JP6822825B2 - Conductive ink - Google Patents

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Description

本発明は、新規の導電性インク、及び前記導電性インクを用いて電子部品を形成する方法、並びに前記導電性インクの焼結体からなる電子部品を備えた電子デバイスに関する。 The present invention relates to a novel conductive ink, a method of forming an electronic component using the conductive ink, and an electronic device including the electronic component made of a sintered body of the conductive ink.

回路、配線、電極等の電子部品の製造は、従来、エッチング法により行われていた。しかし、工程が煩雑でコストが嵩むことが問題であった。そこで、これに代わる方法として、印刷により直接形成する方法が検討されている。 Conventionally, electronic parts such as circuits, wirings, and electrodes have been manufactured by an etching method. However, there is a problem that the process is complicated and the cost is high. Therefore, as an alternative method, a method of directly forming by printing is being studied.

また、金属の中でもバルク銀の融点は962℃の高温であるが、ナノサイズの銀粒子(銀ナノ粒子)は100℃程度の温度で相互に融着するため、これを利用すれば、耐熱性の低い汎用プラスチック基板上に導電性に優れた電子部品を形成することができる。しかし、ナノサイズの金属粒子は、凝集し易いことが問題である。 Among metals, bulk silver has a high melting point of 962 ° C., but nano-sized silver particles (silver nanoparticles) fuse with each other at a temperature of about 100 ° C., so if this is used, heat resistance It is possible to form an electronic component having excellent conductivity on a general-purpose plastic substrate having a low temperature. However, the problem is that nano-sized metal particles tend to aggregate.

特許文献1には、銀ナノ粒子の表面をアミン類で被覆することで凝集が抑制されることが記載され、当該表面修飾銀ナノ粒子を、n−オクタン、デカリン、テトラデカン等の炭化水素10〜50重量%と、n−ブタノール、シクロヘキサンメタノール等のアルコール50〜90重量%とを含む分散媒に分散させて得られる導電性インクは、銀ナノ粒子の分散安定性に優れ、印刷法により直接電子部品を形成する用途に好適に使用できること、前記導電性インクを焼結することにより優れた導電性を有する焼結体が得られることが記載されている。 Patent Document 1 describes that aggregation is suppressed by coating the surface of silver nanoparticles with amines, and the surface-modified silver nanoparticles are subjected to hydrocarbons such as n-octane, decalin, and tetradecane. The conductive ink obtained by dispersing 50% by weight in a dispersion medium containing 50% by weight and 50 to 90% by weight of alcohol such as n-butanol and cyclohexanemethanol has excellent dispersion stability of silver nanoparticles, and direct electrons are obtained by a printing method. It is described that it can be suitably used for the purpose of forming parts, and that a sintered body having excellent conductivity can be obtained by sintering the conductive ink.

国際公開第2014/021270号International Publication No. 2014/021270

しかし、前記特許文献1に記載の導電性インクを用いて得られた焼結体は基板に対する密着性が低いため、例えば輸送中の焼結体の損傷を防止するために、焼結体表面に保護フィルムを貼り合わせると、前記保護フィルムを剥がす際に焼結体も基板から剥がれてしまうことが問題であった。 However, since the sintered body obtained by using the conductive ink described in Patent Document 1 has low adhesion to the substrate, for example, in order to prevent damage to the sintered body during transportation, it may be applied to the surface of the sintered body. When the protective film is attached, there is a problem that the sintered body is also peeled off from the substrate when the protective film is peeled off.

基板としてセラミック基盤を使用する場合は、基板表面に存在する凹凸により生じるアンカー効果によって基板と焼結体との間にある程度の密着性が得られるが、ガラス基板等の表面平滑性に優れた基板の場合はアンカー効果が得られず、焼結体が基板から剥離し易いことが問題であった。また、基板に表面処理を施して焼結体との密着性を向上することも考えられるが、工程数が増え、コストが嵩むことが問題であった。 When a ceramic substrate is used as the substrate, a certain degree of adhesion can be obtained between the substrate and the sintered body due to the anchor effect caused by the unevenness existing on the substrate surface, but a substrate having excellent surface smoothness such as a glass substrate can be obtained. In the case of, the problem was that the anchor effect could not be obtained and the sintered body was easily peeled off from the substrate. Further, it is conceivable to apply a surface treatment to the substrate to improve the adhesion to the sintered body, but there is a problem that the number of steps increases and the cost increases.

従って、金属ナノ粒子を含有する導電性インクとしては、以下の1〜4の特性を兼ね備えることが求められる。
1.塗布に適した粘度を有すること
2.金属ナノ粒子を高分散状態で含有し、組成が均一であること
3.焼結に付すことにより、導電性に優れた焼結体が得られること
4.焼結に付すことにより、基板密着性に優れた焼結体が得られること
Therefore, the conductive ink containing metal nanoparticles is required to have the following characteristics 1 to 4.
1. 1. 2. Have a viscosity suitable for coating. 2. It contains metal nanoparticles in a highly dispersed state and has a uniform composition. 3. By subjecting to sintering, a sintered body with excellent conductivity can be obtained. By subjecting to sintering, a sintered body with excellent substrate adhesion can be obtained.

焼結体の基板に対する密着性を向上する方法としては、例えば、ゴム状弾性体、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、石油樹脂等の粘着性付与材や、シランカップリング剤等を添加することが考えられる。しかし、導電性インクにこれらを添加すると、増粘により塗布性が低下したり、得られる焼結体の導電性が低下する場合がある。
その他、ヒドロキシル基、カルボニル基、エーテル結合等を有する化合物を添加して、水素結合等の相互作用により焼結体の基板に対する密着性を向上させる方法も考えられるが、導電性インクにこれらを添加すると、金属ナノ粒子が凝集し易くなり、組成を均一に保持することが困難となる。
すなわち、導電性インクに、上述の1〜3の特性を損なうことなく、4の特性(基板密着性)を付与する方法が見いだされていないのが現状である。
As a method for improving the adhesion of the sintered body to the substrate, for example, an adhesive-imparting material such as a rubber-like elastic body, a terpene resin, a rosin resin, a petroleum resin, or a silane coupling agent can be added. Conceivable. However, when these are added to the conductive ink, the coatability may be lowered due to the thickening, or the conductivity of the obtained sintered body may be lowered.
In addition, a method of adding a compound having a hydroxyl group, a carbonyl group, an ether bond, etc. to improve the adhesion of the sintered body to the substrate by an interaction such as a hydrogen bond can be considered, but these are added to the conductive ink. Then, the metal nanoparticles tend to aggregate, and it becomes difficult to maintain the composition uniformly.
That is, at present, no method has been found for imparting the characteristics (4) (adhesion to the substrate) to the conductive ink without impairing the above-mentioned characteristics 1 to 3.

従って、本発明の目的は、塗布性、金属ナノ粒子の分散性に優れ、焼結により、基板密着性に優れ、且つ導電性に優れた焼結体を形成する導電性インクを提供することにある。
本発明の他の目的は、前記導電性インクを用いる電子部品の形成方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記導電性インクの焼結体からなる電子部品を備えた電子デバイスを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a conductive ink which is excellent in coatability and dispersibility of metal nanoparticles, and which forms a sintered body which is excellent in substrate adhesion and excellent in conductivity by sintering. is there.
Another object of the present invention is to provide a method for forming an electronic component using the conductive ink.
Another object of the present invention is to provide an electronic device including an electronic component made of a sintered body of the conductive ink.

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、有機保護剤で表面を被覆した金属ナノ粒子を特定の分散媒に分散させてなる導電性インクは、金属ナノ粒子が凝集することなく高分散した状態を長期安定的に維持できること、当該導電性インクに特定量の、多官能(メタ)アクリレートと熱ラジカル重合開始剤とを添加し、塗布後に加熱処理を施して前記多官能(メタ)アクリレートに架橋構造を形成させることにより、塗布性を低下させることなく、且つ得られる焼結体の導電性を低下させることなく、優れた基板密着性を付与できることを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor has found that a conductive ink obtained by dispersing metal nanoparticles whose surface is coated with an organic protective agent in a specific dispersion medium is high in quality without agglomeration of the metal nanoparticles. To be able to maintain a dispersed state stably for a long period of time, a specific amount of polyfunctional (meth) acrylate and a thermal radical polymerization initiator are added to the conductive ink, and heat treatment is performed after application to perform the polyfunctional (meth) acrylate. It has been found that by forming a crosslinked structure in the acrylate, excellent substrate adhesion can be imparted without lowering the coatability and without lowering the conductivity of the obtained sintered body. The present invention has been completed based on these findings.

尚、本明細書において、「ナノ粒子」とは、一次粒子の大きさ(平均一次粒子径)が、1000nm未満である粒子を意味する。尚、粒子径は動的光散乱法により求められる。また、本明細書中の沸点は常圧下(760mmHg)での値である。 In the present specification, the “nanoparticle” means a particle having a primary particle size (average primary particle diameter) of less than 1000 nm. The particle size is determined by the dynamic light scattering method. The boiling point in the present specification is a value under normal pressure (760 mmHg).

すなわち、本発明は、下記(A)、(B)、(C)、及び(D)成分を含み、(B)成分を(A)成分100重量部に対して20〜100重量部、(C)成分を(A)成分100重量部に対して0.1〜4重量部含む、導電性インクを提供する。
(A)成分:金属ナノ粒子の表面が、有機保護剤で被覆された構成を有する表面修飾金属ナノ粒子
(B)成分:アルコール(b-1)と炭化水素(b-2)とを含む分散媒
(C)成分:分子量が300以上である多官能(メタ)アクリレート
(D)成分:熱ラジカル重合開始剤
That is, the present invention contains the following components (A), (B), (C), and (D), and the component (B) is 20 to 100 parts by weight, (C) with respect to 100 parts by weight of the component (A). ) Is contained in an amount of 0.1 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the component (A).
Component (A) Component: Surface-modified metal nanoparticles having a structure in which the surface of the metal nanoparticles is coated with an organic protective agent (B) Component: Dispersion containing alcohol (b-1) and hydrocarbon (b-2) Medium (C) component: Polyfunctional (meth) acrylate (D) component having a molecular weight of 300 or more: Thermal radical polymerization initiator

本発明は、また、(A)成分を構成する有機保護剤が、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホ基、及びチオール基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する化合物である、前記の導電性インクを提供する。 The present invention also comprises a compound in which the organic protective agent constituting the component (A) has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group, and a thiol group. Provided is the above-mentioned conductive ink.

本発明は、また、(A)成分を構成する有機保護剤が、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホ基、及びチオール基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する、炭素数4〜18の化合物である、前記の導電性インクを提供する。 In the present invention, the organic protective agent constituting the component (A) has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group, and a thiol group. The above-mentioned conductive ink, which is a compound of the number 4 to 18, is provided.

本発明は、また、多官能(メタ)アクリレートの(メタ)アクリロイル当量(g/eq)が250以上、2500未満である、前記の導電性インクを提供する。 The present invention also provides the conductive ink having a (meth) acryloyl equivalent (g / eq) of a polyfunctional (meth) acrylate of 250 or more and less than 2500.

本発明は、また、多官能(メタ)アクリレートがウレタン(メタ)アクリレートである、前記の導電性インクを提供する。 The present invention also provides the conductive ink in which the polyfunctional (meth) acrylate is a urethane (meth) acrylate.

本発明は、また、熱ラジカル重合開始剤が有機過酸化物である、前記の導電性インクを提供する。 The present invention also provides the conductive ink in which the thermal radical polymerization initiator is an organic peroxide.

本発明は、また、アルコール(b-1)が、脂環式第2級アルコール及び/又は脂環式第3級アルコールである、前記の導電性インクを提供する。 The present invention also provides the conductive ink in which the alcohol (b-1) is an alicyclic secondary alcohol and / or an alicyclic tertiary alcohol.

本発明は、また、粘度(25℃、せん断速度10(1/s)における)が1〜100mPa・sである、前記の導電性インク。 The present invention also relates to the conductive ink having a viscosity (at 25 ° C. and a shear rate of 10 (1 / s)) of 1 to 100 mPa · s.

本発明は、また、(A)成分を構成する金属ナノ粒子が銀ナノ粒子である、前記の導電性インクを提供する。 The present invention also provides the conductive ink in which the metal nanoparticles constituting the component (A) are silver nanoparticles.

本発明は、また、インクジェット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷に用いられる、前記の導電性インクを提供する。 The present invention also provides the conductive ink used for inkjet printing, gravure printing, or flexographic printing.

本発明は、また、基板上に、前記の導電性インクを、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、又はフレキソ印刷法により塗布する工程、及び焼結する工程を含む、電子デバイスの製造方法を提供する。 The present invention also provides a method for manufacturing an electronic device, which comprises a step of applying the conductive ink on a substrate by an inkjet printing method, a gravure printing method, or a flexographic printing method, and a step of sintering. ..

本発明は、また、基板上に、前記の導電性インクの焼結体を備えた、電子デバイスを提供する。 The present invention also provides an electronic device provided with the above-mentioned sintered body of the conductive ink on a substrate.

本発明の導電性インクは低粘度で塗布性に優れる。そのため、例えばインクジェット印刷法を用いて塗布する場合、導電性インクがノズル口に付着して飛行曲がり(設定した射出角度とは異なる角度で射出されること)が発生したり、ノズル口が目詰まりして射出不能となったりすることがなく、精度良く印刷することができる。また、本発明の導電性インクは、基材表面に塗布後、焼結することにより(低温焼結であっても)、基材に対して(特に、ガラス基板などの平滑基板に対しても)優れた密着性を有する焼結体を形成する。そのため、前記焼結体に、例えば損傷防止等を目的として表面に保護フィルムを貼り合わせても、前記保護フィルムを剥がす際に焼結体が一緒に剥がれることがない。また、前記焼結体は優れた導電性を有する。従って、本発明の導電性インクは、平滑基板上に電子部品を製造する用途に好適に使用することができる。 The conductive ink of the present invention has a low viscosity and is excellent in coatability. Therefore, for example, when applying using the inkjet printing method, the conductive ink adheres to the nozzle opening and causes flight bending (injection at an angle different from the set injection angle), or the nozzle opening is clogged. It is possible to print with high accuracy without making it impossible to inject. Further, the conductive ink of the present invention can be applied to the surface of a base material and then sintered (even for low-temperature sintering) to cover the base material (particularly, to a smooth substrate such as a glass substrate). ) Form a sintered body with excellent adhesion. Therefore, even if a protective film is attached to the surface of the sintered body for the purpose of preventing damage, for example, the sintered body will not be peeled off together when the protective film is peeled off. In addition, the sintered body has excellent conductivity. Therefore, the conductive ink of the present invention can be suitably used for manufacturing electronic components on a smooth substrate.

[導電性インク]
本発明の導電性インクは、下記(A)、(B)、(C)、及び(D)成分を含み、(B)成分を(A)成分100重量部に対して20〜100重量部、(C)成分を(A)成分100重量部に対して0.1〜4重量部含む。
(A)成分:金属ナノ粒子の表面が、有機保護剤で被覆された構成を有する表面修飾金属ナノ粒子
(B)成分:アルコール(b-1)と炭化水素(b-2)とを含む分散媒
(C)成分:分子量が300以上である多官能(メタ)アクリレート
(D)成分:熱ラジカル重合開始剤
[Conductive ink]
The conductive ink of the present invention contains the following components (A), (B), (C), and (D), and the component (B) is 20 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A). The component (C) is contained in an amount of 0.1 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the component (A).
Component (A) Component: Surface-modified metal nanoparticles having a structure in which the surface of the metal nanoparticles is coated with an organic protective agent (B) Component: Dispersion containing alcohol (b-1) and hydrocarbon (b-2) Medium (C) component: Polyfunctional (meth) acrylate (D) component having a molecular weight of 300 or more: Thermal radical polymerization initiator

(表面修飾金属ナノ粒子(A))
本発明における表面修飾金属ナノ粒子(A)は、金属ナノ粒子の表面が、有機保護剤で被覆された構成を有する。そのため、本発明における表面修飾金属ナノ粒子(A)は、金属ナノ粒子間の間隔が確保され、凝集が抑制される。すなわち、本発明における表面修飾金属ナノ粒子(A)は、分散性に優れる。
(Surface-modified metal nanoparticles (A))
The surface-modified metal nanoparticles (A) in the present invention have a structure in which the surface of the metal nanoparticles is coated with an organic protective agent. Therefore, in the surface-modified metal nanoparticles (A) in the present invention, the spacing between the metal nanoparticles is secured and aggregation is suppressed. That is, the surface-modified metal nanoparticles (A) in the present invention are excellent in dispersibility.

