KR101976301B1 - 플레이크상 은 입자의 집합체 및 그 은 입자의 집합체를 함유하는 페이스트 - Google Patents

Abstract

광의 반사율이 높은 플레이크상 은 입자의 집합체로, 수지에 분산시키면 균일하게 분산되어 높은 반사율 및 높은 광택도과 우수한 도전성을 구비하는 페이스트가 되고, 또한 편절이 잘 발생하지 않아 작업 효율이 우수한 페이스트로 할 수 있는 플레이크상 은 입자의 집합체를 제공한다. BET 법에 의한 비표면적값이 0.5 ∼ 1.5 ㎡/g 미만이고, 레이저 회절법에 의한 50 ％ 입경이 1 ∼ 4 ㎛ 이고, 또한 75 ％ 입경과 25 ％ 입경의 비가 1.8 이하인 플레이크상 은 입자의 집합체.

Description

플레이크상 은 입자의 집합체 및 그 은 입자의 집합체를 함유하는 페이스트{AGGREGATE OF FLAKED SILVER PARTICLES AND PASTE CONTAINING SAID AGGREGATE OF SILVER PARTICLES}

본 발명은, 광의 반사율이 높은 플레이크상 은 입자의 집합체 (이하, 은 입자의 집합체를 「은분 (銀粉)」이라고도 한다) 이며, 그 은분을 수지에 분산시킨 경우에는 균일하게 분산되어 반사율 및 광택도가 높은 페이스트가 됨과 함께 우수한 도전성을 갖고, 또한 은분의 침강률이 낮아 편절 (偏折) 이 억제되기 때문에, 페이스트의 점도를 균일하게 할 수 있어, 작업 효율이 양호한 페이스트로 할 수 있는 플레이크상 은 입자의 집합체에 관한 것이다.

현재, 발광 다이오드 (light-emitting diode, 이하 「LED」라고 한다) 는 액정 디스플레이, 신호기, 조명등, 각종 표시 장치 등 많은 용도에 사용되고 있다. 또, LED 는 에너지 절약, 저비용으로서, 환경에 대한 부담이 적기 때문에 자동차의 헤드 램프 등 더욱 새로운 분야로 전개해 나가는 것이 전망되고 있다.

통상적으로, 액정 디스플레이 등은 LED 칩이 도전성을 갖는 접착제로 고정되고, 또 LED 칩의 광을 효율적으로 외부로 방출하기 위하여 반사막이 형성되어 있다. 그러나, 더욱 광을 효율적으로 방출시키기 위해서는, 칩을 고정시키는 접착제에도 높은 반사성이 있는 것이 좋다.

접착제의 반사율은 접착제에 도전 필러로서 분산시키는 분말의 성질의 영향을 크게 받는다.

LED 칩의 고정에 사용되는 접착제에는 일반적으로 도전 필러로서 은분이 사용되기 때문에, 분산시키는 은분의 반사율이 높으면 접착제의 반사율도 상승한다.

은분의 반사율은, 플레이크 (박편) 상의 은 입자의 집합체 쪽이 구상 입자의 집합체보다 높고, 또 입경이 큰 은 입자의 집합체 쪽이 작은 은 입자의 집합체보다 높아진다.

그러나, 반사율을 높이기 위하여, 입경이 큰 플레이크상의 은분을 접착제의 원료인 수지에 분산시킨 경우에는, 은분이 침강하기 쉽기 때문에 편절이 발생하기 쉬워진다.

편절이 발생하면, 은 농도가 높아진 부분의 유동성이 저하되기 때문에, 페이스트의 점도는 불균일해지고, 노즐을 사용하여 도포할 때, 토출량에 편차가 발생하거나, 노즐이 막힘을 일으키기 쉬워지거나 하므로, 작업 효율이 나빠진다는 문제가 있다.

또, 미세 도포에 사용되는 소직경의 노즐에서는 노즐이 막혀 사용할 수 없다는 문제도 있다.

입경이 작은 미세 입자로 이루어지는 플레이크상의 은분이면, 편절은 잘 발생하지 않지만, 원래 반사율이 낮은 데다가, 광이 난반사함으로써 반사율이 더욱 저하되기 때문에, 원하는 반사율이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

따라서, 충분한 반사율과 도전성을 구비하고, LED 칩의 고정에 바람직하게 사용할 수 있는 접착제이고, 또한 편절이 잘 발생하지 않아, 작업 효율이 우수한 접착제로 할 수 있는 은분의 개발이 요망되고 있었다.

