WO2019111795A1 - インクジェット印刷用インク - Google Patents

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WO2019111795A1
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silver
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井口由紀
岡本和樹
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株式会社ダイセル
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    • H05K3/1283After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods

Definitions

  • the present invention relates to an ink used for producing an electronic component by an inkjet printing method.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application Nos. 2017-234967 and 2017-234968, filed Dec. 7, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.
  • the melting point of bulk silver is a high temperature of 962 ° C., but nano-sized silver particles (silver nanoparticles) are mutually fused at a temperature of about 100 ° C. It is possible to form an electronic component with excellent conductivity on a general-purpose plastic substrate with low heat resistance. However, it is a problem that silver nanoparticles are easily aggregated.
  • Patent Document 1 describes that the aggregation of silver nanoparticles can be suppressed by coating the surface of silver nanoparticles with a protective agent containing an amine, and thus the surface-modified silver nanoparticles obtained in this manner can be, for example, n
  • hydrocarbon such as octane, decalin and tetradecane
  • alcohol such as n-butanol and cyclohexane methanol
  • the ink described in Patent Document 1 can obtain good injection stability if the silver concentration is about 40% by weight, but when the silver concentration is increased, the ink is solidified and attached to the nozzle opening of the ink jet head In particular, the injection becomes unstable when the injection is performed intermittently, and it becomes difficult to print a desired pattern with high accuracy due to flight bending (being ejected at an angle different from the set injection angle). , It was found that the nozzle opening becomes clogged and injection becomes impossible.
  • the dispersion medium contained in the ink in order to secure the ejection stability of the ink having a high silver concentration, change the dispersion medium contained in the ink to a dispersion medium which is hard to evaporate (for example, a dispersion medium having a boiling point higher than that of the conventional dispersion medium).
  • a dispersion medium having a boiling point higher than that of the conventional dispersion medium for example, a dispersion medium having a boiling point higher than that of the conventional dispersion medium.
  • the sinterability of the silver nanoparticles is reduced by delaying the evaporation of the dispersion medium from the silver coating film drawn by the ink jet printing method, particularly in the case of low temperature sintering. It was found that the conductivity of the obtained sintered body may be lowered.
  • an object of the present invention is an ink (conductive ink) used for producing an electronic component by an inkjet printing method, in which the dispersibility of silver nanoparticles is stably maintained for a long time even in the presence of oxygen. It is an object of the present invention to provide an ink from which a sintered body having excellent conductivity can be obtained by sintering. Another object of the present invention is an ink (conductive ink) containing silver nanoparticles at a high concentration, which is used for producing electronic parts by inkjet printing, and has excellent injection stability and low-temperature sinterability Supply ink. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electronic device using the ink. Another object of the present invention is to provide an electronic device provided with a sintered body of the ink.
  • An ink obtained by dispersing silver nanoparticles coated with an amine-containing protective agent in a dispersion medium containing an alcohol and a hydrocarbon is activated by the contact of oxygen with oxygen and promotes the oxidation reaction of alcohol. Act as a catalyst
  • a primary alcohol is used as the alcohol, the primary alcohol is easily oxidized and oxidized to an aldehyde, and the aldehyde easily reacts with an amine as a protective agent of silver nanoparticles to form an imine.
  • the amine as a protective agent decreases, whereby the dispersibility of the silver nanoparticles decreases and the injection becomes unstable.
  • nanoparticles means particles whose primary particle size (average primary particle diameter) is less than 1000 nm. Also, the particle size can be determined by the dynamic light scattering method. Furthermore, the boiling point in the present specification is a value under normal pressure (760 mmHg).
  • the present invention is an ink for ink jet printing containing surface modified silver nanoparticles (A) and a dispersion medium (B),
  • the above (A) is a surface modified silver nanoparticle having a configuration in which the surface of the silver nanoparticle is coated with a protective agent containing an amine,
  • the content of (A) (in terms of silver element) is 30% by weight or more of the total amount of the ink
  • the (B) contains (b-1) a secondary alcohol and / or a tertiary alcohol, and (b-2) a hydrocarbon, and the sum of the (b-1) and the (b-2)
  • the present invention provides an ink having a content of 70% by weight or more of the total amount of (B).
  • the present invention also provides the ink, wherein the content (in terms of silver element) of the (A) is more than 40% by weight and not more than 70% by weight of the total amount of the ink.
  • the present invention also provides (b-1) the ink, wherein the secondary alcohol and / or the tertiary alcohol is a secondary alcohol and / or a tertiary alcohol having a boiling point of 185 ° C. or higher.
  • the present invention also provides the ink, wherein (b-2) the hydrocarbon is a hydrocarbon having a boiling point of 200 ° C. or more.
  • the present invention also provides the ink, wherein the secondary alcohol and / or the tertiary alcohol in the (b-1) is an alicyclic secondary alcohol and / or an alicyclic tertiary alcohol. .
  • the protective agent in the above (A) is, as an amine, an aliphatic monoamine (1) having 6 or more carbon atoms in total and an aliphatic monoamine (2) having 5 or less carbon atoms in total and / or a total carbon number
  • the ink is provided which contains 8 or less aliphatic diamines (3).
  • the present invention is also directed to the ink as described above, wherein the ratio of the content of (b-1) to (b-2) in the (B) (the former / the latter (weight ratio)) is 50/50 to 95/5. provide.
  • the present invention also provides the ink, wherein a volume resistivity of a sintered body obtained by sintering at 120 ° C. for 30 minutes is 15 ⁇ cm or less.
  • the present invention also provides a method of manufacturing an electronic device, comprising the steps of applying the ink by inkjet printing on a substrate, and sintering the ink.
  • the present invention also provides an electronic device comprising a sintered body of the ink on a substrate.
  • the ink of the present invention is excellent in dispersion stability, and can suppress aggregation of silver nanoparticles for a long time even in the presence of oxygen. Therefore, when used for ink jet printing applications, it has good dischargeability stably over a long period of time, and ink is solidified at the nozzle opening of the ink jet head even when performing ejection continuously as well as when performing ejection continuously. It is possible to print with high accuracy without preventing the occurrence of sticking and causing flight bending or impossibility of ejection.
  • the ink of the present invention is applied to the surface of a substrate and then sintered (even at low temperature) to form a sintered body having excellent conductivity. Therefore, the ink of the present invention can be suitably used for producing electronic components (for example, circuits, wirings, electrodes, etc.) on a plastic substrate using an inkjet printing method.
  • the ink of the present invention is an ink for ink jet printing containing surface modified silver nanoparticles (A) and a dispersion medium (B),
  • the above (A) is a surface modified silver nanoparticle having a configuration in which the surface of the silver nanoparticle is coated with a protective agent containing an amine,
  • the content of (A) (in terms of silver element) is 30% by weight or more of the total amount of the ink
  • the (B) contains (b-1) a secondary alcohol and / or a tertiary alcohol, and (b-2) a hydrocarbon, and the sum of the (b-1) and the (b-2) It is characterized in that the content is 70% by weight or more of the total amount of the (B).
  • the surface-modified silver nanoparticles (A) have a configuration in which the surface of silver nanoparticles is coated with a protective agent containing an amine, more specifically, non-covalent electron pairs of amines are electrically connected to the surface of silver nanoparticles. It has a configuration coordinated to Therefore, the surface modified silver nanoparticles (A) in the present invention can secure the interval between the silver nanoparticles, and can suppress reaggregation. That is, the surface modified silver nanoparticles (A) in the present invention are excellent in dispersibility.
  • the surface modified silver nanoparticle (A) is formed of a silver nanoparticle portion and a surface modified portion that covers the silver nanoparticle portion (that is, a portion that covers the silver nanoparticle and is formed of a protective agent containing an amine) Part), and the proportion of the surface modification part is, for example, about 1 to 20% by weight (preferably 1 to 10% by weight) of the weight of the silver nanoparticle part.
  • each weight of the silver nanoparticle part and surface modification part in surface modification silver nanoparticles can be calculated
  • the average primary particle diameter of the silver nanoparticle portion in the surface modified silver nanoparticles (A) is, for example, 0.5 to 100 nm, preferably 0.5 to 80 nm, more preferably 1 to 70 nm, still more preferably 1 to 60 nm It is.
  • the dispersion medium (B) in the present invention is a dispersion medium for dispersing the surface modified silver nanoparticles (A).
  • the dispersion medium (B) contains at least (b-1) a secondary alcohol and / or a tertiary alcohol, and (b-2) a hydrocarbon.
  • Each of (b-1) and (b-2) can be contained singly or in combination of two or more.
  • the above (b-1) and (b-2) may be liquid alone or solid at normal temperature and normal pressure, respectively, but a dispersion medium (B) containing both of them may be used. Is a dispersion medium (liquid dispersion medium) which is liquid at normal temperature and normal pressure.
  • the secondary alcohol and the tertiary alcohol in the above (b-1) include an aliphatic alcohol, an alicyclic alcohol and an aromatic alcohol, respectively, and the surface modified silver nanoparticles (A) are particularly preferable.
  • Alicyclic alcohols that is, alcohols having an alicyclic structure
  • an alicyclic secondary alcohol is preferable as the secondary alcohol in the above (b-1)
  • an alicyclic tertiary alcohol is preferable as the tertiary alcohol.
  • the boiling point of (b-1) is, for example, 75 ° C. or more, preferably 80 ° C. or more, more preferably 130 ° C. or more, particularly preferably 170 ° C. or more, and most preferably 180 ° C. or more.
  • the boiling point of (b-1) is preferably 185 ° C. or higher, particularly preferably 190 ° C. or higher, most preferably 200 ° C. or higher, and particularly preferably 210 ° C. or higher.
  • the upper limit of the boiling point is, for example, 300 ° C, preferably 250 ° C, and particularly preferably 220 ° C.
  • the ink of the present invention contains the surface modified silver nanoparticles (A) at an intermediate concentration (for example, when the content of the (A) (in terms of silver element) is 30 to 40% by weight of the total amount of the ink;
  • the boiling point of (b-1) is preferably 75 ° C. or more, particularly preferably 150 ° C. or more, most preferably 170 ° C. or more, particularly preferably 186 ° C. or more, in particular Preferably it is 190 degreeC or more.
  • the upper limit of the boiling point is, for example, 250 ° C., preferably 210 ° C., particularly preferably 200 ° C.
  • the boiling point of (b-1) When the boiling point of (b-1) is in the above range, volatilization at the printing temperature can be suppressed. In addition, even in the case of low temperature sintering, it volatilizes quickly, and a sintered body having excellent conductivity can be obtained. That is, it has both injection stability and low temperature sinterability.
  • the boiling point of the (b-1) falls below the above range, the fluidity of the ink decreases during printing, and the ink solidifies and adheres to the nozzle opening of the ink jet head, especially intermittently In the case where the injection is performed, the injection becomes unstable, and it becomes difficult to print a desired pattern with high accuracy due to flight bending, or the nozzle opening may be clogged to make the injection impossible.
  • the boiling point of the (b-1) exceeds the above range, the volatilization is delayed in the case of low temperature sintering, which tends to make it difficult to obtain a sintered body having excellent conductivity.
  • alicyclic tertiary alcohols examples include 1-methylcyclohexanol, 4-isopropyl-1-methylcyclohexanol, 2-cyclohexyl-2-propanol, 2- (4-methylcyclohexyl) -2-propanol and the like.
  • tertiary alcohols having a 6 to 7-membered ring (in particular, a cyclohexane ring) structure are preferred.
  • At least containing at least a secondary alcohol is particularly excellent in the initial dispersibility of the surface modified silver nanoparticles (A), and it is excellent. This is preferable in that the dispersibility can be stably maintained for a long time.
  • the content of the secondary alcohol is preferably 60 to 100% by weight, for example, of the total amount of the above (b-1), and the lower limit is more preferably 70% by weight, particularly preferably 80% by weight, most preferably It is 90% by weight.
  • the above (b-2) includes aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons.
  • aliphatic hydrocarbons and / or alicyclic hydrocarbons are preferable in that the dispersibility of the surface-modified silver nanoparticles (A) is particularly excellent.
  • the boiling point of (b-2) is, for example, preferably 130 ° C. or more, more preferably 170 ° C. or more, still more preferably 190 ° C. or more, particularly preferably 200 ° C., for the same reason as (b-1). It is above.
  • the boiling point of (b-2) is preferably 200 ° C. or more, particularly preferably 250 ° C. or more, most preferably 275 ° C. or more, particularly preferably 280 ° C. or more.
