TWI709635B - 導電粒子、組合物、物件及製備導電粒子的方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關導電粒子，其包含金屬芯、囊封該金屬芯之介電層及含銀外層，其中該金屬芯包含選自由鋁、銅、鐵、鎳、鋅組成之群的元素金屬及其合金及混合物或由其等組成，該介電層包含至少一種選自由氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫組成之群的金屬氧化物、有機聚合物及其混合物，其中該含銀層為連續及不透明層，其中銀離子配位層佈置於該介電層與該含銀層之間，及視情況按該等導電粒子之總重量計0至3wt%之量的另一外表面改質層。本發明亦有關一種包含該等導電粒子之組合物及物件，以及一種用於產生該等導電粒子之方法。

Description

導電粒子、組合物、物件及製備導電粒子的方法
本發明係有關導電粒子，其包含金屬芯、囊封該金屬芯之介電層及含銀外層。此外，本發明係關於一種包含該等導電粒子之組合物。本發明亦有關一種製造導電粒子之方法以及包含該等導電粒子之物件。
諸如導電粉末之導電粒子可用於製造電子組件。舉例而言，導電粒子或粉末可包括在黏著劑、塗料、顯示材料等中以使此等材料導電。
US 2007/0131912 A1揭示導電性黏著劑，其包含固化之低模數彈性體及以冶金方式黏結的微米尺寸之金屬粒子及奈米尺寸之金屬粒子。該導電性黏著劑可用作作為例如印刷電路等製造中之互連材料的共晶錫鉛焊料及不含鉛之合金焊料的替代品。根據US 2007/0131912 A1，奈米粒子及微米粒子與彈性體材料組合。該彈性體材料之固化係在高溫下進行，奈米粒子及微米粒子在該高溫下彼此燒結以提供彈性體材料中足夠導電性及向彈性體材料提供足夠導電性。金屬粒子較佳為銀粒子。彼此匹配 之不同尺寸之銀粒子的使用係繁瑣且昂貴的。此外，允許銀粒子燒結之高溫的使用係一顯著缺點。
美國法定發明註冊案H1447係有關一種粉末組合物，其中粉末之個別粒子包含空心二氧化矽殼，該二氧化矽殼在空心二氧化矽殼之表面上具有含金屬之塗層。該等粒子之特徵為較低密度及較高表面積，此允許採用該產物組合物作為催化劑。該產物組合物亦可用於電力或照相應用。不利地，先要製造空心二氧化矽殼。此外，空心二氧化矽粒子具有相當低之密度，此使得此等重量輕之粒子併入諸如黏著劑、密封劑等聚合物塊中複雜化。最終，空心二氧化矽粒子具有隔熱作用，使得熱耗散或熱釋放較低。在電子設備中，若所產生之熱迅速消散，從而避免對電子組件產生任何損害，係有益的。
EP 0 852 977 B1係有關一種在基底粒子之表面上具有多層金屬氧化物膜之粉末，其中該粉末具有亮色中之任一色。該粉末適用作磁性彩色調色劑、磁性彩色墨水等中之磁性彩色材料。上面施加金屬氧化物膜之基底材料可選自金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、二氧化矽或玻璃珠。
EP 1 990 377 B1係有關一種彩色金屬顏料，其至少包含金屬顏料、在該金屬顏料之表面上之非晶氧化矽膜層、提供於非晶氧化矽膜之表面上的金屬層及提供於金屬層之表面上的金屬粒子。該彩色金屬顏料能夠顯現多種顏色及多種干擾顏色，同時具有提高之耐光性、耐候性及遮蓋力。此等彩色金屬顏料將用於塗料組合物及化妝用製劑中。
US 8,067,090 B2係有關一種效應顏料，其包含小片形金屬反射芯、施加在反射芯上之介電材料之間隔層及施加在間隔層上且包含 基本上不連續之吸收金屬粒子且具有1至100nm之平均直徑的半透明吸收層。該等效應顏料用於油漆、清漆、粉末塗料等中。為獲得所要光學特性，需要吸收金屬粒子不形成連續層，而是呈奈米粒子形式存在。
WO 2015/073346 A1係有關一種導電物件，其包含包括樹脂及分佈於樹脂中之導電成形粒子的複合物。該等粒子具有單一尺寸之分佈，其中各粒子包含至少包含第一表面及以介於約5度與約150度之間的角度α與第一表面交叉之第二表面的形狀。較佳地，此等導電成形粒子包含包括至少三個在一個點會合之表面的形狀。此等包含芯及金屬塗層之複雜之特定幾何粒子係難以製造的。
EP 1 780 747 A2係有關一種導電粉末，其包含導電金屬粒子及覆蓋導電金屬粒子之表面的無機氧化物塗層。接著導電粉末形成為電極。無機氧化物塗層具有絕緣特徵，其不斷地阻止電漿顯示面板之電極在其製造過程期間腐蝕。隨後，當在安裝製程期間無機氧化物塗層用帶載體封裝(TCP)及其類似物黏結時無機氧化物塗層例如由壓力毀壞，恢復導電性。
Wang Y.等人，「Surface Thiolation of Al Microspheres to Deposite Thin and Compact Ag Shells for High Conductivity」,Langmuir 2015,31,13441-14451揭示一種用於可控制之硫醇化官能化與無電式鍍銀聯合以獲得鋁-銀核殼粒子的方法。不利地，鍍銀之鋁球之導電性不足。
在此項技術中非常需要可用於使諸如黏著劑、密封劑等載劑材料變得導電之導電粒子。此外，導電粒子較佳容易且以具成本效益之方式產生。
本發明之根本目標藉由提供包含金屬芯、囊封該金屬芯之介電層及含銀外層的導電粒子來解決，其中該金屬芯包含或組成為選自由鋁、銅、鐵、鎳、鋅組成之群的元素金屬及其合金及混合物，該介電層包含至少一種選自由氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫組成之群的金屬氧化物、有機聚合物及其混合物，其中該含銀層為連續及不透明層，其中銀離子配位層佈置於該介電層與該含銀層之間，及視情況按導電粒子之總重量計0至3wt%之量的另一外表面改質層。
因此，本發明係關於一種導電粒子，其包含金屬芯、囊封該金屬芯之介電層及含銀外層，其特徵在於，該金屬芯包含或組成為選自由鋁、銅、鐵、鎳、鋅組成之群的元素金屬及其合金、氧化物及混合物，該介電層包含至少一種有機聚合物或一種選自由氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫組成之群的金屬氧化物及其混合物，其中該含銀層為連續及不透明層，其中銀離子配位層佈置於該介電層與該含銀層之間，及視情況按導電粒子之總重量計0至3wt%之量的另一外表面改質層。
圖1展示導電粒子之示意性圖式。圖式(a)至(c)展示根據先前技術之導電粒子。導電粒子(d)示出本發明。
導電粒子(a)具有其中銀層直接施加在球形基板上之結構(比較實例1)。
導電粒子(b)具有其中銀離子配位層佈置於球形基板與銀層之間的結構(比較實例2)。
導電粒子(c)具有其中介電層直接施加在球形基板上且銀層 直接施加在介電層上的結構(比較實例3)。
本發明之導電粒子(d)具有其中介電層施加在球形金屬芯上，銀離子配位層施加在該介電層上，且最終含銀層施加在該銀離子配位層上的結構(本發明之實例)。
圖2展示圖1中示意性展示之導電粒子之SEM影像。影像A、B、C、D分別對應於由示意性圖式(a)、(b)、(c)及(d)說明之實施例。SEM影像A、B、C中之比例條反映2μm；SEM影像D中之比例條反映1μm。
SEM A為根據比較實例1之塗銀鋁粉。
SEM B為根據比較實例2，塗有銀離子配位層且接著塗有銀層之鋁粉。
SEM C為根據比較實例3，塗有介電層及銀層之鋁粉。
SEM D為根據實例28，塗有介電層、銀離子配位層及銀層之鋁粉。
圖3為展示粉末電阻率視本發明之導電粒子之銀含量而定的圖，其中鋁芯粒子具有d50=45μm(正方形)及d50=20μm(圓形)。
圖4為展示粉末電阻率視本發明之導電粒子之銀含量而定的圖，其中鋁芯粒子具有d50=5μm(三角形)。
金屬之導電性不同。在金屬中，銀具有最高導電性。然而，銀具有成本密集之顯著缺點。
本發明人已發現，意外地，連續及不透明之含銀層，較佳連續及不透明之由銀組成之層，可佈置於包含金屬芯及囊封該金屬芯之介 電層之複合粒子上，此係在銀離子配位層佈置於該介電層與該含銀層，較佳由銀組成之層之間的情況下實現。
金屬芯包含或組成為選自由鋁、銅、鐵、鎳、鋅組成之群的元素金屬及其合金及混合物。在一較佳實施例中，金屬芯包含或組成為鋁或其合金。在另一較佳實施例中，金屬芯容易藉由霧化，較佳藉由氣體霧化，自相應熔融金屬或熔融合金產生，得到金屬粉末。在霧化期間，熔融金屬可與高壓氣體射流、較佳惰性氣體接觸，從而使熔融金屬最終分成熔融金屬小滴。此等最終分開之金屬小滴凝固且隨後呈金屬粒子收集。藉由霧化產生金屬粉末之技術為此項技術中所熟知。霧化製程可經優化，以便獲得具有所需粒徑分佈之金屬粒子粉末。接著所獲得之金屬粒子可用作金屬芯用於本發明中。
因此，分別具有例如窄或寬粒徑分佈之所需粒徑分佈的金屬粒子或金屬芯容易自所指示之元素金屬或其合金或混合物獲得。必要時，藉由霧化製程獲得之金屬粒子，亦即所得金屬芯之粒徑分佈可進一步分類。分類可藉由篩選、空氣分類、氣體分類、沈降、旋渦分離等實現。
在另一實施例中，金屬芯由薄片或薄片與金屬粉末之混合物組成。薄片藉由用此項技術中熟知之方法研磨金屬粉末產生。
薄片樣金屬芯較佳具有在10至60μm範圍內且更佳在12至50μm範圍內且最佳在20至40μm範圍內之d50值。
隨後，較佳藉由氣體霧化自相應熔融金屬分別獲得的金屬粒子或金屬芯用包含至少一種有機聚合物或一種選自由以下組成之群之金屬氧化物或其混合物的介電層囊封：氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫。
用金屬氧化物或聚合物或其混合物囊封金屬粒子為此項技術中已知。
