JP6816982B2 - 銀インク組成物 - Google Patents
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Description
306.47e−0.139x≦y≦2403.2e−0.128x ・・・・(i)
の関係を満たす(ただし、xは0〜42である。)ように処理する工程を行って得られたものであり、前記銀インク組成物のL*a*b*表色系における、a * の値が1.48〜1.90であり、b*の値が−0.60〜−0.10である、銀インク組成物を提供する。
本発明の銀インク組成物は、下記一般式(1)で表わされるβ−ケトカルボン酸銀(以下、「β−ケトカルボン酸銀(1)」と略記することがある)と、炭素数25以下のアミン化合物、炭素数25以下の第4級アンモニウム塩、アンモニア、及び前記アミン化合物又はアンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩からなる群から選択される1種以上の含窒素化合物(以下、単に「含窒素化合物」と略記することがある)と、シュウ酸、ヒドラジン及び下記一般式(5)で表される化合物からなる群から選択される1種以上の還元剤と、下記一般式(2)で表されるアセチレンアルコール類(以下、「アセチレンアルコール(2)」と略記することがある)と、が配合されてなり、L*a*b*表色系におけるb*の値が−0.60〜−0.10となるものである。
H−C(=O)−R21 ・・・・(5)
(式中、R21は、炭素数20以下のアルキル基、アルコキシ基若しくはN,N−ジアルキルアミノ基、水酸基又はアミノ基である。)
Y1はそれぞれ独立にフッ素原子、塩素原子、臭素原子又は水素原子であり;R1は炭素数1〜19の脂肪族炭化水素基又はフェニル基であり;R2は炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基であり;R3は炭素数1〜16の脂肪族炭化水素基であり;R4及びR5はそれぞれ独立に炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基であり;R6は炭素数1〜19の脂肪族炭化水素基、水酸基又は式「AgO−」で表される基であり;
X1はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基、ハロゲン原子、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはベンジル基、シアノ基、N−フタロイル−3−アミノプロピル基、2−エトキシビニル基、又は一般式「R7O−」、「R7S−」、「R7−C(=O)−」若しくは「R7−C(=O)−O−」で表される基であり;
R7は、炭素数1〜10の脂肪族炭化水素基、チエニル基、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基若しくはジフェニル基である。)
本発明の銀インク組成物を連続印刷に供した場合に、上述のような効果が得られる理由は定かではないが、本発明の銀インク組成物は、凹部又は孔部に充填された状態から転写されるときに、凹部又は孔部に残存し難い(詰まり難い)特性を有しているからではないかと推測される。
一方、銀インク組成物の充填部の深さは、1〜20μmであることが好ましい。
以下、各成分について、説明する。
β−ケトカルボン酸銀(1)は、反応によって金属銀を形成する、金属銀の形成材料であり、前記一般式(1)で表される。
式中、Rは1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよい炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基若しくはフェニル基、水酸基、アミノ基、又は一般式「R1−CY1 2−」、「CY1 3−」、「R1−CHY1−」、「R2O−」、「R5R4N−」、「(R3O)2CY1−」若しくは「R6−C(=O)−CY1 2−」で表される基である。
Rにおける環状の前記アルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、1−アダマンチル基、2−アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられる。
Rにおける前記アルキニル基としては、例えば、エチニル基(−C≡CH)、プロパルギル基(−CH2−C≡CH)等の、Rにおける前記アルキル基の炭素原子間の1個の単結合(C−C)が三重結合(C≡C)に置換された基が挙げられる。
置換基である前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数が1〜16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR2は、炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基であり、例えば、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR3は、炭素数1〜16の脂肪族炭化水素基であり、例えば、炭素数が1〜16である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR4及びR5は、それぞれ独立に炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基である。すなわち、R4及びR5は、互いに同一でも異なっていてもよく、例えば、炭素数が1〜18である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RにおけるR6は、炭素数1〜19の脂肪族炭化水素基、水酸基又は式「AgO−」で表される基であり、R6における前記脂肪族炭化水素基としては、例えば、炭素数が1〜19である点以外は、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