  • the upper limit of the boiling point is, for example, 300 ° C.
  • the boiling point of (b-2) is preferably 200 ° C. or more, particularly preferably 250 ° C. or more, most preferably 260 ° C. or more, particularly preferably 265 ° C. or more.
  • the upper limit of the boiling point is, for example, 300 ° C, preferably 285 ° C, and particularly preferably 280 ° C.
  • the boiling point of (b-2) When the boiling point of (b-2) is in the above range, volatilization at the printing temperature can be suppressed. In addition, even in the case of low temperature sintering, it volatilizes quickly, and a sintered body having excellent conductivity can be obtained. That is, it has both injection stability and low temperature sinterability.
  • the boiling point of (b-2) falls below the above range, the fluidity of the ink decreases during printing, and the ink solidifies and adheres to the nozzle opening of the ink jet head, particularly intermittently In the case where the injection is performed, the injection becomes unstable, and it becomes difficult to print a desired pattern with high accuracy due to flight bending, or the nozzle opening may be clogged to make the injection impossible.
  • the boiling point of the (b-2) exceeds the above range, volatilization is delayed in the case of low temperature sintering, which tends to make it difficult to obtain a sintered body having excellent conductivity.
  • the aliphatic hydrocarbon includes, for example, 10 carbon atoms such as n-decane, n-dodecane, n-tridecane, n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane and the like More than (for example, 10 to 20), particularly, a chain having 12 or more carbon atoms (eg, 12 to 20, preferably 12 to 18), especially, 15 or more carbon atoms (eg, 15 to 20, preferably 15 to 18) Aliphatic hydrocarbons are preferred.
  • 10 carbon atoms such as n-decane, n-dodecane, n-tridecane, n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane
  • alicyclic hydrocarbon examples include monocyclic compounds such as cyclohexanes, cyclohexenes, terpene 6-membered ring compounds, cycloheptane, cycloheptene, cyclooctane, cyclooctene, cyclodecane, cyclododecene and the like; bicyclo [2.2. 2] Polycyclic compounds such as octane and decalin can be mentioned.
  • the cyclohexanes have, for example, 2 or more carbon atoms (eg, 2 or more carbon atoms) in a 6-membered ring such as ethylcyclohexane, n-propylcyclohexane, isopropylcyclohexane, n-butylcyclohexane, isobutylcyclohexane, sec-butylcyclohexane, tert-butylcyclohexane and the like Compounds having an alkyl group of 5) to 5); bicyclohexyl etc. are included.
  • terpene-based six-membered ring compound examples include ⁇ -pinene, ⁇ -pinene, limonene, ⁇ -terpinene, ⁇ -terpinene, ⁇ -terpinene, terpinolene and the like.
  • the ink of the present invention contains the above (b-1) and the above (b-2) in combination as a dispersion medium (B). Therefore, it is excellent in the dispersibility of the said surface modification silver nanoparticle (A), and dispersion stability. It is difficult to oxidize the (b-1) compared to the primary alcohol, and when it is oxidized, it becomes a ketone, but the ketone is an amine compared to the aldehyde which is an oxide of the primary alcohol. Because the reactivity with silver nanoparticles is low, it is possible to suppress the decrease of amine as a protective agent of silver nanoparticles, and to suppress the loss of the surface modification portion of silver nanoparticles having an aggregation suppressing function between silver nanoparticles. It is because it can.
  • the ratio of the content of (b-1) to the content of (b-2) in the dispersion medium (B) is, for example, 50/50 to 95/5, preferably 60/40. It is preferably at least 90/10, particularly preferably at least 65/35 to 85/15, most preferably at least 70/30 to 80/20.
  • the content of (b-1) is below the above range, the smoothness of the coating film tends to be lowered. In addition, the low temperature sinterability tends to decrease.
  • the content of (b-2) is below the above range, the injection stability tends to decrease.
  • the dispersion medium (B) in the present invention may contain one or two or more other dispersion mediums in addition to the (b-1) and the (b-2), but other dispersion mediums may be used.
  • the total content of (in the case of two or more) is 30% by weight or less, preferably 25% by weight or less, particularly preferably 20% by weight or less, most preferably 15% by weight or less of the total amount of (B). It is below.
  • the content of the other dispersion medium exceeds the above range, the emissivity is lowered due to the thickening, the silver nanoparticles tend to be aggregated, and the dispersibility tends to be lowered.
  • the dispersion medium (B) in the present invention may contain a primary alcohol, but the content of the primary alcohol is the total amount of (B) (or the above (b-1) 30% by weight or less of the total content of (b-2), preferably 25% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 15% by weight or less, particularly preferably 10% by weight or less It is preferably at most 5% by weight, particularly preferably at most 3% by weight.
  • the primary alcohol is easily oxidized and becomes an aldehyde when oxidized, and the aldehyde reacts with the amine as a protective agent of the silver nanoparticles to form an imine, thereby dispersing the amine as a protective agent and reducing the dispersion. Sex is reduced. Therefore, when the content of the primary alcohol exceeds the above range, it is difficult to stably maintain the dispersibility of the ink for a long time, which is not preferable.
  • the ink for ink jet printing of the present invention is not limited to the surface modified silver nanoparticles (A) and the dispersion medium (B), and may be, for example, dispersants, surface energy regulators, plasticizers, leveling agents, antifoaming agents, tackiness Additives such as imparting agents (for example, terpene resins, rosin resins, petroleum resins, rubber-like elastic bodies, etc.) can be contained as required.
  • Method of manufacturing ink for example, a step of mixing a silver compound and a protective agent containing an amine to form a complex containing the silver compound and an amine (complex formation step), a step of thermally decomposing the complex (thermal).
  • the surface modified silver nanoparticles (A) are produced through the decomposition step) and, if necessary, the step of washing the reaction product (washing step), the obtained surface modified silver nanoparticles (A) and the dispersion medium (dispersion medium (A)) It can manufacture through the process (preparation process of ink) of mixing B).
  • the complex formation step is a step of mixing a silver compound and a protective agent containing an amine to form a complex containing the silver compound and an amine.
  • a silver compound it is preferable to use a compound which is easily decomposed by heating to form metallic silver.
  • a silver compound for example, silver formate such as silver formate, silver acetate, silver oxalate, silver malonate, silver benzoate, silver phthalate and the like; silver fluoride, silver chloride, silver bromide, iodide Examples include silver halides such as silver; silver sulfate, silver nitrate, silver carbonate and the like.
  • silver oxalate is preferable, among these, in that it has a high silver content, can be thermally decomposed without a reducing agent, and is less likely to contain impurities derived from the reducing agent in the ink.
  • the amine used as the protective agent is a compound in which at least one hydrogen atom of ammonia is substituted with a hydrocarbon group, and includes primary amines, secondary amines, and tertiary amines.
  • the amine may be a monoamine or a polyvalent amine such as a diamine. These can be used singly or in combination of two or more.
  • the amine is represented by the following formula (a-1), and in the formula, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different, and a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group (R 1 , R 2 and R 3 are both hydrogen atoms, and the monoamine (1) having 6 or more carbon atoms in total is represented by the following formula (a-1), wherein R 1 , R 2 , A monoamine having 2 or less carbon atoms or less in which R 3 is the same or different and is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group (except when R 1 , R 2 and R 3 are all hydrogen atoms); And R 4 to R 7 in the formula are the same or different and each is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group, and R 8 is a divalent hydrocarbon group It is preferable to contain at least one selected from diamines (3) having a total carbon number of 8 or less, and in particular, the monoamine (1) and the monoamine ) And / or a diamine (3) and preferably contains
  • the hydrocarbon group includes an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group, and among them, an aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group is preferable, and an aliphatic hydrocarbon group is particularly preferable.
  • Group hydrocarbon groups are preferred. Therefore, as the monoamine (1), monoamine (2) and diamine (3), aliphatic monoamine (1), aliphatic monoamine (2) and aliphatic diamine (3) are preferable.
  • monovalent aliphatic hydrocarbon groups include alkyl groups and alkenyl groups.
  • the monovalent alicyclic hydrocarbon group includes a cycloalkyl group and a cycloalkenyl group.
  • 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.
  • R 1 , R 2 and R 3 for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group And alkyl groups having about 1 to 20 carbon atoms such as hexyl, decyl, dodecyl, tetradecyl and octadecyl; vinyl, allyl, methallyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, An alkenyl group having about 2 to 20 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, A cycloalkyl group having about 3 to 20 carbon
  • an alkyl group having about 1 to 7 carbon atoms for example, among the above-mentioned examples, an alkyl group having about 1 to 7 carbon atoms, an alkenyl group having about 2 to 7 carbon atoms, and a cyclophenyl having about 3 to 7 carbon atoms.
  • Examples thereof include an alkyl group and a cycloalkenyl group having about 3 to 7 carbon atoms.
  • the divalent hydrocarbon group for R 8 has, for example, 1 carbon atom such as methylene group, methyl methylene group, dimethyl methylene group, ethylene group, propylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group, heptamethylene group, etc.
  • the hydrocarbon group in the above R 1 to R 8 has various substituents [eg, a halogen atom, an oxo group, a hydroxyl group, a substituted oxy group (eg, a C 1-4 alkoxy group, a 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 contained.
  • the hydroxyl group or carboxyl group may be protected by a conventional protecting group in the field of organic synthesis.
  • Monoamine (1) is a compound having a function of suppressing aggregation and enlargement of silver nanoparticles by adsorbing to the surface of silver nanoparticles, that is, providing silver nanoparticles with high dispersibility.
  • primary amines having a linear alkyl group such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine, n-undecylamine, n-dodecylamine; Primary amines having a branched alkyl group such as isohexylamine, 2-ethylhexylamine, tert-octylamine; primary amines having a cycloalkyl group such as cyclohexylamine; primary groups having an alkenyl group such as oleylamine Secondary amines, etc .; N, N-dipropylamine, N, N-d
  • an amine having a linear alkyl group (especially, a primary amine) having a total carbon number of 6 to 18 (the upper limit of the total carbon number is more preferably 16, particularly preferably 12) in that it can be easily removed sometimes N-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine, n-undecylamine, n-dodecylamine and the like are particularly preferable.
  • monoamine (2) Since monoamine (2) has a short hydrocarbon chain compared to monoamine (1), it has a low function of imparting high dispersibility to silver nanoparticles itself, but it is more polar than the monoamine (1) and is more polar to silver atoms And has a complex formation promoting effect.
  • the hydrocarbon chain since the hydrocarbon chain is short, it can be removed from the surface of silver nanoparticles in a short time (for example, 30 minutes or less, preferably 20 minutes or less) even at low temperature sintering, and a sintered body excellent in conductivity can get.
  • Examples of the monoamine (2) include linear chains such as ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, isopentylamine, tert-pentylamine and the like N-N-dimethylamine, N, N-diethylamine, N-methyl-N-propylamine, N-ethyl-N-propylamine having a total carbon number of 2 to 5 and having linear or branched alkyl groups; Mention may be made of secondary amines having a total of 2 to 5 carbon atoms having a linear or branched alkyl group such as amines.
  • linear chains such as ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pen
  • monoamines (2) all of them having a linear or branched alkyl group such as n-butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, isopentylamine, tert-pentylamine etc.
  • Primary amines having 2 to 5 carbon atoms are preferable, and in particular, 2 to 5 carbon atoms in total having a linear alkyl group such as n-butylamine (preferably, total carbon atoms) Preferred are primary amines of 4 to 5).
  • the diamine (3) has a total carbon number of 8 or less (for example, 1 to 8), and is higher in polarity than the monoamine (1) and higher in coordination ability to a silver atom, and thus has a complex formation promoting effect.
  • the diamine (3) has an effect of promoting thermal decomposition at a lower temperature and in a short time in the thermal decomposition step of the complex, and using the diamine (3) makes the production of surface modified silver nanoparticles more efficient. Can be done.
  • surface modified silver nanoparticles having a configuration coated with a protective agent containing diamine (3) exhibit excellent dispersion stability in a highly polar dispersion medium.
  • the diamine (3) since the diamine (3) has a short hydrocarbon chain, it can be removed from the surface of silver nanoparticles in a short time (for example, 30 minutes or less, preferably 20 minutes or less) even at low temperature sintering, An excellent sintered body is obtained.