일본 공개특허공보 2005-15647호

특허문헌 1 에는 두께가 50 ㎚ 이하 또한 장경이 5 ㎛ 이하인 판상 금속 미립자를 함유하는 도료가 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1 에 개시되는 도료에 포함되는 금속분 (金屬粉) 은 매우 얇은 판상의 금속 미립자이기 때문에, 금속 미립자에 의한 반사율은 원래 낮고, 또 난반사에 의해 더욱 반사율은 낮아지므로, 가열에 의해 그 금속 미립자를 융착시켜 금속 박막을 형성하지 않으면 높은 반사율이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

본 발명자들은, 상기 여러 문제점을 해결하는 것을 기술적 과제로 하여, 시행 착오적인 수많은 시작 (試作)·실험을 거듭한 결과, BET 법에 의한 비표면적값이 0.5 ∼ 1.5 ㎡/g 미만이고, 레이저 회절법에 의한 50 ％ 입경이 1 ∼ 4 ㎛ 이고, 또한 75 ％ 입경과 25 ％ 입경의 비가 1.8 이하인 플레이크상 은 입자의 집합체이면, 50 ％ 입경이 작아도 미세 입자의 함유량이 낮고, 난반사를 억제하여 반사율을 높게 할 수 있기 때문에, 수지에 함유시킨 경우에는 높은 반사율의 페이스트가 얻어짐과 함께 우수한 도전성을 구비하고, 또한 은분이 잘 침강하지 않아, 편절이 잘 발생하지 않으므로 작업 효율이 우수한 접착제가 된다는 괄목할 만한 지견을 얻어, 상기 기술적 과제를 달성한 것이다.

상기 기술적 과제는 다음과 같이, 본 발명에 의해 해결할 수 있다.

본 발명은, BET 법에 의한 비표면적값이 0.5 ∼ 1.5 ㎡/g 미만이고, 레이저 회절법에 의한 50 ％ 입경이 1 ∼ 4 ㎛ 이고, 또한 75 ％ 입경과 25 ％ 입경의 비가 1.8 이하인 플레이크상 은 입자의 집합체이다.

또, 본 발명은, 400 ∼ 800 ㎚ 의 광의 반사율이 40 ％ 이상인 청구항 1 에 기재된 플레이크상 은 입자의 집합체이다.

또, 본 발명은, 청구항 1 또는 2 에 기재된 플레이크상 은 입자의 집합체를 함유한 페이스트이다.

또, 본 발명은, 상기 플레이크상 은 입자의 집합체의 함유량이 50 ∼ 90 중량％ 인 청구항 3 에 기재된 페이스트이다.

또, 본 발명은, 비저항값이 10^-4 Ω㎝ 이하인 청구항 3 또는 4 에 기재된 페이스트이다.

또, 본 발명은 은 침강률이 0.5 ％ 이하인 청구항 3 내지 5 중 어느 하나에 기재된 페이스트이다.

또, 본 발명은, 상기 페이스트가 발광 다이오드 (light-emitting diode ＝ LED) 칩 고정용의 접착제인 청구항 3 내지 6 중 어느 하나에 기재된 페이스트이다.

또, 본 발명은, 청구항 1 또는 2 에 기재된 플레이크상 은 입자의 집합체의 제조 방법이다.

또, 본 발명은, 청구항 3 내지 7 중 어느 하나에 기재된 페이스트의 제조 방법이다.

본 발명에 있어서의 은분은, 레이저 회절법에 의한 50 ％ 입경은 작지만 입도 분포가 좁고 미세 입자의 비율이 적기 때문에, 미세 입자에 의한 광의 난반사가 적어, 반사율이 높은 은분이 된다.

특히 400 ∼ 800 ㎚ 의 광에 있어서는 40 ％ 이상의 반사율이 얻어지는 은분이 된다.

또, 본 발명에 있어서의 은분을 수지에 분산시킨 페이스트는, 수지에 은분이 균일하게 분산되어 반사율 및 광택도가 높은 페이스트가 된다.

또, 은분이 잘 침강하지 않아, 편절이 잘 발생하지 않기 때문에 균일한 점도의 페이스트가 되고, 토출 불량도 잘 일어나지 않으므로 작업 효율이 우수한 페이스트가 된다.

본 발명에 있어서의 은분은 플레이크상 은 입자의 집합체이기 때문에, 수지에 분산시킨 페이스트는, 은 입자끼리가 넓은 면적으로 접촉하므로, 우수한 도전성을 구비하는 페이스트가 된다.