X1における炭素数1〜20の脂肪族炭化水素基としては、例えば、Rにおける前記脂肪族炭化水素基と同様のものが挙げられる。
X1におけるフェニル基及びベンジル基は、1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよく、好ましい前記置換基としては、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)、ニトロ基(−NO2)等が挙げられ、置換基の数及び位置は特に限定されない。そして、置換基の数が複数である場合、これら複数個の置換基は互いに同一でも異なっていてもよい。
R7がチエニル基又はジフェニル基である場合、これらの、X1において隣接する基又は原子(酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、カルボニルオキシ基)との結合位置は、特に限定されない。例えば、チエニル基は、2−チエニル基及び3−チエニル基のいずれでもよい。
そして、これらカルボン酸銀の中でも、2−メチルアセト酢酸銀及びアセト酢酸銀は、後述する含窒素化合物(なかでもアミン化合物)との相溶性に優れ、銀インク組成物(A)の高濃度化に、特に適したものとして挙げられる。
前記含窒素化合物は、炭素数25以下のアミン化合物(以下、「アミン化合物」と略記することがある)、炭素数25以下の第4級アンモニウム塩(以下、「第4級アンモニウム塩」と略記することがある)、アンモニア、炭素数25以下のアミン化合物が酸と反応してなるアンモニウム塩(以下、「アミン化合物由来のアンモニウム塩」と略記することがある)、及びアンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩(以下、「アンモニア由来のアンモニウム塩」と略記することがある)からなる群から選択される1種以上のものである。すなわち、配合される含窒素化合物は、1種のみでよいし、2種以上でもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせ及び比率は、任意に選択できる。
前記アミン化合物は、炭素数が1〜25であり、第1級アミン、第2級アミン及び第3級アミンのいずれでもよい。また、前記第4級アンモニウム塩は、炭素数が4〜25である。前記アミン化合物及び第4級アンモニウム塩は、鎖状及び環状のいずれでもよい。また、アミン部位又はアンモニウム塩部位を構成する窒素原子(例えば、第1級アミンのアミノ基(−NH2)を構成する窒素原子)の数は1個でもよいし、2個以上でもよい。
好ましい前記モノアルキルアミンとして、具体的には、n−ブチルアミン、n−へキシルアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−オクタデシルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、3−アミノペンタン、3−メチルブチルアミン、2−ヘプチルアミン(2−アミノヘプタン)、2−アミノオクタン、2−エチルヘキシルアミン、1,2−ジメチル−n−プロピルアミン等が挙げられる。
前記ヘテロアリール基は、単環状及び多環状のいずれでもよく、その環員数(環骨格を構成する原子の数)も特に限定されないが、3〜12員環であることが好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1個有する単環状のものとしては、例えば、フラニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1個有する単環状のものとしては、例えば、チエニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1〜2個及び窒素原子を1〜3個有する単環状のものとしては、例えば、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、モルホリニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜2個及び窒素原子を1〜3個有する単環状のものとしては、例えば、チアゾリル基、チアジアゾリル基、チアゾリジニル基等が挙げられ、3〜8員環であることが好ましく、5〜6員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、窒素原子を1〜5個有する多環状のものとしては、例えば、インドリル基、イソインドリル基、インドリジニル基、ベンズイミダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、インダゾリル基、ベンゾトリアゾリル基、