  • diamine (3) examples include ethylenediamine, 1,3-propanediamine, 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, 1,4-butanediamine, 1,5-pentanediamine, and 1,6- R 4 to R 7 in the formula (a-2), such as hexanediamine, 1,7-heptanediamine, 1,8-octanediamine, 1,5-diamino-2-methylpentane and the like, are hydrogen atoms, and R Diamines in which 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-hexanedi
  • R 4 and R 5 in the formula (a-2) are the same or different and are linear or branched alkyl groups
  • R 6 and R 7 are hydrogen atoms
  • R 8 is A diamine which is a linear or branched alkylene group [in particular, R 4 and R 5 in the formula (a-2) are a linear alkyl group, R 6 and R 7 are a hydrogen atom, R 8 ] Is a linear alkylene group] is preferable.
  • R 4 and R 5 in the formula (a-2) are the same or different and each is a linear or branched alkyl group
  • R 6 or R 7 is a hydrogen atom, that is, a primary amino group
  • a complex is formed because the primary amino group has a high coordinating ability to a silver atom, but the tertiary amino group has a poor coordinating ability to a silver atom. Is prevented from becoming excessively complicated, thereby enabling thermal decomposition at a lower temperature and in a short time in the thermal decomposition step of the complex.
  • diamines having a total carbon number of 6 or less are preferable, and a total carbon number of 5 or less (for example, 1 to 5) because they can be removed from the silver nanoparticle surface in a short time at low temperature sintering.
  • the diamine of is more preferable.
  • the use ratio thereof is not particularly limited, but the total amount of amine [monoamine (1) It is preferable that it is the following range on the basis of + monoamine (2) + diamine (3); 100 mol%].
  • each content of monoamine (2) and diamine (3) is the total amount of amine [monoamine (1) + monoamine (2) It is preferable that it is the following range on the basis of + diamine (3); 100 mol%].
  • Monoamine (2) for example 5 to 65 mol% (the lower limit is preferably 10 mol%, particularly preferably 20 mol%, most preferably 30 mol%, and the upper limit is preferably 60 mol%, particularly preferably Is 50 mol%)
  • 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%)
  • the dispersion stability of silver nanoparticles is obtained.
  • the content of monoamine (1) is below the above range, silver nanoparticles tend to aggregate.
  • the content of monoamine (1) exceeds the above range, when the sintering temperature is low, it becomes difficult to remove the amine from the silver nanoparticle surface in a short time, and the conductivity of the obtained sintered body decreases. There is a tendency to
  • the monoamine (2) in the above range, a complex formation promoting effect can be obtained.
  • the amine can be removed from the surface of the silver nanoparticles in a short time, and a sintered body excellent in conductivity can be obtained.
  • the complex formation promoting effect and the thermal decomposition promoting effect of the complex are easily obtained.
  • covered with the protective agent containing diamine (3) exhibits the outstanding dispersion stability in a highly polar dispersion medium.
  • the amount of monoamines (1) used can be reduced according to their use ratio. Even if the sintering temperature is low, the amine can be removed from the surface of the silver nanoparticles in a short time, and a sintered body excellent in conductivity can be obtained.
  • the amine used as a protective agent in the present invention may contain other amines besides the above monoamine (1), monoamine (2) and diamine (3), but all amines contained in the protective agent may be contained.
  • the ratio of the total content of monoamine (1), monoamine (2) and diamine (3) to be occupied is, for example, preferably 60 to 100% by weight, the lower limit is particularly preferably 80% by weight, most preferably 90% by weight It is. 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.
  • the amount of the amine [particularly, monoamine (1) + monoamine (2) + diamine (3)] used is not particularly limited, but preferably about 1 to 50 moles relative to 1 mole of silver atoms of the silver compound of the raw material. It is particularly preferably 2 to 50 moles, most preferably 6 to 50 moles.
  • the amount of the amine used is below the above range, the silver compound which is not converted to a complex tends to remain in the complex formation step, and it tends to be difficult to impart sufficient dispersibility to silver nanoparticles.
  • one or more aliphatic monocarboxylic acids may be used as a protective agent.
  • Examples of the aliphatic monocarboxylic acid include butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, tridecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid, hexadecanoic acid, Saturated aliphatic monocarboxylic acids having 4 or more carbon atoms such as heptadecanoic acid, octadecanoic acid, nonadecanoic acid and icosanic acid; and unsaturated aliphatic acids having 8 or more carbon atoms such as oleic acid, elaidic acid, linoleic acid, palmitoleic acid and eicosenoic acid Monocarboxylic acids can be mentioned.
  • saturated or unsaturated aliphatic monocarboxylic acids having 8 to 18 carbon atoms are preferable.
  • the carboxyl group of the aliphatic monocarboxylic acid is adsorbed on the surface of the silver nanoparticle, the saturated or unsaturated aliphatic hydrocarbon chain having 8 to 18 carbon atoms becomes steric hindrance, thereby making it possible to combine with other silver nanoparticles.
  • interval can be ensured and the effect
  • the amount of the aliphatic monocarboxylic acid used is, for example, about 0.05 to 10 mol, preferably 0.1 to 5 mol, particularly preferably 0.5 to 2 mol, per 1 mol of silver atoms of the silver compound. It is. When the amount of the aliphatic monocarboxylic acid used falls below the above range, it is difficult to obtain the effect of improving the stability. On the other hand, even if the aliphatic monocarboxylic acid is used in excess, its dispersion stability improving effect is saturated, but it tends to be difficult to remove by low temperature sintering.
  • the reaction of the amine-containing protecting agent with the silver compound is carried out in the presence or absence of a dispersing medium.
  • a dispersing medium for example, an alcohol having 3 or more carbon atoms can be used.
  • 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.), isobutanol (boiling point: 107.89 ° C.) , Sec-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.
  • alcohols having 4 to 6 carbon atoms are preferable, in terms of being able to set high the temperature of the thermal decomposition step of the complex to be performed later and convenience in post-treatment of the obtained surface modified silver nanoparticles, n-Butanol and n-hexanol are preferred.
  • 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, based on 100 parts by weight of the silver compound.
  • the upper limit of the amount of dispersion medium used is, for example, 1000 parts by weight, preferably 800 parts by weight, and particularly preferably 500 parts by weight.
  • the reaction between the amine-containing protective agent and the silver compound is preferably carried out at normal temperature (5 to 40 ° C.). Since the reaction involves heat generation due to coordination reaction of the amine to the silver compound, the reaction may be carried out while appropriately cooling to the above temperature range.
  • reaction time of the amine-containing protecting agent with the silver compound is, for example, about 30 minutes to 3 hours. This gives a silver-amine complex.
  • the thermal decomposition is preferably performed in the presence of a dispersion medium, and the above-mentioned alcohol can be suitably used as the dispersion medium.
  • the thermal decomposition temperature may be any temperature at which surface modified silver nanoparticles are formed, and when the silver-amine complex is a silver oxalate-amine complex, for example, about 80 to 120 ° C., preferably 95 to 115. ° C., particularly preferably 100 to 110 ° C. From the viewpoint of preventing the detachment of the surface modified portion of the surface modified silver nanoparticles, it is preferable to carry out 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.
  • the thermal decomposition of the silver-amine complex is preferably performed in an air atmosphere or in an inert gas atmosphere such as argon.
  • decantation is preferably carried out in order to remove excess protective agent (for example, an amine) if it is present, and repeated as necessary twice or more. May be
  • the decantation is performed, for example, by washing the surface-modified silver nanoparticles in a suspended state with a detergent, settling the surface-modified silver nanoparticles by centrifugation, and removing the supernatant.
  • a detergent for example, one or more kinds of linear or branched alcohols having 1 to 4 carbon atoms (preferably 1 to 2 carbon atoms) such as methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol are used. It is preferable that the surface-modified silver nanoparticles have good settling ability, and that after washing, the detergent can be efficiently separated and removed by centrifugation.
  • surface modified silver nanoparticles after completion of decantation can be prevented from reaggregation of the surface modified silver nanoparticles by being subjected to the below-described ink preparation process in the wet state without drying and solidifying. It is preferable at the point which can be maintained and can maintain high dispersibility.
  • the surface modified silver nanoparticles (A) preferably, the surface modified silver nanoparticles in a wet state (A)
  • the dispersion medium (B) obtained through the above steps are added as needed.
  • Mixing the agent with the agent to obtain the ink of the present invention generally known mixing equipment such as, for example, a revolution-revolution stirring degassing apparatus, a homogenizer, a planetary mixer, a three-roll mill, and a bead mill can be used.
  • each component may be mixed simultaneously or may be mixed one by one.
  • the blend ratio of each component can be suitably adjusted in the range from which the ink of the following composition is obtained.
  • the content (in terms of silver element) of the surface modified silver nanoparticles (A) in the total amount (100% by weight) of the ink of the present invention is 30% by weight or more, and preferably about 30 to 70% by weight.
  • the lower limit is particularly preferably 35% by weight in that a coating film or a sintered body having a larger film thickness can be obtained.
  • the upper limit is more preferably 65% by weight, particularly preferably 60% by weight from the viewpoint of the ejection stability from the inkjet head nozzle.
  • the ratio of the content of the surface modified silver nanoparticles (A) to the total content of the surface modified silver nanoparticles (A) and the dispersion medium (B) of the ink of the present invention is 30% by weight or more, and preferably about 30 to 70% by weight, for example.
  • the lower limit is particularly preferably 35% by weight in that a coating film or a sintered body having a larger film thickness can be obtained.
  • the upper limit is more preferably 65% by weight, particularly preferably 60% by weight from the viewpoint of the ejection stability from the inkjet head nozzle.
  • the content (in terms of silver element) of the surface modified silver nanoparticles (A) is, for example, 70 to 230 parts by weight, preferably 100 parts by weight of the dispersion medium (B). Is 100 to 150 parts by weight.
  • the ratio [(A) / ((A) + (B))] is, for example, more than 40% by weight and 70% by weight or less.
  • the lower limit is preferably 42% by weight, particularly preferably 45% by weight, and most preferably 50% by weight, in order to obtain a film or a sintered body having a larger thickness.
  • the upper limit is more preferably 65% by weight from the viewpoint of the ejection stability from the nozzle of the inkjet head.
  • the content (in terms of silver element) of the surface modified silver nanoparticles (A) is, for example, 43 to 67 parts by weight, preferably 100 parts by weight of the dispersion medium (B). Is 50 to 65 parts by weight.
  • the ratio [(A) / ((A) + (B))] is, for example, 30 to 40% by weight.
  • the lower limit is preferably 35% by weight in that a coating film or a sintered body having a larger film thickness can be obtained.
  • the content of the dispersion medium (B) in the total amount (100% by weight) of the ink of the present invention is, for example, 70% by weight or less, preferably 65% by weight or less.
  • the lower limit is, for example, 30% by weight, preferably 40% by weight.
  • the ink of the present invention contains the (b-1) and the (b-2) as a dispersion medium (B).
  • the total content of (b-1) and (b-2) is 70% by weight or more of the total amount of the dispersion medium (B) (that is, the total amount of the dispersion medium contained in the ink of the present invention; 100% by weight)
  • the content of (b-1) in the total amount of the dispersion medium (B) contained in the ink of the present invention is, for example, 50 to 85% by weight, preferably 55 to 80% by weight Particularly preferably, it is 60 to 75% by weight, most preferably 60 to 70% by weight.
  • the content of (b-2) in the total amount of the dispersion medium (B) contained in the ink of the present invention is, for example, 5 to 45% by weight, preferably 10 to 40% %, Particularly preferably 15 to 30% by weight, most preferably 15 to 25% by weight.
  • the content of the primary alcohol in the total amount of the dispersion medium (B) (or the total content of the (b-1) and the (b-2)) contained in the ink of the present invention is 30% by weight or less Preferably 25% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 15% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less, particularly preferably 5% by weight or less, most preferably 3% by weight or less is there.
  • the content of the primary alcohol in the ink of the present invention is, for example, 50 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or less, more preferably 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the surface modified silver nanoparticles (A). It is preferably at most 20 parts by weight, more preferably at most 15 parts by weight, further preferably at most 10 parts by weight, particularly preferably at most 5 parts by weight, most preferably at most 3 parts by weight.
  • the total content of the surface modified silver nanoparticles (A) and the dispersion medium (B) in the total amount (100% by weight) of the ink of the present invention is, for example, 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more. Particularly preferably, it is 90% by weight or more.
  • the total content of the surface modified silver nanoparticles (A), (b-1) and (b-2) in the total amount (100% by weight) of the ink of the present invention is, for example, 70% by weight or more, preferably Is 80% by weight or more, particularly preferably 90% by weight or more.