본 발명에 있어서의 은분을 함유시킨 페이스트이면, 비저항값이 1 × 10^-4 Ω㎝ 이하인 페이스트로 할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서의 페이스트는 반사율 및 광택도가 높고, 또 도전성도 높기 때문에 LED 칩 고정용의 접착제로서 바람직하게 사용할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서의 페이스트는 점도가 균일하고, 입경이 큰 은 입자의 비율이 적기 때문에 노즐에 잘 막히지 않고, 토출 불량이 잘 발생하지 않으므로, 작업 효율이 우수한 페이스트가 된다.

또, 본 발명에 있어서의 페이스트는 미세 도포에 사용되는 소직경 노즐에도 사용할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 있어서의 실시예와 비교예의 각 은분의 반사율을 비교한 그래프이다.
도 2 는 본 발명에 있어서의 실시예와 비교예의 각 은분을 함유하는 페이스트의 반사율을 비교한 그래프이다.
도 3 은 본 발명에 있어서의 은분의 주사 현미경 SEM (니혼 전자 제조 JSM-6010LA) 5000 배의 사진이다.

본 발명에 있어서의 은분은 BET 법에 의한 비표면적이 0.5 ∼ 1.5 ㎡/g 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8 ∼ 1.2 ㎡/g 이다. 비표면적이 0.5 ㎡/g 보다 작으면 입경이 큰 입자가 증가하고, 침강률이 상승하기 때문에 편절이 커지고, 1.5 ㎡/g 이상이면, 미세 입자가 증가하여 반사율이 낮아지기 때문에 모두 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서의 은 입자의 두께는 180 ∼ 220 ㎚ 가 바람직하고, 애스펙트비 (장경/두께) 는 7 ∼ 13 이 바람직하다.

또한, 비표면적이 0.5 ∼ 1.5 ㎡/g 미만인 은 입자는, 원반상의 균일 입자 모델로서 산출한 경우, 두께는 140 ∼ 620 ㎚ 미만이 된다.

본 발명에 있어서의 은분은, 레이저 회절법에 의한 50 ％ 입경이 1 ∼ 4 ㎛ 이고, 또한 75 ％ 입경과 25 ％ 입경의 비가 1.8 이하이다.

50 ％ 입경이 1 ㎛ 미만이면 미세 입자가 증가하여 반사율이 떨어지고, 또 4 ㎛ 를 초과하면, 1 입자당의 중량이 커져, 페이스트로 한 경우에는 침강률이 상승하기 때문에 편절이 커져, 점도가 불균일해지기 때문에 노즐에 막히기 쉽고, 토출 불량의 원인이 되므로 어느 경우도 바람직하지 않다.

또, 75 ％ 입경과 25 ％ 입경의 비가 1.8 을 초과하면 미세 입자 및 입경이 큰 은 입자의 비율이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서의 은분은, 일본 공개특허공보 2003-55701호에 기재된 방법에 준하여, 교반 날개를 구비한 볼 밀에 평균 입경이 0.5 ∼ 3 ㎛ 인 입상 (粒狀) 은분을 넣고, 교반 날개를 회전시켜 플레이크상으로 함으로써 제조할 수 있다.

교반 볼 밀의 용기의 내용물에 대하여 가해지는 원심력의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 용기의 내용물에 대하여 5 ∼ 300 G 의 원심력이 가해지도록 교반 날개를 회전시키면 된다.

또, 교반 볼 밀에는, 주지된 금속성의 볼을 투입해도 된다.

원료의 입상 은분은, 특별히 한정되지 않고, 종래 주지된 아토마이즈법, 전해법 또는 화학 환원법 등의 방법으로 얻어진 입상 은분을 사용할 수 있다.

교반 볼 밀에는 입경 등의 조정을 위하여 교반시에 각종 용매나 각종 처리제를 넣을 수 있다.

투입하는 용매는 한정되지 않지만, 예를 들어 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 디메틸케톤, 디에틸케톤, 디에틸에테르, 디메틸에테르, 디페닐에테르, 톨루엔 및 자일렌을 들 수 있다. 이들 용매는, 단독으로 또는 적절히 조합하여 사용할 수도 있다.

투입하는 처리제는 특별히 한정되지 않지만, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 및 소르비탄 지방산 에스테르 등의 비이온성 계면 활성제를 들 수 있다.