舉例而言，介電層可較佳藉由溶膠-凝膠法施加至金屬芯。在溶膠-凝膠法中，金屬醇鹽在金屬芯存在下水解。金屬醇鹽在水存在下，視情況在弱酸性或弱鹼性pH下水解。金屬醇鹽水解成相應金屬氫氧化物，接著金屬氫氧化物沈積於金屬芯上。接著沈積之金屬氫氧化物藉由羥基縮合而脫水成相應金屬氧化物及/或金屬氧化物水合物，因此，囊封相應金屬芯。
當然，相應金屬氫氧化物亦可藉由金屬鹽、較佳金屬氯化物在水中水解產生。接著如之前關於溶膠-凝膠法所解釋，金屬氫氧化物縮合成金屬氧化物及金屬氧化物水合物。
介電層為用於達成不同目的之層。
介電層囊封金屬芯且保護金屬芯免受諸如濕氣或水之腐蝕影響。介電層亦保護環境免遭可自金屬芯釋放至環境中之金屬離子影響。因此，較佳地，介電層係將金屬芯與環境隔離以及將環境與金屬芯隔離之障壁。此等特性使得本發明之導電粒子較佳能夠用於水基調配物及/或應用於暴露於如濕氣之腐蝕性環境的塗料中。
此外，介電層將金屬芯與含銀層、較佳由銀組成之層電絕緣。由於金屬芯與含銀層電絕緣，所以導電性僅僅由含銀層決定。若含銀層直接施加在相應元素金屬或其合金之金屬芯上，則導電性應由金屬芯之導電性以及含銀層之導電性決定。意外地，結果證明，其中含銀層藉由該介電層與金屬芯隔離之複合粒子的導電性高於其中含銀層直接施加在金屬芯上之複合粒子的導電性。
本發明提供在本發明之導電粒子中亦使用多種金屬芯(如技術方案1中所述)之混合物的益處，其中導電性僅僅由含銀層決定。因此，本發明之導電粒子中金屬芯之特殊性對導電性無任何影響。
此外，介電層允許可靠地佈置銀離子配位層，此對隨後施加連續及不透明之含銀層具有重要意義。較佳地，銀離子配位層包含或組成為銀離子結合或錯合分子，其較佳共價鍵結於介電層。
本發明之導電粒子尤其適合於併入諸如黏著劑、密封劑、聚合材料、塗料(諸如墨水、油漆、漆)等不同材料中。
在本發明之一較佳實施例中，金屬芯之金屬的密度在1.50g/cm3至15.00g/cm3範圍內，較佳在2.00g/cm3至15.00g/cm3範圍內，更佳在1.50g/cm3至10.00g/cm3範圍內，更佳在2.00g/cm3至10.00g/cm3範圍內，最佳在1.50g/cm3至8.00g/cm3範圍內，最佳在2.00g/cm3至8.00g/cm3範圍內。
根據本發明使用之元素金屬具有非常不同之密度。鋁密度為2.71g/cm3，銅為約8.92g/cm3，鐵為7.86g/cm3，鎳為8.91g/cm3，且鋅為7.13g/cm3。視其中將併入導電粒子之材料而定，導電粒子之密度可藉由挑選相應元素金屬而調整。此外，可藉由使用所指示之元素金屬之合金或混合物特別調整金屬芯之密度。舉例而言，可調整導電粒子之密度，因為導電粒子不在其中併入此等粒子之材料中生葉及沈降。
若例如為避免待併入諸如黏著劑、塗佈材料等特定材料中之導電粒子生葉，需要較高密度之導電粒子，則本發明允許使用具有較高密度之金屬芯提供該等導電粒子。
本發明之導電粒子由於該等金屬芯而具有優良之熱耗散效 應。不同於空心基底粒子或純金屬氧化物粒子，諸如氧化矽粒子，金屬芯由於芯包含或組成為鋁、銅、鐵、鎳、鋅或其合金或混合物而具有優良之熱耗散或導熱。此等金屬均具有優良導熱性。尤其當電力或電子設備或電子裝置組件中使用本發明之導電粒子時，耗散任何熱以防對電子組件造成損害係最為重要的。
導電粒子之較佳實施例在附屬請求項2至14中詳細說明。
本發明之目標亦藉由提供包含根據技術方案1至14中任一項之導電粒子的組合物來解決。
本發明之目標亦藉由提供一種製造根據技術方案1至14中任一項之導電粒子的方法來解決，其中該方法包含以下步驟：(i)提供金屬芯粒子，(ii)將介電層施加於該等芯粒子上，(iii)將銀離子配位層施加於該介電層上，(iv)使該等經塗佈粒子之該配位層與藉由溶解於溶劑中之銀化合物所提供之銀離子接觸，以將該等銀離子之至少一部分配位在該配位層上，(v)還原配位在該銀離子配位層之表面上的該等銀離子以及其他銀離子以在該配位層上提供連續及不透明之含銀層，(vi)視情況施加外表面改質層。
最終，本發明之目標藉由提供包含根據技術方案1至14中任一項之導電粒子之物件或根據技術方案15之組合物來解決。
本發明之物件較佳選自由以下組成之群：電子裝置組件、顯示器、RFID-標籤、感測器、EMI屏蔽(EMI：電磁干擾)、RFI屏蔽(RFI：射頻干擾)、觸控面板、智慧包裝、膜開關、可加熱塗料、電活性 聚合物、印刷電子裝置、導電性黏著塗料、導電性耗散塗料及墊圈。
銀離子配位層較佳包含能夠結合或錯合銀離子之有機基團或有機分子或由其組成。
根據本發明之另一實施例，有機分子較佳為雙官能有機分子。此有機分子之第一功能係包含銀配位部分，其可為銀離子結合部分或銀離子錯合部分以結合或錯合銀離子。此有機分子之第二功能係允許有機分子黏著在介電層之表面上的黏著基團。較佳地，黏著基團允許與介電層形成共價鍵。
因此，有機分子較佳含有藉由間隔基團間隔開之銀配位部分及黏著基團。該間隔基團可為具有2至24個碳原子、較佳3至18個碳原子之伸烷基鏈。此烷基鏈較佳為直鏈正烷基。此外，此烷基鏈亦可含有雜原子，諸如O、S或NR，其中R為H或具有1至6個碳原子、較佳2至4個碳原子之低碳數烷基。R最佳為H，意謂烷基鏈可含有NH作為雜原子。
根據本發明之一較佳實施例，銀離子配位層包含銀離子配位部分且較佳基於包含銀離子配位部分之有機官能性矽烷、鈦酸鹽、鋁酸鹽或鋯酸鹽。
根據本發明之一較佳實施例，銀離子配位層包含一個銀離子配位部分或包含複數個銀離子配位部分。
根據一較佳實施例，銀離子配位層係基於各包含銀離子配位部分之有機官能性矽烷、有機官能性鈦酸鹽、有機官能性鋁酸鹽或有機官能性鋯酸鹽。
較佳地，包含銀離子配位部分之有機官能性矽烷與包含氧化矽、較佳SiO2或由其組成之介電層組合使用。
然而，結果證明包含銀離子配位部分之有機官能性矽烷亦共價結合於選自由以下組成之群的介電層：氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫及其混合物。包含銀離子配位部分之有機矽烷亦可與作為介電層之有機聚合物組合使用。
根據另一較佳實施例，包含銀離子配位部分之有機官能性鈦酸鹽與包含氧化鈦、較佳TiO2或由其組成之介電層組合使用。
根據本發明之另一較佳實施例，包含銀離子配位部分之有機官能性鋁酸鹽與包含氧化鋁、較佳Al2O3或由其組成之介電層組合使用。
根據本發明之另一較佳實施例，包含銀離子配位部分之有機官能性鋯酸鹽與包含氧化鋯、較佳ZrO2或由其組成之介電層組合使用。
結果證明若有機官能性化合物之金屬離子與介電層之金屬氧化物化合物之金屬離子匹配，則銀離子配位層可靠地附接至介電層。
舉例而言，有機官能性矽烷之矽烷醇基團容易與含有氧化矽之介電層之表面上的矽烷醇基團反應。此同樣適用於相應鈦酸鹽、鋁酸鹽或鋯酸鹽，該等物質分別容易與氧化鈦層、氧化鋁層或氧化鋯層之表面上的羥基反應。
結果證明有機官能性矽烷亦可靠地結合於包含有機聚合物或由其組成之介電層。
根據另一較佳實施例，銀離子配位層包含至少一種式(I)之矽烷：(R1O)(4-a-b-c)Si(R2X)a(R3)b(R4)c (I)，其中a為選自1、2或3之整數，b及c獨立地選自0、1或2之整數，其限 制條件為a+b+c為介於1與3之間的整數，R1為具有1至4個碳原子之烷基，R2彼此獨立地選自各具有1至14個碳原子之分支鏈或直鏈伸烷基或具有5至11個碳原子之伸環烷基，且R3或R4彼此獨立地選自各具有1至14個碳原子之分支鏈或直鏈烷基或具有5至11個碳原子之環烷基或H，且X為銀離子配位部分。
根據一較佳實施例，R1係選自由甲基、乙基或正丙基組成之群。較佳地，R1為甲基或乙基。
R2、R3及R4較佳彼此獨立地選自各具有2至12個碳原子、較佳3至10個碳原子、更佳3至8個碳原子之分支鏈或直鏈烯基。R2、R3及R4亦可選自包含環戊烯基或環己烯基環之環烯基。
根據一極佳實施例，a=1且b=c=0。
根據另一較佳實施例，待使用之矽烷為預水解矽烷。
根據另一較佳實施例，銀離子配位部分X獨立地選自由巰基、硫烷基醚、胺基、硫氰酸酯基、氰酸酯基、氰化物、脲基、胺基甲酸酯基及其混合物組成之群。
在不同銀離子配位部分X之混合物之情況下，此混合物可包含具有不同X之不同矽烷之混合物或由其組成。在a=2或3之情況下，X亦可表示一個矽烷分子內不同部分。
硫烷基醚之烷基較佳為具有1至6個碳原子、較佳2至4個碳原子之低碳數烷基。硫烷基醚較佳選自由硫基甲基、硫基乙基及其混合物組成之群。
較佳地，式(I)之銀離子配位部分X係選自由以下組成之群：巰基、硫烷基醚、較佳硫基甲基、硫基乙基、胺基、硫代硫酸酯基、 胺基甲酸酯基、脲酸酯基、硫氰酸酯基、氰酸酯基、氰化物、聯吡啶及其混合物。
根據另一較佳實施例，銀離子配位層包含至少一種選自由以下組成之群的矽烷：巰基矽烷、胺基矽烷、硫氰酸酯矽烷及其混合物，且根據另一極佳實施例，銀離子配位層包含至少一種選自由以下組成之群的矽烷：巰基矽烷、胺基矽烷及其混合物。
根據一尤其較佳實施例，銀離子配位層包含較佳具有如式(I)中所描繪之結構之其中X為巰基(-SH)的巰基矽烷或由其組成。
因為銀離子對含硫基團具有特定親和力，所以巰基矽烷、含有硫烷基醚之矽烷或含有硫氰酸酯基之矽烷為尤其較佳。
用於施加銀配位層之銀離子配位有機化合物較佳選自由以下組成之群：3-巰基丙基三甲氧基矽烷、巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、3-硫氰基丙基三乙氧基矽烷及其混合物。
最佳地，3-巰基丙基三甲氧基矽烷用作用於銀離子配位層之銀離子配位化合物。
若銀離子配位化合物為胺基矽烷，則其較佳選自以下實例：
