WO2022034755A1 - 金属ペースト - Google Patents

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WO2022034755A1
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carboxylic acid
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友秀 吉田
奨 坂上
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花王株式会社
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    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Definitions

  • the present invention relates to a metal paste and a method for producing a metal film using the metal paste.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-206722 (Patent Document 1), from the group consisting of formic acid and copper formate, for the purpose of providing a metallic copper film having few voids, good conductivity, and good adhesion to a substrate. Liquid compositions containing at least one selected, copper oxide particles, and a solvent are described. Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • Patent Document 2 prepares silver suitable for reducing silver oxide to silver at a relatively low temperature and at the same time obtaining an interlayer connection between a silver film, a silver image, or a substrate having an insulating layer.
  • a method for producing silver is described in which silver oxide is reduced to silver by heat from a mixture consisting of at least silver oxide and an alkyl ether carboxylate silver salt having a polyoxyalkylene group added.
  • Patent Document 3 the sun with a conductive electrode has improved adhesion between the conductive electrode after firing and a silicon substrate without deteriorating the volume resistance of the conductive electrode after firing.
  • a solar cell with a conductive electrode which is manufactured by applying or printing on a silicon substrate to form a coating film, and firing the coating film at 500 to 850 ° C. to form a conductive electrode on the silicon substrate. The substrate is described.
  • the present invention contains a metal oxide A, a carboxylic acid metal salt B, a polymer C having a carboxy group, and a polyol D.
  • the present invention relates to a metal paste in which the total content of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B is 55% by mass or more.
  • the present invention relates to a metal paste capable of forming a metal film having a low volume resistivity, a small fluctuation in the volume resistivity due to a temperature change, and excellent bending resistance, and a method for producing a metal film using the metal paste. ..
  • the present inventors include a metal oxide, a carboxylic acid metal salt, a polymer having a carboxy group, and a polyol, and by setting the total content of the metal oxide and the carboxylic acid metal salt within a specific range. It is possible to provide a metal paste having a low volume resistance, a small fluctuation in the volume resistance due to a temperature change, and an excellent bending resistance, and a method for producing a metal film using the metal paste. I found out what I could do. That is, the present invention provides the following [1] and [2].
  • a metal paste having a total content of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B of 55% by mass or more [2] A method for producing a metal film, which comprises a step of applying the metal paste according to the above [1] onto a substrate and heating to form a metal film.
  • a metal paste capable of forming a metal film having a low volume resistivity, a small fluctuation in the volume resistivity due to a temperature change, and excellent bending resistance, and a metal film using the metal paste are manufactured.
  • a method can be provided.
  • the metal paste of the present invention contains a metal oxide A, a carboxylic acid metal salt B, a polymer C having a carboxy group, and a polyol D, and the total content of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B is 55% by mass. That is all.
  • the metal paste of the present invention contains a metal oxide, a carboxylic acid metal salt, a polymer having a carboxy group, and a polyol, and the total content of the metal oxide and the carboxylic acid metal salt is in a specific range. Therefore, the reduction reaction of the metal oxide is promoted by the carboxylic acid metal salt, and fine metal nanoparticles are produced at low temperature and high speed.
  • the metal nanoparticles are sintered as they are without agglomeration by the polymer having a carboxy group. Since the metal oxide and the carboxylic acid metal salt are contained in a specific amount or more, it is possible to form a metal film having high surface smoothness with less voids in the metal film after sintering and disorder of the crystal plane. As a result, it is considered that the volume resistance is low, the fluctuation of the volume resistance due to the temperature change can be reduced, the bending is flexible even in a severe bending, and the bending resistance is improved.
  • the metal paste of the present invention contains the metal oxide A from the viewpoint of reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance.
  • the metal (metal atom) constituting the metal oxide A is a Group 4 transition metal such as titanium and zirconium, a Group 5 transition metal such as vanadium and niob, and a Group 6 transition metal such as chromium, molybdenum and tungsten.
  • Group 7 transition metals such as metals, manganese, technetium and renium, Group 8 transition metals such as iron and ruthenium, Group 9 transition metals such as cobalt, rhodium and iridium, and group 9 transition metals such as nickel, palladium and platinum.
  • Group 10 transition metals, Group 11 transition metals such as copper, silver and gold, Group 12 transition metals such as zinc and cadmium, Group 13 metals such as aluminum, gallium and indium, germanium, tin and lead. 14th group metal and the like can be mentioned.
  • the metal constituting the metal oxide A one kind may be used as a single metal, or two or more kinds may be used in combination as an alloy.