이들 계면 활성제는, 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

또, 처리제로서, 올레산, 스테아르산 및 미리스트산 등의 지방산을 사용할 수도 있다. 이들 지방산은 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용해도 된다.

처리제를 사용하는 경우에는, 합계로, 얻어지는 플레이크상 은분의 표면적 1 ㎡ 당 0.001 ∼ 0.05 g 이 되도록, 교반 볼 밀 내에 투입하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 은분을 분산시키는 수지로는, 은분의 반사광을 방출할 수 있는 수지이면 특별히 한정되지 않지만, 투명한 수지가 바람직하다.

본 발명에 있어서의 은분을 함유시키는 수지로는, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지 등을 예시할 수 있다.

본 발명에 있어서의 페이스트에 있어서의 은분의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 50 ∼ 90 중량％ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 ∼ 85 중량％ 이다.

50 중량％ 이하이면 충분한 반사율 및 도전성을 확보할 수 없고, 또 90 ％ 이상이어도 반사율 및 도전성의 증가는 바랄 수 없으며, 또 노즐이 막히기 쉬워지기 때문에 모두 바람직하지 않다.

실시예

본 발명의 실시예를 이하에 나타내지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.

＜실시예 1＞

직경 107 ㎜ × 높이 320 ㎜ 의 원통 용기를 갖는 미디어 교반형 습식 분쇄·분산기에, 직경 0.05 ㎜ 의 지르코니아제 비드를 적정량 투입 후, 교반 로터의 주속을 7 m/s 로 설정하고, 평균 입경이 1.5 ㎛ 인 구상 은분 700 g 과 에탄올 6 ℓ 를 혼합한 슬러리 용액을 1.5 시간 순환시켰다.

그 후, 원통 용기의 내용물을 여과하고, 여과액으로부터 에탄올을 제거하고, 건조시켜 플레이크상 은분을 얻었다.

＜실시예 2＞

평균 입경이 2.5 ㎛ 인 구상 은분을 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 플레이크상 은분을 얻었다.

도 3 에 나타내는 주사 현미경 SEM 사진은 실시예 2 에 있어서의 플레이크상 은분을 5000 배로 확대한 사진이다.

＜비교예 1 ∼ 7＞

직경 150 ㎜ × 높이 190 ㎜ 의 원통 용기를 갖는 볼 밀 장치에, 화학 환원법으로부터 얻어진 평균 입경이 0.1 ∼ 3 ㎛ 인 입상 은분 700 g, 에탄올 1 ℓ 와 직경 1 ∼ 2 ㎜ 의 주지된 금속구를 적정량 투입하고, 용기의 회전수를 40 ∼ 80 rpm 으로 설정하여 5 ∼ 20 시간 운전한 후에 회전을 정지시켰다. 그 후, 원통 용기의 내용물을 여과하고, 여과액으로부터 에탄올을 제거하고, 건조시켜 비교예 1 ∼ 7 의 플레이크상 은분을 얻었다.

＜비교예 8＞

아토마이즈법에 의해 얻어진 평균 입경이 1.5 ㎛ 인 구상 은분을 플레이크화하지 않고 그대로 측정에 제공하였다.

실시예 및 비교예의 각 은분은 이하의 방법으로 평가하였다.

(BET 법 비표면적값)

각 은분은 유동식 비표면적 자동 측정 장치 플로소브 II2100 (주식회사 시마즈 제작소 제조) 을 사용하여, BET 법에 의한 비표면적값의 측정을 실시하였다.

(입경)

각 은분의 25 ％, 50 ％ 및 75 ％ 입경은 레이저 회절식 입자경 분포 측정 장치 SALD-3100 (주식회사 시마즈 제작소 제조) 을 사용하여 측정하였다.

(반사율 : 은분)

각 은분의 반사율은 분광 색차계 SE6000 (닛폰 전색 공업 주식회사 제조) 을 사용하여 측정 파장 550 ㎚ 로 측정을 실시하였다.

또, 분광 색차계 SE6000 으로 각 은분의 380 ∼ 780 ㎚ 의 반사율을 측정하였다 (도 1).

(도전성)

에폭시 수지에 각 은분을 87 중량％ 배합한 페이스트를 유리 기판 상에 도포 후, 200 ℃, 30 분 처리하여 얻어진 도막의 저항값 (R) 과 단면적 (S) 으로부터 비저항값 (ρ) 을 산출하였다.