  • the viscosity of the ink of the present invention varies depending on the content of the surface modified silver nanoparticles (A) in the ink, but when the ink of the present invention is a medium density ink, the viscosity (25 ° C., shear rate 10 (1 / s) Is, for example, 20 mPa ⁇ s or less (eg, 2 to 20 mPa ⁇ s), preferably 3 to 15 mPa ⁇ s, and particularly preferably 5 to 15 mPa ⁇ s.
  • the viscosity (mPa ⁇ s) of the ink can be measured using a falling ball viscometer (for example, Lovis 2000 M) or a rotational viscometer (for example, BM type).
  • the ink of the present invention contains the above-mentioned dispersion medium (B), it is possible to suppress the rise of the imine content with time extremely low. That is, the decrease over time of the amine constituting the surface modification portion of the surface modified silver nanoparticle (A) can be suppressed extremely low. Therefore, the ink of the present invention is excellent in dispersion stability.
  • the ink of the present invention contains the above-mentioned dispersion medium (B), it is excellent in the dispersion stability of the surface modified silver nanoparticles (A), and stably maintains good ejection performance over a long period of time. Can.
  • the ink of the present invention is excellent in low-temperature sinterability, and a low-temperature sinter provides a sintered body excellent in conductivity. Therefore, the ink of the present invention can be suitably used for inkjet printing.
  • the method of manufacturing an electronic device of the present invention includes the steps of applying the ink of the present invention by an inkjet printing method on a substrate, and sintering the substrate. Thereby, an electronic device provided with a sintered body of the ink of the present invention (preferably, an electronic component such as a circuit, a wiring, an electrode and the like formed of the sintered body of the ink of the present invention) is obtained.
  • a sintered body of the ink of the present invention preferably, an electronic component such as a circuit, a wiring, an electrode and the like formed of the sintered body of the ink of the present invention
  • the sintering temperature is, for example, 150 ° C. or less, particularly preferably 130 ° C. or less, most preferably 120 ° C. It is below.
  • the lower limit of the sintering temperature is about 60 ° C., and 100 ° C. is preferable in that sintering can be performed in a shorter time.
  • 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.
  • sintering of silver nanoparticles proceeds sufficiently even in low-temperature sintering (e.g., low-temperature sintering for a short time such as 120 ° C. for 30 minutes).
  • low-temperature sintering e.g., low-temperature sintering for a short time such as 120 ° C. for 30 minutes.
  • the conductivity (or volume resistivity) of the sintered body can be measured by the method described in the examples.
  • the conductivity of the sintered body of the ink of the present invention varies depending on the content of the surface modified silver nanoparticles (A) in the ink.
  • the volume resistivity of the obtained sintered body is, for example, 15 ⁇ cm or less, preferably 13 ⁇ cm or less, more preferably 12 ⁇ cm or less, still more preferably 10 ⁇ cm or less).
  • the volume resistivity of the obtained sintered body is, for example, 10 ⁇ cm or less, preferably 9 ⁇ cm or less.
  • the substrate in addition to heat resistant plastic substrates such as glass substrates and polyimide films, polyethylene terephthalate (PET) film, polyethylene na A polyester-based film such as a phthalate (PEN) film or a general-purpose plastic substrate with low heat resistance such as a polyolefin-based film such as polypropylene can also be suitably used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN phthalate
  • a general-purpose plastic substrate with low heat resistance such as a polyolefin-based film such as polypropylene
  • Examples of the electronic device obtained by the method of manufacturing an electronic device of the present invention include a liquid crystal display, an organic EL display, a field emission display (FED), an IC card, an IC tag, a solar cell, an LED element, an organic transistor, a capacitor (capacitor Electronic paper, flexible batteries, flexible sensors, membrane switches, touch panels, EMI shields, etc.
  • a liquid crystal display an organic EL display, a field emission display (FED), an IC card, an IC tag, a solar cell, an LED element, an organic transistor, a capacitor (capacitor Electronic paper, flexible batteries, flexible sensors, membrane switches, touch panels, EMI shields, etc.
  • the dispersion media used in the examples and comparative examples are as follows. ⁇ Secondary alcohol> DL-menthol, boiling point 212 ° C., Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. reagent 3,3,5-trimethylcyclohexanol, boiling point 196.5 ° C., Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. reagent 3,5-dimethylcyclohexanol, boiling point 185 ° C, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. reagent 1-cyclohexylethanol, boiling point 189 ° C, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. reagent 2-ethylcyclohexanol, boiling point 79 ° C, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
  • 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 into a 500 mL flask, and 30.0 g of n-butanol was added thereto to prepare a slurry containing silver oxalate and n-butanol.
  • the temperature of the reaction solution is raised to about 30 ° C. to 105 ° C. (specifically, 103 ° C. to 108 ° C.), and then heated for 1 hour while maintaining the above temperature Then, the silver oxalate-amine complex was pyrolyzed to obtain a dark blue suspension in which the surface modified silver nanoparticles were suspended in the amine mixture.
  • Example 1 Add DL-menthol / n-hexadecane (75/25 (weight ratio)) as a dispersion medium to the wet surface-modified silver nanoparticles obtained in Preparation Example 1 so that the silver concentration is 37% by weight. Stir to obtain Ink (1).
  • the ink (1) was applied onto an alkali-free glass plate by a spin coating method to form a coating film.
  • the formed coating was rapidly sintered under the conditions of 120 ° C. for 30 minutes using a hot plate to obtain a sintered body of 1.0 ⁇ m thickness.
  • the volume resistivity of the obtained sintered body was measured by the four probe method, it showed a good conductivity of 11.4 ⁇ cm.
  • Example 2 An ink (2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 3,3,5-trimethylcyclohexanol / n-pentadecane (75/25 (weight ratio)) was used as the dispersion medium.
  • a sintered body having a thickness of 1.0 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ink (2) was used instead of the ink (1).
  • the volume resistivity of the obtained sintered body was 9.6 ⁇ cm, showing good conductivity.
  • the ink (2) immediately after obtained was subjected to the same filtration test as in Example 1, it was possible to filter 15 mL or more.
  • the ink (2) was stored at 5 ° C. for 21 days, it was filtered in the same manner, and filtration of 15 mL or more was possible, and the dispersion stability was good.
  • Example 3 An ink (3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersion medium was changed to 3,5-dimethylcyclohexanol / n-pentadecane (75/25 (weight ratio)).
  • a sintered body of 1.0 ⁇ m thickness was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ink (3) was used instead of the ink (1).
  • the volume resistivity of the obtained sintered body was 14.6 ⁇ cm, and showed good conductivity.
  • the ink (3) immediately after obtained was subjected to the same filtration test as in Example 1, it was possible to filter 15 mL or more.
  • the ink (3) was stored at 5 ° C. for 23 days, it was filtered in the same manner, and filtration of 15 mL or more was possible, and the dispersion stability was good.
  • Example 4 An ink (4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersion medium was changed to 1-cyclohexylethanol / n-pentadecane (75/25 (weight ratio)). A sintered body of 1.0 ⁇ m thickness was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ink (4) was used instead of the ink (1). The volume resistivity of the obtained sintered body was 7.2 ⁇ cm, and showed good conductivity. Further, when the ink (4) immediately after obtained was subjected to the same filtration test as in Example 1, it was possible to filter 15 mL or more. Furthermore, when the ink (4) was stored at 5 ° C. for 20 days, it was filtered in the same manner, and filtration of 15 mL or more was possible, and the dispersion stability was good.
  • Example 5 An ink (5) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersion medium was changed to 2-ethylcyclohexanol / n-pentadecane (75/25 (weight ratio)). A sintered body having a thickness of 1.0 ⁇ m was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ink (5) was used instead of the ink (1). The volume resistivity of the obtained sintered body was 12.6 ⁇ cm, and showed good conductivity. In addition, when the ink (5) immediately after obtained was subjected to the same filtration test as in Example 1, it was possible to filter 15 mL or more. Furthermore, when the ink (5) was stored at 5 ° C. for 25 days, it was filtered in the same manner, and filtration of 15 mL or more was possible, and the dispersion stability was good.
  • Example 6 An ink (6) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersion medium was changed to 1-methylcyclohexanol / n-pentadecane (75/25 (weight ratio)). The obtained ink (6) immediately after obtained was subjected to the same filtration test as in Example 1. As a result, it was possible to filter 10 mL. Furthermore, when the ink (6) was stored at 5 ° C. for 20 days, it was filtered in the same manner, and 10 mL was filterable, and the dispersion stability was good.
  • Comparative Example 1 An ink (7) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersion medium was changed to cyclohexanemethanol / n-pentadecane (75/25 (weight ratio)). The obtained ink (7) immediately after obtained was subjected to the same filtration test as in Example 1. As a result, it was possible to filter 15 mL or more. Further, when the amine concentration in the ink (7) immediately after obtained was analyzed, it was 21 mmol / kg for dodecylamine and 2 mmol / kg for imine. After storing this ink (7) at 5 ° C. for 16 days, when it was filtered in the same manner, it could not be filtered in 5 mL.
  • the ink (8) was used for inkjet printing (trade name “inkjet head KM512-SHX”, manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.) to evaluate the emissivity.
  • the initial ejection performance was confirmed by taking a picture capturing the ink ejection from the ink jet head from the side. As a result, it could be confirmed that ink droplets were well ejected from all the nozzles.
  • the injection was stopped for 5 minutes or 10 minutes from the initial injection, and then the injection property when resuming was confirmed. As a result, in any case, it was confirmed that ink droplets were ejected favorably from all the nozzles without clogging of the nozzles.
  • the ink (8) has good injection stability in ink jet printing, and a sintered body exhibiting good conductivity can be obtained by low temperature sintering (120 ° C., 30 minutes)
  • low temperature sintering 120 ° C., 30 minutes
  • the ejectability was evaluated in the same manner as in Example 7 except that the ink (9) was used instead of the ink (8). It was confirmed that the initial injection was well injected from all the nozzles. The ejection was stopped for 5 minutes after the initial ejection for the reinjection after intermittent leaving, and then resumed. It was confirmed that the ink droplets were successfully ejected from all the nozzles without clogging of the nozzles. In addition, even when the ejection was stopped for 10 minutes, 15 minutes, or 20 minutes from the initial ejection and then resumed, it was confirmed that the ink droplets were successfully ejected from all the nozzles without clogging the nozzles. .
  • the ink (9) has good injection stability in ink jet printing, and a sintered body exhibiting good conductivity can be obtained by low temperature sintering (120 ° C., 30 minutes)
  • low temperature sintering 120 ° C., 30 minutes
  • the ink (10) has good injection stability in ink jet printing, and a sintered body exhibiting good conductivity can be obtained by low temperature sintering (120 ° C., 30 minutes)
  • low temperature sintering 120 ° C., 30 minutes
  • the ejectability was evaluated in the same manner as in Example 7 except that the ink (11) was used instead of the ink (8). It was confirmed that the initial injection was well injected from all the nozzles. The ejection was stopped for 5 minutes after the initial ejection for the reinjection after intermittent leaving, and then resumed. It was confirmed that the ink droplets were successfully ejected from all the nozzles without clogging of the nozzles. In addition, even when the ejection was stopped for 10 minutes or 15 minutes from the initial ejection and then resumed, it was confirmed that the ink droplets were successfully ejected from all the nozzles without clogging of the nozzles.
  • the ink (11) has good injection stability in ink jet printing, and that a sintered body exhibiting good conductivity can be obtained by low temperature sintering (120 ° C., 30 minutes)
  • low temperature sintering 120 ° C., 30 minutes
  • the ejectability was evaluated in the same manner as in Example 7 except that the ink (12) was used instead of the ink (8). It was confirmed that the initial injection was well injected from all the nozzles. The ejection was stopped for 5 minutes after the initial ejection for the reinjection after intermittent leaving, and then resumed. It was confirmed that the ink droplets were successfully ejected from all the nozzles without clogging of the nozzles. In addition, even when the ejection was stopped for 10 minutes from the initial ejection and then resumed, it was confirmed that the ink droplets were favorably ejected from all the nozzles without clogging of the nozzles.
  • the ink (12) has good injection stability in ink jet printing, but a sintered body exhibiting good conductivity can not be obtained at low temperature sintering (120 ° C., 30 minutes).
  • the ink (13) can obtain a sintered body exhibiting good conductivity by low temperature sintering (120 ° C., 30 minutes), but the injection is unstable in ink jet printing.