前記表面修飾金属ナノ粒子(A)は、金属ナノ粒子部と、これを被覆する表面修飾部(すなわち、金属ナノ粒子を被覆している部分であって、有機保護剤により形成されている部分)から成り、前記表面修飾部の割合は、金属ナノ粒子部の重量の例えば1〜20重量%程度(好ましくは、1〜10重量%)である。尚、表面修飾金属ナノ粒子における金属ナノ粒子部と表面修飾部の各重量は、例えば、表面修飾金属ナノ粒子を熱重量測定に付し、特定温度範囲における減量率から求めることができる。 The surface-modified metal nanoparticles (A) are a metal nanoparticle portion and a surface-modified portion that covers the metal nanoparticles (that is, a portion that is coated with the metal nanoparticles and is formed by an organic protective agent). The proportion of the surface-modified portion is, for example, about 1 to 20% by weight (preferably 1 to 10% by weight) of the weight of the metal nanoparticle portion. The weight of each of the metal nanoparticles and the surface-modified portion of the surface-modified metal nanoparticles can be obtained from, for example, the thermogravimetric analysis of the surface-modified metal nanoparticles and the weight loss rate in a specific temperature range.

前記表面修飾金属ナノ粒子(A)における、金属ナノ粒子部の平均一次粒子径は、例えば0.5〜100nm、好ましくは0.5〜80nm、より好ましくは1〜70nm、さらに好ましくは1〜60nmである。 The average primary particle diameter of the metal nanoparticles portion of the surface-modified metal nanoparticles (A) is, for example, 0.5 to 100 nm, preferably 0.5 to 80 nm, more preferably 1 to 70 nm, and further preferably 1 to 60 nm. Is.

前記表面修飾金属ナノ粒子(A)における金属ナノ粒子部を構成する金属としては、導電性を有する金属であれば良く、例えば、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、ロジウム、コバルト、ルテニウム等を挙げることができる。本発明における金属ナノ粒子としては、なかでも、100℃程度の温度で相互に融着し、耐熱性の低い汎用プラスチック基板上でも導電性に優れた電子部品を形成することができる点で銀ナノ粒子が好ましい。従って、本発明における表面修飾金属ナノ粒子としては、表面修飾銀ナノ粒子が好ましく、本発明の導電性インクとしては、銀インクが好ましい。 The metal constituting the metal nanoparticles portion of the surface-modified metal nanoparticles (A) may be any metal having conductivity, for example, gold, silver, copper, nickel, aluminum, rhodium, cobalt, ruthenium and the like. Can be mentioned. Among the metal nanoparticles in the present invention, silver nanoparticles are capable of forming electronic components having excellent conductivity even on a general-purpose plastic substrate having low heat resistance by fusing to each other at a temperature of about 100 ° C. Particles are preferred. Therefore, the surface-modified metal nanoparticles in the present invention are preferably surface-modified silver nanoparticles, and the conductive ink of the present invention is preferably silver ink.

前記表面修飾金属ナノ粒子(A)における表面修飾部を構成する有機保護剤としては、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホ基、及びチオール基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する化合物が好ましく、特に、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホ基、及びチオール基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する炭素数4〜18の化合物が好ましく、最も好ましくはアミノ基を有する化合物であり、とりわけ好ましくはアミノ基を有する炭素数4〜18の化合物(すなわち、炭素数4〜18のアミン)である。 The organic protective agent constituting the surface-modified portion of the surface-modified metal nanoparticles (A) is at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group, and a thiol group. A compound having at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group, and a thiol group is preferable, and a compound having 4 to 18 carbon atoms is most preferable. Is a compound having an amino group, and particularly preferably a compound having an amino group and having 4 to 18 carbon atoms (that is, an amine having 4 to 18 carbon atoms).

前記表面修飾金属ナノ粒子(A)として、例えば表面修飾銀ナノ粒子は、後述の製造方法等によって製造することができる。 As the surface-modified metal nanoparticles (A), for example, surface-modified silver nanoparticles can be produced by a production method described later or the like.

(分散媒(B))
本発明における分散媒(B)は、前記表面修飾金属ナノ粒子(A)を分散する分散媒である。分散媒(B)は、少なくとも、アルコール(b-1)と炭化水素(b-2)とを含む。前記(b-1)と前記(b-2)は、それぞれ、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて含有することができる。尚、前記(b-1)、(b-2)は、単独では、常温、常圧下で液体であっても、また固体であってもよいが、これらを共に含有する分散媒(B)は、常温、常圧下で液体の分散媒(液体分散媒)である。
(Dispersion medium (B))
The dispersion medium (B) in the present invention is a dispersion medium for dispersing the surface-modified metal nanoparticles (A). The dispersion medium (B) contains at least an alcohol (b-1) and a hydrocarbon (b-2). The (b-1) and the (b-2) can each contain one type alone or in combination of two or more types. The above (b-1) and (b-2) may be liquid or solid at room temperature and normal pressure by themselves, but the dispersion medium (B) containing both of them is , A liquid dispersion medium (liquid dispersion medium) under normal temperature and pressure.

本発明の導電性インクは、分散媒(B)として前記(b-1)と前記(b-2)とを組み合わせて含有するため、上記表面修飾金属ナノ粒子(A)の分散性、及び分散安定性に優れる。 Since the conductive ink of the present invention contains the above (b-1) and the above (b-2) in combination as the dispersion medium (B), the dispersibility and dispersion of the surface-modified metal nanoparticles (A) Excellent stability.

(アルコール(b-1))
前記(b-1)には、第1級アルコール、第2級アルコール、及び第3級アルコールが含まれる。本発明においては、なかでも、表面修飾金属ナノ粒子(A)の表面修飾部との反応性が低く、表面修飾部の損失を抑制することができるため、表面修飾金属ナノ粒子(A)の分散性を長期安定的に維持することができる、すなわち分散安定性に優れる点、及び、特に低温焼結の場合においても速やかに蒸散することにより金属ナノ粒子の焼結性が向上する、すなわち低温焼結性を付与することができる点で、第2級アルコール及び/又は第3級アルコールが特に好ましい。
(Alcohol (b-1))
The (b-1) includes primary alcohols, secondary alcohols, and tertiary alcohols. In the present invention, the surface-modified metal nanoparticles (A) have low reactivity with the surface-modified portion, and the loss of the surface-modified portion can be suppressed. Therefore, the surface-modified metal nanoparticles (A) are dispersed. The property can be stably maintained for a long period of time, that is, the dispersion stability is excellent, and the sinterability of the metal nanoparticles is improved by rapidly evaporating even in the case of low temperature sintering, that is, low temperature baking. Secondary alcohols and / or tertiary alcohols are particularly preferred in that they can impart binding properties.

また、前記(b-1)には、脂肪族アルコール、脂環式アルコール、及び芳香族アルコールが含まれるが、なかでも表面修飾金属ナノ粒子(A)の分散性に優れる点で、脂環式アルコール(すなわち、脂環構造を有するアルコール)が好ましい。 Further, the above (b-1) includes an aliphatic alcohol, an alicyclic alcohol, and an aromatic alcohol, and among them, the alicyclic type is excellent in the dispersibility of the surface-modified metal nanoparticles (A). Alcohols (ie, alcohols with an alicyclic structure) are preferred.

従って、前記(b-1)としては、脂環式第2級アルコール及び/又は脂環式第3級アルコールが好ましい。 Therefore, as the above (b-1), an alicyclic secondary alcohol and / or an alicyclic tertiary alcohol is preferable.

前記脂環式アルコールには、単環式アルコール及び多環式アルコールが含まれるが、特に単環式アルコールが表面修飾金属ナノ粒子(A)の分散性に特に優れる点、及び低粘度で塗布性(インクジェット印刷法で塗布する場合は、ヘッドノズルからの射出安定性)に優れる点で好ましい。 The alicyclic alcohol includes a monocyclic alcohol and a polycyclic alcohol. In particular, the monocyclic alcohol is particularly excellent in dispersibility of the surface-modified metal nanoparticles (A), and has low viscosity and applicability. (When coating by the inkjet printing method, it is preferable because it is excellent in injection stability from the head nozzle).

前記(b-1)の沸点は、例えば130℃以上であることが好ましく、より好ましくは170℃以上であり、特に前記表面修飾金属ナノ粒子(A)を高濃度に含有する場合(例えば、(A)含有量(金属元素換算)が導電性インク全量の45重量%以上である場合)等は、185℃以上が好ましく、更に好ましくは190℃以上である。また、沸点の上限は、例えば300℃、好ましくは250℃、特に好ましくは220℃である。沸点が130℃以上であると、印刷時温度における揮発を抑制することができ、優れた塗布性(インクジェット印刷法で塗布する場合は、ヘッドノズルからの射出安定性)が得られる。また、沸点が300℃以下であると、低温焼結の場合にも速やかに揮発して、優れた導電性を有する焼結体が得られる。すなわち、低温焼結性に優れる。一方、沸点が上記範囲を下回ると、塗布時に導電性インクの流動性が低下して、均一な塗膜を形成することが困難となる場合がある。例えば、インクジェット印刷法で塗布する場合は、ヘッドのノズル口に導電性インクが固化して付着しやすくなり、特に間欠的に射出を行う場合に、射出が不安定となり、飛行曲がりにより所望のパターンを精度良く印字することが困難となったり、ノズル口が目詰まりして射出不能となったりする恐れがある。 The boiling point of (b-1) is preferably, for example, 130 ° C. or higher, more preferably 170 ° C. or higher, and particularly when the surface-modified metal nanoparticles (A) are contained in a high concentration (for example, (for example,). A) The content (when the metal element equivalent) is 45% by weight or more of the total amount of the conductive ink) is preferably 185 ° C. or higher, more preferably 190 ° C. or higher. The upper limit of the boiling point is, for example, 300 ° C., preferably 250 ° C., particularly preferably 220 ° C. When the boiling point is 130 ° C. or higher, volatilization at the printing temperature can be suppressed, and excellent coatability (in the case of coating by the inkjet printing method, injection stability from the head nozzle) can be obtained. Further, when the boiling point is 300 ° C. or lower, the sintered body rapidly volatilizes even in the case of low-temperature sintering, and a sintered body having excellent conductivity can be obtained. That is, it is excellent in low-temperature sinterability. On the other hand, if the boiling point is lower than the above range, the fluidity of the conductive ink may decrease during coating, making it difficult to form a uniform coating film. For example, when applying by the inkjet printing method, the conductive ink solidifies and easily adheres to the nozzle opening of the head, and especially when the injection is performed intermittently, the injection becomes unstable and the desired pattern due to flight bending. There is a risk that it will be difficult to print accurately, or that the nozzle opening will be clogged and injection will not be possible.

単環式第2級アルコールとしては、例えば、シクロヘキサノール、2−エチルシクロヘキサノール、1−シクロヘキシルエタノール、3,5−ジメチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、2,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、3,4,5−トリメチルシクロヘキサノール、2,3,4−トリメチルシクロヘキサノール、4−(tert−ブチル)−シクロヘキサノール、3,3,5,5−テトラメチルシクロヘキサノール、2−イソプロピル−5−メチル−シクロヘキサノール(=メントール)等の、置換基を有していてもよいシクロヘキサノールや、対応するシクロヘプタノールが好ましく、特に、炭素数1〜3のアルキル基を有するシクロヘキサノール若しくはシクロヘプタノールが好ましく、とりわけ、炭素数1〜3のアルキル基を有するシクロヘキサノールが好ましい。 Examples of the monocyclic secondary alcohol include cyclohexanol, 2-ethylcyclohexanol, 1-cyclohexanol, 3,5-dimethylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, 2,3,5-. Trimethylcyclohexanol, 3,4,5-trimethylcyclohexanol, 2,3,4-trimethylcyclohexanol, 4- (tert-butyl) -cyclohexanol, 3,3,5,5-tetramethylcyclohexanol, 2- Cyclohexanol, which may have a substituent such as isopropyl-5-methyl-cyclohexanol (= menthol), and the corresponding cyclohexanol are preferable, and cyclohexanol having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is particularly preferable. Alternatively, cyclohexanol is preferable, and cyclohexanol having an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is particularly preferable.

単環式第3級アルコールとしては、例えば、1−メチルシクロヘキサノール、4−イソプロピル−1−メチルシクロヘキサノール、2−シクロヘキシル−2−プロパノール、2−(4−メチルシクロヘキシル)−2−プロパノール等の、6〜7員環(特に、シクロヘキサン環)構造を有する第3級アルコールが好ましい。 Examples of the monocyclic tertiary alcohol include 1-methylcyclohexanol, 4-isopropyl-1-methylcyclohexanol, 2-cyclohexyl-2-propanol, 2- (4-methylcyclohexyl) -2-propanol and the like. , A tertiary alcohol having a 6-7 membered ring (particularly cyclohexane ring) structure is preferred.

前記(b-1)としては、とりわけ、第2級アルコール(特に、単環式第2級アルコール)を少なくとも含有することが、表面修飾金属ナノ粒子(A)の初期分散性に優れ、且つ優れた分散性を長期安定的に維持することができる点で好ましい。第2級アルコールの含有量は、前記(b-1)全量の、例えば60重量%以上であることが好ましく、より好ましくは70重量%以上、特に好ましくは80重量%以上、最も好ましくは90重量%以上である。尚、上限は100重量%である。 As the (b-1), in particular, containing at least a secondary alcohol (particularly, a monocyclic secondary alcohol) is excellent in the initial dispersibility of the surface-modified metal nanoparticles (A). It is preferable in that the dispersibility can be maintained stably for a long period of time. The content of the secondary alcohol is preferably, for example, 60% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, particularly preferably 80% by weight or more, and most preferably 90% by weight, based on the total amount of (b-1). % Or more. The upper limit is 100% by weight.

(炭化水素(b-2))
前記(b-2)には脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、及び芳香族炭化水素が含まれる。本発明においては、なかでも、表面修飾金属ナノ粒子(A)の分散性に特に優れる点で脂肪族炭化水素及び/又は脂環式炭化水素が好ましい。
(Hydrocarbon (b-2))
The above (b-2) includes aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons. In the present invention, aliphatic hydrocarbons and / or alicyclic hydrocarbons are particularly preferable in that the surface-modified metal nanoparticles (A) are particularly excellent in dispersibility.

前記(b-2)の沸点は、(b-1)と同様の理由から、例えば130℃以上であることが好ましく、より好ましくは170℃以上、更に好ましくは190℃以上であり、特に前記表面修飾金属ナノ粒子(A)を高濃度に含有する場合(例えば、(A)含有量(金属元素換算)が導電性インク全量の45重量%以上である場合)等は、200℃以上が好ましく、より好ましくは230℃以上、特に好ましくは250℃以上、最も好ましくは270℃以上である。また、沸点の上限は、例えば300℃である。 For the same reason as in (b-1), the boiling point of (b-2) is preferably, for example, 130 ° C. or higher, more preferably 170 ° C. or higher, still more preferably 190 ° C. or higher, and particularly the surface. When the modified metal nanoparticles (A) are contained in a high concentration (for example, when the content (A) (in terms of metal element) is 45% by weight or more of the total amount of the conductive ink), 200 ° C. or higher is preferable. It is more preferably 230 ° C. or higher, particularly preferably 250 ° C. or higher, and most preferably 270 ° C. or higher. The upper limit of the boiling point is, for example, 300 ° C.