  • the metal constituting the metal oxide A is preferably Group 4 to Group 11 and contains transition metals of the 4th to 6th periods, and more preferably copper, gold or silver. , Platinum, Palladium and other noble metals, more preferably one or more selected from gold, silver, copper and palladium, even more preferably one or more selected from gold, silver and copper, even more preferably. Contains at least one selected from silver and copper, more preferably silver, and even more preferably silver. The type of metal can be confirmed by high frequency inductively coupled plasma emission spectrometry.
  • the total content of gold oxide, silver oxide, copper oxide and palladium oxide in the metal oxide A improves the volume resistivity, the viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistivity due to the temperature change, and the bending resistance. From the viewpoint of the above, it is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, still more preferably substantially 100% by mass.
  • the total content of silver oxide and copper oxide in the metal oxide A is preferably from the viewpoint of reducing the volume resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to the temperature change, and improving the bending resistance.
  • the content of silver oxide in the metal oxide A is preferably 80% by mass or more from the viewpoint of reducing the volume resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to temperature changes, and improving the bending resistance. , More preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, still more preferably substantially 100% by mass.
  • substantially 100% by mass means that components contained unintentionally may be contained. Examples of unintentionally contained components include unavoidable impurities.
  • the metal paste of the present invention contains a carboxylic acid metal salt B from the viewpoint of reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance.
  • the carboxylic acid metal salt B can be used alone or in combination of two or more.
  • Examples of the metal constituting the carboxylic acid metal salt B include those exemplified as the metal constituting the above-mentioned metal oxide A.
  • the metal constituting the carboxylic acid metal salt B one kind may be used as a single metal, or two or more kinds may be used in combination as an alloy.
  • the metal constituting the carboxylate metal salt B preferably contains transition metals of the 4th to 11th groups and the 4th to 6th cycles, and more preferably copper or gold. It contains noble metals such as silver, platinum and palladium, more preferably one or more selected from gold, silver, copper and palladium, even more preferably one or more selected from gold, silver and copper, and even more. It preferably contains at least one selected from silver and copper, more preferably contains silver, and even more preferably silver. The type of metal can be confirmed by high frequency inductively coupled plasma emission spectrometry.
  • the metal constituting the carboxylic acid metal salt B is preferably the same as the metal constituting the metal oxide A from the viewpoint of reducing the volume resistivity and improving the bending resistance.
  • Examples of the carboxylic acid constituting the carboxylic acid metal salt B include saturated or unsaturated linear or branched aliphatic carboxylic acids; alicyclic carboxylic acids; aromatic carboxylic acids. Specifically, formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, propanoic acid (propionic acid), butanoic acid (butyric acid), isobutanoic acid (isobutyric acid), pentanoic acid (valeric acid), isopentanoic acid (isovaleric acid), pivalic acid.
  • Hexic acid (caproic acid), heptanic acid, octanoic acid (capric acid), 2-ethylhexanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, neodecanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid (lauric acid), tridecanoic acid, tetradecanoic acid (myristin)
  • Saturated aliphatic carboxylic acids such as acid), pentadecanoic acid, hexadecanoic acid (palmitic acid), heptadecanoic acid (margaric acid), octadecanoic acid (stearic acid); unsaturated aliphatic carboxylic acids such as oleic acid, linoleic acid and linolenic acid.
  • Alicyclic carboxylic acids such as cyclohexanecarboxylic acid; monocarboxylic acids such as aromatic carboxylic acids such as benzoic acid; dicarboxylic acids such as oxalic acid, succinic acid, malonic acid, glutaric acid and adipic acid.
  • the carboxylic acid metal salt B is preferably a carboxylic acid having 1 or more and 18 or less carbon atoms from the viewpoint of reducing the volumetric resistance, reducing the fluctuation of the volumetric resistance due to temperature changes, and improving the bending resistance.
  • a carboxylic acid containing a metal salt more preferably one or more metal salts selected from gold, silver and copper of a carboxylic acid having 1 or more and 12 carbon atoms, and further preferably a carboxylic acid having 1 or more and 12 carbon atoms or less. It contains at least one metal salt selected from silver and copper, and more preferably contains a silver salt of a carboxylic acid having 1 or more and 12 or less carbon atoms.
  • the carboxylate metal salt B is preferably silver formate, silver acetate, silver propionate, silver oxalate, silver laurate, copper formate, copper acetate, copper propionate, copper oxalate, and laurin.
  • the carboxylic acid metal salt B is not particularly limited in its production, and can be obtained, for example, by a production method in which a carboxylic acid constituting the carboxylic acid metal salt B is reacted with an oxide of a metal constituting the carboxylic acid metal salt B. Can be done.
  • the total content of the metal salt of the carboxylic acid having 1 or more and 12 or less carbon atoms in the metal carboxylic acid salt B has a viewpoint of reducing the volume resistance, a viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistance due to a temperature change, and bending resistance. From the viewpoint of improving, it is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, further preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, still more preferably substantially 100% by mass. ..