  • the ejectability was evaluated in the same manner as in Example 7 except that the ink (14) was used instead of the ink (8). It was confirmed that the initial injection was well injected from all the nozzles. With regard to re-injection after intermittent leaving, the ejection was stopped for 3 minutes from the initial ejection, and then resumed, the ink droplet showed a flying curve, the ejection was stopped for 5 minutes from the initial ejection, and then resumed, multiple nozzles The flight curve was observed at the site, and it was confirmed that the normal ejection was not completed.
  • the ink (14) can obtain a sintered body exhibiting good conductivity by low temperature sintering (120 ° C., 30 minutes), but the injection is unstable in ink jet printing.
  • An ink for ink jet printing comprising surface modified silver nanoparticles (A) and a dispersion medium (B),
  • the above (A) is a surface modified silver nanoparticle having a configuration in which the surface of the silver nanoparticle is coated with a protective agent containing an amine,
  • the content of (A) (in terms of silver element) is 30% by weight or more of the total amount of the ink
  • the (B) contains (b-1) a secondary alcohol and / or a tertiary alcohol, and (b-2) a hydrocarbon, and the sum of the (b-1) and the (b-2)
  • the ink whose content is 70% by weight or more of the total amount of the (B).
  • An ink for inkjet printing comprising surface modified silver nanoparticles (A) and a dispersion medium (B),
  • the above (A) is a surface modified silver nanoparticle having a configuration in which the surface of the silver nanoparticle is coated with a protective agent containing an amine,
  • the content of (A) (in terms of silver element) is more than 40% by weight and 70% by weight or less of the total amount of the ink
  • (B-1) contains (b-1) a secondary alcohol and / or a tertiary alcohol having a boiling point of 185 ° C. or higher, and (b-2) a hydrocarbon having a boiling point of 200 ° C.
  • (b-2) is a linear aliphatic hydrocarbon having 15 or more carbon atoms (preferably 15 to 20, particularly preferably 15 to 18) The ink described in.
  • (b-2) is a chain aliphatic hydrocarbon having a boiling point of 280 to 300 ° C. and having 15 or more carbon atoms (preferably 15 to 20, particularly preferably 15 to 18),
  • (b-2) is a chain aliphatic hydrocarbon having a boiling point of 280 to 300 ° C. and having 15 or more carbon atoms (preferably 15 to 20, particularly preferably 15 to 18), [6] The ink according to any one of to [10].
  • An ink for inkjet printing comprising surface modified silver nanoparticles (A) and a dispersion medium (B),
  • the above (A) is a surface modified silver nanoparticle having a configuration in which the surface of the silver nanoparticle is coated with a protective agent containing an amine,
  • the content of (A) (in terms of silver element) is 30 to 40% by weight of the total amount of the ink
  • the (B) contains (b-1) a secondary alcohol and / or a tertiary alcohol, and (b-2) a hydrocarbon, and the sum of the (b-1) and the (b-2) The ink whose content is 70% by weight or more of the total amount of the (B).
  • (b-2) is a linear aliphatic hydrocarbon having 15 or more carbon atoms (preferably 15 to 20, particularly preferably 15 to 18) The ink described in.
  • the (b-2) is a linear aliphatic having a boiling point of 200 to 280 ° C. (preferably 230 to 270 ° C.) and a carbon number of 15 or more (preferably 15 to 20, particularly preferably 15 to 18)
  • the protective agent in the above (A) is, as an amine, an aliphatic monoamine (1) having 6 or more carbon atoms in total, an aliphatic monoamine (2) having 5 or less carbon atoms in total, and / or 8 or less carbon atoms in total
  • the ratio of the content of (b-1) to (b-2) in the (B) (the former / the latter (weight ratio)) is 50/50 to 95/5, [1] to [1] 20.
  • the ink according to any one of the above 20 is, as an amine, an aliphatic monoamine (1) having 6 or more carbon atoms in total, an aliphatic monoamine (2) having 5 or less carbon atoms in total, and / or 8 or less carbon atoms in total
  • the ink according to any one of [1] to [19] which comprises an aliphatic diamine (3).
  • the ink of the present invention can be suitably used for producing electronic components (for example, circuits, wirings, electrodes, etc.) on a plastic substrate using an inkjet printing method.

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Abstract

インクジェット印刷法により電子部品を製造する用途に用いられるインクであって、酸素の存在下でも銀ナノ粒子の分散性を長期安定的に維持することができ、焼結により、導電性に優れた焼結体が得られるインクを提供する。 本発明のインクは、表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)とを含むインクジェット印刷用のインクであって、前記(A)が、銀ナノ粒子の表面がアミンを含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾銀ナノ粒子であり、前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の30重量%以上であり、前記(B)が、(b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールと、(b-2)炭化水素とを含有し、前記(b-1)と(b-2)の合計含有量が、前記(B)全量の70重量%以上である。

Description

インクジェット印刷用インク
 本発明は、インクジェット印刷法により電子部品を製造する用途に用いられるインクに関する。本願は、2017年12月7日に日本に出願した、特願2017-234967号、及び特願2017-234968号の優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 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、工程が煩雑であり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、印刷法によって導電性物質を基板上に付着させることにより、電子部品を直接形成する方法が検討されている。
 導電性物質として、例えば、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、銀ナノ粒子は、凝集し易いことが問題である。
 特許文献1には、銀ナノ粒子の表面をアミンを含む保護剤で被覆することで、銀ナノ粒子の凝集を抑制できることが記載され、このようにして得られる表面修飾銀ナノ粒子を、例えば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、例えば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。
国際公開第2015/060084号
 しかし、前記特許文献1に記載のインクは、酸素の不存在下では経時安定的に分散状態を維持することができるが、酸素と接触することにより分散性が徐々に低下し、銀ナノ粒子の凝集が進行することがわかった。
 また、インクジェット印刷法により高膜厚の塗膜を形成するためには、インク中の銀濃度を上昇させることが求められるが、銀濃度を上昇させるとインクジェットヘッドのノズルが詰まりやすくなり、射出が不安定になることが問題である。
 実際、前記特許文献1に記載のインクは、銀濃度が40重量%程度であれば良好な射出安定性が得られるが、銀濃度を上げるとインクジェットヘッドのノズル口に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(設定した射出角度とは異なる角度で射出されること)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ことがわかった。
 そして、銀濃度が高いインクの射出安定性を確保する為には、インクに含まれる分散媒を、揮発し難い分散媒(例えば、従来の分散媒より高い沸点を有する分散媒)に変更することが考えられるが、それだけでは、特に低温焼結の場合において、インクジェット印刷法により描画した銀塗膜からの分散媒の蒸散が遅延することに起因して銀ナノ粒子の焼結性が低下し、得られる焼結体の導電性が低下する場合があることがわかった。
 従って、本発明の目的は、インクジェット印刷法により電子部品を製造する用途に用いられるインク(導電性インク)であって、酸素の存在下でも銀ナノ粒子の分散性を長期安定的に維持することができ、焼結により、導電性に優れた焼結体が得られるインクを提供することにある。
 本発明の他の目的は、インクジェット印刷法により電子部品を製造する用途に用いる、銀ナノ粒子を高濃度に含有するインク(導電性インク)であって、射出安定性及び低温焼結性に優れたインクを提供することにある。
 本発明の他の目的は、前記インクを用いる電子デバイスの製造方法を提供することにある。
 本発明の他の目的は、前記インクの焼結体を備えた電子デバイスを提供することにある。
 本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
1.アミンを含む保護剤で被覆された銀ナノ粒子をアルコールと炭化水素とを含む分散媒に分散させて得られるインクは、銀が酸素と接触することで活性化され、アルコールの酸化反応を促進する触媒として作用すること
2.前記アルコールとして第1級アルコールを使用する場合、第1級アルコールは酸化されやすく、酸化されてアルデヒドとなり、当該アルデヒドは、銀ナノ粒子の保護剤としてのアミンと容易に反応してイミンを形成するため、保護剤としてのアミンが減少し、それにより銀ナノ粒子の分散性が低下して、射出が不安定となること
3.前記アルコールとして第2級又は第3級アルコールを使用すると、これらのアルコールは酸化され難く、また、酸化された場合もケトンとなり、ケトンはアルデヒドと比較してアミンとの反応性が低いため、銀ナノ粒子の保護剤としてのアミンの減少を抑制することができ、銀ナノ粒子の分散性を長期安定的に維持することができ、射出安定性が得られること
4.適度に高沸点を有するアルコールと炭化水素とを分散媒として使用すると、印刷時における分散媒の揮発を抑制することができ、それによりインクが固化してインクジェットヘッドのノズル口を閉塞することを抑制し、優れた射出性を安定的に維持することができ、且つ低温焼結でも優れた導電性を有する焼結体を形成することができること
 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。
 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。また、粒子径は、動的光散乱法により求められる。更に、本明細書中の沸点は常圧下(760mmHg)での値である。
 すなわち、本発明は、表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)とを含むインクジェット印刷用のインクであって、
前記(A)が、銀ナノ粒子の表面がアミンを含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾銀ナノ粒子であり、
前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の30重量%以上であり、
前記(B)が、(b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールと、(b-2)炭化水素とを含有し、前記(b-1)と(b-2)の合計含有量が、前記(B)全量の70重量%以上であるインクを提供する。
 本発明は、また、前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の40重量%を超え、70重量%以下である前記インクを提供する。
 本発明は、また、(b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールが、沸点が185℃以上の第2級アルコール及び/又は第3級アルコールである前記インクを提供する。
 本発明は、また、(b-2)炭化水素が、沸点が200℃以上の炭化水素である前記インクを提供する。
 本発明は、また、前記(b-1)における第2級アルコール及び/又は第3級アルコールが、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インクを提供する。
 本発明は、また、前記(A)における保護剤が、アミンとして、総炭素数6以上の脂肪族モノアミン(1)と、総炭素数5以下の脂肪族モノアミン(2)及び/又は総炭素数8以下の脂肪族ジアミン(3)とを含む前記インクを提供する。
 本発明は、また、前記(B)における(b-1)と(b-2)との含有量の比(前者/後者(重量比))が50/50~95/5である前記インクを提供する。
 本発明は、また、120℃で30分間焼結して得られる焼結体の体積抵抗率が15μΩcm以下である前記インクを提供する。
 本発明は、また、基板上に、前記インクを、インクジェット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。
 本発明は、また、基板上に、前記インクの焼結体を備えた、電子デバイスを提供する。
 本発明のインクは分散安定性に優れ、酸素の存在下でも、長期に亘って銀ナノ粒子の凝集を抑制することができる。そのため、インクジェット印刷用途に用いた場合、良好な吐出性を長期安定的に有し、連続的に射出を行う場合はもちろん、間欠的に射出を行う場合でも、インクジェットヘッドのノズル口にインクが固化して付着することを防止して、飛行曲がりが発生したり、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)、優れた導電性を有する焼結体を形成する。そのため、本発明のインクは、インクジェット印刷法を使用して、プラスチック基板上に電子部品(例えば、回路、配線、電極等)を製造する用途に好適に使用することができる。