(6-胺基-正己基)(三乙氧基)矽烷、(6-胺基-正己基)(三甲氧基)矽烷、(4-胺基-3,3-二甲基丁基)(三甲氧基)矽烷、(H2N(CH2)3)Si(OCH3)3((3-胺基丙基)(三甲氧基)矽烷，AMMO)、(H2N(CH2)3)Si(OC2H5)3((3-胺基丙基)(三乙氧基)矽烷，AMEO)、(3-胺基異丁基)(三甲氧基)矽烷、(3-胺基異丁基)(三乙氧基)矽烷、(2-胺基乙基)(三甲氧基)矽烷、(2-胺基乙基)(三乙氧基)矽烷、(胺基甲基)(三甲氧基)矽烷、(胺基甲基)(三乙氧基)矽烷、(N-環 己基胺基甲基)(三乙氧基)矽烷(GENIOSIL XL 926)、(N-苯基胺基甲基)(三甲氧基)矽烷、(6-胺基-正己基)(甲基)(二甲氧基)矽烷、(3-胺基丙基)(甲基)(二甲氧基)矽烷、(3-胺基丙基)(甲基)(二乙氧基)矽烷、(2-胺基乙基)(苯基)(二甲氧基)矽烷、(2-胺基乙基胺基)(乙基)(三乙氧基)矽烷(2-胺基乙基)(甲基)(二乙氧基)矽烷、(2-胺基乙基)(甲基)(二甲氧基)矽烷、(1-胺基甲基)(甲基)(二乙氧基)矽烷、(N-環己基-胺基甲基)(甲基)(二乙氧基)矽烷(GENIOSIL XL 924)、(N-乙基胺基-異丁基)(三甲氧基)矽烷、(N-正丁基-3-胺基丙基)(三甲氧基)矽烷、(N-正丁基-3-胺基丙基)(三乙氧基)矽烷、(N-正丁基-1-胺基甲基)(三乙氧基)矽烷、(N-正丁基-1-胺基甲基)(三甲氧基)矽烷、(苯甲基-3-胺基丙基)(三甲氧基)矽烷、(苯甲基-3-胺基丙基)(三乙氧基)矽烷、(N-苯基胺基甲基)(三甲氧基)矽烷(GENIOSIL XL 973)、(N-苯基胺基丙基)-(三甲氧基)矽烷(N-甲醯基-3-胺基丙基)(三乙氧基)矽烷、(N-甲醯基-3-胺基丙基)(三甲氧基)矽烷、(N-甲醯基-1-胺基甲基)(甲基)(二甲氧基)矽烷、(N-甲醯基-1-胺基甲基)(甲基)(二乙氧基)矽烷、(N-正丁基-3-胺基丙基)(甲基)(二乙氧基)矽烷、(N-正丁基-3-胺基丙基)(甲基)(二甲氧基)矽烷、(N-正丁基-1-胺基甲基)(甲基)-(二甲氧基)矽烷、(N-丁基-1-胺基甲基)(甲基)(二乙氧基)矽烷、(二胺基伸乙基-3-丙基)(三乙氧基)矽烷、(N-(2-胺基乙基)胺基乙基)(三甲氧基)矽烷、(2-胺基乙基胺基乙基)(三乙氧基)矽烷、(N-(1-胺基乙基)胺基甲基)(三甲氧基)矽烷、(N-(1-胺基乙基)胺基甲基)(三乙氧基)矽烷、(H2N(CH2)2NH(CH2)3)Si(OCH3)3((N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基)(三甲氧基)矽烷，(DAMO))、(2-胺基乙基胺基丙基)(三乙氧基)矽烷(Silquest A-1130)、(2-胺基乙基胺基乙基)(三甲氧基)矽烷、(2-胺基乙基胺基乙基)(三乙氧基)矽烷、(1-胺基乙基胺基丙基)(三甲氧基)矽烷、(1-胺基 乙基胺基丙基)(三乙氧基)矽烷、(1-胺基乙基胺基甲基)(三甲氧基)矽烷、(1-胺基乙基胺基甲基)(三乙氧基)矽烷、(N-環己基-3-胺基丙基)(三甲氧基)矽烷、(N-(N-苯甲基胺基乙基)胺基丙基)(三甲氧基)矽烷、(3-脲基丙基)(三甲氧基)矽烷、(3-脲基丙基)(三乙氧基)矽烷、(N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基)(甲基)(二甲氧基)矽烷、(N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基)(甲基)(二乙氧基)矽烷、H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3((三胺基二伸乙基-3-丙基)(三甲氧基)矽烷，TRIAMO)、(三胺基二伸乙基-3-丙基)(三乙氧基)矽烷、(三胺基二伸乙基-3-丙基)(三甲氧基)矽烷、(三胺基二伸乙基-3-丙基)(三乙氧基)矽烷、(((胺基乙基)胺基乙基)胺基丙基)(三甲氧基)矽烷、(((胺基乙基)胺基乙基)胺基丙基)(三乙氧基)矽烷、胺基丙基矽烷三醇、(3-三甲氧基)矽烷基甲基-O-甲基胺基甲酸酯、N-二甲氧基-(甲基)矽烷基甲基-O-甲基胺基甲酸酯、三乙氧基矽烷基丙基)-第三丁基胺基甲酸酯、三乙氧基矽烷基-丙基乙基胺基甲酸酯，參-AMEO)、參(三乙氧基矽烷基甲基)胺，參-AMMO)、(雙(三乙氧基矽烷基丙基)胺，雙-AMEO)、(雙(三甲氧基矽烷基丙基)胺，雙-AMMO)、(H3CO)3Si(CH2)3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3(雙-DAMO)、(H3CO)3Si(CH2)3NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3(雙-TRIAMO)、(H3CO)2(CH3)Si(CH2)3NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)2(CH3)、(H3CO)3(CH3)Si(CH2)SiNH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)2(CH3)、(H3CO)3Si(CH2)3NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3(雙-DAMO)、(H3CO)3Si(CH2)3NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3(雙-TRIAMO)及其混合物。
更佳地，胺基矽烷係選自3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺 基丙基三甲氧基矽烷、4-胺基丁基三乙氧基矽烷、胺基丙基矽烷三醇、3-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、胺基丙基二甲基乙氧基矽烷、正丁基胺基丙基三甲氧基矽烷、2-胺基乙基-3-胺基-丙基甲基二甲氧基矽烷或2-胺基乙基-3-胺基-丙基三甲氧基矽烷。
最佳為3-胺基丙基三乙氧基矽烷或3-胺基丙基三甲氧基矽烷。
根據本發明之另一實施例，介電層以在按金屬芯之總重量計0.5至15wt%範圍內之量存在。根據較佳實施例，介電層以0.6至10wt%，更佳在0.7至5wt%範圍內且甚至更佳在1至3wt%範圍內之量存在，各按金屬芯之總重量計。
意外地，介電層可僅僅少量存在，以便達成上述目的，從而保護金屬芯免受腐蝕影響且亦保護環境避免遭受金屬離子自金屬芯釋放影響。
根據另一較佳實施例，介電層為包含或組成為金屬氧化物、較佳氧化矽與至少一種選自由有機寡聚物、有機聚合物及其混合物組成之群之有機組分的混雜混合物的層。此類混雜層描述於併入本文中之EP 1812519 B1中。
在本發明中混雜相中之有機寡聚物意謂在聚合物化學中慣用之概念：亦即，兩個至二十個單體單元之鍵聯(Hans-Georg Elias,「Makromoleküle」，第4版1981,Hüthig & Wepf Verlag,Basle)。聚合物為超過二十個單體單元之鍵聯。
鑒於有機單體之多樣性及上文所提及之金屬氧化物或金屬氧化物混合物之用途，原則上混雜無機/有機層之形成存在各種變化可能 性。有機區段之平均鏈長為2至10 000個、較佳4至5000個、更佳10至1000個且極佳40至200個單體單元。
此外，作為有機組分，尤其較佳使用具有21至15 000個、較佳50至5000個且更佳100至1000個單體單元之平均鏈長的有機聚合物。
混雜層中之有機寡聚物及/或有機聚合物藉由有機聚合物化學中慣用之骨架分子構築。此等為例如C-C鍵、胺、酯、丙烯酸酯等。
混雜層中之有機寡聚物及/或有機聚合物可較佳藉由合適單體進行聚合來構築。單體可具有選自由以下組成之群的官能基：胺基、羥基、硫醇、環氧基、丙烯酸酯基、甲基丙烯酸酯基、乙烯基、烯丙基、烯基、炔基、羧基、羧酸酐、異氰酸酯基、氰酸酯基、脲基、胺基甲酸酯基及酯基以及其混合物。有機寡聚物及/或有機聚合物較佳共價結合於相應金屬氧化物。然而，有機寡聚物及/或有機聚合物亦可能不與金屬氧化物形成共價鍵。
在本發明之另一實施例中，有機寡聚物及/有機聚合物不在形成混雜層期間製備。實際上，所用有機組分包含具有允許附接於金屬氧化物之反應性基團的反應性有機寡聚物及/或聚合物。
可直接併入在反應期間形成之無機網路中的反應性有機寡聚物及/或有機聚合物之實例包括以下：經矽烷改質之聚伸乙基亞胺或聚丁二烯或者經胺基矽烷改質之聚氧化乙烯胺基甲酸酯。對於此等化合物，尤其100至1.000g/mol之低分子量為較佳。此類型低分子量化合物具有尤其大量之與無機金屬氧化物網路之鍵聯位點，因此產生更均勻分佈之混合無機/有機層。
此類市售化合物之實例為：
經三甲氧基矽烷基丙基取代之聚伸乙基亞胺、經二甲氧基甲基矽烷基丙基取代之聚伸乙基亞胺、經三乙氧基矽烷基改質之聚丁二烯、經二甲氧基甲基矽烷基改質之聚丁二烯、(N-三乙氧基矽烷基丙基)-O-聚氧化乙烯胺基甲酸酯及聚(三甲基矽烷基丙炔)(均獲自例如ABCR GmbH & Co.Postfach 210135,Hansastr.29c,D-76151 Karlsruhe,Germany)。另一實例為由Bakelite AG(Gennaer Straße2-4,D-58642 Iserlohn-Letmathe)作為甲階酚醛樹脂或酚醛清漆樹脂產生及出售之種類的經矽烷改質之苯酚-甲醛寡聚物。
在本發明之另一實施例中，亦可使用具有反應性、較佳可聚合官能基之化合物作為反應性寡聚物及/或聚合物。可聚合官能基可例如藉由寡聚物及/或聚合物如例如藉助於類似聚合物反應之隨後反應來製備。
此等反應性寡聚物及/或聚合物可為選自由以下組成之群的反應性聚合物：聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醚、聚酯、多元胺、聚醯胺、多元醇、聚胺基甲酸酯、聚烯烴及其混合物。