テトラゾロピリジル基、テトラゾロピリダジニル基、ジヒドロトリアゾロピリダジニル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ジチアナフタレニル基、ベンゾチオフェニル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、酸素原子を1〜2個及び窒素原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾオキサジアゾリル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ヘテロアリール基で、硫黄原子を1〜2個及び窒素原子を1〜3個有する多環状のものとしては、例えば、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基等が挙げられ、7〜12員環であることが好ましく、9〜10員環であることがより好ましい。
前記ジアミンは炭素数が1〜10であることが好ましく、より好ましいものとしては、例えば、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン等が挙げられる。
好ましい前記ジアルキルアミンとして、具体的には、N−メチル−n−ヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、ジ(2−エチルへキシル)アミン等が挙げられる。
好ましい前記トリアルキルアミンとして、具体的には、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン等が挙げられる。
前記ジアルキルモノアリールアミンを構成するアリール基は、前記モノアリールアミンを構成するアリール基と同様であり、炭素数が6〜10であることが好ましい。
前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを構成するアルキル基は、前記モノアルキルアミンを構成するアルキル基と同様であり、炭素数が1〜19であることが好ましい。また、ハロゲン化テトラアルキルアンモニウム一分子中の4個のアルキル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。すなわち、4個のアルキル基は、すべてが同じでもよいし、すべてが異なっていてもよく、一部だけが異なっていてもよい。
前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムを構成するハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
好ましい前記ハロゲン化テトラアルキルアンモニウムとして、具体的には、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
環状アミンであれば、好ましいものとして、例えば、ピリジン等が挙げられる。
また、置換基である前記アリール基及びアルキル基は、さらに1個以上の水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、このようなハロゲン原子で置換された置換基を有するモノアルキルアミンとしては、例えば、2−ブロモベンジルアミン等が挙げられる。ここで、前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
そして、これらアミン化合物の中でも、2−エチルヘキシルアミンは、前記カルボン酸銀との相溶性に優れ、銀インク組成物の高濃度化に特に適しており、さらに金属銀からなる層の表面粗さの低減に特に適したものとして挙げられる。
本発明において、前記アミン化合物由来のアンモニウム塩は、前記アミン化合物が酸と反応してなるアンモニウム塩であり、前記酸は、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸でもよいし、酢酸等の有機酸でもよく、酸の種類は特に限定されない。
前記アミン化合物由来のアンモニウム塩としては、例えば、n−プロピルアミン塩酸塩、N−メチル−n−ヘキシルアミン塩酸塩、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン塩酸塩等が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において、前記アンモニア由来のアンモニウム塩は、アンモニアが酸と反応してなるアンモニウム塩であり、ここで酸としては、例えば、前記アミン化合物由来のアンモニウム塩の場合と同じものが挙げられる。
前記アンモニア由来のアンモニウム塩としては、例えば、塩化アンモニウム等が挙げられるが、これに限定されない。
そして、前記含窒素化合物としては、前記アミン化合物、第4級アンモニウム塩、アミン化合物由来のアンモニウム塩及びアンモニア由来のアンモニウム塩からなる群から選択される1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせ及び比率は、任意に選択できる。
本発明における還元剤は、シュウ酸(HOOC−COOH)、ヒドラジン(H2N−NH2)及び下記一般式(5)で表される化合物(以下、「化合物(5)」と略記することがある)からなる群から選択される1種以上のものである。
H−C(=O)−R21 ・・・・(5)