 [インクジェット印刷用インク]
 本発明のインクは、表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)とを含むインクジェット印刷用のインクであって、
前記(A)が、銀ナノ粒子の表面がアミンを含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾銀ナノ粒子であり、
前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の30重量%以上であり、
前記(B)が、(b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールと、(b-2)炭化水素とを含有し、前記(b-1)と(b-2)の合計含有量が、前記(B)全量の70重量%以上であることを特徴とする。
 (表面修飾銀ナノ粒子(A))
 本発明における表面修飾銀ナノ粒子(A)は、銀ナノ粒子の表面が、アミンを含む保護剤で被覆された構成、より詳細には、銀ナノ粒子表面にアミンの非共有電子対が電気的に配位した構成を有する。そのため、本発明における表面修飾銀ナノ粒子(A)は、銀ナノ粒子同士の間隔を確保することができ、再凝集を抑制することができる。すなわち、本発明における表面修飾銀ナノ粒子(A)は、分散性に優れる。
 前記表面修飾銀ナノ粒子(A)は、銀ナノ粒子部と、これを被覆する表面修飾部(すなわち、銀ナノ粒子を被覆している部分であって、アミンを含む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、銀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、表面修飾銀ナノ粒子における銀ナノ粒子部と表面修飾部の各重量は、例えば、表面修飾銀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。
 前記表面修飾銀ナノ粒子(A)における、銀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。
 前記表面修飾銀ナノ粒子(A)としては、後述の製造方法で得られる表面修飾銀ナノ粒子を使用することが好ましい。
 (分散媒(B))
 本発明における分散媒(B)は、前記表面修飾銀ナノ粒子(A)を分散する分散媒である。分散媒(B)は、少なくとも、(b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールと、(b-2)炭化水素とを含有する。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、それぞれ単独では、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。
 (b-1:第2級アルコール、第3級アルコール)
 前記(b-1)における第2級アルコール及び第3級アルコールには、それぞれ、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、なかでも表面修飾銀ナノ粒子(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。従って、前記(b-1)における第2級アルコールとしては脂環式第2級アルコールが好ましく、第3級アルコールとしては脂環式第3級アルコールが好ましい。
 前記(b-1)の沸点は、例えば75℃以上、好ましくは80℃以上、更に好ましくは130℃以上、特に好ましくは170℃以上、最も好ましくは180℃以上である。
 本発明のインクが、前記表面修飾銀ナノ粒子(A)を高濃度に含有する場合(例えば、前記(A)の含有量(銀元素換算)がインク全量の40重量%超である場合;以後、「高濃度インク」と称する場合がある)、前記(b-1)の沸点は185℃以上が好ましく、特に好ましくは190℃以上、最も好ましくは200℃以上、とりわけ好ましくは210℃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。
 本発明のインクが、前記表面修飾銀ナノ粒子(A)を中濃度に含有する場合(例えば、前記(A)の含有量(銀元素換算)がインク全量の30~40重量%ある場合;以後、「中濃度インク」と称する場合がある)、前記(b-1)の沸点は75℃以上が好ましく、特に好ましくは150℃以上、最も好ましくは170℃以上、特に好ましくは186℃以上、とりわけ好ましくは190℃以上である。また、沸点の上限は、例えば250℃、好ましくは210℃、特に好ましくは200℃である。
 前記(b-1)の沸点が前記範囲であると、印刷時温度における揮発を抑制することができる。また、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、射出安定性と低温焼結性とを兼ね備える。一方、前記(b-1)の沸点が前記範囲を下回ると、印刷中にインクの流動性が低下してインクジェットヘッドのノズル口に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。また、前記(b-1)の沸点が前記範囲を上回ると、低温焼結の場合に揮発が遅滞することにより、優れた導電性を有する焼結体が得られにくくなる傾向がある。
 脂環式第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。
 脂環式第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。
 前記(b-1)としては、とりわけ、第2級アルコール(特に、脂環式第2級アルコール)を少なくとも含有することが、表面修飾銀ナノ粒子(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60~100重量%であることが好ましく、下限は、より好ましくは70重量%、特に好ましくは80重量%、最も好ましくは90重量%である。
 (b-2:炭化水素)
 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、表面修飾銀ナノ粒子(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。
 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、特に好ましくは200℃以上である。
 本発明のインクが高濃度インクである場合、前記(b-2)の沸点は200℃以上が好ましく、特に好ましくは250℃以上、最も好ましくは275℃以上、とりわけ好ましくは280℃以上である。また、沸点の上限は、例えば300℃である。
 本発明のインクが中濃度インクである場合、前記(b-2)の沸点は200℃以上が好ましく、特に好ましくは250℃以上、最も好ましくは260℃以上、とりわけ好ましくは265℃以上である。また、沸点の上限は、例えば300℃、好ましくは285℃、特に好ましくは280℃である。
 前記(b-2)の沸点が前記範囲であると、印刷時温度における揮発を抑制することができる。また、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、射出安定性と低温焼結性とを兼ね備える。一方、前記(b-2)の沸点が前記範囲を下回ると、印刷中にインクの流動性が低下してインクジェットヘッドのノズル口に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。また、前記(b-2)の沸点が前記範囲を上回ると、低温焼結の場合に揮発が遅滞することにより、優れた導電性を有する焼結体が得られにくくなる傾向がある。
 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。
 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。
 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。
 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。
 本発明のインクは、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。そのため、上記表面修飾銀ナノ粒子(A)の分散性、及び分散安定性に優れる。それは、前記(b-1)は、第1級アルコールに比べて酸化され難く、また、酸化された場合はケトンとなるが、当該ケトンは第1級アルコールの酸化物であるアルデヒドに比べてアミンとの反応性が低いため、銀ナノ粒子の保護剤としてのアミンの減少を抑制することができ、銀ナノ粒子同士の凝集抑制作用を有する銀ナノ粒子の表面修飾部の損失を抑制することができるためである。
 分散媒(B)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、最も好ましくは70/30~80/20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、射出安定性が低下する傾向がある。
 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、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、前記(B)全量の30重量%以下であり、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、増粘により射出性が低下したり、銀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。
 また、本発明における分散媒(B)は、第1級アルコールを含有していても良いが、第1級アルコールの含有量は、前記(B)全量(若しくは、前記(b-1)と前記(b-2)の合計含有量)の30重量%以下であり、好ましくは25重量%以下、より好ましくは20重量%以下、更に好ましくは15重量%以下、特に好ましくは10重量%以下、最も好ましくは5重量%以下、とりわけ好ましくは3重量%以下である。第1級アルコールは酸化されやすく、酸化されるとアルデヒドとなり、当該アルデヒドは、銀ナノ粒子の保護剤としてのアミンと反応してイミンを形成するため、保護剤としてのアミンが減少することにより分散性が低下する。そのため、第1級アルコールの含有量が上記範囲を上回ると、インクの分散性を長期安定的に維持することが困難となるため好ましくない。
 本発明のインクジェット印刷用インクは、上記表面修飾銀ナノ粒子(A)、分散媒(B)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、粘着性付与材(例えば、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、石油樹脂、ゴム状弾性体等)等の添加剤を必要に応じて含有することができる。
 (インクの製造方法)
 本発明のインクは、例えば、銀化合物と、アミンを含む保護剤とを混合して、前記銀化合物とアミン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)を経て表面修飾銀ナノ粒子(A)を製造し、得られた表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)を混合する工程(インクの調製工程)を経て製造することができる。
 (錯体生成工程)
 錯体生成工程は、銀化合物と、アミンを含む保護剤とを混合して、前記銀化合物とアミンを含む錯体を生成させる工程である。前記銀化合物としては、加熱により容易に分解して金属銀を生成する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、還元剤無しに熱分解することができ、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。
 保護剤として使用する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。
 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。
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 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又は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。
 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。
 R1、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、s-ブチル基、t-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1~20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2~20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3~20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3~20程度のシクロアルケニル基等を挙げることができる。
 R4~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。
 R8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。
 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。
 モノアミン(1)は、銀ナノ粒子の表面に吸着することにより、銀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、銀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。
 上記モノアミン(1)のなかでも、アミノ基が銀ナノ粒子表面に吸着した際に他の銀ナノ粒子との間隔を確保できるため、銀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。
 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、それ自体は銀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)より極性が高く銀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)で銀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。
 モノアミン(2)としては、例えば、エチルアミン、n-プロピルアミン、イソプロピルアミン、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の第一級アミン;N,N-ジメチルアミン、N,N-ジエチルアミン、N-メチル-N-プロピルアミン、N-エチル-N-プロピルアミン等の、直鎖状又は分岐鎖状アルキル基を有する総炭素数2~5の第二級アミン等を挙げることができる。
 モノアミン(2)としては、なかでも、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)の第一級アミンが好ましく、とりわけn-ブチルアミン等の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。
 ジアミン(3)の総炭素数は8以下(例えば、1~8)であり、前記モノアミン(1)より極性が高く銀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銀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銀ナノ粒子は、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)で銀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。
 前記ジアミン(3)としては、例えば、エチレンジアミン、1,3-プロパンジアミン、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。
 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。
 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銀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銀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銀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)のジアミンが好ましく、総炭素数5以下(例えば、1~5)のジアミンがより好ましい。
 本発明におけるアミンとして、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場合において、これらの使用割合は、特に限定されないが、アミン全量[モノアミン(1)+モノアミン(2)+ジアミン(3);100モル%]を基準として、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)
 さらに、モノアミン(1)とモノアミン(2)とジアミン(3)とを共に使用する場合、モノアミン(2)とジアミン(3)の各含有量は、アミン全量[モノアミン(1)+モノアミン(2)+ジアミン(3);100モル%]を基準として、下記範囲であることが好ましい。
 モノアミン(2):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):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)
 モノアミン(1)を上記範囲で含有することにより、銀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、銀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銀ナノ粒子表面からアミン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。
 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アミンを銀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。
 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銀ナノ粒子は、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。
 本発明においては、銀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銀ナノ粒子表面からアミン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。
 本発明において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60~100重量%が好ましく、下限は、特に好ましくは80重量%、最も好ましくは90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。