根據一個較佳實施例，介電層為氧化矽層。更佳地，氧化矽為二氧化矽或由二氧化矽組成。
根據本發明之一個較佳實施例，氧化矽、較佳SiO2以按金屬芯之總重量計在0.5至15wt%範圍內之量、較佳以0.6至10wt%、較佳在0.7至5wt%範圍內、更佳在1至3wt%範圍內之量存在。
根據本發明之另一個實施例，介電層由二氧化矽及由聚合物組成之第二介電層組成，其中該第二介電層直接位於二氧化矽層上或介於銀離子配位層與二氧化矽層之間。
根據本發明之另一個實施例，介電層可具有包含兩個、三個或四個子層之多層結構。較佳地，介電層由較佳具有不同特性之兩個子層組成。根據本發明之另一個實施例，介電層由選自由氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫或其混合物組成之群的金屬氧化物子層及包含有機聚合物子層或由其組成之子層形成。有機聚合物子層較佳經佈置成與以上提及之金屬氧化物子層直接接觸，在該金屬氧化物子層上方或下方。
根據本發明之另一個實施例，介電層由氧化矽子層、較佳SiO2子層及介電有機聚合物子層組成，其中該有機聚合物子層經定位與該氧化矽層、較佳SiO2子層直接接觸。根據本發明之一實施例，有機聚合物子層佈置於金屬芯與氧化矽層、較佳SiO2子層之間。根據本發明之另一個實施例，有機聚合物子層佈置於氧化矽層、較佳SiO2子層與銀離子配位層之間。
亦即，介電有機聚合物子層可佈置於氧化矽層、較佳SiO2子層下方或上方，然而，較佳與氧化矽層、較佳SiO2子層直接接觸。
聚合物子層可為選自由以下組成之群的聚合物：聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醚、聚酯、多元胺、聚醯胺、多元醇、聚胺基甲酸酯、聚烯烴及其混合物。
聚丙烯酸酯及/或聚甲基丙烯酸酯為尤其較佳之用於本發明之有機聚合物。
根據本發明之另一個實施例，介電層為有機聚合物、較佳純有機聚合物。有機聚合物較佳選自由以下組成之群：聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醚、聚酯、多元胺、聚醯胺、多元醇、聚胺基甲酸酯、聚烯烴及其混合物。
根據本發明之一實施例，介電層為聚丙烯酸酯及/或聚甲基丙烯酸酯、較佳純聚丙烯酸酯及/或聚甲基丙烯酸酯。
根據本發明之另一個實施例，含銀層、較佳由銀組成之層以按導電粒子之總重量計5至45wt%、較佳介於10至40wt%之間、更佳介於15至35wt%之間、更佳介於20至30wt%之間的量存在。
根據本發明之另一個實施例，含銀層、較佳由銀組成之層以按導電粒子之總重量計20至40wt%、更佳介於30至35wt%之間的量存在。
根據另一個實施例，含銀層、較佳由銀組成之層以按導電粒子之總重量計10至30wt%、較佳介於15至20wt%之間的量存在。
根據本發明之另一個實施例，含銀層、較佳由銀組成之層的厚度在介於50nm與600nm之間、更佳介於80nm與500nm之間、更佳介於100nm與420nm之間的範圍內。
根據本發明之一態樣，當金屬芯之粒徑較小時，含銀層、較佳由銀組成之層之重量與導電粒子之總重量的比率較佳較高。若金屬芯之粒徑較大，則含銀層、較佳由銀組成之層之重量與導電粒子之總重量的比率較佳較小。
舉例而言，若金屬芯之中值粒徑具有d50=5μm，則含銀層、較佳由銀組成之層的重量較佳在按導電粒子之總重量計20至40wt%範圍內、更佳在30至40wt%範圍內。
舉例而言，若金屬芯上的中值粒徑具有d50=20μm，則含銀層、較佳由銀組成之層的重量較佳在按導電粒子之總重量計10至30wt%範圍內、更佳在15至25wt%範圍內。
舉例而言，若金屬芯之中值粒徑具有d50=45μm，則含銀層、較佳由銀組成之層的重量較佳在按導電粒子之總重量計5至30wt%範圍內、更佳在7至15wt%範圍內。
根據本發明之另一個實施例，含銀層具有平滑表面。
根據本發明之另一個實施例，含銀層包含按該含銀層之總重量計至少60wt%，較佳至少90wt%，更佳至少98wt%元素銀。根據一個較佳實施例，含銀層由元素銀組成。
根據本發明之實施例，導電粒子具有在0.2至低於100mΩ*cm範圍內之粉末電阻率。較佳地，導電粒子具有在0.3至低於50mΩcm範圍內，更佳在0.4至低於20mΩcm範圍內，更佳在0.45至低於10mΩcm範圍內，更佳在0.5至5mΩcm範圍內，更佳在0.55至1.5mΩcm範圍內，更佳在0.6至1mΩcm範圍內之粉末電阻率。
使用Milliohmmeter Resistomat® 2316(Burster Präzisionsmesstechnik GmbH & Co.KG,76593 Gernsbach,Germany)根據實驗部分中之說明書來量測粉末電阻率。
根據本發明之另一個實施例，金屬芯具有在2μm至100μm範圍內，更佳在3μm至85μm範圍內，更佳在4μm至75μm範圍內，最佳在4μm至40μm範圍內且最佳在4μm至30μm範圍內之中值直徑d50。
中值d50值指示金屬芯之基於體積之累積粒徑分佈的直徑，其中50%粒子之直徑等於或小於該值。粒子之其他50%之直徑大於所指示值。
藉由雷射繞射，使用Helos/BF(Sympatec GmbH System- Partikel-Technik,38678 Clausthal-Zellerfeld,Germany)，根據製造商之說明書量測粒徑分佈。
依據預期應用選擇金屬芯之d50值。
舉例而言，中值直徑d50在2至10μm、較佳3至8μm範圍內之金屬芯用於導電墨水及油漆以用於印刷電子裝置及傳導性黏著劑應用。
舉例而言，中值直徑d50在20至75μm範圍內之金屬芯用於傳導性黏著劑及密封劑、電活性聚合物及EMI/RFI屏蔽。
根據本發明之另一個實施例，金屬芯具有球狀形式、片狀形式或樹突狀形式。根據本發明之一態樣，金屬芯亦可為球狀金屬芯、片狀金屬芯及樹突狀金屬芯之混合物。根據本發明之一個較佳實施例，金屬芯具有大體上球狀形式，較佳球狀形式。
根據本發明之一態樣，金屬芯具有如藉由跨度△D所定義之狹窄粒徑分佈：△D=(d90-d10)/d50。
d90值意謂90%之金屬芯之粒徑小於如藉由雷射繞射所量測之基於體積之累積分佈的所指示值。d50值意謂50%之金屬芯之粒徑小於如藉由雷射繞射所量測之基於體積之累積分佈的所指示值。d10值意謂10%之金屬芯之粒徑小於如藉由雷射繞射所量測之基於體積之累積分佈的所指示值。
跨度△D較佳在0.5與小於5之間的範圍內，更佳在0.7與小於4之間的範圍內，更佳在0.8與小於3之間的範圍內，更佳在0.9與小於2.5之間的範圍內。
若金屬芯尤其為粉末(丸粒)，則對於d50為5至10μm之粉 末，跨度△D較佳在1.9至2.2之間的範圍內。對於d50在超過10至20μm範圍內之粉末，跨度較佳在1.2至4.6之範圍內，且更佳在1.5至1.7之範圍內。
較小跨度確保傳導性更佳，因為在含有傳導性粒子之硬化塗層中可發生更多粒子-粒子相互作用。
黏著劑中較佳使用d50在超過10至20μm範圍內之粉末。
網版印刷應用中較佳使用d50在5至10μm範圍內之粉末。
若金屬芯尤其為小片狀(薄片)，則對於d50在20至40μm範圍內之薄片，較佳跨度△D在1.0至1.4、尤其1.1至1.35範圍內。
此類薄片較佳用於導電塗層或EMI屏蔽。
若金屬小片狀芯具有在10至低於20μm範圍內之d50，則跨度△D較佳在0.9至2.1之範圍內且更佳在1.3至2.0之範圍內。
結果表明若跨度減小，則導電粒子之導電性增加。
雖然不希望受理論束縛，但本發明者咸信導電粒子在諸如油漆、漆、黏著劑、密封劑等載體材料內之填充改善，導電粒子之粒徑分佈愈小，即跨度△D愈小。本發明之導電粒子之稠密填充提高導電性，因此，為有利的。鑒於此，根據本發明之一實施例，較佳地，導電粒子具有大體上球狀形式。
此外，本發明者咸信在粒子之間含銀層、較佳由銀組成之層的厚度愈均勻，金屬芯之跨度△D愈狹窄。結果表明含銀層、較佳由銀組成之層就厚度而言更均一地沈積。
根據本發明之另一個實施例，金屬芯為具有中值直徑d50及平均厚度h50之片狀金屬芯，其中中值直徑d50與平均厚度h50之縱橫比在 5：1至1000：1之範圍內，較佳在20：1至500：1之範圍內。
亦使用如上文所提及之雷射繞射來量測金屬芯之中值直徑d50。
片狀金屬芯之平均厚度可藉助於掃描電子顯微鏡(SEM)測定。此處，應量測足夠數目之粒子以提供代表性平均值。通常量測大約100個粒子。
電子顯微法中常用之樹脂，例如TEMPFIX(Gerhard Neubauer Chemikalien,D-48031 Munster,Germany)施加於樣品片且在加熱板上加熱至軟化。隨後，自加熱板獲得樣品片，且相應片狀金屬芯散射至軟化樹脂上。樹脂由於冷卻而再次變成固體，且由於黏附性與重力之間的互相作用，散射之鋁顏料可豎立，幾乎豎直製備，且固定至樣品片。因此，在電子顯微鏡中容易橫向量測片狀金屬芯。在量測厚度時，片狀金屬芯之方位角α相對於表面之平面法線估計，且當估量時考慮根據下式之厚度：heff=hmes/cosα。
若導電粒子將佈置在平面中，例如作為區域上之傳導路徑，則片狀金屬芯為較佳。舉例而言，若導電粒子用於製造其中傳導路徑佈置在平坦區域上之印刷電路，則片狀結構為有利的。在區域上，片狀粒子可佈置在彼此上方及下方，因此形成傳導路徑。
若電觸點不僅呈二維方式佈置，而且呈三維方式佈置，則球狀導電粒子為較佳。舉例而言，若電觸點在兩個印刷電路之間實現，則球狀導電粒子併入相應載體介質，例如黏著劑中。在此情況下，球狀導電粒子堆積在彼此上，從而形成三維電觸點。