(式中、R21は、炭素数20以下のアルキル基、アルコキシ基若しくはN,N−ジアルキルアミノ基、水酸基又はアミノ基である。)
すなわち、配合される還元剤は、1種のみでよいし、2種以上でもよく、2種以上を併用する場合、その組み合わせ及び比率は、任意に選択できる。
窒素原子に結合している前記アルキル基は、それぞれ直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、例えば、炭素数が1〜19である点以外は、前記一般式(1)のRにおける前記アルキル基と同様のもの等が挙げられる。
アセチレンアルコール(2)は、前記一般式(2)で表される。
式中、R’及びR’’は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、又は1個以上の水素原子が置換基で置換されていてもよいフェニル基である。
R’及びR’’における炭素数1〜20のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。R’及びR’’における前記アルキル基としては、例えば、Rにおける前記アルキル基と同様のものが挙げられる。
また、本発明の銀インク組成物は、本発明の効果を損なわない範囲内において、前記必須成分(すなわち、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤及びアセチレンアルコール(2))以外に、さらに他の成分が配合されてなるものでもよい。
前記他の成分としては、例えば、アセチレンアルコール(2)以外のアルコール(以下、「他のアルコール」と略記することがある)、アセチレンアルコール(2)及び前記他のアルコール以外の溶媒等が挙げられる。
なかでも、銀インク組成物(A)において、全成分の総配合量に対する、前記他のアルコール及び溶媒以外の成分の配合量の割合は、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、銀インク組成物(A)において、全成分の総配合量に対する、前記他のアルコール及び溶媒以外の成分の配合量の割合の下限値は、特に限定されず、例えば、0質量%であってもよい。
前記他のアルコールは、アセチレンアルコール(2)以外のアルコールであれば特に限定されない。
ただし、前記他のアルコールは、常温で液状であるものが好ましい。なお、本明細書において、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、15〜30℃の温度等が挙げられる。
アセチレンアルコール(2)以外のアセチレンアルコールは、前記一般式(2)で表されない、炭素原子間の三重結合(C≡C)を有するアルコールであれば特に限定されない。
アセチレンアルコール(2)以外のアセチレンアルコールは、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよいが、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。
アセチレンアルコール(2)及びそれ以外のアルコールは、炭素原子間の三重結合(C≡C)を有しないアルコールであれば特に限定されず、例えば、一価アルコール及び二価以上の多価アルコールのいずれでもよく、飽和アルコール及び不飽和アルコールのいずれでもよく、不飽和アルコールである場合には、脂肪族アルコール(芳香族環式基を有しないアルコール)及び芳香族アルコール(芳香族環式基を有するアルコール)のいずれでもよい。
アセチレンアルコール(2)及びそれ以外のアルコールは、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでもよく、環状である場合、単環状及び多環状のいずれでもよい。
また、アセチレンアルコール(2)及びそれ以外のアルコールは、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。
なかでも、銀インク組成物(A)において、アセチレンアルコール(2)の配合量に対する、前記他のアルコールの配合量の割合は、1〜10質量%であることが好ましく、1〜5質量%であることがより好ましい。前記割合が前記下限値以上であることで、前記他のアルコールを用いたことによる効果がより顕著に得られる。また、前記割合が前記上限値以下であることで、本発明の効果がより顕著に得られる。
前記溶媒は、アセチレンアルコール(2)及び前記他のアルコール以外のもの(水酸基を有しないもの)であれば、特に限定されない。
ただし、前記溶媒は、常温で液状であるものが好ましい。
なかでも、銀インク組成物(A)において、前記溶媒の配合量は、β−ケトカルボン酸銀(1)の配合量1モルあたり0.5〜5モルであることが好ましく、0.5〜3.5モルであることがより好ましく、0.5〜2モルであることが特に好ましい。前記割合が前記下限値以上であることで、前記溶媒を用いたことによる効果がより顕著に得られる。また、前記割合が前記上限値以下であることで、本発明の効果がより顕著に得られる。
2枚のガラス板9,9は、互いに同一のものであってもよいし、互いに異なるものであってもよい。
押し広げられた銀インク組成物2の大きさは、例えば、ガラス板9への銀インク組成物2の付着量で調節できる。