前記脂肪族炭化水素としては、例えば、n−デカン、n−ドデカン、n−トリデカン、n−テトラデカン、n−ペンタデカン、n−ヘキサデカン、n−ヘプタデカン、n−オクタデカン、n−ノナデカン等の炭素数10以上(例えば、10〜20)、なかでも、炭素数12以上(例えば12〜20、好ましくは12〜18)、とりわけ、炭素数15以上(例えば15〜20、好ましくは15〜18)の鎖状脂肪族炭化水素が好ましい。 Examples of the aliphatic hydrocarbon include n-decane, n-dodecane, n-tridecane, n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecan, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane and the like having 10 carbon atoms. Above (for example, 10 to 20), in particular, a chain having 12 or more carbon atoms (for example, 12 to 20, preferably 12 to 18), particularly 15 or more carbon atoms (for example, 15 to 20, preferably 15 to 18). Aliphatic hydrocarbons are preferred.

前記脂環式炭化水素としては、例えば、シクロヘキサン類、シクロヘキセン類、テルペン系6員環化合物、シクロヘプタン、シクロヘプテン、シクロオクタン、シクロオクテン、シクロデカン、シクロドデセン等の単環化合物;ビシクロ[2.2.2]オクタン、デカリン等の多環化合物が挙げられる。 Examples of the alicyclic hydrocarbon include monocyclic compounds such as cyclohexanes, cyclohexenes, terpene-based 6-membered ring compounds, cycloheptane, cycloheptene, cyclooctane, cyclooctene, cyclodecane, and cyclododecene; bicyclo [2.2. 2] Examples thereof include polycyclic compounds such as octane and decalin.

前記シクロヘキサン類には、例えば、エチルシクロヘキサン、n−プロピルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサン、n−ブチルシクロヘキサン、イソブチルシクロヘキサン、sec−ブチルシクロヘキサン、tert−ブチルシクロヘキサン等の6員環に炭素数2以上(例えば、2〜5)のアルキル基を有する化合物;ビシクロヘキシル等が含まれる。 The cyclohexanes include, for example, ethylcyclohexane, n-propylcyclohexane, isopropylcyclohexane, n-butylcyclohexane, isobutylcyclohexane, sec-butylcyclohexane, tert-butylcyclohexane, and other 6-membered rings with 2 or more carbon atoms (for example, 2). ~ 5) Compound having an alkyl group; Bicyclohexyl and the like are included.

前記テルペン系6員環化合物には、例えば、α−ピネン、β−ピネン、リモネン、α−テルピネン、β−テルピネン、γ−テルピネン、テルピノレン等が含まれる。 The terpene-based 6-membered ring compound includes, for example, α-pinene, β-pinene, limonene, α-terpinene, β-terpinene, γ-terpinene, terpinene and the like.

前記(b-2)としては、とりわけ、脂肪族炭化水素(特に好ましくは鎖状脂肪族炭化水素、最も好ましくは炭素数15以上の鎖状脂肪族炭化水素)を少なくとも含有することが好ましい。脂肪族炭化水素の含有量は、前記(b-2)全量の、例えば60重量%以上であることが好ましく、より好ましくは70重量%以上、特に好ましくは80重量%以上、最も好ましくは90重量%以上である。尚、上限は100重量%である。 The (b-2) preferably contains at least an aliphatic hydrocarbon (particularly preferably a chain aliphatic hydrocarbon, most preferably a chain aliphatic hydrocarbon having 15 or more carbon atoms). The content of the aliphatic hydrocarbon is preferably, for example, 60% by weight or more, more preferably 70% by weight or more, particularly preferably 80% by weight or more, and most preferably 90% by weight, based on the total amount of (b-2). % Or more. The upper limit is 100% by weight.

(多官能(メタ)アクリレート(C))
本発明の導電性インクは、多官能(メタ)アクリレート(C)を(A)成分100重量部に対して0.1〜4重量部含有する。その為、塗布性を損なうことなく、また、当該導電性インクの焼結体の導電性を損なうことなく、当該導電性インクの焼結体に優れた基板密着性(特に、ガラス基板等の平滑基板に対する密着性)を付与することができる。尚、本明細書において「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」を意味し、「(メタ)アクリロイル」とは、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」を意味する。また、「多官能(メタ)アクリレート」とは、(メタ)アクリロイル基を1分子中に2個以上有する化合物である。
(Polyfunctional (meth) acrylate (C))
The conductive ink of the present invention contains 0.1 to 4 parts by weight of polyfunctional (meth) acrylate (C) with respect to 100 parts by weight of the component (A). Therefore, the coating property is not impaired, and the conductivity of the sintered body of the conductive ink is not impaired, and the substrate adhesion of the sintered body of the conductive ink is excellent (particularly, smoothness of a glass substrate or the like). Adhesion to the substrate) can be imparted. In addition, in this specification, "(meth) acrylate" means "acrylate" and "methacrylate", and "(meth) acryloyl" means "acryloyl" and "methacryloyl". The "polyfunctional (meth) acrylate" is a compound having two or more (meth) acryloyl groups in one molecule.

前記多官能(メタ)アクリレート(C)の分子量(GPCによるポリスチレン換算分子量、多官能(メタ)アクリレート(C)として2種以上の化合物を含有する場合は、分子量の加重平均値)は300以上であり、好ましくは500〜10000、特に好ましくは750〜5000、最も好ましくは1000〜2000である。多官能(メタ)アクリレート(C)の分子量が300以上であると、当該多官能(メタ)アクリレート(C)を含有する導電性インクの焼結体に優れた基板密着性(特に、ガラス基板等の平滑基板に対する密着性)を付与することができる。また、多官能(メタ)アクリレート(C)の分子量が10000以下であると、当該多官能(メタ)アクリレート(C)を含有する導電性インクは良好な塗布性を有し、低温で短時間の焼結でも良好な導電性を有する焼結体が得られる。 The molecular weight of the polyfunctional (meth) acrylate (C) (polystyrene-equivalent molecular weight by GPC, weighted average value of the molecular weight when two or more compounds are contained as the polyfunctional (meth) acrylate (C)) is 300 or more. Yes, preferably 500 to 10000, particularly preferably 750 to 5000, and most preferably 1000 to 2000. When the molecular weight of the polyfunctional (meth) acrylate (C) is 300 or more, the substrate adhesion (particularly, glass substrate, etc.) excellent for the sintered body of the conductive ink containing the polyfunctional (meth) acrylate (C) is obtained. Adhesion to the smoothing substrate) can be imparted. When the molecular weight of the polyfunctional (meth) acrylate (C) is 10,000 or less, the conductive ink containing the polyfunctional (meth) acrylate (C) has good coatability and can be applied at a low temperature for a short time. A sintered body having good conductivity can be obtained even by sintering.

多官能(メタ)アクリレート(C)の分子量が上記範囲を上回ると、分散媒(B)に対する溶解性が低下する傾向があり、たとえ分散媒(B)に溶解しても、良好な塗布性が得られにくくなる傾向がある。また、分子量が上記範囲を下回る多官能(メタ)アクリレート(C)は、導電性インクに添加しても、基板密着性を付与する効果が得られにくくなる傾向がある。 When the molecular weight of the polyfunctional (meth) acrylate (C) exceeds the above range, the solubility in the dispersion medium (B) tends to decrease, and even if it is dissolved in the dispersion medium (B), good coatability is obtained. It tends to be difficult to obtain. Further, the polyfunctional (meth) acrylate (C) having a molecular weight lower than the above range tends to be difficult to obtain the effect of imparting substrate adhesion even when added to the conductive ink.

前記多官能(メタ)アクリレート(C)の(メタ)アクリロイル当量(g/eq)[多官能(メタ)アクリレート(C)として2種以上の化合物を含有する場合は、(メタ)アクリロイル当量の加重平均値]は、例えば250以上、2500未満、好ましくは300〜1500、より好ましくは400〜1000、特に好ましくは500〜1000、最も好ましくは550〜950である。(メタ)アクリロイル当量(g/eq)が上記範囲を上回ると、十分な基材密着性が得られにくくなる傾向がある。また、(メタ)アクリロイル当量(g/eq)が上記範囲を下回ると、低温焼結が困難となり、導電性が低下する傾向がある。 (Meta) acryloyl equivalent (g / eq) of the polyfunctional (meth) acrylate (C) [When two or more compounds are contained as the polyfunctional (meth) acrylate (C), the weight of the (meth) acryloyl equivalent is weighted. The average value] is, for example, 250 or more and less than 2500, preferably 300 to 1500, more preferably 400 to 1000, particularly preferably 500 to 1000, and most preferably 550 to 950. When the (meth) acryloyl equivalent (g / eq) exceeds the above range, it tends to be difficult to obtain sufficient substrate adhesion. Further, when the (meth) acryloyl equivalent (g / eq) is less than the above range, low-temperature sintering becomes difficult and the conductivity tends to decrease.

前記多官能(メタ)アクリレート(C)のガラス転移温度(Tg)は、例えば−70℃〜0℃が好ましく、より好ましくは−60℃〜−10℃、更に好ましくは−60℃〜−20℃である。尚、多官能(メタ)アクリレート(C)のガラス転移温度(Tg)は、例えば、示差走査熱量測定(DSC)、動的粘弾性測定等により測定することが可能である。 The glass transition temperature (Tg) of the polyfunctional (meth) acrylate (C) is preferably, for example, −70 ° C. to 0 ° C., more preferably −60 ° C. to −10 ° C., and even more preferably −60 ° C. to −20 ° C. Is. The glass transition temperature (Tg) of the polyfunctional (meth) acrylate (C) can be measured by, for example, differential scanning calorimetry (DSC), dynamic viscoelasticity measurement, or the like.

前記多官能(メタ)アクリレート(C)としては、ウレタン(メタ)アクリレートを使用することが、分散媒(B)への溶解性の点で好ましい。 As the polyfunctional (meth) acrylate (C), it is preferable to use urethane (meth) acrylate in terms of solubility in the dispersion medium (B).

前記ウレタン(メタ)アクリレートは、ポリオールとポリイソシアネートとの付加反応物の末端イソシアネート基にヒドロキシ(メタ)アクリレートを反応させることにより得られる、両末端に(メタ)アクリロイル基を有するウレタン化合物である。 The urethane (meth) acrylate is a urethane compound having (meth) acryloyl groups at both ends, which is obtained by reacting a hydroxy (meth) acrylate with a terminal isocyanate group of an addition reaction product of a polyol and a polyisocyanate.

前記ウレタン(メタ)アクリレートには、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、及び芳香族ウレタン(メタ)アクリレートが含まれるが、なかでも脂肪族ウレタン(メタ)アクリレートが、金属ナノ粒子間の凝集を抑制する効果に優れる点で好ましい。 The urethane (meth) acrylate includes an aliphatic urethane (meth) acrylate and an aromatic urethane (meth) acrylate, and among them, the aliphatic urethane (meth) acrylate suppresses aggregation between metal nanoparticles. It is preferable because it has an excellent effect.

前記ポリオールには、例えば、脂肪族ポリオール、脂環式ポリオール、及び芳香族ポリオールが含まれるが、中でも脂肪族又は脂環式ポリオールが好ましい。また、ポリオールには、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、低分子量グリコールなどが含まれる。 The polyol includes, for example, an aliphatic polyol, an alicyclic polyol, and an aromatic polyol, and among them, an aliphatic or alicyclic polyol is preferable. Further, the polyol includes polyester polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol, low molecular weight glycol and the like.

前記ポリエステルポリオールとしては、例えば、ジカルボン酸(例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等)とジオール(例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール等の脂肪族ジオール;1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールA等の脂環式ジオール等)との反応物が挙げられる。 Examples of the polyester polyol include dicarboxylic acids (for example, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, and 1,4-cyclohexane. Dicarboxylic acid, etc.) and diols (eg, ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6 -Hexanediol, neopentyl glycol, trimethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1 , 3-Propanediol, 2-methyl-1,3-Propanediol and other aliphatic diols; 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, alicyclic diols such as hydride bisphenol A, etc.) Reactants of.

前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、2個以上のヒドロキシル基を有する化合物(例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等)のアルキレンオキサイド(例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等)付加重合体であるポリ(オキシアルキレン)グリコール等が挙げられる。 Examples of the polyether polyol are alkylenes of compounds having two or more hydroxyl groups (for example, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene propylene glycol, polytetramethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.). Examples thereof include poly (oxyalkylene) glycol which is an oxide (for example, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) addition polymer.

前記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ジオール(例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等)とジメチルカーボネートやホスゲン等との反応生成物が挙げられる。 Examples of the polycarbonate polyol include diols (for example, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, etc.) and dimethyl carbonate. And reaction products with phosgen and the like.

前記低分子量グリコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール等の脂肪族ジオール;1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールA等の脂環式ジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能以上のヒドロキシル基含有化合物等が挙げられる。 Examples of the low molecular weight glycol include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6. -Hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propane Diols, aliphatic diols such as 2-methyl-1,3-propanediol; alicyclic diols such as 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, bisphenol A hydride; glycerin, trimethylolpropane, etc. Examples thereof include trifunctional or higher functional hydroxyl group-containing compounds such as pentaerythritol.

前記ポリイソシアネートには、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネートが含まれるが、中でも脂肪族又は脂環式ポリイソシアネートが好ましい。前記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートなどが挙げられる。前記脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネートなどが挙げられる。 The polyisocyanate includes an aliphatic polyisocyanate, an alicyclic polyisocyanate, and an aromatic polyisocyanate, and among them, an aliphatic or alicyclic polyisocyanate is preferable. Examples of the aliphatic polyisocyanate include hexamethylene diisocyanate. Examples of the alicyclic polyisocyanate include isophorone diisocyanate.

前記ヒドロキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどが挙げられる。 Examples of the hydroxy (meth) acrylate include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and pentaerythritol tri. Examples include acrylate.

前記ウレタン(メタ)アクリレートとしては、例えば、商品名「EBECRYL 230」、「EBECRYL 270」、「EBECRYL 303」、「EBECRYL 767」(以上、ダイセル・オルネクス(株)製)等の市販品を好適に使用することができる。 As the urethane (meth) acrylate, for example, commercially available products such as trade names "EBECRYL 230", "EBECRYL 270", "EBECRYL 303", and "EBECRYL 767" (all manufactured by Daicel Ornex Co., Ltd.) are preferably used. Can be used.

(熱ラジカル重合開始剤(D))
熱ラジカル重合開始剤には、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系化合物や、有機過酸化物等が含まれるが、本発明においては、なかでも、有機過酸化物を使用することが金属ナノ粒子の分散性、及び導電性インクの流動性の観点から好ましい。
(Thermal Radical Polymerization Initiator (D))
The thermal radical polymerization initiator includes azo compounds such as azobisisobutyronitrile and organic peroxides. In the present invention, the use of organic peroxides is a metal nano. It is preferable from the viewpoint of particle dispersibility and fluidity of the conductive ink.

一方、アゾ系化合物は、当該化合物中のN原子に含まれる非共有電子対が上述の有機保護剤と同様に金属ナノ粒子に作用するため、本発明の導電性インクにアゾ化合物を添加すると、金属ナノ粒子の分散性が低下し、粘度が上昇して、塗布性が低下する傾向があるため好ましくない。本発明の導電性インクに含まれる熱ラジカル重合開始剤全量(100重量%)におけるアゾ系化合物の占める割合は、例えば30重量%以下であることが好ましく、より好ましくは20重量%以下、特に好ましくは10重量%以下、最も好ましくは1重量%以下である。尚、下限値はゼロである。 On the other hand, in the azo compound, the unshared electron pair contained in the N atom in the compound acts on the metal nanoparticles in the same manner as the above-mentioned organic protective agent. Therefore, when the azo compound is added to the conductive ink of the present invention, It is not preferable because the dispersibility of the metal nanoparticles tends to decrease, the viscosity increases, and the coatability tends to decrease. The proportion of the azo compound in the total amount (100% by weight) of the thermal radical polymerization initiator contained in the conductive ink of the present invention is preferably, for example, 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, and particularly preferably. Is 10% by weight or less, most preferably 1% by weight or less. The lower limit is zero.