表面安裝黏著劑中較佳使用球狀導電粒子。
球狀導電粒子亦可用於製造如下電子產品，該等電子產品包括在使用時在產品之功能中具活性之厚膜特徵。舉例而言，導電粒子可用於製造電容器電極以用於晶片電容器設計，包括超級電容器，及尤其多層電容器。導電粒子亦可用於厚膜網格中以用於收集及分配電流。舉例而言，導電粒子可用於製備用於例如在窗口上電阻加熱以用於除冰及/或除霧之線。另外，導電粒子可用於製備光電模組之柵極。
導電粒子之另一重要應用係製備用於電磁屏蔽之薄膜或密封劑以防在操作電子組件下電磁波之干擾，諸如蜂巢式電話及電腦。
根據本發明之一個較佳實施例，金屬芯為基本上球狀金屬芯。
圓度因子(圓度)較佳用Sysmex Corporation(Kobe,Japan)之流動粒子圖像分析儀FPIA-3000量測。FPIA-3000根據製造商之說明書操作，其中圓度因子之計算由數目進行加權，亦即計算基於數目進行。
根據一個較佳實施例，圓度因子在0.85至1之範圍內，更佳在0.88至0.98之範圍內，更佳在0.90至0.97之範圍內。圓度因子Rf為1意謂金屬芯為完美球形。
雖然較佳具有儘可能接近完美球形之金屬芯，但無需金屬芯具有完美球形之形式。
如上文所解釋，當產生三維傳導路徑時宜使用球狀導電粒子。出於此目的，若圓度因子在所指示範圍內，則足夠。在所指示範圍內，導電粒子具有足夠產生足夠三維傳導路徑之三維觸點。
本發明亦關於一種組合物，其包含根據技術方案1至14中 任一項之導電粒子。
組合物中黏著劑及密封劑應用中之導電粒子之填料負載較佳在以組合物之總重量計50至95wt%範圍內，較佳在60至90wt%範圍內，更佳在65至85wt.%範圍內，更佳在70至80wt%範圍內。
組合物中導電塗層應用中導電粒子之填料負載較佳在15至30wt%範圍內，較佳在18至25wt%範圍內。
較佳地，組合物係選自由糊料、塗料、薄膜、箔、黏著劑、填料、塑膠、彈性體、密封劑、橡膠及其混合物組成之群。
較佳地，塗料係選自由墨水、油漆、漆及其混合物組成之群。
根據本發明之一個較佳實施例，包含導電粒子之組合物為糊狀或糊料。
黏著劑較佳為表面安裝黏著劑。
導電黏著劑較佳與電子零件組合使用，例如以將電子組件及電子組件零件黏著在印刷電路上。
舉例而言，導電黏著劑可為導電環氧化物黏著劑，其用於熱及電互連件中及結構黏結中以改善電子系統之變化性。有利地，導電環氧化物黏著劑在室溫下固化。
導電粒子亦可用於導電薄膜，較佳導電性黏著薄膜。此等導電性黏著薄膜可用於汽車電子裝置、消費型及工業電子裝置、防禦與空域電子裝置、手持型通信及計算、太陽能技術、LED照明、醫療電子裝置以及RFID技術，諸如RFID標記。
導電墨水、油漆或漆可用於製造用於膜觸控式開關之可撓 性電路、用於桌上型及筆記型PC之鍵盤、加熱元件、汽車感測器、例如用於葡萄糖測試條之生物感測器、EKG-ECG電極、尤其用於肌肉刺激之TENS墊片(TENS：經皮電力神經刺激)、尤其用於遞送藥物之離子導入療法墊片、用於無觸點智慧卡之天線及RFID標記、觸控式螢幕、照明、印刷電路板、電位計以及家用電器。
RFID標記及技術可用於智慧卡、護照、信用卡、運輸支付系統等。
導電墨水(諸如導電印刷墨水)、導電油漆及導電漆允許精細線印刷，其中同時可建立可靠傳導路徑。
導電墨水一般可用於產生印刷電子裝置。導電墨水亦可用於膜觸控式開關、汽車觸控式螢幕、背光開關、無匙進入裝置、發光顯示器、印刷LED照明、屏蔽、太陽能電池及高安培設計。
此外，本發明之導電粒子為用於具有高導電性之應用中之純銀粒子的具成本效益的替代物。
RFID技術用於智慧卡、護照、信用卡、運輸支付系統等。本發明之導電墨水可用於藉由印刷產生RFID產品。
含有本發明之導電粒子的黏著劑允許提供表面安裝黏著劑。表面安裝黏著劑尤其用於產生電子裝置組件之高速組裝製程中。
根據一個較佳實施例，本發明之導電粒子用於導電糊及導電塗層中。
本發明之導電粒子尤其用於電子裝置組件、顯示器、RFID-標籤、感測器、EMI屏蔽、觸控式面板、智慧包裝、膜開關、可加熱塗料、電活性聚合物、印刷電子裝置、導電黏著塗料、傳導耗散塗料及 墊圈。
導電調配物含有根據技術方案1至14中任一項之導電粒子。
在糊料、塗料、薄膜、箔、黏著劑、填料、塑膠、彈性體、密封劑、橡膠及其混合物中本發明之導電粒子允許提供優良導電性以及優良導熱性，尤其在低成本下。由於使用金屬芯，所以導電粒子提供優良熱耗散及熱釋放。此在電子組件中係特定益處，因為電子組件通常為熱敏性的。因此，在電子裝置組件暴露於由電子裝置組件之內部製程產生之熱的情況下，熱自電子裝置組件消散及釋放。因此，本發明之導電粒子藉由使用金屬芯，提供顯著益處。
本發明之導電粒子藉由一種製造方法產生，其中該方法包含以下步驟：(i)提供金屬芯粒子，(ii)將介電層施加於該等芯粒子上，(iii)將銀離子配位層施加於該介電層上，(iv)使步驟(iii)中獲得之粒子之該配位層與藉由溶解於溶劑中之銀化合物所提供之銀離子接觸，以將銀離子之至少一部分配位在該配位層上，(v)還原配位在該銀離子配位層之表面上的該等銀離子以及其他銀離子以在該配位層上提供連續及不透明之含銀層，(vi)視情況施加外表面改質層。
金屬芯粒子可藉由用氣體、較佳惰性氣體霧化熔融金屬來產生。所得金屬粒子之粒徑分佈可藉由霧化製程控制。舉例而言，較佳惰 性氣體之壓力及氣體噴射類型可對所得金屬粒子，亦即金屬芯之粒徑及粒徑分佈具有影響。視情況，所得金屬粒子可藉由氣體分類、空氣分離、沈降、藉由旋渦技術、藉由篩選等分類。
介電層可化學濕式施加於金屬芯粒子。舉例而言，介電層可使用溶膠-凝膠法或藉由在水中水解相應金屬鹽來施加。亦可使用化學氣相沈積(CVD)或物理氣相沈積(PVD)來施加介電層。
介電層較佳藉由溶膠-凝膠法來施加且隨後可在20至200℃範圍內之溫度下，更佳在25至100℃範圍內之溫度下乾燥。或者，塗有介電層之經塗佈金屬芯可用作濾餅或糊料，無乾燥步驟。根據另一較佳實施例，在施加後不煅燒介電層。
若介電層不煅燒，亦即完全除水，則介電層仍在介電層表面上含有複數個羥基，此允許銀離子配位層、較佳銀離子配位有機分子共價結合。
為將銀離子配位層施加於介電層上，基本上在形成介電層之步驟後，將銀離子配位劑、例如包含銀離子配位部分之有機官能性矽烷、包含銀離子配位部分之有機官能性鈦酸鹽、包含銀離子配位部分之有機官能性鋁酸鹽或包含銀離子配位部分之有機官能性鋯酸鹽添加至分散液。較佳地，使用包含銀離子配位部分之有機官能性矽烷。
若介電層由溶膠-凝膠法形成，則銀離子配位層較佳藉由在溶膠-凝膠法之反應結束時添加例如相應有機官能性矽烷至分散液來形成，以一鍋合成來形成介電層。
在另一實施例中，經二氧化矽塗佈之金屬粒子可在形成配位層之前自溶膠-凝膠法之反應混合物分離。
接著銀離子配位劑較佳共價結合於介電層之表面。
在此之後，接著由此塗佈之粒子接觸銀離子產生劑，例如可溶性銀鹽，諸如硝酸銀。銀離子產生劑添加至粒子分散液，較佳於有機溶劑中之粒子分散液。例如藉由水解自銀離子產生劑釋放之銀離子接著由介電層之表面上的銀離子配位劑截留。隨後，添加還原劑，將介電層上之配位銀離子還原成元素銀。可使用任何適當還原劑，例如葡萄糖。銀離子較佳還原成奈米銀粒子，接著奈米銀粒子充當初始核或晶核，引起進一步銀及銀離子沈積，銀離子還原，且在介電層上提供均質及不透明之銀層。
銀層之厚度可藉由元素銀在介電層上之沈積時間的持續時間來控制。
視情況，可施加表面改質劑之外表面改質層。此等表面改質劑已自例如DE 198 20 112已知。藉助於此類表面改質劑，可根據施加特性，使用相應施加介質，使導電粒子為相容性的，施加介質可為例如塗佈材料、印刷油墨、黏著劑或密封劑。
本發明更特定描述於以下實例及圖中，該等實例意欲僅僅為例示性的，因為熟習此項技術者將顯而易見其中的許多修改及變化。
實例
1.製備實例及比較實例
1.1 比較實例
1.1.1 Al-Ag(比較實例1)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及冷凝器之雙壁玻璃反應器中使50g鋁粉(d50=20μm)分散於183g乙醇中。在低於溶劑之沸點下加熱分散液。隨後，添加溶解於32.40g水及8.5g二乙醇胺中之29.3g葡萄糖 (各溶液均一次性添加)。分散5分鐘後，在15分鐘內添加溶解於6.4g水中之13.8g硝酸銀(等於15% Ag)。攪拌分散液1小時。在冷卻至室溫後，將塗佈銀之鋁過濾且分別用水(各250ml)及乙醇(各250ml)洗滌兩次。在真空下乾燥所得材料5小時。
1.1.2 Al-MTMO-Ag(比較實例2；一鍋合成，與Wang Y.等人，「Surface Thiolation of Al Microspheres to Deposite Thin and Compact Ag Shells for High Conductivity」,Langmuir 2015,31,13441-14451中描述之方法對比)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及冷凝器之雙壁玻璃反應器中使50g鋁粉(d50=20μm)分散於183g乙醇中。在低於溶劑之沸點下加熱分散液。添加0.25g 3-巰基丙基三甲氧基矽烷(MTMO)且將混合物攪拌2小時。添加溶解於32.40g水及8.5g二乙醇胺中之29.3g葡萄糖(各溶液均一次性添加)。分散5分鐘後，在15分鐘內添加溶解於6.4g水中之13.8g硝酸銀(對應於15wt% Ag)。攪拌分散液1小時。在冷卻至室溫後，將塗佈銀之鋁過濾，用水(2次，各250ml)及乙醇(2次，各250ml)洗滌。在真空下乾燥所得材料5小時。
1.1.3 Al-SiO 2 -Ag(比較實例)
