- 前記基板がポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項10に記載の電子印刷(プリンテッドエレクトロニクス)方法。
- 前記印刷がスクリーン印刷であることを特徴とする請求項10に記載の電子印刷(プリンテッドエレクトロニクス)方法。
- 前記焼成が150−200℃で行われることを特徴とする請求項10に記載の電子印刷(プリンテッドエレクトロニクス)方法。
- 請求項10による電子印刷(プリンテッドエレクトロニクス)方法によって製造された電子印刷(プリンテッドエレクトロニクス)物品。
- 前記電子印刷(プリンテッドエレクトロニクス)物品が軟性回路基板であることを特徴とする請求項14に記載の電子印刷(プリンテッドエレクトロニクス)物品。
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