JP6737872B2 - はんだ付け可能なポリイミド系ポリマー厚膜導電体を形成するためのプロセス - Google Patents
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Description
(i)基材を提供する工程と、
(ii)ペースト組成物を調製する工程であって、
(a)60〜95重量%の電気導電性金属粉末と、
(b)2〜6重量%のポリイミドポリマーと、
(c)有機溶媒と、
を含み、
重量%はペースト組成物の総重量に基づき、電気導電性金属粉末は、有機溶媒に分散され、且つ、ポリイミドポリマーは、有機溶媒に溶解され、且つ、電気導電性金属粉末の重量のポリイミドポリマーの重量に対する比は13〜40である、工程と、
(iii)ペースト組成物を所望のパターンで基材に対して塗布する工程と、
(iv)工程(iii)で塗布されたペースト組成物を、280〜320℃の温度で少なくとも30分間加熱することにより硬化させる工程であって、但し、ポリイミドポリマーの重量に対する電気導電性金属粉末の重量の比が30より大きい場合、250〜320℃の温度で少なくとも30分間加熱することにより硬化を行うことができるという条件である硬化させる工程と、
を含む。
Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(3,4’−ODA)、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(TFMB)、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス(2−アミノフェノール)(6F−AP)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(FDA)、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン(DAM)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシフェニル)]プロパン(BAPP)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシフェニル))]ヘキサフルオロプロパン(HFBAPP)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB−133)、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(ビス−A−AF)、4,4’−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチル−エチリデン)、及びビスアニリン(ビスアニリン−M)からなる群から選択されるジアミン成分、又はジアミン成分の混合物であり、但し、
i.XがOである場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、及び3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(3,4’−ODA)、BAPP、APB−133、又はビスアニリン−Mでなく、
ii.XがS(O)2である場合、Yは、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)でなく、
iii.XがC(CF3)2である場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(FDA)、又は3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)でなく、且つ、
iv.XがO−Ph−C(CH3)2−Ph−O又はO−Ph−O−である場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、FDA、3,4’−ODA、DAM、BAPP、APB−133、又はビスアニリン−Mでない)によって表される。
本発明のポリマー厚膜組成物における電気導電性金属粉末は、電気導電性金属粒子の粉末である。
本プロセスで使用されるペースト組成物に、320℃までの温度に耐えることができるポリイミドポリマーを使用することができる。
Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(3,4’−ODA)、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(TFMB)、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス(2−アミノフェノール)(6F−AP)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(FDA)、2,3,5,6−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン(DAM)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシフェニル)]プロパン(BAPP)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシフェニル))]ヘキサフルオロプロパン(HFBAPP)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB−133)、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(ビス−A−AF)、4,4’−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチル−エチリデン)、及びビスアニリン(ビスアニリン−M)からなる群から選択されるジアミン成分、又はジアミン成分の混合物であり、但し、