1.1.3.1 Al-SiO 2 (比較實例12-14)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及冷凝器之雙壁玻璃反應器中使240g鋁粉(d50=20μm)分散於293g乙醇中。添加17.64g四乙氧基矽烷(對應於2wt% SiO2)後，在低於溶劑之沸點下加熱混合物。隨後，一次性添加4.5g NH3(水中25%)及20g水。進一步攪拌3小時後，使產物冷卻至室溫，過濾且用乙醇(3次，各100ml)洗滌。為進行進一步實驗，物質 直接呈糊料形式使用。
d50=5μm(比較實例14)及d50=45μm(比較實例13)之起始物質亦塗有SiO2。
Figure 107146506-A0305-02-0034-1
1.1.3.2 Al-SiO 2 -Ag(比較實例3-11)
根據章節1.1.1，用銀塗佈章節1.1.3.1中製備之材料。
藉由採用一定量之硝酸銀、葡萄糖及二乙醇胺及劑量率，製備具有其他銀含量(10-40wt%)之材料(參見表2)。另外，在較粗(d50=45μm)及較細(d50=5μm)的經SiO2塗佈之鋁粒子上進行銀塗佈。
Figure 107146506-A0305-02-0034-2
1.1.4 根據Wang Y.等人，「Surface Thiolation of Al Microspheres to Deposite Thin and Compact Ag Shells for High Conductivity」,Langmuir 2015,31,13441-14451)之導電粒子
1.1.4.1 Al-MTMO(比較實例15a、16a)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及電容器之雙壁玻璃反應器中，使40g起始物質(d50=20μm)分散於200ml乙醇及600ml水(比較實例15)或400ml乙醇及400ml水(比較實例16)中。將20g 3-巰基丙基三甲氧基矽烷(等於33% MTMO)添加至各實驗且在回流下加熱混合物。進一步攪拌6小時後，使物質冷卻至室溫，過濾且用乙醇(3次，各100ml)洗滌。在60℃下在真空下乾燥產物4小時。
1.1.4.2 Al-MTMO-Ag(比較實例17、18)
將章節1.1.4.1中製備之材料用銀塗佈。在1L裝備有攪拌器(250rpm)及電容器之雙壁玻璃反應器中，使30g經MTMO改質之材料分散於110g乙醇中。在低於溶劑之沸點下加熱分散液。隨後分別添加溶解於27.60g水中之25g葡萄糖及7.3g二乙醇胺。分散5分鐘後，在60分鐘內添加溶解於5.5g水中之11.8g硝酸銀(對應於20wt% Ag)。攪拌分散液1小時。在冷卻至室溫後，將塗佈銀之鋁過濾，分別用水(各250ml)及乙醇(各250ml)洗滌兩次。在室溫下在真空下乾燥所得材料5小時。
藉由塗銀比較實例15製備比較實例17，且同樣比較實例18對應於比較實例16。
1.2 根據本發明之實例
1.2.1 Al-SiO 2 -MTMO-Ag
1.2.1.1 Al-SiO 2 -MTMO(實例19a-23a)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及冷凝器之雙壁玻璃反應器中使240g鋁粉(d50=20μm)分散於293g乙醇中。添加17.64g四乙氧基矽烷(對應於2wt% SiO2)後，在低於溶劑之沸點下加熱混合物。隨後，一次性添加4.5g NH3(水中25%)及20g水。進一步攪拌2小時後，添加1.2g 3-巰基丙基三甲氧基矽烷(等於0.5wt% MTMO)且將混合物攪拌1小時。最終，產物冷卻至室溫，過濾且用乙醇(3次，各100ml)洗滌。為進行進一步實驗，物質直接呈糊料形式使用。
藉由調整添加至反應混合物中之3-巰基丙基三甲氧基矽烷量，使最終產物中3-巰基丙基三甲氧基矽烷在0.5wt%與1wt%之間變化。以上提及之說明傳遞至具有其他粒徑之鋁粒子(5μm、45μm)。表3中概述對應實例19-23。
Figure 107146506-A0305-02-0036-3
1.2.1.2 Al-SiO 2 -MTMO-Ag(實例24-34)
根據章節1.1.1，用銀塗佈章節1.2.1.1中製備之物質。
藉由採用一定量之硝酸銀、葡萄糖及二乙醇胺及劑量率，製備具有其他銀含量(5-40wt%)之材料。另外，在較粗(d50=45μm)及較細(d50=5μm)之鋁粒子上進行銀塗佈。在所有實例中，使用之MTMO濃度為相對於Al 0.5wt%。
Figure 107146506-A0305-02-0036-4
Figure 107146506-A0305-02-0037-5
1.2.2 Al-SiO 2 -AMEO-Ag
1.2.2.1 Al-SiO 2 -AMEO(實例35a-38a)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及冷凝器之雙壁玻璃反應器中使240g鋁粉(d50=5μm)分散於293g乙醇中。添加17.64g四乙氧基矽烷(對應於2wt% SiO2)後，在低於溶劑之沸點下加熱混合物。隨後，一次性添加4.5g NH3(水中25%)及20g水。進一步攪拌2小時後，添加1.2g 3-胺基丙基三乙氧基矽烷(等於0.5wt% AMEO)且將混合物攪拌1小時。最終，產物冷卻至室溫，過濾且用乙醇(3次，各100ml)洗滌。為進行進一步實驗，物質直接呈糊料形式使用。
藉由調整添加至反應混合物中之3-胺基丙基三乙氧基矽烷量，使最終產物中3-胺基丙基三乙氧基矽烷在0.5wt%與4wt%之間變化。表5中概述對應實例35a-38a。
Figure 107146506-A0305-02-0037-6
1.2.2.2 Al-SiO 2 -AMEO-Ag(實例39-42)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及冷凝器之雙壁玻璃反應器中使50g Al-SiO2-AMEO鋁粉(d50=5μm)分散於183g乙醇中。在低於溶 劑之沸點下加熱分散液。隨後，添加溶解於120g水及32.5g二乙醇胺中之111.3g葡萄糖(各溶液均一次性添加)。分散5分鐘後，在15分鐘內添加溶解於25g水中之52.5g硝酸銀(等於40% Ag)。攪拌分散液1小時。在冷卻至室溫後，將塗佈銀之鋁過濾且分別用水(各250ml)及乙醇(各250ml)洗滌兩次。在真空下乾燥所得材料5小時。
表6中概述對應實例39-42。
Figure 107146506-A0305-02-0038-7
1.2.3 Al-SiO 2 -VPSI363-Ag
1.2.3.1 Al-SiO 2 -VPSI363(實例43a-44a)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及冷凝器之雙壁玻璃反應器中使240g鋁粉(d50=5μm)分散於293g乙醇中。添加17.64g四乙氧基矽烷(對應於2wt% SiO2)後，在低於溶劑之沸點下加熱混合物。隨後，一次性添加4.5g NH3(水中25%)及20g水。進一步攪拌2小時後，添加2.4g 3-巰基丙基-二(十三烷-1-氧基-13-五(環氧乙烷))乙氧基矽烷(等於1.0wt% VPSI363)且將混合物攪拌1小時。最終，產物冷卻至室溫，過濾且用乙醇(3次，各100ml)洗滌。為進行進一步實驗，物質直接呈糊料形式使用。
藉由調整添加至反應混合物之3-胺基丙基三乙氧基矽烷量，使最終產物中之VPSI363含量在1.0wt%與4wt%之間變化。表7中概述對應實例43a-44a。
表7：基於240g起始物質，具有介電層及中間層之鋁粉的塗佈
Figure 107146506-A0305-02-0039-8
1.2.3.2 Al-SiO 2 -VPSI363-Ag(實例45-46)
在1L裝備有攪拌器(250rpm)及冷凝器之雙壁玻璃反應器中使50g Al-SiO2-VPSI363鋁粉(d50=5μm)分散於183g乙醇中。在低於溶劑之沸點下加熱分散液。隨後，添加溶解於120g水及32.5g二乙醇胺中之111.3g葡萄糖(各溶液均一次性添加)。分散5分鐘後，在15分鐘內添加溶解於25g水中之52.5g硝酸銀(等於40% Ag)。攪拌分散液1小時。在冷卻至室溫後，將塗佈銀之鋁過濾且分別用水(各250ml)及乙醇(各250ml)洗滌兩次。在真空下乾燥所得材料5小時。
表8中概述對應實例43-44。
Figure 107146506-A0305-02-0039-9
2.測試方法：
2a.顏料之二氧化矽含量
以重力方式測定樣品之二氧化矽含量。使1g樣品溶解於25ml鹽酸中。上清液在沸騰熱中蒸發。將樣品過濾且用水洗滌後，將殘餘物在800℃下處理1小時且稱重。用IPC測定SiO2含量作為Si量且計算為SiO2。
2b.銀含量
以重力方式測定樣品之銀含量。將1g塗佈銀之鋁粉與20ml硝酸混合且於沸騰熱中溶解。過濾後，用氯化鈉水溶液(100g NaCl於1L水中)使銀自濾液呈氯化銀沈澱出。過濾後，將沈澱物用水洗滌，乾燥且 稱重。用ICP測定Ag含量。
2c.粒徑分佈
(經塗佈)鋁粉之粒徑分佈，尤其d50值，藉由雷射繞射(Sympatec-Helos/BF)，作為粒徑分佈曲線之體積平均中值測定。無水粒子之分散在空氣流中進行。
2d.Sysmex FPIA 3000S量測
用來自Sysmex Corporation之FPIA 3000S裝置進行流動粒子影像分析。為量測粒徑分佈及圓度，使均質樣品在樣品室中沈積。在樣品室中，將物質與異丙醇(5ml)混合且藉由應用超音波進行分散。1分鐘後，將樣品在相機鏡頭中沖洗，以產生個別粒子之對應對比影像。
2e.粉末電阻率