ρ ＝ R·S/L

(R : 저항값 (Ω) S : 단면적 (㎠) L : 극간 거리 (㎝))

(은 침강률)

도전성 평가에 사용한 페이스트와 동일한 페이스트를 10 ㏄ 의 시린지에 채우고, 25 ℃ 분위기에서 3 일간 수직으로 방치 후, 최상부 1 ㏄ 와 최하부 1 ㏄ 의 은 함유량의 차를 측정하였다. 은 함유량은 페이스트를 800 ℃, 60 분 처리하고, 작열 감량으로부터 산출하였다.

(반사율 : 페이스트)

에폭시 수지에, 실시예 1, 비교예 1, 7 및 8 의 각 은분을 87 중량％ 배합한 페이스트를, 바 코터를 사용하여 종이 상에 도포한 후, 200 ℃, 30 분 처리하여 얻어진 도막의 측정 파장 550 ㎚ 에 있어서의 반사율을, 분광 색차 SE6000 (닛폰 전색 공업 주식회사 제조) 을 사용하여 측정하였다.

또, 분광 색차계 SE6000 으로 상기 각 은분을 함유하는 페이스트의 380 ∼ 780 ㎚ 에 있어서의 반사율을 측정하였다 (도 2).

(광택도)

에폭시 수지에, 실시예 1, 비교예 1, 7 및 8 의 각 은분을 87 중량％ 배합한 페이스트를, 바 코터를 사용하여 종이 상에 도포한 후, 200 ℃, 30 분 처리하여 얻어진 도막의 반사각 60 도의 광택도를 광택도계 GM-268Plus (코니카 미놀타 주식회사 제조) 를 사용하여 측정하였다.

실시예 및 비교예의 각 평가값을 표 1 에 나타낸다.

각 은분의 380 ∼ 780 ㎚ 에 있어서의 반사율을 도 1 에 나타낸다.

또, 실시예 1 및 비교예 1, 7 및 8 의 각 은분을 함유하는 페이스트의 380 ∼ 780 ㎚ 에 있어서의 반사율을 도 2 에 나타낸다.

표 1 및 도 1 로부터, 본 발명에 있어서의 은분은 레이저 회절법에 의한 50 ％ 입경이 1 ∼ 4 ㎛ 로 작지만 반사율이 높은 은분인 것을 확인할 수 있었다.

표 1 및 도 2 로부터, 본 발명에 있어서의 은분을 함유시킨 페이스트는 반사율 및 광택도가 높은 데다가, 은 침강률이 낮고, 도전성이 우수한 페이스트인 것이 확인되었다.

또, 본 발명에 있어서의 페이스트의 광택도는, 비교예의 페이스트와 비교하여, 육안에 의해 판별할 수 있을 정도로 높은 것도 확인할 수 있었다.

산업상 이용가능성

본 발명에 있어서의 은분은, 레이저 회절법에 의한 50 ％ 입경이 작지만 입도 분포가 좁기 때문에, 반사율이 높고, 본 발명에 있어서의 은분을 함유한 페이스트는 난반사가 적어, 높은 반사율과 높은 광택도를 구비함과 함께 도전성도 우수하고, 또한 편절이 적기 때문에 점도가 균일하고, 작업 효율이 우수한 페이스트가 되므로 LED 칩의 접착제로서 바람직하게 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명은 산업상 이용가능성이 높은 발명이다.

Claims (9)

1. BET 법에 의한 비표면적값이 0.5 ㎡/g 이상 1.5 ㎡/g 미만이고, 레이저 회절법에 의한 50 ％ 입경이 1 ∼ 4 ㎛ 이고, 또한 75 ％ 입경과 25 ％ 입경의 비가 1.8 이하인 플레이크상 은 입자의 집합체.
2. 제 1 항에 있어서,
   400 ∼ 800 ㎚ 의 파장의 광에 있어서의 반사율이 40 ％ 이상인 플레이크상 은 입자의 집합체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 플레이크상 은 입자의 집합체를 함유한 페이스트.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 플레이크상 은 입자의 집합체의 함유량이 50 ∼ 90 중량％ 인 페이스트.
5. 제 3 항에 있어서,
   용기에 충전한 후 3 일 이상 정치 (靜置) 한 상기 페이스트의 최상부와 최하부의 같은 용량의 상기 페이스트에 있어서의 은 함유량의 차가 0.5 % 이하인 페이스트.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 페이스트가 발광 다이오드 (light-emitting diode ＝ LED) 칩 고정용의 접착제인 페이스트.
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