前記有機過酸化物類としては、例えば、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシケタール、ケトンパーオキサイド等(具体的には、ベンゾイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイル)パーオキシヘキサン、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、tert−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジブチルパーオキシヘキサン、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、1,4−ジ(2−tert−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、メチルエチルケトンパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等)が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 Examples of the organic peroxides include hydroperoxide, dialkyl peroxide, peroxyester, diacyl peroxide, peroxydicarbonate, peroxyketal, ketone peroxide and the like (specifically, benzoyl peroxide, etc.). tert-Butylperoxy-2-ethylhexanoate, 2,5-dimethyl-2,5-di (2-ethylhexanoyl) peroxyhexane, tert-butylperoxybenzoate, tert-butyl peroxide, cumenhydro Peroxide, dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-dibutylperoxyhexane, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, 1,4-di (2-tert-) Butylperoxyisopropyl) Benzene, 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, methylethyl ketone peroxide, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethyl Hexanoate, etc.). These can be used alone or in combination of two or more.

本発明の導電性インクは、上記(A)〜(D)成分以外にも、例えば、分散剤、表面エネルギー調整剤、可塑剤、レベリング剤、消泡剤等の添加剤を必要に応じて含有することができる。 In addition to the above components (A) to (D), the conductive ink of the present invention contains, for example, additives such as a dispersant, a surface energy adjusting agent, a plasticizer, a leveling agent, and a defoaming agent, if necessary. can do.

(導電性インクの製造方法)
本発明の導電性インクは、例えば、金属化合物と有機保護剤とを混合して、前記金属化合物と有機保護剤を含む錯体を生成させる工程(錯体生成工程)、前記錯体を熱分解させる工程(熱分解工程)、及び、必要に応じて反応生成物を洗浄する工程(洗浄工程)を経て表面修飾金属ナノ粒子(A)を製造し、得られた表面修飾金属ナノ粒子(A)に、分散媒(B)と多官能(メタ)アクリレート(C)とを混合する工程(導電性インクの調製工程)を経て製造することができる。
(Manufacturing method of conductive ink)
The conductive ink of the present invention is, for example, a step of mixing a metal compound and an organic protective agent to form a complex containing the metal compound and the organic protective agent (complex formation step), and a step of thermally decomposing the complex (complex formation step). The surface-modified metal nanoparticles (A) are produced through a step (thermal decomposition step) and, if necessary, a step of washing the reaction product (washing step), and dispersed in the obtained surface-modified metal nanoparticles (A). It can be produced through a step of mixing the medium (B) and the polyfunctional (meth) acrylate (C) (step of preparing a conductive ink).

(錯体生成工程)
錯体生成工程は、金属化合物と有機保護剤とを混合して、金属化合物と有機保護剤を含む錯体を生成する工程である。本発明においては、前記金属化合物として銀化合物を使用することが、ナノサイズの銀粒子は100℃程度の温度で相互に融着するため、耐熱性の低い汎用プラスチック基板上にも導電性に優れた電子部品を形成することができる点で好ましく、特に、加熱により容易に分解して、金属銀を生成する銀化合物を使用することが好ましい。このような銀化合物としては、例えば、ギ酸銀、酢酸銀、シュウ酸銀、マロン酸銀、安息香酸銀、フタル酸銀等のカルボン酸銀;フッ化銀、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀等のハロゲン化銀;硫酸銀、硝酸銀、炭酸銀等を挙げることができる。本発明においては、なかでも、銀含有率が高く、且つ、還元剤を使用することなく熱分解することができ、導電性インクに還元剤由来の不純物が混入しにくい点で、シュウ酸銀が好ましい。
(Complex formation step)
The complex formation step is a step of mixing the metal compound and the organic protective agent to form a complex containing the metal compound and the organic protective agent. In the present invention, when a silver compound is used as the metal compound, nano-sized silver particles are fused to each other at a temperature of about 100 ° C., so that they have excellent conductivity even on a general-purpose plastic substrate having low heat resistance. It is preferable in that an electronic component can be formed, and in particular, it is preferable to use a silver compound which is easily decomposed by heating to produce metallic silver. Examples of such silver compounds include silver carboxylate such as silver formate, silver acetate, silver oxalate, silver malonate, silver benzoate, and silver phthalate; silver fluoride, silver chloride, silver bromide, and iodide. Silver halide such as silver; silver sulfate, silver nitrate, silver carbonate and the like can be mentioned. In the present invention, silver oxalate has a high silver content, can be thermally decomposed without using a reducing agent, and is less likely to contain impurities derived from the reducing agent in the conductive ink. preferable.

有機保護剤としては、ヘテロ原子中の非共有電子対が金属ナノ粒子に配位することで、金属ナノ粒子間の凝集を強力に抑制する効果を発揮することができる点で、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホ基、及びチオール基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する化合物が好ましく、特に、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホ基、及びチオール基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する炭素数4〜18の化合物が好ましい。 As an organic protective agent, the unshared electron pair in the hetero atom is coordinated with the metal nanoparticles, so that the effect of strongly suppressing the aggregation between the metal nanoparticles can be exerted. A compound having at least one functional group selected from the group consisting of a group, an amino group, a sulfo group and a thiol group is preferable, and a group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group and a thiol group is particularly preferable. A compound having 4 to 18 carbon atoms having at least one functional group selected from the above is preferable.

有機保護剤としては、特にアミノ基を有する化合物が好ましく、最も好ましくはアミノ基を有する炭素数4〜18の化合物、すなわち炭素数4〜18のアミンである。 As the organic protective agent, a compound having an amino group is particularly preferable, and a compound having an amino group having 4 to 18 carbon atoms, that is, an amine having 4 to 18 carbon atoms is most preferable.

前記アミンはアンモニアの少なくとも1つの水素原子が炭化水素基で置換された化合物であり、第一級アミン、第二級アミン、及び第三級アミンが含まれる。また、前記アミンはモノアミンであっても、ジアミン等の多価アミンであってもよい。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 The amine is a compound in which at least one hydrogen atom of ammonia is substituted with a hydrocarbon group, and includes a primary amine, a secondary amine, and a tertiary amine. Further, the amine may be a monoamine or a polyvalent amine such as a diamine. These can be used alone or in combination of two or more.

前記アミンとしては、なかでも、下記式(a-1)で表され、式中のR1、R2、R3が同一又は異なって、水素原子又は1価の炭化水素基(R1、R2、R3が共に水素原子である場合は除く)であり、総炭素数が6以上であるモノアミン(1)、下記式(a-1)で表され、式中のR1、R2、R3が同一又は異なって、水素原子又は1価の炭化水素基(R1、R2、R3が共に水素原子である場合は除く)であり、総炭素数が5以下であるモノアミン(2)、及び下記式(a-2)で表され、式中のR4〜R7は同一又は異なって、水素原子又は1価の炭化水素基であり、R8は2価の炭化水素基であり、総炭素数が8以下であるジアミン(3)から選択される少なくとも1種を含有することが好ましく、特に、前記モノアミン(1)と、モノアミン(2)及び/又はジアミン(3)とを併せて含有することが好ましい。

Figure 0006822825
The amine is represented by the following formula (a-1), and R 1 , R 2 , and R 3 in the formula are the same or different, and a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group (R 1 , R) is used. ( Except when both 2 and R 3 are hydrogen atoms), monoamine (1) having a total carbon number of 6 or more, represented by the following formula (a-1), R 1 , R 2 in the formula A monoamine (2) in which R 3 is the same or different, is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group (except when R 1 , R 2 , and R 3 are all hydrogen atoms) and has a total carbon number of 5 or less. ) And the following formula (a-2), R 4 to R 7 in the formula are the same or different, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group, and R 8 is a divalent hydrocarbon group. It preferably contains at least one selected from the hydrocarbons (3) having a total carbon number of 8 or less, and in particular, the monoamine (1) and the monoamine (2) and / or the diamine (3). It is preferable to contain them together.
Figure 0006822825

前記炭化水素基には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基が含まれるが、なかでも脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基が好ましく、特に脂肪族炭化水素基が好ましい。従って、上記モノアミン(1)、モノアミン(2)、ジアミン(3)としては、脂肪族モノアミン(1)、脂肪族モノアミン(2)、脂肪族ジアミン(3)が好ましい。 The hydrocarbon group includes an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. Among them, an aliphatic hydrocarbon group and an alicyclic hydrocarbon group are preferable, and a fat is particularly preferable. Group hydrocarbon groups are preferred. Therefore, as the monoamine (1), monoamine (2), and diamine (3), the aliphatic monoamine (1), the aliphatic monoamine (2), and the aliphatic diamine (3) are preferable.

また、1価の脂肪族炭化水素基には、アルキル基及びアルケニル基が含まれる。1価の脂環式炭化水素基には、シクロアルキル基及びシクロアルケニル基が含まれる。更に、2価の脂肪族炭化水素基には、アルキレン基及びアルケニレン基が含まれ、2価の脂環式炭化水素基には、シクロアルキレン基及びシクロアルケニレン基が含まれる。 Further, the monovalent aliphatic hydrocarbon group includes an alkyl group and an alkenyl group. The monovalent alicyclic hydrocarbon group includes a cycloalkyl group and a cycloalkenyl group. Further, the divalent aliphatic hydrocarbon group includes an alkylene group and an alkenylene group, and the divalent alicyclic hydrocarbon group includes a cycloalkylene group and a cycloalkenylene group.

1、R2、R3における1価の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基等の炭素数1〜18程度のアルキル基;ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等の炭素数2〜18程度のアルケニル基;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、シクロオクチル基等の炭素数3〜18程度のシクロアルキル基;シクロペンテニル基、シクロへキセニル基等の炭素数3〜18程度のシクロアルケニル基等を挙げることができる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group in R 1 , R 2 and R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group and a pentyl group. , Hexyl group, decyl group, dodecyl group, tetradecyl group, octadecyl group and other alkyl groups having about 1 to 18 carbon atoms; vinyl group, allyl group, metallicyl group, 1-propenyl group, isopropenyl group, 1-butenyl group, Alkenyl groups having about 2 to 18 carbon atoms such as 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-pentenyl group, 2-pentenyl group, 3-pentenyl group, 4-pentenyl group, 5-hexenyl group; cyclopropyl group, Cycloalkyl groups having about 3 to 18 carbon atoms such as cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and cyclooctyl group; cycloalkenyl groups having about 3 to 18 carbon atoms such as cyclopentenyl group and cyclohexenyl group can be mentioned. it can.

4〜R7における1価の炭化水素基としては、例えば、上記例示のうち、炭素数1〜7程度のアルキル基、炭素数2〜7程度のアルケニル基、炭素数3〜7程度のシクロアルキル基、炭素数3〜7程度のシクロアルケニル基等を挙げることができる。 Examples of the monovalent hydrocarbon group in R 4 to R 7 include an alkyl group having about 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having about 2 to 7 carbon atoms, and a cyclo having about 3 to 7 carbon atoms in the above examples. Examples thereof include an alkyl group and a cycloalkenyl group having about 3 to 7 carbon atoms.

8における2価の炭化水素基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘプタメチレン基等の炭素数1〜8のアルキレン基;ビニレン基、プロペニレン基、1−ブテニレン基、2−ブテニレン基、ブタジエニレン基、ペンテニレン基、ヘキセニレン基、ヘプテニレン基、オクテニレン基等の炭素数2〜8のアルケニレン基等を挙げることができる。 Examples of the divalent hydrocarbon group in R 8 include methylene group, methylmethylene group, dimethylmethylene group, ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, heptamethylene group and the like having 1 carbon number. Alkylene group of ~ 8; alkenylene group having 2 to 8 carbon atoms such as vinylene group, propenylene group, 1-butenylene group, 2-butenylene group, butadienylene group, pentenylene group, hexenylene group, heptenylene group, octenylene group and the like. Can be done.

上記R1〜R8における炭化水素基は、種々の置換基[例えば、ハロゲン原子、オキソ基、ヒドロキシル基、置換オキシ基(例えば、C1-4アルコキシ基、C6-10アリールオキシ基、C7-16アラルキルオキシ基、C1-4アシルオキシ基等)、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基(例えば、C1-4アルコキシカルボニル基、C6-10アリールオキシカルボニル基、C7-16アラルキルオキシカルボニル基等)、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、複素環式基等]を有していてもよい。また、前記ヒドロキシル基やカルボキシル基は有機合成の分野で慣用の保護基で保護されていてもよい。 The hydrocarbon groups in R 1 to R 8 are various substituents [for example, halogen atom, oxo group, hydroxyl group, substituted oxy group (for example, C 1-4 alkoxy group, C 6-10 aryloxy group, C). 7-16 aralkyloxy group, C 1-4 acyloxy group, etc.), carboxyl group, substituted oxycarbonyl group (eg, C 1-4 alkoxycarbonyl group, C 6-10 aryloxycarbonyl group, C 7-16 aralkyloxycarbonyl) Group, etc.), cyano group, nitro group, sulfo group, heterocyclic group, etc.] may be used. Further, the hydroxyl group and the carboxyl group may be protected by a protecting group commonly used in the field of organic synthesis.

モノアミン(1)は、金属ナノ粒子の表面に吸着することにより、金属ナノ粒子が凝集して肥大化することを抑制する、すなわち、金属ナノ粒子に高分散性を付与する機能を有する化合物であり、例えば、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミン等の直鎖状アルキル基を有する第一級アミン;イソヘキシルアミン、2−エチルヘキシルアミン、tert−オクチルアミン等の分岐鎖状アルキル基を有する第一級アミン;シクロヘキシルアミン等のシクロアルキル基を有する第一級アミン;オレイルアミン等のアルケニル基を有する第一級アミン等;N,N−ジプロピルアミン、N,N−ジブチルアミン、N,N−ジペンチルアミン、N,N−ジヘキシルアミン、N,N−ジペプチルアミン、N,N−ジオクチルアミン、N,N−ジノニルアミン、N,N−ジデシルアミン、N,N−ジウンデシルアミン、N,N−ジドデシルアミン、N−プロピル−N−ブチルアミン等の直鎖状アルキル基を有する第二級アミン;N,N−ジイソヘキシルアミン、N,N−ジ(2−エチルヘキシル)アミン等の分岐鎖状アルキル基を有する第二級アミン;トリブチルアミン、トリヘキシルアミン等の直鎖状アルキル基を有する第三級アミン;トリイソヘキシルアミン、トリ(2−エチルヘキシル)アミン等の分岐鎖状アルキル基を有する第三級アミン等が挙げられる。 The monoamine (1) is a compound having a function of suppressing the aggregation and enlargement of the metal nanoparticles by adsorbing on the surface of the metal nanoparticles, that is, imparting high dispersibility to the metal nanoparticles. , For example, primary amines having linear alkyl groups such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine, n-undecylamine, n-dodecylamine; Primary amines with branched chain alkyl groups such as isohexylamine, 2-ethylhexylamine, tert-octylamine; primary amines with cycloalkyl groups such as cyclohexylamine; primary amines with alkenyl groups such as oleylamine Secondary amines, etc .; N, N-dipropylamine, N, N-dibutylamine, N, N-dipentylamine, N, N-dihexylamine, N, N-dipeptylamine, N, N-dioctylamine, N, N- Secondary amines with linear alkyl groups such as dinonylamine, N, N-didecylamine, N, N-diundesylamine, N, N-didodecylamine, N-propyl-N-butylamine; N, N-di Secondary amines with branched alkyl groups such as isohexylamines, N, N-di (2-ethylhexyl) amines; tertiary amines with linear alkyl groups such as tributylamines and trihexylamines; tri Examples thereof include tertiary amines having a branched alkyl group such as isohexylamine and tri (2-ethylhexyl) amine.