為測定導電顆粒物質之粉末電阻率，在測定觸點之間的電阻率前將界定量之樣品在圓柱形裝置中壓實。
訂製裝置由以下零件組成：實驗室震盪器、用於黃銅基底之訂製接頭、PVC管、具有標度之黃銅活塞、額外砝碼(2kg)、接觸夾、Milliohmmeter Resistomat® 2316(Burster Präzisionsmesstechnik GmbH & Co.KG,Germany)。
首先，PVC管經由線附接至黃銅基底。接著兩個零件經由接頭附接至實驗室震盪器。使30g各樣品鬆散，直至所有可見聚結物分解且填充至震盪器上之PVC管中。將具有標度之黃銅活塞小心放下至PVC管中且負載額外砝碼。藉由在1000rpm下震盪2分鐘來壓實物質。黃銅活塞上之標度提供壓實步驟之前及之後的PVC管之填充高度。為量測粉末之電阻率，將接觸夾連接至Resistomat且附接至黃銅基底及活塞。 Resistomat® 2316提供對應電阻率值R總：R總=R系統+R樣品
R系統對應於黃銅基底及活塞之電阻率且測得為0.18mΩ。
接著比粉末電阻率(以Ωcm為單位)定義為：
Figure 107146506-A0305-02-0041-10
其中d為壓實後PVC管之填充高度(→活塞標度)且A為黃銅基底之面積。比粉末電阻率與比傳導率成反比。
3.結果
i.傳導率：比較(Wang Y.等人對比本發明之實例)
Figure 107146506-A0305-02-0041-11
章節1.1.4.2中描述比較實例17及18之製備。章節1.1.3.2中描述比較實例4之製備。實例29之製備根據章節1.2.1.2進行，其中銀含量增加20wt%。
根據本發明之材料(實例4)提供與比較實例17及18相比提高之傳導率。另外，根據本發明之材料的生產成本由於MTMO之量減少而降低。
4.粒子特性對傳導率之影響
表10：具有變化粒子特性(銀含量、粒徑、介電層、銀離子配位層)之
Figure 107146506-A0305-02-0042-12
參考表9及10之結果的論述：
比較實例1及2基本上再現Wang等人之發現，意為塗佈銀之鋁粉的傳導率可藉由使用巰基矽烷(0.5% MTMO)之中間層而顯著增加；參見圖1B。比較圖2A及圖2B之粒子的SEM圖片，在圖2B，亦即中間層顏料之情況下可觀測到更平滑之Ag層。
比較實例1及3之傳導率之比較展示二氧化矽中間層使傳導率顯著增加(參見表10)。圖2A(比較實例1)與圖2C(比較實例3)之SEM圖片比較展示Al/SiO2/Ag系統之塗佈更均勻。
若對實例28之傳導率與比較實例1至3之傳導率(所有系統均為20μm塗有2wt% SiO2及15wt% Ag之球形Al丸粒)進行比較，則可見實例28具有最高傳導率。因此，根據本發明之先二氧化矽且接著巰基矽烷的中間層塗層呈現對傳導率之協同效應。另外需要比Wang等人之實驗中少得多之巰基矽烷。
根據Wang等人之方法塗佈的20μm Al丸粒(比較實例17及18，參見表9)與僅僅塗佈SiO2之Al丸粒(比較實例4)及本發明之實例29得到類似結果，其再次呈現此系列之最高傳導率(0.9mΩ cm)。在比較實例17及18中，可驗證Wang等人之陳述：Al芯用MPTMS塗佈之步驟中乙醇/水溶劑之比率，但用本發明之顏料實現優良得多之傳導率。
進一步比較根據本發明之粒子與Ag/SiO2/Al系統之傳導率，本發明之粒子獲得較高導電性。表10中直接可比較樣品為例如實例33與比較實例10(5μm Al丸粒；30wt% Ag)及實例34與比較實例11(5μm Al丸粒；40wt% Ag)及實例26(45μm Al丸粒；15wt% Ag)與比較實例7(45μm Al丸粒；15wt% Ag)。
比較圖2D之SEM圖片(根據本發明塗佈)與來自圖2A至2C 之所有其他圖片，根據圖2D之顏料展現最均勻之塗層，其中二次沈澱量最低。
由於其效率較高，所以可降低根據本發明之顏料的銀含量。舉例而言，實例28之顏料(15wt% Ag)具有與比較實例4相比類似之傳導率。同樣，與比較實例5相比，實例29之顏料(20wt% Ag)具有類似傳導率。此銀含量降低意謂本發明顏料之成本顯著下降。在圖3中展示對於具有d50=45μm及20μm之芯丸粒的本發明之粒子，粉末電阻率對銀量之依賴性。對於20μm芯，看到顯著非線性依賴性，其中隨著銀量增加，電阻較低。對於45μm丸粒，未看到顯著依賴性。此處，芯材料之比表面最低，因此在低於較細丸粒之情況下的量下達到Ag層賦予高傳導率之關鍵厚度。
關於細顏料(d50=5μm)，本發明之實例32(20wt% Ag)具有14.6mΩcm之傳導率，而比較實例9之對應Al/SiO2/Ag系統無法量測到傳導率。在圖4中展示對於具有d50=5μm之芯丸粒的本發明粒子，粉末電阻率對銀量之強烈依賴性。

Claims (22)

  1. 一種導電粒子，其包含金屬芯、囊封該金屬芯之介電層及含銀外層，其特徵在於，該金屬芯包含選自由鋁、銅、鐵、鎳、鋅組成之群的元素金屬及其合金、氧化物及混合物或由其等組成，該介電層包含至少一種有機聚合物或選自由氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫組成之群的一種金屬氧化物及其混合物，其中該含銀層為連續及不透明層，其中銀離子配位層佈置於該介電層與該含銀層之間，及視情況按該等導電粒子之總重量計0至3wt%之量的另一外表面改質層。
  2. 如請求項1之導電粒子，其中，該銀離子配位層係基於包含銀離子配位部分之有機官能性矽烷、鈦酸鹽、鋁酸鹽或鋯酸鹽。
  3. 如請求項1之導電粒子，其中該銀離子配位層包含至少一種式(I)之矽烷：(R1O)(4-a-b-c)Si(R2X)a(R3)b(R4)c (I)，其中： a為選自1、2或3之整數，b及c獨立地為選自0、1或2之整數，其限制條件為a+b+c為介於1與3之間的整數，R1為具有1至4個碳原子之烷基，R2彼此獨立地選自各具有1至14個碳原子之分支鏈或直鏈伸烷基或具有5至11個碳原子之伸環烷基，且R3或R4彼此獨立地選自各具有1至14個碳原子之分支鏈或直鏈烷基或具有5至11個碳原子之環烷基或H，且X為銀離子配位部分。
  4. 如請求項3之導電粒子，其中，該銀離子配位部分X獨立地選自由以下各者組成之群：巰基、烷基具有1至6個碳原子之硫代烷基、胺基、硫代硫酸酯基、硫氰酸酯基、氰酸酯基、氰化物、脲基、胺基甲酸酯基、聯吡啶及其混合物。
  5. 如請求項1之導電粒子，其中，該銀離子配位層包含至少一種選自由以下各者選出之群的矽烷：巰基矽烷、胺基矽烷、硫氰酸酯矽烷及其混合物。
  6. 如請求項1之導電粒子，其中，該銀離子配位層包含巰基矽烷或由其組成。
  7. 如請求項1之導電粒子，其中，該介電層以在按該金屬芯之總重量計0.5至15wt%範圍內之量存在。
  8. 如請求項1之導電粒子，其中，該介電層為包含氧化矽與至少一種選自由以下組成之群之有機組分的混雜混合物或由其組成之層：有機寡聚物、有機聚合物及其混合物。
  9. 如請求項1之導電粒子，其中，該介電層為氧化矽層。
  10. 如請求項1之導電粒子，其中，該介電層由二氧化矽及由聚合物組成之第二介電層組成，其中該第二介電層直接位於該二氧化矽層上或介於該銀離子配位層與該二氧化矽層之間。
  11. 如請求項1之導電粒子，其中，該含銀層以按該導電粒子計5至45wt%之量存在。
  12. 如請求項1至11中任一項之導電粒子，其中，該等導電粒子具有在0.2至低於100mΩ cm範圍內之粉末電阻率。
  13. 如請求項1至11中任一項之導電粒子，其中，該金屬芯具有在2μm至100μm範圍內之中值直徑d50。
  14. 如請求項1至11中任一項之導電粒子，其中，該金屬芯為球狀或片狀金屬芯或具有樹突狀形式。
  15. 一種組合物其特徵在於，該組合物包含如請求項1至14中任一項之導電粒子。
  16. 如請求項15之組合物，其中該組合物具導電性。
  17. 一種製造如請求項1至14中任一項之導電粒子的方法，其特徵在於，該方法包含以下步驟：(i)提供金屬芯粒子， (ii)將介電層施加於該等芯粒子上，(iii)將銀離子配位層施加於該介電層上，(iv)使該等經塗佈粒子之該配位層與藉由溶解於溶劑中之銀化合物所提供之銀離子接觸，以將該等銀離子之至少一部分配位在該配位層上，(v)還原配位在該銀離子配位層之表面上的該等銀離子以及其他銀離子以在該配位層上提供連續及不透明之含銀層，(vi)視情況施加外表面改質層。
  18. 一種如請求項1至14中任一項之導電粒子之用途，其用於電子裝置組件。
  19. 一種如請求項1至14中任一項之導電粒子之用途，其用於顯示器、RFID-標籤、感測器、EMI屏蔽、觸控面板、智慧包裝、膜開關、可加熱塗料、電活性聚合物、印刷電子裝置、導電性黏著塗料、導電性耗散塗料及墊圈。
  20. 一種物件，其特徵在於，該物件包含如請求項1至14中任一項之導電粒子。
  21. 如請求項19之物件，其中，該物件係電子裝置組件。
  22. 如請求項19之物件，其中，該物件選自由以下組成之群：顯示器、RFID-標籤、感測器、EMI屏蔽、觸控面板、智慧包裝、膜開關、可加熱塗料、電活性聚合物、印刷電子裝置、導電性黏著塗料、導電性耗散塗料及墊圈。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12116653B2 (en) * 2019-11-18 2024-10-15 Hrl Laboratories, Llc Functionalized aspherical powder feedstocks and methods of making the same