 前記アミン[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、原料の前記銀化合物の銀原子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。前記アミン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銀化合物が残存しやすくなり、銀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。
 本発明においては、銀ナノ粒子の分散性をさらに向上させることを目的に、保護剤として、更に、脂肪族モノカルボン酸を1種又は2種以上使用しても良い。
 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。
 これらのなかでも、炭素数8~18の飽和又は不飽和の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銀ナノ粒子表面に吸着した際に、炭素数8~18の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素鎖が立体障害となることにより他の銀ナノ粒子との間隔を確保することができ、銀ナノ粒子同士の凝集を防ぐ作用が向上する。
 前記脂肪族モノカルボン酸の使用量としては、銀化合物の銀原子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。前記脂肪族モノカルボン酸の使用量が、上記範囲を下回ると、安定性向上効果が得られにくい。一方、前記脂肪族モノカルボン酸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。
 アミンを含む保護剤と銀化合物との反応は、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。
 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、得られる表面修飾銀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。
 また、分散媒の使用量は、銀化合物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。
 アミンを含む保護剤と銀化合物との反応は、常温(5~40℃)で行うことが好ましい。前記反応には、銀化合物へのアミン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。
 アミンを含む保護剤と銀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、銀-アミン錯体が得られる。
 (熱分解工程)
 熱分解工程は、錯体生成工程を経て得られた銀-アミン錯体(=銀化合物にアミンが配位結合したもの)を熱分解して、表面修飾銀ナノ粒子を形成する工程であり、以下の反応が進行していると考えられる。
 すなわち、銀-アミン錯体を加熱することにより、アミンが配位結合したままの状態で銀化合物が熱分解する。これにより、アミンが配位結合した銀原子が得られる。次に、アミンが配位した銀原子が凝集して、アミン保護膜で被覆された銀ナノ粒子、すなわち表面修飾銀ナノ粒子が形成される。
 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、表面修飾銀ナノ粒子が生成する温度であればよく、銀-アミン錯体がシュウ酸銀-アミン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。表面修飾銀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。
 また、銀-アミン錯体の熱分解は、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。
 (洗浄工程)
 銀-アミン錯体の熱分解反応終了後、過剰の保護剤(例えば、アミン)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行うことが好ましく、必要に応じて2回以上繰り返し行ってもよい。
 デカンテーションは、例えば、懸濁状態の表面修飾銀ナノ粒子を洗浄剤で洗浄し、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、表面修飾銀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。また、デカンテーション終了後の表面修飾銀ナノ粒子は、乾燥・固化することなく、湿潤状態のままで後述のインクの調製工程へ供することが、表面修飾銀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。
 (インクの調製工程)
 インクの調製工程は、上記工程を経て得られた表面修飾銀ナノ粒子(A)(好ましくは、湿潤状態の表面修飾銀ナノ粒子(A))と分散媒(B)と、必要に応じて添加剤とを混合して、本発明のインクを得る工程である。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、下記組成のインクが得られる範囲において、適宜調整することができる。
 本発明のインク全量(100重量%)における、表面修飾銀ナノ粒子(A)の含有量(銀元素換算)は30重量%以上であり、例えば30~70重量%程度が好ましい。下限は、より高膜厚の塗膜若しくは焼結体が得られる点で、特に好ましくは35重量%である。上限は、インクジェットヘッドノズルからの射出安定性の観点から、より好ましくは65重量%、特に好ましくは60重量%である。
 本発明のインクの、表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)の合計含有量に対する、表面修飾銀ナノ粒子(A)の含有量の比[(A)/((A)+(B))]は30重量%以上であり、例えば30~70重量%程度が好ましい。下限は、より高膜厚の塗膜若しくは焼結体が得られる点で、特に好ましくは35重量%である。上限は、インクジェットヘッドノズルからの射出安定性の観点から、より好ましくは65重量%、特に好ましくは60重量%である。
 本発明のインクが高濃度インクである場合、表面修飾銀ナノ粒子(A)の含有量(銀元素換算)は、分散媒(B)100重量部に対して、例えば70~230重量部、好ましくは100~150重量部である。
 本発明のインクが高濃度インクである場合、前記比[(A)/((A)+(B))]は、例えば40重量%を超え、70重量%以下である。下限は、より高膜厚の塗膜若しくは焼結体が得られる点で、好ましくは42重量%、特に好ましくは45重量%、最も好ましくは50重量%である。上限は、インクジェットヘッドのノズルからの射出安定性の観点から、65重量%がより好ましい。
 本発明のインクが中濃度インクである場合、表面修飾銀ナノ粒子(A)の含有量(銀元素換算)は、分散媒(B)100重量部に対して、例えば43~67重量部、好ましくは50~65重量部である。
 本発明のインクが中濃度インクである場合、前記比[(A)/((A)+(B))]は、例えば30~40重量%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点で、35重量%が好ましい。
 本発明のインク全量(100重量%)における、分散媒(B)の含有量は、例えば70重量%以下、好ましくは65重量%以下である。下限は、例えば30重量%、好ましくは40重量%である。本発明のインクは、分散媒(B)を前記範囲で含有することにより、インクジェット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。
 本発明のインクは、分散媒(B)として前記(b-1)と前記(b-2)とを含有する。前記(b-1)と前記(b-2)の合計含有量は、分散媒(B)全量(すなわち、本発明のインクに含まれる分散媒全量;100重量%)の70重量%以上であり、好ましくは75重量%以上、特に好ましくは80重量%以上、最も好ましくは85重量%以上である。
 本発明のインクに含まれる分散媒(B)全量における(b-1)の含有量(2種以上含有する場合はその総量)は、例えば50~85重量%、好ましくは55~80重量%、特に好ましくは60~75重量%、最も好ましくは60~70重量%である。
 本発明のインクに含まれる分散媒(B)全量における(b-2)の含有量(2種以上含有する場合はその合計含有量)は、例えば5~45重量%、好ましくは10~40重量%、特に好ましくは15~30重量%、最も好ましくは15~25重量%である。
 更に、本発明のインクに含まれる分散媒(B)全量(若しくは、前記(b-1)と前記(b-2)の合計含有量)における、第1級アルコールの含有量は30重量%以下であり、好ましくは25重量%以下、更に好ましくは20重量%以下、更に好ましくは15重量%以下、更に10重量%以下であり、特に好ましくは5重量%以下、最も好ましくは3重量%以下である。
 更にまた、本発明のインクにおける第1級アルコールの含有量は、表面修飾銀ナノ粒子(A)100重量部に対して、例えば50重量部以下、好ましくは30重量部以下、より好ましくは25重量部以下、更に好ましくは20重量部以下、更に好ましくは15重量部以下、更に10重量部以下であり、特に好ましくは5重量部以下、最も好ましくは3重量部以下である。
 また、本発明のインク全量(100重量%)における、表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)の合計含有量の占める割合は、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。
 また、本発明のインク全量(100重量%)における、表面修飾銀ナノ粒子(A)と(b-1)と(b-2)の合計含有量の占める割合は、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。
 本発明のインクの粘度は、インク中の表面修飾銀ナノ粒子(A)含有量によって変動するが、本発明のインクが中濃度インクである場合、粘度(25℃、せん断速度10(1/s)における)は、例えば20mPa・s以下(例えば、2~20mPa・s)であり、好ましくは3~15mPa・s、特に好ましくは5~15mPa・sである。尚、インクの粘度(mPa・s)は、落球式粘度計(例えば、Lovis2000M)又は回転粘度計(例えば、BM型)を用いて測定することができる。
 本発明のインクは、上述の分散媒(B)を含有するため、イミン含有量の経時による上昇を極めて低く抑制することができる。すなわち、表面修飾銀ナノ粒子(A)の表面修飾部を構成するアミンの経時による減少を極めて低く抑制することができる。そのため、本発明のインクは分散安定性に優れる。
 また、本発明のインクは、上述の分散媒(B)を含有するため、表面修飾銀ナノ粒子(A)の分散安定性に優れ、良好な射出性を長期に亘って安定的に維持することができる。また、本発明のインクは低温焼結性に優れ、低温焼結により導電性に優れた焼結体が得られる。そのため、本発明のインクはインクジェット印刷用に好適に使用することができる。
 [電子デバイスの製造方法]
 本発明の電子デバイスの製造方法は、基板上に、本発明のインクをインクジェット印刷法により塗布する工程、及び焼結する工程を含む。これにより、本発明のインクの焼結体(好ましくは、本発明のインクの焼結体からなる、回路、配線、電極等の電子部品)を備えた、電子デバイスが得られる。
 本発明の電子デバイスの製造方法では、本発明の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、特に好ましくは130℃以下、最も好ましくは120℃以下である。焼結温度の下限は60℃程度であり、より短時間で焼結可能な点で100℃が好ましい。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。
 本発明のインクを使用すれば、低温焼結でも(例えば、120℃で30分のような、低温で短時間の焼結でも)、銀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。
 本発明のインクの焼結体の導電性は、前記インク中の表面修飾銀ナノ粒子(A)含有量によって変動する。
 例えば、本発明のインクが中濃度インクである場合、得られる焼結体の体積抵抗率は、例えば15μΩcm以下、好ましくは13μΩcm以下、より好ましくは12μΩcm以下、更に好ましくは10μΩcm以下)である。
 例えば、本発明のインクが高濃度インクである場合、得られる焼結体の体積抵抗率は、例えば10μΩcm以下、好ましくは9μΩcm以下である。
 本発明の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、ガラス製基板、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や、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。
 本発明の電子デバイスの製造方法により得られる電子デバイスには、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シールド等が含まれる。
 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。
 尚、実施例及び比較例で使用の分散媒は以下の通りである。
<第2級アルコール>
 DL-メントール、沸点212℃、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196.5℃、東京化成工業(株)製試薬
 3,5-ジメチルシクロヘキサノール、沸点185℃、東京化成工業(株)製試薬
 1-シクロヘキシルエタノール、沸点189℃、東京化成工業(株)製試薬
 2-エチルシクロヘキサノール、沸点79℃、東京化成工業(株)製試薬
<第3級アルコール>
 1-メチルシクロヘキサノール、沸点168℃、東京化成工業(株)製試薬
<第1級アルコール>
 シクロヘキサンメタノール、沸点181℃、東京化成工業(株)製試薬
 シクロヘキサンエタノール、沸点206~207℃、東京化成工業(株)製試薬
<炭化水素>
 n-ヘキサデカン、沸点287℃、東京化成工業(株)製試薬
 n-ペンタデカン、沸点271℃、東京化成工業(株)製試薬
 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、シュウ酸銀とn-ブタノールとを含む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。
 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(詳細には、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、表面修飾銀ナノ粒子がアミン混合液中に懸濁した、濃青色の懸濁液を得た。
 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。
 実施例1
 調製例1で得られた湿潤状態の表面修飾銀ナノ粒子に、分散媒としてDL-メントール/n-ヘキサデカン(75/25(重量比))を、銀濃度が37重量%となるように加えて撹拌し、インク(1)を得た。
 (導電性試験)
 インク(1)を、スピンコート法により無アルカリガラス板上に塗布し、塗膜を形成した。形成された塗膜を、ホットプレートを使用して、120℃、30分間の条件で速やかに焼結し、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率を4端子法により測定したところ、11.4μΩcmと良好な導電性を示した。
 (ろ過試験)
 更に、得られた直後のインク(1)をシリンジフィルター(孔径:0.2μm)を用いたろ過試験に付したところ、15mL以上ろ過可能であった。
 インク(1)を5℃で23日間保管後、同様の方法でろ過したところ、15mL以上ろ過可能であり、分散安定性は良好であった。
 更にまた、インク(1)20mLをフラスコに入れ、50℃で9時間撹拌して、分散安定性の加速試験を実施した。加速試験前後のインク(1)中のアミン濃度をそれぞれ分析したところ、試験前のドデシルアミンは33mmol/kg、試験後のドデシルアミンは32mmol/kgであり、試験の前後でドデシルアミン濃度に変化はなかった。また、加速試験後のインク(1)をGC/MS分析に付したところ、イミンは確認されなかった。
 実施例2
 分散媒として、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール/n-ペンタデカン(75/25(重量比))を使用した以外は実施例1と同様にしてインク(2)を得た。
 インク(1)に代えて、インク(2)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は9.6μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 また、得られた直後のインク(2)を、実施例1と同様のろ過試験に付したところ、15mL以上ろ過可能であった。
 更に、インク(2)を5℃で21日間保管後、同様の方法でろ過したところ、15mL以上ろ過可能であり、分散安定性は良好であった。
 実施例3
 分散媒を3,5-ジメチルシクロヘキサノール/n-ペンタデカン(75/25(重量比))に変更した以外は実施例1と同様にしてインク(3)を得た。
 インク(1)に代えて、インク(3)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は14.6μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 また、得られた直後のインク(3)を、実施例1と同様のろ過試験に付したところ、15mL以上ろ過可能であった。
 更に、インク(3)を5℃で23日間保管後、同様の方法でろ過したところ、15mL以上ろ過可能であり、分散安定性は良好であった。
 実施例4
 分散媒を1-シクロヘキシルエタノール/n-ペンタデカン(75/25(重量比))に変更した以外は実施例1と同様にしてインク(4)を得た。
 インク(1)に代えて、インク(4)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は7.2μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 また、得られた直後のインク(4)を、実施例1と同様のろ過試験に付したところ、15mL以上ろ過可能であった。
 更に、インク(4)を5℃で20日間保管後、同様の方法でろ過したところ、15mL以上ろ過可能であり、分散安定性は良好であった。
 実施例5
 分散媒を2-エチルシクロヘキサノール/n-ペンタデカン(75/25(重量比))に変更した以外は実施例1と同様にしてインク(5)を得た。
 インク(1)に代えて、インク(5)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は12.6μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 また、得られた直後のインク(5)を、実施例1と同様のろ過試験に付したところ、15mL以上ろ過可能であった。