銀インク組成物(A)は、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤、アセチレンアルコール(2)、及び必要に応じて前記他の成分を配合することで得られる。各成分の配合後は、得られたものをそのまま銀インク組成物(A)としてもよいし、必要に応じて引き続き公知の精製操作を行って得られたものを銀インク組成物(A)としてもよい。上記の各成分の配合時においては、導電性を阻害する不純物が生成しないか、又はこのような不純物の生成量を極めて少量に抑制できるため、精製操作を行っていない銀インク組成物(A)を用いても、十分な導電性を有する導電体(金属銀)が得られる。
混合方法は特に限定されず、撹拌子又は撹拌翼等を回転させて混合する方法;ミキサー、三本ロール、ニーダー又はビーズミル等を使用して混合する方法;超音波を加えて混合する方法等、公知の方法から適宜選択すればよい。
銀インク組成物(A)において、溶解していない成分を均一に分散させる場合には、例えば、上記の三本ロール、ニーダー又はビーズミル等を用いて分散させる方法を適用するのが好ましい。
また、配合時間も、各配合成分が劣化しない限り特に限定されない。銀インク組成物(A)において、配合時間は10分〜36時間であることが好ましい。
前記含窒素化合物、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記還元剤、及びアセチレンアルコール(2)をこの順に添加する方法;
β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤、及びアセチレンアルコール(2)をこの順に添加する方法;
等が挙げられる。なお、これらは配合成分の好ましい添加方法の一例である。
例えば、前記含窒素化合物、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記還元剤、及びアセチレンアルコール(2)をこの順に添加する方法においては、前記他の成分の添加順序は、前記含窒素化合物の前、前記含窒素化合物とβ−ケトカルボン酸銀(1)との間、β−ケトカルボン酸銀(1)と前記還元剤との間、前記還元剤とアセチレンアルコール(2)との間、並びにアセチレンアルコール(2)の後のいずれでもよい。
また、例えば、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤、及びアセチレンアルコール(2)をこの順に添加する方法においては、前記他の成分の添加順序は、β−ケトカルボン酸銀(1)の前、β−ケトカルボン酸銀(1)と前記含窒素化合物との間、前記含窒素化合物と前記還元剤との間、前記還元剤とアセチレンアルコール(2)との間、並びにアセチレンアルコール(2)の後のいずれでもよい。
前記含窒素化合物、前記溶媒、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記還元剤、及びアセチレンアルコール(2)をこの順に添加する方法;
前記溶媒、前記含窒素化合物、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記還元剤、及びアセチレンアルコール(2)をこの順に添加する方法;
β−ケトカルボン酸銀(1)、前記溶媒、前記含窒素化合物、前記還元剤、及びアセチレンアルコール(2)をこの順に添加する方法;
前記溶媒、β−ケトカルボン酸銀(1)、前記含窒素化合物、前記還元剤、及びアセチレンアルコール(2)をこの順に添加する方法;
等が挙げられる。
アンカー形状の撹拌翼としては、例えば、駆動軸と、前記撹拌槽の内周面の近傍を回転移動する外側辺を有する強制流動発生翼部と、前記駆動軸と前記強制流動発生翼部とを連結する連結部と、を備えたものが挙げられる。
なお、以下の説明で用いる図は、特徴を分かり易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
強制流動発生翼部820は、撹拌槽の深さ方向に(駆動軸810と平行な方向に)伸びていることが好ましい。この場合、強制流動発生翼部820は、図4に示すように駆動軸810と平行に直線状に伸びていてもよいし、撹拌槽の深さ方向に、例えば、らせん状にねじれながら伸びていてもよい(図示略)。
撹拌槽の内径(直径)に対する、撹拌翼の直径(図1の一方の外側辺820aから他方の外周辺820aまでの距離)の割合は、85〜95%であることが好ましい。
図5に示す撹拌翼900は、駆動軸910と強制流動発生翼部920とを連結するものとして、第1連結部930及び第2連結部940を備え、さらに、これら連結部同士を連結する第3連結部950を備えている点以外は、図4に示す撹拌翼800と同様のものである。
強制流動発生翼部920及び第3連結部950の幅も同様であり、例えば、図5に示すように、強制流動発生翼部920の方が第3連結部950よりも幅が広くてもよいし、第3連結部950の方が強制流動発生翼部920よりも幅が広くてもよいし、強制流動発生翼部920と第3連結部950は幅が同じであってもよい。
銀インク組成物(B)の配合成分には、銀インク組成物(A)の配合成分が含まれる。
306.47e−0.139x≦y≦2403.2e−0.128x ・・・・(i)
前記その他の工程は、目的に応じて任意に選択でき、その条件も適宜調節すればよい。
ただし、本発明の処理方法は、処理(i)工程のみを有するものであっても、十分に本発明の効果を発揮する。