上記モノアミン(1)のなかでも、アミノ基が金属ナノ粒子表面に吸着した際に他の金属ナノ粒子との間隔を確保できるため、金属ナノ粒子同士の凝集を防ぐ効果が得られ、且つ焼結時には容易に除去できる点で、総炭素数6〜18(総炭素数の上限は、より好ましくは16、特に好ましくは12である)の直鎖状アルキル基を有するアミン(特に、第一級アミン)が好ましく、とりわけ、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン、n−ウンデシルアミン、n−ドデシルアミン等が好ましい。 Among the above monoamines (1), when an amino group is adsorbed on the surface of metal nanoparticles, the distance from other metal nanoparticles can be secured, so that the effect of preventing aggregation of the metal nanoparticles can be obtained and sintering is performed. Amines (particularly primary amines) having a linear alkyl group with a total carbon number of 6-18 (upper limit of total carbon number is more preferably 16, particularly preferably 12) in that they can sometimes be easily removed. ) Is preferable, and n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine, n-undecylamine, n-dodecylamine and the like are particularly preferable.

モノアミン(2)は、モノアミン(1)に比べると炭化水素鎖が短いので、それ自体は金属ナノ粒子に高分散性を付与する機能は低いが、前記モノアミン(1)より極性が高く金属原子への配位能が高いため、錯体形成促進効果を有する。また、炭化水素鎖が短いため、低温焼結においても、短時間(例えば30分間以下、好ましくは20分間以下)で金属ナノ粒子表面から除去することができ、導電性に優れた焼結体が得られる。 Since monoamine (2) has a shorter hydrocarbon chain than monoamine (1), it has a low function of imparting high dispersibility to metal nanoparticles by itself, but it has higher polarity than monoamine (1) and becomes a metal atom. Because of its high coordination ability, it has a complex formation promoting effect. Further, since the hydrocarbon chain is short, it can be removed from the surface of the metal nanoparticles in a short time (for example, 30 minutes or less, preferably 20 minutes or less) even in low temperature sintering, and a sintered body having excellent conductivity can be obtained. can get.

モノアミン(2)としては、例えば、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、イソペンチルアミン、tert−ペンチルアミン等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基を有する総炭素数2〜5(好ましくは総炭素数4〜5)の第一級アミンや、N,N−ジエチルアミン等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基を有する総炭素数2〜5(好ましくは総炭素数4〜5)の第二級アミンを挙げることができる。本発明においては、なかでも、直鎖状アルキル基を有する総炭素数2〜5(好ましくは総炭素数4〜5)の第一級アミンが好ましい。 Examples of the monoamine (2) include total carbon having a linear or branched alkyl group such as n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, isopentylamine, and tert-pentylamine. A primary amine having a number of 2 to 5 (preferably a total carbon number of 4 to 5) and a total carbon number of 2 to 5 (preferably a total carbon number) having a linear or branched alkyl group such as N, N-diethylamine. Examples of the secondary amines of numbers 4 to 5) can be mentioned. In the present invention, a primary amine having a linear alkyl group and having a total carbon number of 2 to 5 (preferably a total carbon number of 4 to 5) is preferable.

ジアミン(3)の総炭素数は8以下であり、前記モノアミン(1)より極性が高く金属原子への配位能が高いため、錯体形成促進効果を有する。また、前記ジアミン(3)は、錯体の熱分解工程において、より低温且つ短時間での熱分解を促進する効果があり、ジアミン(3)を使用すると表面修飾金属ナノ粒子の製造をより効率的に行うことができる。さらに、ジアミン(3)を含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾金属ナノ粒子は、極性の高い分散媒中において優れた分散安定性を発揮する。さらに、前記ジアミン(3)は、炭化水素鎖が短いため、低温焼結でも、短時間(例えば30分間以下、好ましくは20分間以下)で金属ナノ粒子表面から除去することができ、導電性に優れた焼結体が得られる。 Since the total carbon number of the diamine (3) is 8 or less, the polarity is higher than that of the monoamine (1), and the coordination ability to the metal atom is high, it has a complex formation promoting effect. Further, the diamine (3) has an effect of accelerating the thermal decomposition at a lower temperature and in a short time in the thermal decomposition step of the complex, and the use of the diamine (3) makes the production of surface-modified metal nanoparticles more efficient. Can be done. Further, the surface-modified metal nanoparticles having a structure coated with a protective agent containing diamine (3) exhibit excellent dispersion stability in a highly polar dispersion medium. Further, since the diamine (3) has a short hydrocarbon chain, it can be removed from the surface of metal nanoparticles in a short time (for example, 30 minutes or less, preferably 20 minutes or less) even in low temperature sintering, and it becomes conductive. An excellent sintered body can be obtained.

前記ジアミン(3)としては、例えば、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン等の、式(a-2)中のR4〜R7が水素原子であり、R8が直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基であるジアミン;N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N’−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、N,N’−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、N,N’−ジエチル−1,4−ブタンジアミン、N,N’−ジメチル−1,6−ヘキサンジアミン等の式(a-2)中のR4、R6が同一又は異なって直鎖状又は分岐鎖状アルキル基であり、R5、R7が水素原子であり、R8が直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基であるジアミン;N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジエチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジエチル−1,4−ブタンジアミン、N,N−ジメチル−1,6−ヘキサンジアミン等の式(a-2)中のR4、R5が同一又は異なって直鎖状又は分岐鎖状アルキル基であり、R6、R7が水素原子であり、R8が直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基であるジアミン等を挙げることができる。 Examples of the diamine (3) include 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, 1,4-butanediamine, 1,5-pentanediamine, 1,6-hexanediamine, and 1,7-heptandiamine. , 1,8-Octanediamine, 1,5-diamino-2-methylpentane, etc., R 4 to R 7 in the formula (a-2) are hydrogen atoms, and R 8 is linear or branched. Diamine which is an alkylene group; N, N'-dimethylethylenediamine, N, N'-diethylethylenediamine, N, N'-dimethyl-1,3-propanediamine, N, N'-diethyl-1,3-propanediamine, In the formula (a-2) of N, N'-dimethyl-1,4-butanediamine, N, N'-diethyl-1,4-butanediamine, N, N'-dimethyl-1,6-hexanediamine, etc. R 4 and R 6 are the same or different linear or branched alkyl groups, R 5 and R 7 are hydrogen atoms, and R 8 is a linear or branched alkylene group. N, N-dimethylethylenediamine, N, N-diethylethylenediamine, N, N-dimethyl-1,3-propanediamine, N, N-diethyl-1,3-propanediamine, N, N-dimethyl-1,4- butanediamine, N, N-diethyl-1,4-butanediamine, N, N-dimethyl -1,6- R 4, R 5 are the same or different and straight-chain in the formula (a-2), such as hexanediamine Examples thereof include diamine, which is a linear or branched alkyl group, R 6 and R 7 are hydrogen atoms, and R 8 is a linear or branched alkylene group.

これらのなかでも、前記式(a-2)中のR4、R5が同一又は異なって直鎖状又は分岐鎖状アルキル基であり、R6、R7が水素原子であり、R8が直鎖状又は分岐鎖状アルキレン基であるジアミン[特に、式(a-2)中のR4、R5が直鎖状アルキル基であり、R6、R7が水素原子であり、R8が直鎖状アルキレン基であるジアミン]が好ましい。 Among these, R 4 and R 5 in the above formula (a-2) are the same or different linear or branched chain alkyl groups, R 6 and R 7 are hydrogen atoms, and R 8 is. Diamine which is a linear or branched chain alkylene group [In particular, R 4 and R 5 in the formula (a-2) are linear alkyl groups, R 6 and R 7 are hydrogen atoms, and R 8 Is a linear alkylene group, diamine] is preferable.

式(a-2)中のR4、R5が同一又は異なって直鎖状又は分岐鎖状アルキル基であり、R6、R7が水素原子であるジアミン、すなわち第一級アミノ基と第三級アミノ基を有するジアミンは、前記第一級アミノ基は金属原子に対して高い配位能を有するが、前記第三級アミノ基は金属原子に対する配位能が乏しいため、形成される錯体が過剰に複雑化することが防止され、それにより、錯体の熱分解工程において、より低温且つ短時間での熱分解が可能となる。これらのなかでも、低温焼結において短時間で金属ナノ粒子表面から除去できる点から、総炭素数6以下(例えば1〜6、好ましくは4〜6)のジアミンが好ましく、総炭素数5以下(例えば1〜5、好ましくは4〜5)のジアミンがより好ましい。 Diamines in which R 4 and R 5 in the formula (a-2) are the same or different linear or branched alkyl groups and R 6 and R 7 are hydrogen atoms, that is, primary amino groups and the first A diamine having a tertiary amino group is a complex formed because the primary amino group has a high coordinating ability with respect to a metal atom, but the tertiary amino group has a poor coordinating ability with respect to a metal atom. Is prevented from becoming excessively complicated, which enables thermal decomposition at a lower temperature and in a shorter time in the thermal decomposition step of the complex. Among these, diamines having a total carbon number of 6 or less (for example, 1 to 6, preferably 4 to 6) are preferable, and diamines having a total carbon number of 5 or less (for example, 1 to 6, preferably 4 to 6) are preferable because they can be removed from the surface of metal nanoparticles in a short time by low temperature sintering. For example, diamines of 1 to 5, preferably 4 to 5) are more preferable.

本発明の導電性インクに含まれる有機保護剤全量におけるモノアミン(1)の含有量の占める割合、及びモノアミン(2)とジアミン(3)の合計含有量の占める割合としては、下記範囲であることが好ましい。
モノアミン(1)の含有量:例えば5〜65モル%(下限は、好ましくは10モル%、特に好ましくは20モル%、最も好ましくは30モル%である。また、上限は、好ましくは60モル%、特に好ましくは50モル%である)
モノアミン(2)とジアミン(3)の合計含有量:例えば35〜95モル%(下限は、好ましくは40モル%、特に好ましくは50モル%である。また、上限は、好ましくは90モル%、特に好ましくは80モル%、最も好ましくは70モル%である)
The ratio of the content of monoamine (1) to the total amount of the organic protective agent contained in the conductive ink of the present invention and the ratio of the total content of monoamine (2) and diamine (3) shall be within the following ranges. Is preferable.
Content of monoamine (1): for example 5 to 65 mol% (lower limit is preferably 10 mol%, particularly preferably 20 mol%, most preferably 30 mol%, and upper limit is preferably 60 mol%. , Particularly preferably 50 mol%)
Total content of monoamines (2) and diamines (3): for example 35-95 mol% (lower limit is preferably 40 mol%, particularly preferably 50 mol%; upper limit is preferably 90 mol%, Especially preferably 80 mol%, most preferably 70 mol%)

本発明の導電性インクに含まれる有機保護剤全量におけるモノアミン(2)の含有量の占める割合、及びジアミン(3)の含有量の占める割合としては、下記範囲であることが好ましい。
モノアミン(2)の含有量:例えば5〜65モル%(下限は、好ましくは10モル%、特に好ましくは20モル%、最も好ましくは30モル%である。また、上限は、好ましくは60モル%、特に好ましくは50モル%である)
ジアミン(3)の含有量:例えば5〜50モル%(下限は、好ましくは10モル%である。また、上限は、好ましくは40モル%、特に好ましくは30モル%である)
The proportion of the monoamine (2) content and the proportion of the diamine (3) content in the total amount of the organic protective agent contained in the conductive ink of the present invention are preferably in the following ranges.
Content of monoamine (2): for example 5 to 65 mol% (lower limit is preferably 10 mol%, particularly preferably 20 mol%, most preferably 30 mol%, and upper limit is preferably 60 mol%. , Particularly preferably 50 mol%)
Content of diamine (3): for example 5 to 50 mol% (the lower limit is preferably 10 mol%, and the upper limit is preferably 40 mol%, particularly preferably 30 mol%).

モノアミン(1)を上記範囲で含有することにより、金属ナノ粒子の分散安定性が得られる。モノアミン(1)の含有量が上記範囲を下回ると、金属ナノ粒子が凝集し易くなる傾向がある。一方、モノアミン(1)の含有量が上記範囲を上回ると、焼結温度が低い場合は短時間で金属ナノ粒子表面から有機保護剤を除去することが困難となり、得られる焼結体の導電性が低下する傾向がある。 By containing the monoamine (1) in the above range, the dispersion stability of the metal nanoparticles can be obtained. When the content of the monoamine (1) is less than the above range, the metal nanoparticles tend to agglomerate easily. On the other hand, when the content of the monoamine (1) exceeds the above range, it becomes difficult to remove the organic protective agent from the surface of the metal nanoparticles in a short time when the sintering temperature is low, and the conductivity of the obtained sintered body is obtained. Tends to decrease.

前記モノアミン(2)を上記範囲で含有することにより、錯体形成促進効果が得られる。また、焼結温度が低くても短時間で有機保護剤を金属ナノ粒子表面から除去することが可能となり、導電性に優れた焼結体が得られる。 By containing the monoamine (2) in the above range, a complex formation promoting effect can be obtained. Further, even if the sintering temperature is low, the organic protective agent can be removed from the surface of the metal nanoparticles in a short time, and a sintered body having excellent conductivity can be obtained.

前記ジアミン(3)を上記範囲で含有することにより、錯体形成促進効果及び錯体の熱分解促進効果が得られやすい。また、ジアミン(3)を含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾金属ナノ粒子は、極性の高い分散媒中において優れた分散安定性を発揮する。 By containing the diamine (3) in the above range, the complex formation promoting effect and the thermal decomposition promoting effect of the complex can be easily obtained. Further, the surface-modified metal nanoparticles having a structure coated with a protective agent containing diamine (3) exhibit excellent dispersion stability in a highly polar dispersion medium.

本発明においては、金属化合物の金属原子への配位能が高いモノアミン(2)及び/又はジアミン(3)を用いると、それらの使用割合に応じて、モノアミン(1)の使用量を減量することができ、焼結温度が低くても短時間で金属ナノ粒子表面から有機保護剤を除去することが可能となり、導電性に優れた焼結体が得られる点で好ましい。 In the present invention, when monoamine (2) and / or diamine (3) having a high coordinating ability to a metal atom of a metal compound is used, the amount of monoamine (1) used is reduced according to the ratio of their use. It is preferable because the organic protective agent can be removed from the surface of the metal nanoparticles in a short time even if the sintering temperature is low, and a sintered body having excellent conductivity can be obtained.

本発明において有機保護剤として使用するアミンには上記モノアミン(1)、モノアミン(2)、及びジアミン(3)以外にも他のアミンを含有していても良いが、保護剤に含まれる全アミンに占める上記モノアミン(1)、モノアミン(2)、及びジアミン(3)の合計含有量の割合は、例えば60重量%以上が好ましく、特に好ましくは80重量%以上、最も好ましくは90重量%以上である。尚、上限は100重量%である。すなわち、他のアミンの含有量は、40重量%以下が好ましく、特に好ましくは20重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。 The amine used as an organic protective agent in the present invention may contain other amines in addition to the above monoamines (1), monoamines (2), and diamines (3), but all amines contained in the protective agent. The ratio of the total content of the monoamine (1), monoamine (2), and diamine (3) to the above is preferably, for example, 60% by weight or more, particularly preferably 80% by weight or more, and most preferably 90% by weight or more. is there. The upper limit is 100% by weight. That is, the content of the other amine is preferably 40% by weight or less, particularly preferably 20% by weight or less, and most preferably 10% by weight or less.