 更に、インク(5)を5℃で25日間保管後、同様の方法でろ過したところ、15mL以上ろ過可能であり、分散安定性は良好であった。
 実施例6
 分散媒を1-メチルシクロヘキサノール/n-ペンタデカン(75/25(重量比))に変更した以外は実施例1と同様にしてインク(6)を得た。
 得られた直後のインク(6)を、実施例1と同様のろ過試験に付したところ、10mLろ過可能であった。
 更に、インク(6)を5℃で20日間保管後、同様の方法でろ過したところ、10mLろ過可能であり、分散安定性は良好であった。
 比較例1
 分散媒をシクロヘキサンメタノール/n-ペンタデカン(75/25(重量比))に変更した以外は実施例1と同様にしてインク(7)を得た。
 得られた直後のインク(7)を、実施例1と同様のろ過試験に付したところ、15mL以上ろ過可能であった。
 また、得られた直後のインク(7)中のアミン濃度を分析しところ、ドデシルアミンは21mmol/kg、イミンは2mmol/kgであった。
 このインク(7)を5℃で16日間保管後、同様の方法でろ過したところ、5mLでろ過できなくなった。
 5℃で16日間保管した後のインク(7)のアミン濃度を分析すると、ドデシルアミンは11mol/kg、イミンは10mol/kgであり、初期に比べてドデシルアミンは減少し、イミンは増加していた。
 また、インク(7)[ドデシルアミンを15mmol/kg、イミンを7mmol/kg含む]を50mLフラスコに入れ、50℃で9時間撹拌して分散安定性の加速試験を実施した。加速試験後のインク(7)中のアミン濃度を分析すると、ドデシルアミンは6mmol/kg、イミンは16mmol/kgであり、加速試験前に比べてドデシルアミンは減少し、イミンは増加していた。
 実施例7
 分散媒を3,3,5-トリメチルシクロヘキサノール/n-ヘキサデカン(重量比=75/25)に変更し、更に、銀濃度を50重量%に変更した以外は実施例1と同様にしてインク(8)を得た。
 インク(8)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。
 (導電性試験)
 インク(1)に代えて、インク(8)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は6.8μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 (射出性試験)
 また、インク(8)をインクジェット印刷(商品名「インクジェットヘッドKM512-SHX」、コニカミノルタ(株)製)に用いて射出性を評価した。
 初期射出性について、インクジェットヘッドからのインクの射出の様子を側方から捉える写真を撮影して確認した。その結果、すべてのノズルからインク液滴が良好に射出されていることが確認できた。
 間欠放置後の再射出について、初期射出から5分間又は10分間射出を停止し、その後再開した場合の射出性を確認した。その結果、いずれの場合にも、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。
 これらの結果から、インク(8)はインクジェット印刷において良好な射出安定性を有し、且つ低温焼結(120℃、30分間)により良好な導電性を示す焼結体が得られることが確認できた。
 実施例8
 分散媒をDL-メントール/n-ヘキサデカン(重量比=75/25)に変更した以外は実施例7と同様にしてインク(9)を得た。
 (導電性試験)
 インク(1)に代えて、インク(9)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.2μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は、8.8μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 (射出性試験)
 インク(8)に代えて、インク(9)を使用した以外は実施例7と同様にして射出性を評価した。
 初期射出性について、すべてのノズルから良好に射出されていることが確認できた。
 間欠放置後の再射出について、初期射出から5分間射出を停止し、その後再開したところ、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。また、初期射出から10分間、15分間、又は20分間射出を停止し、その後再開した場合でも、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。
 これらの結果から、インク(9)はインクジェット印刷において良好な射出安定性を有し、且つ低温焼結(120℃、30分間)により良好な導電性を示す焼結体が得られることが確認できた。
 実施例9
 分散媒をDL-メントール/n-ヘキサデカン(重量比=75/25)に変更し、銀濃度を55重量%に変更した以外は実施例7と同様にしてインク(10)を得た。
 (導電性試験)
 インク(1)に代えて、インク(10)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.1μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は、7.0μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 (射出性試験)
 インク(8)に代えて、インク(10)を使用した以外は実施例7と同様にして射出性を評価した。
 初期射出性について、すべてのノズルから良好に射出されていることが確認できた。
 間欠放置後の再射出について、初期射出から5分間射出を停止し、その後再開したところ、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。また、初期射出から10分間、又は15分間射出を停止し、その後再開した場合でも、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。
 これらの結果から、インク(10)はインクジェット印刷において良好な射出安定性を有し、且つ低温焼結(120℃、30分間)により良好な導電性を示す焼結体が得られることが確認できた。
 実施例10
 分散媒をDL-メントール/n-ヘキサデカン(重量比=75/25)に変更し、銀濃度を60重量%に変更した以外は実施例7と同様にしてインク(11)を得た。
 (導電性試験)
 インク(1)に代えて、インク(11)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.4μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は、7.5μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 (射出性試験)
 インク(8)に代えて、インク(11)を使用した以外は実施例7と同様にして射出性を評価した。
 初期射出性について、すべてのノズルから良好に射出されていることが確認できた。
 間欠放置後の再射出について、初期射出から5分間射出を停止し、その後再開したところ、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。また、初期射出から10分間、又は15分間射出を停止し、その後再開した場合でも、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。
 これらの結果からインク(11)は、インクジェット印刷において良好な射出安定性を有し、且つ低温焼結(120℃、30分間)により良好な導電性を示す焼結体が得られることが確認できた。
 比較例2
 分散媒をシクロヘキサンエタノール/n-ペンタデカン(重量比=75/25)に変更し、銀濃度を55重量%に変更した以外は実施例7と同様にしてインク(12)を得た。
 (導電性試験)
 インク(1)に代えて、インク(12)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は、1×108μΩcmであり、導電性がかなり低下した。
 (射出性試験)
 インク(8)に代えて、インク(12)を使用した以外は実施例7と同様にして射出性を評価した。
 初期射出性について、すべてのノズルから良好に射出されていることが確認できた。
 間欠放置後の再射出について、初期射出から5分間射出を停止し、その後再開したところ、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。また、初期射出から10分間射出を停止し、その後再開した場合でも、ノズルが詰まることなく、全てのノズルから良好にインク液滴が射出されていることが確認できた。
 これらの結果からインク(12)は、インクジェット印刷において良好な射出安定性を有するが、低温焼結(120℃、30分間)では、良好な導電性を示す焼結体が得られなかった。
 比較例3
 分散媒をシクロヘキサンメタノール/n-ペンタデカン(重量比=75/25)に変更した以外は実施例7と同様にしてインク(13)を得た。
 (導電性試験)
 インク(1)に代えて、インク(13)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は、11.0μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 (射出性試験)
 インク(8)に代えて、インク(13)を使用した以外は実施例7と同様にして射出性を評価した。
 初期射出性について、すべてのノズルから良好に射出されていることが確認できた。
 間欠放置後の再射出について、初期射出から3分間射出を停止し、その後再開したところ、インク液滴に飛行曲がりが見られ、正常な射出ができていないことが確認できた。
 これらの結果からインク(13)は、低温焼結(120℃、30分間)により良好な導電性を示す焼結体が得られるが、インクジェット印刷において射出が不安定であることが確認された。
 比較例4
 分散媒をシクロヘキサンメタノール/シクロヘキサンエタノール/n-ペンタデカン(重量比=60/15/25)に変更し、銀濃度を55重量%に変更した以外は実施例7と同様にしてインク(14)を得た。
 (導電性試験)
 インク(1)に代えて、インク(14)を使用した以外は実施例1と同様にして、1.0μm厚の焼結体を得た。得られた焼結体の体積抵抗率は、10.0μΩcmであり、良好な導電性を示した。
 (射出性試験)
 インク(8)に代えて、インク(14)を使用した以外は実施例7と同様にして射出性を評価した。
 初期射出性について、すべてのノズルから良好に射出されていることが確認できた。
 間欠放置後の再射出について、初期射出から3分間射出を停止し、その後再開したところ、インク液滴に飛行曲がりが見られ、初期射出から5分間射出を停止し、その後再開したところ、複数ノズルで飛行曲がりが見られ、正常な射出ができていないことが確認できた。
 これらの結果からインク(14)は、低温焼結(120℃、30分間)により良好な導電性を示す焼結体が得られるが、インクジェット印刷において射出が不安定であることが確認された。
 以上のまとめとして、本発明の構成及びそのバリエーションを以下に付記する。
[1] 表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)とを含むインクジェット印刷用のインクであって、
前記(A)が、銀ナノ粒子の表面がアミンを含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾銀ナノ粒子であり、
前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の30重量%以上であり、
前記(B)が、(b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールと、(b-2)炭化水素とを含有し、前記(b-1)と(b-2)の合計含有量が、前記(B)全量の70重量%以上
であるインク。
[2] 前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の40重量%を超え、70重量%以下である、[1]に記載のインク。
[3] (b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールが、沸点が75℃以上の第2級アルコール及び/又は第3級アルコールである、[1]又は[2]に記載のインク。
[4] (b-2)炭化水素が沸点が130℃以上の炭化水素である、[1]~[3]の何れか1つに記載のインク。
[5] 前記(b-1)が第2級アルコールである、[1]~[4]の何れか1つに記載のインク。
[6] 表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)とを含むインクジェット印刷用のインクであって、
前記(A)が、銀ナノ粒子の表面がアミンを含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾銀ナノ粒子であり、
前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の40重量%を超え、70重量%以下であり、
前記(B)が、(b-1)沸点が185℃以上の第2級アルコール及び/又は第3級アルコールと、(b-2)沸点が200℃以上の炭化水素とを含有し、前記(b-1)と(b-2)の合計含有量が、前記(B)全量の70重量%以上であるインク。
[7] 前記(b-1)における第2級アルコール及び/又は第3級アルコールが、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、[6]に記載のインク。
[8] 前記(b-1)が第2級アルコールである、[6]に記載のインク。
[9] 前記(b-1)が脂環式第2級アルコールである、[6]に記載のインク。
[10] 前記(b-1)が、沸点が185~220℃の、脂環式第2級アルコールである、[6]に記載のインク。
[11] 前記(b-2)が炭素数15以上(好ましくは15~20、特に好ましくは15~18)の鎖状脂肪族炭化水素である、[6]~[10]の何れか1つに記載のインク。
[12] 前記(b-2)が、沸点が280~300℃の、炭素数15以上(好ましくは15~20、特に好ましくは15~18)の鎖状脂肪族炭化水素である、[6]~[10]の何れか1つに記載のインク。
[13] 表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)とを含むインクジェット印刷用のインクであって、
前記(A)が、銀ナノ粒子の表面がアミンを含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾銀ナノ粒子であり、
前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の30~40重量%であり、
前記(B)が、(b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールと、(b-2)炭化水素とを含有し、前記(b-1)と(b-2)の合計含有量が、前記(B)全量の70重量%以上であるインク。
[14] 前記(b-1)における第2級アルコール及び/又は第3級アルコールが、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、[13]に記載のインク。
[15] 前記(b-1)が第2級アルコールである、[13]に記載のインク。
[16] 前記(b-1)が脂環式第2級アルコールである、[13]に記載のインク。
[17] 前記(b-1)が、沸点が80~220℃(好ましくは80~200℃)の、脂環式第2級アルコールである、[13]に記載のインク。
[18] 前記(b-2)が炭素数15以上(好ましくは15~20、特に好ましくは15~18)の鎖状脂肪族炭化水素である、[13]~[17]の何れか1つに記載のインク。
[19] 前記(b-2)が、沸点が200~280℃(好ましくは230~270℃)の、炭素数15以上(好ましくは15~20、特に好ましくは15~18)の鎖状脂肪族炭化水素である、[13]~[17]の何れか1つに記載のインク。

[20] 前記(A)における保護剤が、アミンとして、総炭素数6以上の脂肪族モノアミン(1)と、総炭素数5以下の脂肪族モノアミン(2)及び/又は総炭素数8以下の脂肪族ジアミン(3)とを含む、[1]~[19]の何れか1つに記載のインク。
[21] 前記(B)における(b-1)と(b-2)との含有量の比(前者/後者(重量比))が50/50~95/5である、[1]~[20]の何れか1つに記載のインク。
[22] 120℃で30分間焼結して得られる焼結体の体積抵抗率が15μΩcm以下である、[1]~[21]の何れか1つに記載のインク。
[23] 基板上に[1]~[22]の何れか1つに記載のインクを、インクジェット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。
[24] 基板上に[1]~[22]の何れか1つに記載のインクの焼結体を備えた電子デバイス。
 本発明のインクは、インクジェット印刷法を使用して、プラスチック基板上に電子部品(例えば、回路、配線、電極等)を製造する用途に好適に使用することができる。

Claims (10)

  1.  表面修飾銀ナノ粒子(A)と分散媒(B)とを含むインクジェット印刷用のインクであって、
    前記(A)が、銀ナノ粒子の表面がアミンを含む保護剤で被覆された構成を有する表面修飾銀ナノ粒子であり、
    前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の30重量%以上であり、
    前記(B)が、(b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールと、(b-2)炭化水素とを含有し、前記(b-1)と(b-2)の合計含有量が、前記(B)全量の70重量%以上であるインク。
  2.  前記(A)の含有量(銀元素換算)が、前記インク全量の40重量%を超え、70重量%以下である、請求項1に記載のインク。
  3.  (b-1)第2級アルコール及び/又は第3級アルコールが、沸点が185℃以上の第2級アルコール及び/又は第3級アルコールである、請求項1又は2に記載のインク。
  4.  (b-2)炭化水素が、沸点が200℃以上の炭化水素である、請求項1~3の何れか1項に記載のインク。
  5.  前記(b-1)における第2級アルコール及び/又は第3級アルコールが、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1~4の何れか1項に記載のインク。
  6.  前記(A)における保護剤が、アミンとして、総炭素数6以上の脂肪族モノアミン(1)と、総炭素数5以下の脂肪族モノアミン(2)及び/又は総炭素数8以下の脂肪族ジアミン(3)とを含む、請求項1~5の何れか1項に記載のインク。
  7.  前記(B)における(b-1)と(b-2)との含有量の比(前者/後者(重量比))が50/50~95/5である、請求項1~6の何れか1項に記載のインク。
  8.  120℃で30分間焼結して得られる焼結体の体積抵抗率が15μΩcm以下である、請求項1~7の何れか1項に記載のインク。
  9.  基板上に、請求項1~8の何れか1項に記載のインクを、インクジェット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。
  10.  基板上に、請求項1~8の何れか1項に記載のインクの焼結体を備えた、電子デバイス。
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