前記その他の工程は、処理(i)工程前、処理(i)工程中、及び処理(i)工程後のいずれの段階で行ってもよく、すべての段階で行ってもよい。
金属銀は、例えば、銀インク組成物(B)を基材等の目的とする箇所に付着させ、乾燥処理や加熱(焼成)処理等の固化処理を適宜選択して行うことで形成できる。
基材上に前記金属銀からなる層(銀層)を形成することで、各種積層体を製造できる。
基材上での金属銀の形成量は、付着させる銀インク組成物(B)の量、又は銀インク組成物(B)におけるβ−ケトカルボン酸銀(1)の配合量を調節することで調節できる。
50回シート抵抗変動率(%)=(Rst(50)−Rst(10))/Rst(10)×100
一段階目の加熱処理において、加熱温度は、銀インク組成物(B)又は銀インク組成物(A)の配合成分の種類に応じて適宜調節すればよいが、60〜120℃であることが好ましく、70〜120℃であることがより好ましく、80〜110℃であることが特に好ましい。また、加熱時間は、加熱温度に応じて調節すればよいが、通常は、5秒〜12時間であることが好ましく、30秒〜2時間であることがより好ましい。
二段階目の加熱処理において、加熱温度は、金属銀が良好に形成されるように、銀インク組成物(B)又は銀インク組成物(A)の配合成分の種類に応じて適宜調節すればよいが、60〜280℃であることが好ましく、70〜260℃であることがより好ましい。また、加熱時間は、加熱温度に応じて調節すればよいが、通常は、1分〜12時間であることが好ましく、1分〜10時間であることがより好ましい。
銀インク組成物(B)を耐熱性が低い基材に付着させて加熱(焼成)処理する場合には、一段階目及び二段階目の加熱処理における加熱温度は、130℃未満であることが好ましく、125℃以下であることがより好ましく、120℃以下であることが特に好ましい。
上記の加熱した液体は湯(加熱した水)であることが好ましく、二段階目の加熱処理は、一段階目の加熱処理を行った銀インク組成物(B)を湯中に浸漬すること、すなわち湯煎によって行うことが好ましい。
二段階目の加熱処理を液相中で行った場合には、この加熱処理によって形成された金属銀を、さらに乾燥させればよい。
なお、本明細書において「非加湿」とは、上述の「加湿」を行わないこと、すなわち、湿度を人為的に増大させないことを意味し、好ましくは相対湿度を5%未満とすることである。
一段階目の非加湿条件下での加熱処理に次いで行う、二段階目の加湿条件下での加熱処理時の加熱温度は、60〜140℃であることが好ましく、70〜130℃であることがより好ましい。また、加熱時間は、1分〜2時間であることが好ましく、1分〜1時間であることがより好ましく、1分〜30分であることが特に好ましい。
銀インク組成物(B)を耐熱性が低い基材に付着させて加熱(焼成)処理する場合には、一段階目の非加湿条件下での加熱処理及び二段階目の加湿条件下での加熱処理における加熱温度は、いずれも130℃未満であることが好ましく、125℃以下であることがより好ましく、120℃以下であることが特に好ましい。
一方、銀インク組成物(B)の前記固化処理により形成された処理物(導電体)は、金属銀の比率の上限値を、100質量%、99.9質量%、99.8質量%、99.7質量%、99.6質量%、99.5質量%、99.4質量%、99.3質量%、99.2質量%及び99.1質量%のいずれかとすることができるが、これらは一例である。
また、基材の材質としては、上記以外にも、ガラス、シリコン等のセラミックスや、紙が挙げられる。
また、基材は、ガラスエポキシ樹脂、ポリマーアロイ等の、2種以上の材質を併用したものでもよい。
なお、本明細書においては、基材の場合に限らず、「複数層が互いに同一でも異なっていてもよい」とは、「すべての層が同一であってもよいし、すべての層が異なっていてもよく、一部の層のみが同一であってもよい」ことを意味し、さらに「複数層が互いに異なる」とは、「各層の構成材料及び厚さの少なくとも一方が互いに異なる」ことを意味する。
なお、基材が複数層からなる場合には、各層の合計の厚さが、上記の好ましい基材の厚さとなるようにするとよい。
銀層が複数層からなる場合には、各層の合計の厚さが、上記の好ましい銀層の厚さとなるようにするとよい。
なお、図2以降の図において、既に説明済みの図に示すものと同じ構成要素には、その説明済みの図の場合と同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
また、ここに示す銀細線12の前記断面形状は、楕円の短軸方向のほぼ半分の領域が切り取られた半楕円形状である。銀細線12の前記断面形状としては、このように前記断面において、銀細線12の頂上の幅が、銀細線12の基材11との接触部の幅よりも小さくなっているものが好ましい。
図3(b)に示すように、前記断面において、銀細線12の頂上が非平面である場合には、当然に、銀細線12の頂上の幅は、銀細線12の基材11との接触部の幅よりも小さい(幅がゼロである)。そして、図3(a)及び(c)に示すように、前記断面において、銀細線12の頂上が平面である場合には、その平面部の幅は、銀細線12の基材11との接触部の幅よりも小さい。
また、ここでは、銀細線12の前記断面を模式的に示しており、銀細線12の表面は平滑面であるが、銀細線12の表面は、これに限定されず、規則的又は非規則的な凹凸面であってもよい。
すなわち、図2及び図3に示す銀細線12の前記断面形状は、ごく一部の例に過ぎず、銀細線12の前記断面形状はこれらに限定されない。