有機保護剤[特に、モノアミン(1)+モノアミン(2)+ジアミン(3)]の使用量は特に限定されないが、原料の前記金属化合物の金属原子1モルに対して、1〜50モル程度が好ましく、特に好ましくは2〜50モル、最も好ましくは6〜50モルである。有機保護剤の使用量が上記範囲を下回ると、錯体の生成工程において、錯体に変換されない金属化合物が残存しやすくなり、金属ナノ粒子に十分な分散性を付与することが困難となる傾向がある。 The amount of the organic protective agent [particularly monoamine (1) + monoamine (2) + diamine (3)] used is not particularly limited, but is about 1 to 50 mol with respect to 1 mol of the metal atom of the metal compound as a raw material. It is preferably, particularly preferably 2 to 50 mol, most preferably 6 to 50 mol. If the amount of the organic protective agent used is less than the above range, the metal compound that is not converted into the complex tends to remain in the complex formation step, and it tends to be difficult to impart sufficient dispersibility to the metal nanoparticles. ..

本発明においては、金属ナノ粒子の分散性をさらに向上させることを目的に、有機保護剤として、アミノ基を有する化合物と共に、カルボキシル基を有する化合物(例えばカルボキシル基を有する炭素数4〜18の化合物、好ましくは炭素数4〜18の脂肪族モノカルボン酸)を1種又は2種以上含有しても良い。 In the present invention, for the purpose of further improving the dispersibility of the metal nanoparticles, as an organic protective agent, a compound having an amino group and a compound having a carboxyl group (for example, a compound having a carboxyl group and having 4 to 18 carbon atoms) are used. , Preferably an aliphatic monocarboxylic acid having 4 to 18 carbon atoms) may be contained alone or in combination of two or more.

前記脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、イコサン酸等の炭素数4以上の飽和脂肪族モノカルボン酸;オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、パルミトレイン酸、エイコセン酸等の炭素数8以上の不飽和脂肪族モノカルボン酸を挙げることができる。 Examples of the aliphatic monocarboxylic acid include butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, tridecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid and hexadecanoic acid. Saturated aliphatic monocarboxylic acid having 4 or more carbon atoms such as heptadecanoic acid, octadecanoic acid, nonadecanoic acid and icosanoic acid; Monocarboxylic acid can be mentioned.

これらのなかでも、炭素数8〜18の飽和又は不飽和脂肪族モノカルボン(特に、オクタン酸、オレイン酸等)が好ましい。前記脂肪族モノカルボン酸のカルボキシル基が金属ナノ粒子表面に吸着した際に、炭素数8〜18の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素鎖が立体障害となることにより他の金属ナノ粒子との間隔を確保することができ、金属ナノ粒子同士の凝集を防ぐ作用が向上する。 Among these, saturated or unsaturated aliphatic monocarboxylic acids having 8 to 18 carbon atoms (particularly, octanoic acid, oleic acid, etc.) are preferable. When the carboxyl group of the aliphatic monocarboxylic acid is adsorbed on the surface of the metal nanoparticles, the saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon chain having 8 to 18 carbon atoms becomes a steric obstacle, so that the distance from the other metal nanoparticles Can be ensured, and the action of preventing aggregation of metal nanoparticles is improved.

前記カルボキシル基を有する化合物の使用量としては、金属化合物の金属原子1モルに対して、例えば0.05〜10モル程度、好ましくは0.1〜5モル、特に好ましくは0.5〜2モルである。前記カルボキシル基を有する化合物の使用量が、上記範囲を下回ると、分散安定性向上効果が得られにくい。一方、前記カルボキシル基を有する化合物を過剰に使用しても分散安定性向上効果は飽和する一方で、低温焼結で除去することが困難となる傾向がある。 The amount of the compound having a carboxyl group to be used is, for example, about 0.05 to 10 mol, preferably 0.1 to 5 mol, particularly preferably 0.5 to 2 mol, with respect to 1 mol of the metal atom of the metal compound. Is. If the amount of the compound having a carboxyl group used is less than the above range, it is difficult to obtain the effect of improving the dispersion stability. On the other hand, even if the compound having a carboxyl group is excessively used, the effect of improving the dispersion stability is saturated, but it tends to be difficult to remove it by low-temperature sintering.

有機保護剤と金属化合物との反応は、分散媒の存在下又は不存在下で行われる。前記分散媒としては、例えば、炭素数3以上のアルコールを使用することができる。 The reaction between the organic protective agent and the metal compound is carried out in the presence or absence of a dispersion medium. As the dispersion medium, for example, an alcohol having 3 or more carbon atoms can be used.

前記炭素数3以上のアルコールとしては、例えば、n−プロパノール(沸点:97℃)、イソプロパノール(沸点:82℃)、n−ブタノール(沸点:117℃)、イソブタノール(沸点:107.89℃)、sec−ブタノール(沸点:99.5℃)、tert−ブタノール(沸点:82.45℃)、n−ペンタノール(沸点:136℃)、n−ヘキサノール(沸点:156℃)、n−オクタノール(沸点:194℃)、2−オクタノール(沸点:174℃)等が挙げられる。これらのなかでも、後に行われる錯体の熱分解工程の温度を高く設定できること、得られる表面修飾金属ナノ粒子の後処理での利便性の点で、炭素数4〜6のアルコールが好ましく、特に、n−ブタノール、n−ヘキサノールが好ましい。 Examples of the alcohol having 3 or more carbon atoms include n-propanol (boiling point: 97 ° C.), isopropanol (boiling point: 82 ° C.), n-butanol (boiling point: 117 ° C.), and isobutanol (boiling point: 107.89 ° C.). , Se-butanol (boiling point: 99.5 ° C), tert-butanol (boiling point: 82.45 ° C), n-pentanol (boiling point: 136 ° C), n-hexanol (boiling point: 156 ° C), n-octanol (boiling point: 156 ° C) Boiling point: 194 ° C.), 2-octanol (boiling point: 174 ° C.) and the like. Among these, alcohols having 4 to 6 carbon atoms are preferable, and in particular, alcohols having 4 to 6 carbon atoms are preferable in terms of being able to set a high temperature in the subsequent thermal decomposition step of the complex and being convenient in the post-treatment of the obtained surface-modified metal nanoparticles. n-butanol and n-hexanol are preferable.

また、分散媒の使用量は、金属化合物100重量部に対して、例えば120重量部以上、好ましくは130重量部以上、より好ましくは150重量部以上である。尚、分散媒の使用量の上限は、例えば1000重量部、好ましくは800重量部、特に好ましくは500重量部である。 The amount of the dispersion medium used is, for example, 120 parts by weight or more, preferably 130 parts by weight or more, and more preferably 150 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the metal compound. The upper limit of the amount of the dispersion medium used is, for example, 1000 parts by weight, preferably 800 parts by weight, and particularly preferably 500 parts by weight.

有機保護剤と金属化合物との反応は、常温(5〜40℃)で行うことが好ましい。前記反応には、金属化合物への有機保護剤の配位反応による発熱を伴うため、上記温度範囲となるように、適宜冷却しつつ行ってもよい。 The reaction between the organic protective agent and the metal compound is preferably carried out at room temperature (5 to 40 ° C.). Since the reaction is accompanied by heat generation due to the coordination reaction of the organic protective agent with the metal compound, it may be carried out while appropriately cooling so as to be within the above temperature range.

有機保護剤と金属化合物との反応時間は、例えば30分〜3時間程度である。これにより、金属−有機保護剤の錯体(有機保護剤としてアミンを使用した場合は、金属−アミン錯体)が得られる。 The reaction time between the organic protective agent and the metal compound is, for example, about 30 minutes to 3 hours. As a result, a metal-organic protective agent complex (when amine is used as the organic protective agent, a metal-amine complex) is obtained.

(熱分解工程)
熱分解工程は、錯体生成工程を経て得られた金属−有機保護剤の錯体を熱分解させて、表面修飾金属ナノ粒子を形成する工程である。金属−有機保護剤の錯体を加熱することにより、金属原子に対する有機保護剤の配位結合を維持したままで金属化合物が熱分解して金属原子を生成し、次に、有機保護剤が配位した金属原子が凝集して、有機保護膜で被覆された金属ナノ粒子が形成されると考えられる。
(Pyrolysis process)
The thermal decomposition step is a step of thermally decomposing the metal-organic protective agent complex obtained through the complex formation step to form surface-modified metal nanoparticles. By heating the metal-organic protective agent complex, the metal compound thermally decomposes to form a metal atom while maintaining the coordination bond of the organic protective agent to the metal atom, and then the organic protective agent coordinates. It is considered that the metal atoms are aggregated to form metal nanoparticles coated with an organic protective film.

前記熱分解は、分散媒の存在下で行うことが好ましく、分散媒としては上述のアルコールを好適に使用することができる。また、熱分解温度は、表面修飾金属ナノ粒子が生成する温度であればよく、金属−有機保護剤の錯体がシュウ酸銀−有機保護剤の錯体である場合には、例えば80〜120℃程度、好ましくは95〜115℃、特に好ましくは100〜110℃である。表面修飾金属ナノ粒子の表面修飾部の脱離を防止する観点から、前記温度範囲内のなるべく低温で行うことが好ましい。熱分解時間は、例えば10分〜5時間程度である。 The thermal decomposition is preferably carried out in the presence of a dispersion medium, and the above-mentioned alcohol can be preferably used as the dispersion medium. The thermal decomposition temperature may be any temperature at which surface-modified metal nanoparticles are formed, and when the metal-organic protective agent complex is a silver oxalate-organic protective agent complex, for example, about 80 to 120 ° C. The temperature is preferably 95 to 115 ° C, particularly preferably 100 to 110 ° C. From the viewpoint of preventing detachment of the surface-modified portion of the surface-modified metal nanoparticles, it is preferable to carry out the process at a temperature as low as possible within the above temperature range. The thermal decomposition time is, for example, about 10 minutes to 5 hours.

また、金属−有機保護剤の錯体の熱分解は、空気雰囲気下や、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。 Further, the thermal decomposition of the metal-organic protective agent complex is preferably carried out in an air atmosphere or in an atmosphere of an inert gas such as argon.

(洗浄工程)
金属−有機保護剤の錯体の熱分解反応終了後、過剰の有機保護剤が存在する場合は、これを除去するために、デカンテーションを1回、又は2回以上繰り返して行うことが好ましい。また、デカンテーション終了後の表面修飾金属ナノ粒子は、乾燥・固化することなく、湿潤状態のままで後述の導電性インクの調製工程へ供することが、表面修飾金属ナノ粒子の再凝集を抑制することができ、高分散性を維持することができる点で好ましい。
(Washing process)
After the completion of the thermal decomposition reaction of the metal-organic protective agent complex, if excess organic protective agent is present, it is preferable to repeat decantation once or twice or more in order to remove it. Further, the surface-modified metal nanoparticles after the decantation are not dried and solidified, but are subjected to the preparation step of the conductive ink described later in a wet state to suppress the reaggregation of the surface-modified metal nanoparticles. It is preferable in that it can maintain high dispersibility.

デカンテーションは、例えば、懸濁状態の表面修飾金属ナノ粒子を洗浄剤で洗浄し、遠心分離により表面修飾金属ナノ粒子を沈降させ、上澄み液を除去する方法により行われる。前記洗浄剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール等の、炭素数1〜4(好ましくは1〜2)の直鎖状又は分岐鎖状アルコールを1種又は2種以上使用することが、表面修飾金属ナノ粒子の沈降性が良好であり、洗浄後、遠心分離により効率よく洗浄剤を分離・除去することができる点で好ましい。 Decantation is performed, for example, by washing suspended surface-modified metal nanoparticles with a cleaning agent, precipitating the surface-modified metal nanoparticles by centrifugation, and removing the supernatant. As the cleaning agent, for example, one or more linear or branched alcohols having 1 to 4 carbon atoms (preferably 1 to 2) such as methanol, ethanol, n-propanol, and isopropanol are used. This is preferable in that the surface-modified metal nanoparticles have good sedimentation property and the cleaning agent can be efficiently separated and removed by centrifugation after cleaning.

(導電性インクの調製工程)
導電性インクの調製工程は、上記工程を経て得られた表面修飾金属ナノ粒子(A)(好ましくは、湿潤状態の表面修飾金属ナノ粒子(A))と分散媒(B)と多官能(メタ)アクリレート(C)と、必要に応じて添加剤とを混合して、本発明の導電性インクを調製する工程である。前記混合には、例えば、自公転式撹拌脱泡装置、ホモジナイザー、プラネタリーミキサー、3本ロールミル、ビーズミル等の一般的に知られる混合用機器を使用することができる。また、各成分は、同時に混合してもよいし、逐次混合してもよい。各成分の配合割合は、下記範囲において、適宜調整することができる。
(Preparation process of conductive ink)
The step of preparing the conductive ink includes surface-modified metal nanoparticles (A) (preferably wet surface-modified metal nanoparticles (A)), dispersion medium (B), and polyfunctionality (meth) obtained through the above steps. ) This is a step of preparing the conductive ink of the present invention by mixing the acrylate (C) and, if necessary, an additive. For the mixing, for example, a commonly known mixing device such as a self-revolving stirring defoaming device, a homogenizer, a planetary mixer, a three-roll mill, and a bead mill can be used. Further, each component may be mixed at the same time or sequentially. The blending ratio of each component can be appropriately adjusted within the following range.

本発明の導電性インク全量(100重量%)における、表面修飾金属ナノ粒子(A)の含有量(金属元素換算)は、例えば35〜70重量%程度である。下限は、より高膜厚の塗膜若しくは焼結体が得られる観点から、好ましくは40重量%、特に好ましくは45重量%、最も好ましくは50重量%、とりわけ好ましくは55重量%である。上限は、塗布性(インクジェット印刷法で塗布する場合は、ヘッドノズルからの射出安定性)の観点から、好ましくは65重量%、特に好ましくは60重量%である。 The content (metal element equivalent) of the surface-modified metal nanoparticles (A) in the total amount (100% by weight) of the conductive ink of the present invention is, for example, about 35 to 70% by weight. The lower limit is preferably 40% by weight, particularly preferably 45% by weight, most preferably 50% by weight, and particularly preferably 55% by weight, from the viewpoint of obtaining a coating film or a sintered body having a higher film thickness. The upper limit is preferably 65% by weight, particularly preferably 60% by weight, from the viewpoint of coatability (in the case of coating by the inkjet printing method, injection stability from the head nozzle).

本発明の導電性インクにおける、分散媒(B)の含有量(金属元素換算)は、表面修飾金属ナノ粒子(A)100重量部に対して、20〜100重量部、好ましくは30〜90重量部、より好ましくは40〜80重量部、更に好ましくは50〜75重量部、特に好ましくは55〜75重量部、最も好ましくは60〜75重量部である。 The content of the dispersion medium (B) (in terms of metal element) in the conductive ink of the present invention is 20 to 100 parts by weight, preferably 30 to 90 parts by weight, based on 100 parts by weight of the surface-modified metal nanoparticles (A). Parts, more preferably 40 to 80 parts by weight, still more preferably 50 to 75 parts by weight, particularly preferably 55 to 75 parts by weight, and most preferably 60 to 75 parts by weight.

本発明の導電性インク全量(100重量%)における、分散媒(B)の含有量は、例えば20〜65重量%、好ましくは25〜60重量%、更に好ましくは30〜55重量%、最も好ましくは30〜50重量%である。本発明の導電性インクは、分散媒(B)を前記範囲で含有するため塗布性に優れ、例えば、インクジェット印刷法で塗布する場合は、ヘッドのノズルからの射出安定性を良好に維持することが可能となる。 The content of the dispersion medium (B) in the total amount (100% by weight) of the conductive ink of the present invention is, for example, 20 to 65% by weight, preferably 25 to 60% by weight, more preferably 30 to 55% by weight, and most preferably. Is 30 to 50% by weight. Since the conductive ink of the present invention contains the dispersion medium (B) in the above range, it has excellent coatability. For example, when it is coated by an inkjet printing method, the injection stability from the nozzle of the head should be maintained well. Is possible.