i.XがOである場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、及び3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(3,4’−ODA)、BAPP、APB−133、又はビスアニリン−Mでなく、
ii.XがS(O)2である場合、Yは、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)でなく、
iii.XがC(CF3)2である場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(FDA)、又は3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)でなく、且つ、
iv.XがO−Ph−C(CH3)2−Ph−O又はO−Ph−O−である場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、FDA、3,4’−ODA、DAM、BAPP、APB−133、又はビスアニリン−Mでない)によって表される。
電気導電性金属粉末は、有機溶媒に分散され、且つ、ポリイミドポリマーは、有機溶媒に溶解される。電気導電性金属粉末は、機械的混合によって分散され、印刷のための適切な稠度及びレオロジーを有するペースト状組成物を形成する。
ポリマー厚膜ペースト組成物は、電気デバイスに用いられるものに典型的な基材に蒸着される。典型的な実施形態においては、基材は気体及び水分に対して不浸透性である。基材は、可撓性材料のシートであり得る。可撓性材料は、ポリイミドフィルム、例えば、Kapton(登録商標)などの不浸透性材料であり得る。また、材料は、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、又は、その上に蒸着された任意の金属又は誘電層を有するプラスチックシートの組み合わせからなる複合材料であり得る。基材は、アルミナ、アルミニウム、又はプロセス温度に耐えることができる任意の材料であり得る。
スクリーン印刷可能なポリイミド系ポリマー厚膜ペースト組成物を、3〜4μmの平均粒径を有する銀フレークを用いて調製した。ポリイミド系ポリマー厚膜ペースト組成物の成分は、
68.6重量%の銀粉末
6.6重量%のポリイミド#1
10.4重量%のブチルカルビトールアセテート
4重量%の二塩基性アセテート(DBE−3)
10.4重量%のアジピン酸ジエチルであり、
重量%は、組成物の総重量に基づく。ポリイミドの重量に対する銀の重量の比は、10.4である。
スクリーン印刷可能なAg組成物を、3〜4ミクロンの平均粒径を有する銀フレークを用いて調製した。PTF銀導電体組成物の成分は、
84重量%の銀粉末
3.4重量%のポリイミド#1
5.3重量%のブチルカルビトールアセテート
2重量%の二塩基性アセテート(DBE−3)
5.3重量%のアジピン酸ジエチルであり、
重量%は、組成物の総重量に基づく。ポリイミドの重量に対する銀の重量の比は、24.7である。
スクリーン印刷可能なAg組成物を、3〜4ミクロンの平均粒径を有する銀フレークを用いて調製した。PTF銀導電体組成物の成分は、
79.7重量%の銀粉末
4重量%のポリイミド#1
16.1重量%のトリエチルホスフェート
0.2重量%のオレイン酸であり、
重量%は、組成物の総重量に基づく。ポリイミドの重量に対する銀の重量の比は、19.9である。
スクリーン印刷可能なAg組成物を、3〜4ミクロンの平均粒径を有する銀フレークを用いて調製した。PTF銀導電体組成物の成分は、
82.9重量%の銀粉末
2.5重量%のポリイミド#1
14.6重量%のトリエチルホスフェートであり、
重量%は、組成物の総重量に基づく。ポリイミドの重量に対する銀の重量の比は、33.2である。
スクリーン印刷可能なAg組成物を、3〜4ミクロンの平均粒径を有する銀フレークを用いて調製した。PTF銀導電体組成物の成分は、
78.3重量%の銀粉末
3.4重量%のポリイミド#2
8.7重量%のトリエチルホスフェート
4.1重量%のブチルカルビトールアセテート
1.4重量%の二塩基性酢酸塩(DBE−3)
4.1重量%のアジピン酸ジエチルであり、
重量%は、組成物の総重量に基づく。ポリイミドの重量に対する銀の重量の比は、23.0である。
スクリーン印刷可能なAg組成物を、3〜4ミクロンの平均粒径を有する銀フレークを用いて調製した。PTF銀導電体組成物の成分は、
77.7重量%の銀粉末
5.2重量%のポリイミド#1
7.2重量%のブチルカルビトールアセテート
2.7重量%の二塩基性酢酸塩(DBE−3)
7.2重量%のアジピン酸ジエチルであり、
重量%は、組成物の総重量に基づく。ポリイミドの重量に対する銀の重量の比は、14.9である。
スクリーン印刷可能なAg組成物を、3〜4ミクロンの平均粒径を有する銀フレークを用いて調製した。PTF銀導電体組成物の成分は、
79.1重量%の銀粉末
4重量%のポリイミド
16.5重量%のトリエチルホスフェート
0.2重量%のオレイン酸
0.2重量%のシリコンオイル(PDMS)であり、
重量%は、組成物の総重量に基づく。ポリイミドポリマーの重量に対する銀粉末の重量の比は、19.8であった。
本発明は以下の実施の態様を含むものである。
[1]はんだ付け可能なポリイミド系ポリマー厚膜導電体を形成するプロセスであって、
(i)基材を提供する工程と、
(ii)ペースト組成物を調製する工程であって、前記ペースト組成物が、
(a)60〜95重量%の電気導電性金属粉末と、
(b)2〜6重量%のポリイミドポリマーと、
(c)有機溶媒と、
を含み、
前記重量%は前記ペースト組成物の総重量に基づいており、前記電気導電性金属粉末が前記有機溶媒に分散され、且つ、前記ポリイミドポリマーが前記有機溶媒に溶解され、且つ、前記電気導電性金属粉末の前記ポリイミドに対する比が13〜40である、工程と、
(iii)前記ペースト組成物を所望のパターンで前記基材に対して塗布する工程と、
(iv)工程(iii)で塗布された前記ペースト組成物を、280〜320℃の温度で少なくとも30分間加熱することにより硬化させる工程であって、但し、前記ポリイミドポリマーの重量に対する前記電気導電性金属粉末の重量の比が30より大きい場合、250〜320℃の温度で少なくとも30分間加熱することにより硬化を行うことができるという条件である、工程と、