銀細線12のピッチPは、すべて同じでもよいし、すべて異なっていてもよく、一部のみ異なっていてもよい。例えば、銀細線12のピッチPは、直交する2方向において、互いに同じでもよいし、異なっていてもよい。
銀細線が形成する他のパターンとしては、例えば、複数本の銀細線の交差する(交わる)角度が、上述のような90°ではなく、90°以外の角度であるもの、銀細線の一部又はすべてが直線ではなく曲線であるもの、複数本の銀細線が交差することなく配置されているもの(複数本の銀細線が交差することなく1方向に平行して配置されている場合等、縞模様を形成しているもの)等が挙げられる。
<銀インク組成物(A)の製造>
ビーカー中に2−エチルヘキシルアミン(後述する2−メチルアセト酢酸銀に対して1.45倍モル量)と、n−ヘキサン(後述する2−メチルアセト酢酸銀に対して1.63倍モル量)とを、この順に加えて、図4に示す撹拌翼に相当するメカニカルスターラーを回転させて撹拌しながら、液温が50℃以下となるように、ビーカー中に2−メチルアセト酢酸銀を添加した。
2−メチルアセト酢酸銀の添加終了後、同様の状態を維持したまま、ビーカー中にシリンジポンプを用いて、ギ酸(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.5倍モル量)を10分かけて滴下し、ギ酸の滴下終了後、さらにそのままの状態で1.5時間撹拌した。
次いで、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール(以下、「DMHO」と略記することがある)(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.032倍モル量)及び4−エチル−1−オクチン−3−オール(以下、「EOO」と略記することがある)(2−メチルアセト酢酸銀に対して0.004倍モル量)の混合物をビーカー中に添加し、添加終了後、さらにそのままの状態で5分撹拌することにより、銀インク組成物(A)を得た。
なお、DMHOとしては、エアープロダクツジャパン社製「サーフィノール61」を用い、EOOとしては、東京化成工業社製のものを用いた。
空気雰囲気下で、上記で得られた銀インク組成物(銀インク組成物(A))をポリプロピレン製容器に封入した後、この容器を30℃で24時間静置することで、銀インク組成物を処理した(銀インク組成物(B)を得た)。このときの処理条件を表2に示す。
(銀インク組成物のL*a*b*の測定)
図1を引用して説明した方法により、上記で得られた銀インク組成物(B)のL*a*b*を測定した。
すなわち、大きさが50mm×50mmで、厚さが120μmであるガラス板(松浪硝子工業社製「MATSUNAMI MICRO COVER GLASS)」2枚で、銀インク組成物(B)(0.1g)を挟み込み、これら2枚のガラス板間で直径が約50mmのほぼ円形状となるように、銀インク組成物(B)を押し広げた。
次いで、これらガラス板等を平滑面上に載置し、積分球分光測色計「X−Rite model SP60」を用いて、視野10deg、光源D65/2、SCIモードの条件で、銀インク組成物(B)について、波長400〜700nmの光の反射率を測定した。そして、その測定値を用いて、銀インク組成物(B)のL*a*b*を算出した。結果を表2に示す。
グラビアオフセット印刷法により、上記で得られた銀インク組成物(B)を用いて、ポリカーボネート製基板(厚さ1mm)の一方の主面(表面)上に印刷を行い、図2に示すような網目状の印刷パターンを形成した。より具体的には、以下のとおりである。
印刷装置としては、以下のものを用いた。すなわち、凹版としては、金属製でその表面に銀細線の型となる、幅4μmでかつ深さが10μmである溝を有するものを用いた。オフセットロールとしては、金属製の筒体の表面がシリコーン樹脂製のブランケット材で被覆されたものを用いた。
次いで、10回目の印刷で得られた印刷パターンと、50回目の印刷で得られた印刷パターンを、それぞれ100℃で10分乾燥させ、さらに、これら乾燥後の印刷パターンを備えた基板を、温度100℃、相対湿度100%の水蒸気雰囲気下に10分置いて、乾燥後の印刷パターンを加熱(焼成)処理することで、基板上に図2に示す網目状の銀細線を形成し、配線板とした。
50回シート抵抗変動率(%)=(Rst(50)−Rst(10))/Rst(10)×100
[実施例2〜6、比較例2〜4]
銀インク組成物の製造時における配合成分の配合比と、得られた銀インク組成物の処理条件と、のいずれか一方又は両方を、を表1に示すとおりとした点以外は、実施例1と同じ方法で、銀インク組成物を製造し、得られた銀インク組成物を処理及び評価した。結果を表2に示す。
[比較例1]
実施例1で得られた銀インク組成物(A)を、上述の銀インク組成物(B)の場合と同じ方法で評価した。結果を表2に示す。
これに対して、比較例1の処理前の銀インク組成物(銀インク組成物(A))は、L*a*b*表色系におけるb*の値が、実施例1〜6の場合よりも大きく、これを用いた場合の連続印刷安定性に劣っていた。比較例1の処理前の銀インク組成物は、L*a*b*表色系におけるa*の値が、実施例1〜6の場合よりも小さかった。
また、比較例2〜4の処理後の銀インク組成物は、L*a*b*表色系におけるb*の値が、実施例1〜6の場合よりも大きいか又は小さく、処理後の銀インク組成物を用いた場合の連続印刷安定性に劣っていた。比較例2〜4の処理後の銀インク組成物は、L*a*b*表色系におけるa*の値も、実施例1〜6の場合よりも大きいか又は小さかった。