前記(b-1)(特に、単環式第2級アルコール)の含有量は、表面修飾金属ナノ粒子(A)100重量部に対して例えば15〜70重量部、好ましくは20〜60重量部、特に好ましくは30〜55重量部、最も好ましくは40〜55重量部である。 The content of (b-1) (particularly, monocyclic secondary alcohol) is, for example, 15 to 70 parts by weight, preferably 20 to 60 parts by weight, based on 100 parts by weight of the surface-modified metal nanoparticles (A). , Particularly preferably 30 to 55 parts by weight, most preferably 40 to 55 parts by weight.

前記(b-2)(特に、脂肪族炭化水素)の含有量は、表面修飾金属ナノ粒子(A)100重量部に対して例えば5〜50重量部、好ましくは10〜40重量部、特に好ましくは15〜30重量部、最も好ましくは15〜25重量部である。 The content of (b-2) (particularly an aliphatic hydrocarbon) is, for example, 5 to 50 parts by weight, preferably 10 to 40 parts by weight, particularly preferably 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the surface-modified metal nanoparticles (A). Is 15 to 30 parts by weight, most preferably 15 to 25 parts by weight.

本発明の導電性インクに含まれる分散媒(B)全量における前記(b-1)と前記(b-2)との含有量の比(前者/後者(重量比))は、例えば50/50〜95/5、好ましくは60/40〜90/10、特に好ましくは65/35〜85/15である。前記(b-1)の含有量が上記範囲を下回ると、塗膜の平滑性が低下する傾向がある。その他、低温焼結性が低下する傾向がある。一方、前記(b-2)の含有量が上記範囲を下回ると、塗布性が低下する傾向がある。 The ratio of the content of the (b-1) to the content of the (b-2) in the total amount of the dispersion medium (B) contained in the conductive ink of the present invention (former / latter (weight ratio)) is, for example, 50/50. ~ 95/5, preferably 60/40 to 90/10, particularly preferably 65/35 to 85/15. When the content of (b-1) is less than the above range, the smoothness of the coating film tends to decrease. In addition, the low temperature sinterability tends to decrease. On the other hand, when the content of (b-2) is less than the above range, the coatability tends to decrease.

本発明における分散媒(B)は、前記(b-1)と前記(b-2)以外にも、他の分散媒を1種又は2種以上含有していても良いが、前記(b-1)と前記(b-2)との合計含有量が(B)全量の70重量%以上であることが好ましく、特に好ましくは75重量%以上、最も好ましくは80重量%以上である。従って、他の分散媒の含有量(2種以上含有する場合はその総量)は、(B)全量の30重量%以下であることが好ましく、特に好ましくは25重量%以下、最も好ましくは20重量%以下である。他の分散媒の含有量が上記範囲を上回ると、増粘により塗布性が低下したり、金属ナノ粒子が凝集し易くなり、分散性が低下する傾向がある。 The dispersion medium (B) in the present invention may contain one or more other dispersion media in addition to the above (b-1) and (b-2), but the above (b-). The total content of 1) and (b-2) is preferably 70% by weight or more, particularly preferably 75% by weight or more, and most preferably 80% by weight or more of the total amount of (B). Therefore, the content of the other dispersion medium (the total amount when two or more kinds are contained) is preferably 30% by weight or less of (B) the total amount, particularly preferably 25% by weight or less, and most preferably 20% by weight. % Or less. When the content of the other dispersion medium exceeds the above range, the coatability tends to decrease due to the thickening, or the metal nanoparticles tend to aggregate and the dispersibility tends to decrease.

更に、本発明の導電性インクに含まれる分散媒(B)全量(100重量%)における、第1級アルコールの含有量は、例えば30重量%以下程度であることが好ましく、より好ましくは25重量%以下、特に好ましくは20重量%以下、最も好ましくは15重量%以下、とりわけ好ましくは5重量%以下である。 Further, the content of the primary alcohol in the total amount (100% by weight) of the dispersion medium (B) contained in the conductive ink of the present invention is preferably, for example, about 30% by weight or less, more preferably 25% by weight. % Or less, particularly preferably 20% by weight or less, most preferably 15% by weight or less, and particularly preferably 5% by weight or less.

本発明の導電性インクにおける多官能(メタ)アクリレート(C)(特に、ウレタン(メタ)アクリレート)の含有量は、表面修飾金属ナノ粒子(A)100重量部(金属元素換算)に対して0.1〜4重量部であり、下限は、好ましくは0.2重量部、特に好ましくは0.3重量部、最も好ましくは0.4重量部、とりわけ好ましくは0.5重量部である。また、上限は、好ましくは3重量部、特に好ましくは2重量部、最も好ましくは1重量部である。多官能(メタ)アクリレート(C)を0.1重量部以上の範囲で使用すると、基板密着性に優れた焼結体が得られる。また、多官能(メタ)アクリレート(C)を4重量部以下の範囲で使用すると、導電性に優れた焼結体が得られる。 The content of polyfunctional (meth) acrylate (C) (particularly urethane (meth) acrylate) in the conductive ink of the present invention is 0 with respect to 100 parts by weight (metal element equivalent) of the surface-modified metal nanoparticles (A). It is 1 to 4 parts by weight, and the lower limit is preferably 0.2 parts by weight, particularly preferably 0.3 parts by weight, most preferably 0.4 parts by weight, and particularly preferably 0.5 parts by weight. The upper limit is preferably 3 parts by weight, particularly preferably 2 parts by weight, and most preferably 1 part by weight. When the polyfunctional (meth) acrylate (C) is used in the range of 0.1 parts by weight or more, a sintered body having excellent substrate adhesion can be obtained. Further, when the polyfunctional (meth) acrylate (C) is used in the range of 4 parts by weight or less, a sintered body having excellent conductivity can be obtained.

本発明における多官能(メタ)アクリレート(C)には、ウレタン(メタ)アクリレート以外にも他の多官能(メタ)アクリレートを含有していても良いが、本発明の導電性インクに含まれる多官能(メタ)アクリレート(C)全量におけるウレタン(メタ)アクリレートの含有量の占める割合は、例えば、50重量%以上、好ましくは70重量%以上、特に好ましくは80重量%以上、最も好ましくは90重量%以上である。尚、上限は、100重量%である。 The polyfunctional (meth) acrylate (C) in the present invention may contain other polyfunctional (meth) acrylates in addition to the urethane (meth) acrylate, but is contained in the conductive ink of the present invention. The proportion of the urethane (meth) acrylate content in the total amount of the functional (meth) acrylate (C) is, for example, 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, particularly preferably 80% by weight or more, and most preferably 90% by weight. % Or more. The upper limit is 100% by weight.

また、本発明の導電性インクは、多官能(メタ)アクリレート(C)以外にも他の硬化性化合物を含有していても良いが、導電性インクに含まれる全硬化性化合物における、多官能(メタ)アクリレート(C)(特に、ウレタン(メタ)アクリレート)の占める割合は、例えば、50重量%以上、好ましくは70重量%以上、特に好ましくは80重量%以上、最も好ましくは90重量%以上である。尚、上限は、100重量%である。 Further, the conductive ink of the present invention may contain other curable compounds in addition to the polyfunctional (meth) acrylate (C), but the polyfunctional ink in the fully curable compound contained in the conductive ink. The proportion of (meth) acrylate (C) (particularly urethane (meth) acrylate) is, for example, 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, particularly preferably 80% by weight or more, and most preferably 90% by weight or more. Is. The upper limit is 100% by weight.

また、本発明の導電性インク全量(100重量%)における、表面修飾金属ナノ粒子(A)と分散媒(B)と多官能(メタ)アクリレート(C)の合計の占める割合は、例えば70重量%以上、好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。 Further, the ratio of the total amount of the surface-modified metal nanoparticles (A), the dispersion medium (B) and the polyfunctional (meth) acrylate (C) to the total amount (100% by weight) of the conductive ink of the present invention is, for example, 70% by weight. % Or more, preferably 80% by weight or more, particularly preferably 90% by weight or more.

熱ラジカル重合開始剤(D)の含有量(2種以上含有する場合はその総量)は、多官能(メタ)アクリレート(C)100重量部に対して、例えば0.1〜10重量部、好ましくは0.5〜5.0重量部、特に好ましくは1〜5重量部である。 The content of the thermal radical polymerization initiator (D) (the total amount when two or more kinds are contained) is preferably 0.1 to 10 parts by weight, for example, with respect to 100 parts by weight of the polyfunctional (meth) acrylate (C). Is 0.5 to 5.0 parts by weight, particularly preferably 1 to 5 parts by weight.

本発明の導電性インクの粘度(25℃、せん断速度10(1/s)における)は、例えば1〜100mPa・sである。粘度の上限は好ましくは50mPa・s、特に好ましくは20mPa・s、最も好ましくは15mPa・sである。粘度の下限は、好ましくは2mPa・s、特に好ましくは3mPa・s、最も好ましくは5mPa・sである。 The viscosity of the conductive ink of the present invention (at 25 ° C. and a shear rate of 10 (1 / s)) is, for example, 1 to 100 mPa · s. The upper limit of the viscosity is preferably 50 mPa · s, particularly preferably 20 mPa · s, and most preferably 15 mPa · s. The lower limit of the viscosity is preferably 2 mPa · s, particularly preferably 3 mPa · s, and most preferably 5 mPa · s.

本発明の導電性インクは分散安定性に優れ、例えば金属濃度65重量%の導電性インクを5℃で保管した場合、1ヶ月間以上の期間において金属ナノ粒子の凝集を抑制することができる。 The conductive ink of the present invention has excellent dispersion stability. For example, when a conductive ink having a metal concentration of 65% by weight is stored at 5 ° C., aggregation of metal nanoparticles can be suppressed for a period of one month or longer.

本発明の導電性インクは上述の通り低粘度で塗布性に優れる。その上、表面修飾金属ナノ粒子(A)の分散安定性に優れ、表面修飾金属ナノ粒子(A)を高濃度に含有しても良好な塗布性を維持することができる。また、本発明の導電性インクは低温焼結性に優れ、低温焼結により基材密着性及び導電性に優れた焼結体が得られる。そのため、本発明の導電性インクは、インクジェット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷によって、基板(特に、汎用プラスチック基板等の耐熱性の低い基板や、ガラス基板等の耐熱性は高いが表面が平滑でアンカー効果が得られにくい基板)に電子部品を形成する用途に好適に使用することができる。 As described above, the conductive ink of the present invention has a low viscosity and is excellent in coatability. In addition, the surface-modified metal nanoparticles (A) are excellent in dispersion stability, and good coatability can be maintained even if the surface-modified metal nanoparticles (A) are contained in a high concentration. Further, the conductive ink of the present invention is excellent in low-temperature sintering property, and a sintered body having excellent substrate adhesion and conductivity can be obtained by low-temperature sintering. Therefore, the conductive ink of the present invention has a substrate (particularly a substrate having low heat resistance such as a general-purpose plastic substrate or a glass substrate having high heat resistance but a smooth surface) by inkjet printing, gravure printing, or flexo printing. It can be suitably used for forming electronic components on a substrate on which an anchor effect is difficult to obtain).

[電子部品の形成方法]
本発明の電子部品の形成方法は、基板上に、上記導電性インクを、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、又はフレキソ印刷法により塗布する工程、及び焼結する工程を含む。
[Method of forming electronic components]
The method for forming an electronic component of the present invention includes a step of applying the conductive ink on a substrate by an inkjet printing method, a gravure printing method, or a flexographic printing method, and a step of sintering.

導電性インクを塗布して得られる塗膜の厚みとしては、当該塗膜を焼結して得られる焼結体の厚みが例えば0.1〜5μm(好ましくは、0.5〜2μm)となる範囲であることが好ましい。 As for the thickness of the coating film obtained by applying the conductive ink, the thickness of the sintered body obtained by sintering the coating film is, for example, 0.1 to 5 μm (preferably 0.5 to 2 μm). It is preferably in the range.

本発明の電子部品の形成方法では、上記導電性インクを使用するため、低温で焼結が可能であり、焼結温度は、例えば150℃以下(焼結温度の下限は、例えば60℃であり、短時間で焼結可能な点で100℃がより好ましい)、特に好ましくは130℃以下、最も好ましくは120℃以下である。焼結時間は、例えば0.5〜3時間、好ましくは0.5〜2時間、特に好ましくは0.5〜1時間である。 Since the conductive ink is used in the method for forming an electronic component of the present invention, sintering is possible at a low temperature, and the sintering temperature is, for example, 150 ° C. or lower (the lower limit of the sintering temperature is, for example, 60 ° C.). 100 ° C. is more preferable in that it can be sintered in a short time), particularly preferably 130 ° C. or lower, and most preferably 120 ° C. or lower. The sintering time is, for example, 0.5 to 3 hours, preferably 0.5 to 2 hours, and particularly preferably 0.5 to 1 hour.

本発明の導電性インクを使用すれば、低温焼結でも(例えば、120℃で60分のような、低温で短時間の焼結でも)、金属ナノ粒子の焼結が十分に進行する。その結果、優れた基板密着性を有する焼結体(特に、ガラス等の表面平滑性に優れた基材に対しても優れた密着性を有する焼結体)が得られる。そのため、前記焼結体に、例えば損傷防止等を目的として表面に保護フィルムを貼り合わせても、前記保護フィルムを剥がす際に焼結体が一緒に剥がれることがない。 When the conductive ink of the present invention is used, the sintering of metal nanoparticles proceeds sufficiently even in low temperature sintering (for example, sintering at low temperature for a short time such as 60 minutes at 120 ° C.). As a result, a sintered body having excellent substrate adhesion (particularly, a sintered body having excellent adhesion to a substrate having excellent surface smoothness such as glass) can be obtained. Therefore, even if a protective film is attached to the surface of the sintered body for the purpose of preventing damage, for example, the sintered body will not be peeled off together when the protective film is peeled off.

また、本発明の導電性インクを使用すれば、低温焼結でも(例えば、120℃で60分のような、低温で短時間の焼結でも)、金属ナノ粒子の焼結が十分に進行する。その結果、優れた導電性を有する(体積抵抗率は、例えば12μΩcm以下、好ましくは10μΩcm以下)焼結体が得られる。尚、焼結体の導電性(若しくは、体積抵抗率)は実施例に記載の方法で測定できる。 Further, when the conductive ink of the present invention is used, the sintering of metal nanoparticles proceeds sufficiently even in low temperature sintering (for example, sintering at low temperature for a short time such as 60 minutes at 120 ° C.). .. As a result, a sintered body having excellent conductivity (volume resistivity is, for example, 12 μΩcm or less, preferably 10 μΩcm or less) can be obtained. The conductivity (or volume resistivity) of the sintered body can be measured by the method described in Examples.

本発明の導電性インクを使用すれば上記の通り基材に対して優れた密着性を有する焼結体が得られるので、基板としては、ガラス基板等の表面が平滑でアンカー効果が得られにくい基板を好適に用いることができる。 If the conductive ink of the present invention is used, a sintered body having excellent adhesion to the base material can be obtained as described above. Therefore, as a substrate, the surface of a glass substrate or the like is smooth and it is difficult to obtain an anchor effect. The substrate can be preferably used.

また、本発明の導電性インクを使用すれば上記の通り低温焼結が可能であるので、基板としては、ガラス基板や、ポリイミド系フィルム等の耐熱性プラスチック基板の他に、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム等のポリエステル系フィルム、ポリプロピレン等のポリオレフィン系フィルムのような耐熱性の低い汎用プラスチック基板も好適に用いることができる。 Further, since low-temperature sintering is possible as described above by using the conductive ink of the present invention, the substrate may be polyethylene terephthalate (PET) in addition to a glass substrate or a heat-resistant plastic substrate such as a polyimide film. A general-purpose plastic substrate having low heat resistance such as a film, a polyester-based film such as polyethylene terephthalate (PEN) film, and a polyolefin-based film such as polypropylene can also be preferably used.