CN111659404B (zh) * 2020-06-30 2021-08-17 天津大学 一种负载型核壳结构ZnO催化剂及其制备方法和应用
KR102460883B1 (ko) * 2020-12-07 2022-11-02 덕산하이메탈(주) 전도성 입자
WO2024124468A1 (zh) * 2022-12-15 2024-06-20 李文熙 制作积层固态铝电容器与零欧姆铝电阻器的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200614273A (en) * 2004-08-05 2006-05-01 Sekisui Chemical Co Ltd Conductive fine particle, method for producing conductive fine particle and electroless silver plating liquid
TW201126156A (en) * 2009-03-18 2011-08-01 Tuan Vo-Dinh Up and down conversion systems for production of emitted light from various energy sources
US20160038618A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-11 William Marsh Rice University Plasmonic sub-100 nm nanomatryoshkas that confine contrast agents within layers of metal

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU696689B2 (en) 1995-03-14 1998-09-17 Katsuto Nakatsuka Powder having multilayer film on its surface and process for preparing the same
DE19820112A1 (de) 1998-05-06 1999-11-11 Eckart Standard Bronzepulver Mit reaktiven Orientierungshilfsmitteln beschichtete Effektpigmente
CN1539744A (zh) * 2003-04-25 2004-10-27 上海电器科学研究所 银覆氧化锡纳米晶复合粉及其制备方法
US20050175836A1 (en) * 2003-11-12 2005-08-11 Xmx Corporation Physical color new concepts for color pigments
DE102004042656B3 (de) 2004-09-03 2005-12-29 Draka Comteq Germany Gmbh & Co. Kg Mehrlagige, streifenförmige Abschirmfolie für elektrische Leitungen und damit ausgerüstetes elektrisches Kabel, insbesondere Datenübertragungskabel
JP4922916B2 (ja) * 2005-02-09 2012-04-25 積水化学工業株式会社 導電性微粒子、異方性導電材料、及び導電接続方法
US20070131912A1 (en) 2005-07-08 2007-06-14 Simone Davide L Electrically conductive adhesives
DE102005037611A1 (de) 2005-08-05 2007-02-15 Eckart Gmbh & Co. Kg Metalleffektpigmente mit anorganisch/organischer Mischschicht, Verfahren zur Herstellung solcher Metalleffektpigmente und deren Verwendung
KR20070095497A (ko) 2005-09-30 2007-10-01 삼성에스디아이 주식회사 전극 형성용 전도성 분체, 이의 제조방법, 이를 이용한플라즈마 디스플레이 패널의 전극 형성방법, 및 이를포함하는 플라즈마 디스플레이 패널
DE102005050094A1 (de) 2005-10-18 2007-04-19 Identif Gmbh Farbiges Effektpigment mit Schicht aus diskreten Metallteilchen, Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Verwendung
ATE544823T1 (de) 2006-02-14 2012-02-15 Toyo Aluminium Kk Farbgebendes metallpigment, seine herstellung und es enthaltende beschichtungsstoffzusammensetzung und kosmetische zubereitung
JP5620678B2 (ja) * 2007-10-23 2014-11-05 宇部エクシモ株式会社 金属皮膜形成方法及び導電性粒子
CN102124142B (zh) * 2008-09-25 2014-03-26 宇部日东化成株式会社 金属皮膜形成方法及导电性粒子
US9208931B2 (en) * 2008-09-30 2015-12-08 Littelfuse, Inc. Voltage switchable dielectric material containing conductor-on-conductor core shelled particles
SE0901216A1 (sv) * 2009-09-22 2011-02-22 Small Particle Technology Gbg Ab Nanopartiklar av silver
KR101321368B1 (ko) * 2011-12-20 2013-10-28 금호석유화학 주식회사 도전성 복합 미립자 및 이를 포함하는 도전성 페이스트 조성물
EP2607432A1 (de) * 2011-12-21 2013-06-26 Merck Patent GmbH Effektpigmente basierend auf Substraten die einen Kreisformfaktor von 1,2-2 aufweisen
JP5785532B2 (ja) * 2012-11-30 2015-09-30 三井金属鉱業株式会社 銀コート銅粉及びその製造方法
WO2015073346A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 3M Innovative Properties Company An electrically conductive article containing shaped particles and methods of making same
CN106128562B (zh) * 2016-05-31 2017-07-28 京东方科技集团股份有限公司 导电粒子及其制造方法以及导电胶及其制造方法
US11406956B2 (en) * 2018-11-02 2022-08-09 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Articles comprising core shell liquid metal encapsulate networks and method to control alternating current signals and power

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200614273A (en) * 2004-08-05 2006-05-01 Sekisui Chemical Co Ltd Conductive fine particle, method for producing conductive fine particle and electroless silver plating liquid
TW201126156A (en) * 2009-03-18 2011-08-01 Tuan Vo-Dinh Up and down conversion systems for production of emitted light from various energy sources
US20160038618A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-11 William Marsh Rice University Plasmonic sub-100 nm nanomatryoshkas that confine contrast agents within layers of metal

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