[実施例7〜13、比較例5〜6]
実施例1と同じ方法で銀インク組成物を製造し、処理条件を表3に示すとおりとした点以外は、実施例1と同じ方法で、得られた銀インク組成物を処理して、実施例1と同じ方法で銀インク組成物を評価した。結果を表3に示す。
これに対して、比較例5〜6の処理後の銀インク組成物は、L*a*b*表色系におけるb*の値が、実施例7〜13の場合よりも大きく、処理後の銀インク組成物を用いた場合の連続印刷安定性に劣っていた。比較例5〜6の処理後の銀インク組成物は、L*a*b*表色系におけるa*の値が、実施例7〜13の場合よりも小さかった。
また、実施例11〜13について、上記と同様に、銀インク組成物(A)の処理温度を横軸にとり、銀インク組成物(A)の処理時間を対数目盛で縦軸にとって、プロットすることにより、銀インク組成物(A)の処理温度及び処理時間の関係を示すグラフ(以下、「グラフ(G2)」と称することがある)を作製した。その結果、グラフ(G2)において、x及びyの関係は回帰計算により、y=1912.7e−0.128xの関数に近似された。
グラフ(G1)及びグラフ(G2)をまとめて、図6に示す。
800,900・・・撹拌翼、810,910・・・駆動軸、820,920・・・強制流動発生翼部、820a,920a・・・強制流動発生翼部の外側辺、830・・・連結部、930・・・第1連結部、940・・・第2連結部、950・・・第3連結部
Claims (1)
- 2−メチルアセト酢酸銀、アセト酢酸銀、2−エチルアセト酢酸銀、プロピオニル酢酸銀、イソブチリル酢酸銀、ピバロイル酢酸銀、カプロイル酢酸銀、2−n−ブチルアセト酢酸銀、2−ベンジルアセト酢酸銀、ベンゾイル酢酸銀、ピバロイルアセト酢酸銀、イソブチリルアセト酢酸銀及びアセトンジカルボン酸銀からなる群から選択される1種以上のβ−ケトカルボン酸銀と、
n−プロピルアミン、n−ブチルアミン、n−へキシルアミン、n−オクチルアミン、n−ドデシルアミン、n−オクタデシルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、3−アミノペンタン、3−メチルブチルアミン、2−ヘプチルアミン、2−アミノオクタン、2−エチルヘキシルアミン、2−フェニルエチルアミン、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、N−メチル−n−ヘキシルアミン、ジイソブチルアミン、N−メチルベンジルアミン、ジ(2−エチルへキシル)アミン、1,2−ジメチル−n−プロピルアミン、N,N−ジメチル−n−オクタデシルアミン及びN,N−ジメチルシクロヘキシルアミンからなる群から選択される1種以上の含窒素化合物と、
ギ酸、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸ブチル、プロパナール、ブタナール、ヘキサナール、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド及びシュウ酸からなる群から選択される1種以上の還元剤と、
3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、2−プロピン−1−オール、4−エチル−1−オクチン−3−オール及び3−エチル−1−ヘプチン−3−オールからなる群から選択される1種以上のアセチレンアルコール類と、
トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロオクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、デカヒドロナフタレン、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、グルタル酸モノメチル、グルタル酸ジメチル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド及びN,N−ジメチルアセトアミドからなる群から選択される1種以上の溶媒と、が配合されてなる銀インク組成物であって、
前記銀インク組成物において、前記含窒素化合物の配合量が、前記β−ケトカルボン酸銀の配合量1モルあたり0.3〜5モルであり、
前記銀インク組成物において、前記還元剤の配合量が、前記β−ケトカルボン酸銀の配合量1モルあたり0.06〜1.0モルであり、
前記銀インク組成物において、前記アセチレンアルコール類の配合量が、前記β−ケトカルボン酸銀の配合量1モルあたり0.01〜0.7モルであり、
前記銀インク組成物において、前記溶媒の配合量が、前記β−ケトカルボン酸銀の配合量1モルあたり0.5〜2モルであり、
前記銀インク組成物は、その処理温度x(℃)及び処理時間y(h)が、下記式(i)
306.47e−0.139x≦y≦2403.2e−0.128x ・・・・(i)
の関係を満たす(ただし、xは0〜42である。)ように処理する工程を行って得られたものであり、
前記銀インク組成物のL*a*b*表色系における、a * の値が1.48〜1.90であり、b*の値が−0.60〜−0.10である、銀インク組成物。
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