本発明の電子部品の形成方法により得られる電子部品を備えた電子デバイスは、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、ICカード、ICタグ、太陽電池、LED素子、有機トランジスタ、コンデンサー(キャパシタ)、電子ペーパー、フレキシブル電池、フレキシブルセンサ、メンブレンスイッチ、タッチパネル、EMIシールド等に好適に用いられる。 Electronic devices equipped with electronic components obtained by the method for forming electronic components of the present invention include, for example, liquid crystal displays, organic EL displays, field emission displays (FEDs), IC cards, IC tags, solar cells, LED elements, and organic transistors. , Condenser (capacitor), electronic paper, flexible battery, flexible sensor, membrane switch, touch panel, EMI shield and the like.

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

調製例1(表面修飾銀ナノ粒子の調製)
錯体生成工程
硝酸銀(和光純薬工業(株)製)とシュウ酸二水和物(和光純薬工業(株)製)から、シュウ酸銀(分子量:303.78)を得た。
500mLフラスコに前記シュウ酸銀20.0g(65.8mmol)を仕込み、これに、n−ブタノール30.0gを添加し、シュウ酸銀のn−ブタノールスラリーを調製した。
このスラリーに、30℃で、n−ブチルアミン(分子量:73.14、(株)ダイセル製)57.8g(790.1mmol)、n−ヘキシルアミン(分子量:101.19、東京化成工業(株)製)40.0g(395.0mmol)、n−オクチルアミン(分子量:129.25、商品名「ファーミン08D」、花王(株)製)38.3g(296.3mmol)、n−ドデシルアミン(分子量:185.35、商品名「ファーミン20D」、花王(株)製)18.3g(98.8mmol)、及びN,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン(分子量:102.18、広栄化学工業(株)製)40.4g(395.0mmol)のアミン混合液を滴下した。
滴下後、30℃で2時間撹拌して、シュウ酸銀とアミンの錯形成反応を進行させ、白色物質(シュウ酸銀−アミン錯体)を得た。
Preparation Example 1 (Preparation of surface-modified silver nanoparticles)
Complex formation step Silver oxalate (molecular weight: 303.78) was obtained from silver nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and oxalic acid dihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
20.0 g (65.8 mmol) of the silver oxalate was charged in a 500 mL flask, and 30.0 g of n-butanol was added thereto to prepare an n-butanol slurry of silver oxalate.
To this slurry, at 30 ° C., n-butylamine (molecular weight: 73.14, manufactured by Daicel Co., Ltd.) 57.8 g (790.1 mmol), n-hexylamine (molecular weight: 101.19, Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) 40.0 g (395.0 mmol), n-octylamine (molecular weight: 129.25, trade name "Farmin 08D", manufactured by Kao Corporation) 38.3 g (296.3 mmol), n-dodecylamine (molecular weight) 185.35, trade name "Farmin 20D", manufactured by Kao Corporation, 18.3 g (98.8 mmol), and N, N-dimethyl-1,3-propanediamine (molecular weight: 102.18, Koei Chemical Industry Co., Ltd.) 40.4 g (395.0 mmol) of an amine mixed solution (manufactured by Co., Ltd.) was added dropwise.
After the dropping, the mixture was stirred at 30 ° C. for 2 hours to promote a complex formation reaction between silver oxalate and amine to obtain a white substance (silver oxalate-amine complex).

熱分解工程
シュウ酸銀−アミン錯体の形成後に、反応液温度を30℃から105℃程度(103〜108℃)まで昇温し、その後、前記温度を保持した状態で1時間加熱して、シュウ酸銀−アミン錯体を熱分解させて、濃青色の表面修飾銀ナノ粒子がアミン混合液中に懸濁した懸濁液を得た。
Pyrolysis step After the formation of the silver-amine oxalate complex, the temperature of the reaction solution is raised from 30 ° C. to 105 ° C. (103 to 108 ° C.), and then heated for 1 hour while maintaining the above temperature. The silver acid-amine complex was pyrolyzed to give a suspension of dark blue surface-modified silver nanoparticles suspended in an amine mixture.

洗浄工程
冷却後、得られた懸濁液にメタノール200gを加えて撹拌し、その後、遠心分離により表面修飾銀ナノ粒子を沈降させ、上澄み液を除去し、再度、メタノール60gを加えて撹拌し、その後、遠心分離により表面修飾銀ナノ粒子を沈降させ、上澄み液を除去した。このようにして、湿潤状態の表面修飾銀ナノ粒子を得た。
Washing step After cooling, 200 g of methanol is added to the obtained suspension and stirred, then surface-modified silver nanoparticles are precipitated by centrifugation, the supernatant is removed, and 60 g of methanol is added again and stirred. Then, the surface-modified silver nanoparticles were precipitated by centrifugation, and the supernatant was removed. In this way, wet surface-modified silver nanoparticles were obtained.

実施例1(銀インクの調製)
下記表1に記載の処方(単位:重量部)に従って各成分をはかり取り、オイルバス(100rpm)で3時間攪拌し、その後、自転公転式混練機(倉敷紡績(株)製、マゼルスターKKK2508)で攪拌混練(2分間×3回)して、黒茶色の銀インク(1)(銀濃度:50重量%、粘度(25℃、せん断速度10(1/s)における):10.1mPa・s)を得た。
得られた銀インク(1)について、分析装置として商品名「ゼータナノサイザーシリーズ ナノ−S」(マルバーン社製)を使用して、動的光散乱法にて、表面修飾銀ナノ粒子の平均粒子径を確認したところ、25nmであった。
Example 1 (Preparation of silver ink)
Weigh each component according to the formulation (unit: parts by weight) shown in Table 1 below, stir in an oil bath (100 rpm) for 3 hours, and then use a rotating and revolving kneader (Kurashiki Spinning Co., Ltd., Mazerustar KKK2508). Stir and knead (2 minutes x 3 times) to make black-brown silver ink (1) (silver concentration: 50% by weight, viscosity (at 25 ° C., shear rate 10 (1 / s)): 10.1 mPa · s). Got
With respect to the obtained silver ink (1), the average particles of surface-modified silver nanoparticles were subjected to a dynamic light scattering method using the trade name "Zeta Nanosizer Series Nano-S" (manufactured by Malvern) as an analyzer. When the diameter was confirmed, it was 25 nm.

比較例1〜4
下記表1に記載の通りに処方を変更した以外は実施例1と同様に行って銀インク(銀濃度:50重量%)を得た。
Comparative Examples 1 to 4
A silver ink (silver concentration: 50% by weight) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulation was changed as shown in Table 1 below.

実施例及び比較例で得られた銀インクの焼結体の基板密着性及び導電性について下記方法により評価した。 The substrate adhesion and conductivity of the silver ink sintered body obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods.

(焼結体の基板密着性評価)
実施例及び比較例で得られた銀インクを無アルカリガラス板上に塗布して塗膜を形成した。得られた塗膜について、ホットプレートを使用して、速やかに、100℃で30分間、その後、120℃で60分間焼結し、およそ1μm厚みの焼結体を得た。
得られた焼結体/無アルカリガラス板積層体についてテープ剥離試験(JIS K 5600に準拠)を行い、テープを剥離した際に、無アルカリガラス板上に残った焼結体の割合(残存率:%)を算出し、下記基準で基板密着性を評価した。
評価基準
○:残存率が90%超
×:残存率が90%以下
(Evaluation of substrate adhesion of sintered body)
The silver inks obtained in Examples and Comparative Examples were applied onto a non-alkali glass plate to form a coating film. The obtained coating film was rapidly sintered at 100 ° C. for 30 minutes and then at 120 ° C. for 60 minutes using a hot plate to obtain a sintered body having a thickness of about 1 μm.
A tape peeling test (based on JIS K 5600) was performed on the obtained sintered body / non-alkali glass plate laminate, and the ratio (residual rate) of the sintered body remaining on the non-alkali glass plate when the tape was peeled off. :%) Was calculated and the substrate adhesion was evaluated according to the following criteria.
Evaluation criteria ○: Residual rate exceeds 90% ×: Residual rate is 90% or less

(焼結体の導電性評価)
焼結体の基板密着性評価と同様の方法で得られた焼結体について、4端子法(ロレスタGP MCP−T610)を用いて表面抵抗値を測定し、下記式から体積抵抗率を算出し、下記基準で導電性を評価した。
体積抵抗率(μΩcm)=表面抵抗率×膜厚
○:体積抵抗率が10μΩcm以下
×:体積抵抗率が10μΩcm超
(Evaluation of conductivity of sintered body)
For the sintered body obtained by the same method as the substrate adhesion evaluation of the sintered body, the surface resistivity value was measured using the 4-terminal method (Loresta GP MCP-T610), and the volume resistivity was calculated from the following formula. , The conductivity was evaluated according to the following criteria.
Volume resistivity (μΩcm) = Surface resistivity × Film thickness ○: Volume resistivity is 10 μΩcm or less ×: Volume resistivity is over 10 μΩcm

Figure 0006822825
Figure 0006822825

<表面修飾金属ナノ粒子>
・表面修飾銀ナノ粒子:調製例1で得られた表面修飾銀ナノ粒子
<分散媒>
・ヘキサデカン:沸点287℃、東京化成工業(株)製試薬
・3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール:沸点193−196℃、東京化成工業(株)製試薬
<(メタ)アクリレート>
・EBECRYL 270:2官能脂肪族ウレタンアクリレート、ダイセル・オルネクス(株)製、分子量:1500、アクリロイル当量:750、Tg:−27℃、樹脂分100重量%
・ODA−N:オクチル/デシルアクリレート、ダイセル・オルネクス(株)製、平均分子量:200、アクリロイル当量:200、Tg:−58℃、樹脂分100%重量
・EBECRYL1039:単官能脂肪族ウレタンアクリレート、ダイセル・オルネクス(株)製、樹脂分100%重量
・HDDA:1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ダイセル・オルネクス(株)製、平均分子量226、アクリロイル当量:113、Tg:105℃、樹脂分100%重量
<熱ラジカル重合開始剤>
パーブチルO:tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、日本油脂(株)製、発熱開始温度106℃
<Surface-modified metal nanoparticles>
-Surface-modified silver nanoparticles: Surface-modified silver nanoparticles obtained in Preparation Example 1 <dispersion medium>
-Hexadecane: Boiling point 287 ° C, reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.-3,3,5-trimethylcyclohexanol: Boiling point 193-196 ° C, reagent manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. <(meth) acrylate>
EBECRYL 270: Bifunctional aliphatic urethane acrylate, manufactured by Daicel Ornex Co., Ltd., molecular weight: 1500, acryloyl equivalent: 750, Tg: -27 ° C, resin content 100% by weight
-ODA-N: Octyl / decyl acrylate, manufactured by Daicel Ornex Co., Ltd., average molecular weight: 200, acryloyl equivalent: 200, Tg: -58 ° C, 100% resin weight-EBECRYL1039: monofunctional aliphatic urethane acrylate, Daicel -Manufactured by Ornex Co., Ltd., 100% weight of resin content-HDDA: 1,6-hexanediol diacrylate, manufactured by Daicel Ornex Co., Ltd., average molecular weight 226, acryloyl equivalent: 113, Tg: 105 ° C., 100% resin content Weight <Thermal radical polymerization initiator>
Perbutyl O: tert-butylperoxy-2-ethylhexanoate, manufactured by NOF CORPORATION, heat generation start temperature 106 ° C

Claims (13)

下記(A)、(B)、(C)、及び(D)成分を含み、(B)成分を(A)成分100重量部に対して20〜100重量部、(C)成分を(A)成分100重量部に対して0.1〜4重量部含む、導電性インク。
(A)成分:金属ナノ粒子の表面が、有機保護剤で被覆された構成を有する表面修飾金属ナノ粒子
(B)成分:アルコール(b-1)と炭化水素(b-2)とを、前記(b-1)と前記(b-2)との含有量の比(前者/後者(重量比))が60/40〜90/10の範囲で含む分散媒
(C)成分:分子量が300以上である多官能(メタ)アクリレート
(D)成分:熱ラジカル重合開始剤
It contains the following components (A), (B), (C), and (D), the component (B) is 20 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (A), and the component (C) is (A). A conductive ink containing 0.1 to 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component.
Component (A): the surface of the metal nanoparticles, the surface-modified metal nanoparticles having a structure that is coated with an organic protective agent component (B): an alcohol (b-1) and hydrocarbon (b-2), wherein Dispersion medium (C) component in which the content ratio (former / latter (weight ratio)) of (b-1) and (b-2) is in the range of 60/40 to 90/10 : molecular weight of 300 or more Polyfunctional (meth) acrylate (D) component: Thermal radical polymerization initiator
(A)成分を構成する有機保護剤が、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホ基、及びチオール基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する化合物である、請求項1に記載の導電性インク。 According to claim 1, the organic protective agent constituting the component (A) is a compound having at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group, and a thiol group. The conductive ink described. (A)成分を構成する有機保護剤が、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホ基、及びチオール基からなる群より選択される少なくとも1種の官能基を有する、炭素数4〜18の化合物である、請求項1に記載の導電性インク。 A compound having 4 to 18 carbon atoms, wherein the organic protective agent constituting the component (A) has at least one functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group, and a thiol group. The conductive ink according to claim 1. (C)成分が、分子量が500以上である多官能(メタ)アクリレートである、請求項1〜3の何れか1項に記載の導電性インク。The conductive ink according to any one of claims 1 to 3, wherein the component (C) is a polyfunctional (meth) acrylate having a molecular weight of 500 or more. 多官能(メタ)アクリレートの(メタ)アクリロイル当量(g/eq)が250以上、2500未満である、請求項1〜の何れか1項に記載の導電性インク。 The conductive ink according to any one of claims 1 to 4 , wherein the (meth) acryloyl equivalent (g / eq) of the polyfunctional (meth) acrylate is 250 or more and less than 2500. 多官能(メタ)アクリレートがウレタン(メタ)アクリレートである、請求項1〜の何れか1項に記載の導電性インク。 The conductive ink according to any one of claims 1 to 5 , wherein the polyfunctional (meth) acrylate is a urethane (meth) acrylate. 熱ラジカル重合開始剤が有機過酸化物である、請求項1〜の何れか1項に記載の導電性インク。 The conductive ink according to any one of claims 1 to 6 , wherein the thermal radical polymerization initiator is an organic peroxide. アルコール(b-1)が、脂環式第2級アルコール及び/又は脂環式第3級アルコールである、請求項1〜の何れか1項に記載の導電性インク。 The conductive ink according to any one of claims 1 to 7 , wherein the alcohol (b-1) is an alicyclic secondary alcohol and / or an alicyclic tertiary alcohol. 粘度(25℃、せん断速度10(1/s)における)が1〜100mPa・sである、請求項1〜の何れか1項に記載の導電性インク。 The conductive ink according to any one of claims 1 to 8 , which has a viscosity (at 25 ° C. and a shear rate of 10 (1 / s)) of 1 to 100 mPa · s. (A)成分を構成する金属ナノ粒子が銀ナノ粒子である、請求項1〜の何れか1項に記載の導電性インク。 The conductive ink according to any one of claims 1 to 9 , wherein the metal nanoparticles constituting the component (A) are silver nanoparticles. インクジェット印刷、グラビア印刷、又はフレキソ印刷に用いられる、請求項1〜10の何れか1項に記載の導電性インク。 The conductive ink according to any one of claims 1 to 10 , which is used for inkjet printing, gravure printing, or flexographic printing. 基板上に、請求項1〜11の何れか1項に記載の導電性インクを、インクジェット印刷法、グラビア印刷法、又はフレキソ印刷法により塗布する工程、及び焼結する工程を含む、電子デバイスの製造方法。 An electronic device including a step of applying the conductive ink according to any one of claims 1 to 11 on a substrate by an inkjet printing method, a gravure printing method, or a flexographic printing method, and a step of sintering. Production method. 基板上に、請求項1〜11の何れか1項に記載の導電性インクの焼結体を備えた、電子デバイス。 An electronic device comprising a sintered body of the conductive ink according to any one of claims 1 to 11 on a substrate.
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