を含むプロセス。
[2]工程(iii)の後であるが工程(iv)の前に、工程(iii)において塗布された前記ペースト組成物が、前記有機溶媒を除去するのに十分な温度で加熱することによって乾燥される、[1]に記載のプロセス。
[3]前記ペースト組成物が、75〜90重量%の電気導電性金属粉末を含む、[1]に記載のプロセス。
[4]前記電気導電性金属が、Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Ni;Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Niの合金;Ag、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Niのうちの1つで被覆されたAg、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、Al、Niの1つ、及びこれらの混合物、からなる群から選択される、[1]に記載のプロセス。
[5]前記電気導電性金属がAgである、[1]に記載のプロセス。
[6]工程(iv)における前記加熱時間が少なくとも1時間である、[1]に記載のプロセス。
[7]前記ポリイミドポリマーが、式I:
Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(3,4’−ODA)、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル(TFMB)、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ビス(2−アミノフェノール)(6F−AP)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(FDA);2,3,5,6−テトラメチル−1,4−フェニレンジアミン(DAM)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシフェニル)]プロパン(BAPP)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシフェニル))]ヘキサフルオロプロパン(HFBAPP)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB−133)、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(ビス−A−AF)、4,4’−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4’−[1,3−フェニレンビス(1−メチル−エチリデン)]、及びビスアニリン(ビスアニリン−M)からなる群から選択されるジアミン成分、又はジアミン成分の混合物であり、但し、
i.XがOである場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、及び3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(3,4’−ODA)、BAPP、APB−133、又はビスアニリン−Mでなく、
ii.XがS(O) 2 である場合、Yは、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)でなく、
iii.XがC(CF 3 ) 2 である場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、ビス−(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン(BAPS)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(FDA)、又は3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(3,3’−DDS)でなく、且つ、
iv.XがO−Ph−C(CH 3 ) 2 −Ph−O又はO−Ph−O−である場合、Yは、m−フェニレンジアミン(MPD)、FDA、3,4’−ODA、DAM、BAPP、APB−133、又はビスアニリン−Mでない)
によって表される、請求項1に記載のプロセス。
[8]前記基材が、ポリイミド、アルミナ、又はアルミニウムである、[1]に記載のプロセス。
[9][1]に記載のプロセスによって形成されたはんだ付け可能なポリイミド系ポリマー厚膜導電体を含む電気デバイス。
[10][2]に記載のプロセスによって形成されたはんだ付け可能なポリイミド系ポリマー厚膜導電体を含む電気デバイス。
Claims (1)
- はんだ付け可能なポリイミド系ポリマー厚膜導電体を形成するプロセスであって、
(i)基材を提供する工程と、
(ii)ペースト組成物を調製する工程であって、前記ペースト組成物が、
(a)60〜95重量%の電気導電性金属粉末と、
(b)2〜6重量%のポリイミドポリマーと、
(c)有機溶媒と、
を含み、
前記重量%は前記ペースト組成物の総重量に基づいており、前記電気導電性金属粉末が前記有機溶媒に分散され、且つ、前記ポリイミドポリマーが前記有機溶媒に溶解され、且つ、前記電気導電性金属粉末の前記ポリイミドに対する比が13〜40である、工程と、
(iii)前記ペースト組成物を所望のパターンで前記基材に対して塗布する工程と、
(iv)工程(iii)で塗布された前記ペースト組成物を、280〜320℃の温度で少なくとも30分間加熱することにより硬化させる工程であって、但し、前記ポリイミドポリマーの重量に対する前記電気導電性金属粉末の重量の比が30より大きい場合、250〜320℃の温度で少なくとも30分間加熱することにより硬化を行うことができるという条件である、工程と、
を含むプロセス。
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