  • the total content of silver carboxylate and copper carboxylate having 1 or more and 12 or less carbon atoms in the metal carboxylate B has a viewpoint of reducing volume resistivity, a viewpoint of reducing fluctuation of volume resistivity due to temperature change, and resistance.
  • the viewpoint of improving flexibility it is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, further preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, still more preferably substantially 100% by mass.
  • the total content of silver formate, silver acetate, silver propionate, silver oxalate, silver laurate, copper formate, copper acetate, copper propionate, copper oxalate, and copper laurate in the metal carboxylate B is by volume. From the viewpoint of reducing the resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to temperature changes, and improving the bending resistance, it is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass.
  • the total content of silver formate, silver acetate, copper formate and copper acetate in the carboxylic acid metal salt B has a viewpoint of reducing volume resistivity, a viewpoint of reducing fluctuation of volume resistivity due to temperature change, and bending resistance. From the viewpoint of improvement, it is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, still more preferably substantially 100% by mass.
  • the total content of silver formate and copper formate in the carboxylic acid metal salt B is preferable from the viewpoint of reducing the volume resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to temperature changes, and improving the bending resistance.
  • substantially 100% by mass means that components contained unintentionally may be contained.
  • the unintentionally contained component means that, for example, a carboxylic acid metal salt other than the carboxylic acid contained in the carboxylic acid as a raw material can be contained.
  • the metal paste of the present invention contains a polymer C having a carboxy group from the viewpoint of reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance.
  • the polymer C preferably has a polyoxyalkylene group from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles, reducing the volume resistivity, and further improving the bending resistance.
  • Examples of the basic structure of the polymer C include vinyl polymers such as acrylic resin, styrene resin, styrene-acrylic resin, and acrylic silicone resin; and condensation polymers such as polyester and polyurethane, which are the same as described above. From the viewpoint, a vinyl polymer is preferable.
  • the polymer C is a vinyl-based polymer containing a structural unit derived from a monomer (c-1) having a carboxy group, preferably from the viewpoint of reducing fluctuations in volume resistance due to temperature changes and improving bending resistance. , More preferably, it is a vinyl-based polymer containing a structural unit derived from a monomer (c-1) having a carboxy group and a structural unit derived from a monomer (c-2) having a polyoxyalkylene group.
  • the polymer C can be obtained by polymerizing a raw material monomer containing a monomer (c-1), more preferably a raw material monomer containing a monomer (c-1) and a monomer (c-2).
  • the polymer C may be a block copolymer, a random copolymer, or an alternating copolymer.
  • Examples of the monomer (c-1) include unsaturated monocarboxylic acids such as (meth) acrylic acid, crotonic acid, and 2-methacryloyloxymethylsuccinic acid; unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, and citraconic acid. And so on.
  • the unsaturated dicarboxylic acid may be anhydrous.
  • the monomer (c-1) may be used alone or in combination of two or more.
  • the monomer (c-1) is preferably derived from (meth) acrylic acid and maleic acid from the viewpoint of reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance. At least one selected, more preferably (meth) acrylic acid.
  • (meth) acrylic acid means at least one selected from acrylic acid and methacrylic acid.
  • (Meta) acrylic acid” in the following is also synonymous.
  • the vinyl-based polymer containing a structural unit derived from the carboxy group-derived monomer (c-1) used as the polymer C is preferably a homopolymer of the carboxy group-containing monomer (c-1) and a monomer having a carboxy group (c).
  • the homopolymer of the monomer (c-1) having a carboxy group it is preferable from the viewpoint of reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance.
  • examples thereof include polycarboxylic acids such as poly (meth) acrylic acid and poly (maleic anhydride) maleic acid.
  • poly (meth) acrylic acid is preferable from the same viewpoint as described above.
  • the viewpoint of reducing the volume resistance the viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistance due to a temperature change, and the viewpoint of improving the bending resistance are improved.
  • a vinyl polymer containing a structural unit derived from a monomer (c-1) having a carboxy group and a structural unit derived from a monomer (c-2) having a polyoxyalkylene group is preferable.
  • the vinyl-based polymer can be obtained by copolymerizing a raw material monomer containing a monomer (c-1) and a monomer (c-2).
  • the vinyl-based polymer may be a block copolymer, a random copolymer, or an alternating copolymer.
  • the monomer (c-2) introduces a polyoxyalkylene group as a side chain of the vinyl polymer from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles, reducing the volume resistivity, and improving the bending resistance.
  • Monomers that can be used are preferred.
  • Examples of the monomer (c-2) include polyalkylene glycol (meth) acrylate, alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, and phenoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate.
  • the monomer (c-2) may be used alone or in combination of two or more.
  • "(meth) acrylate” is at least one selected from acrylate and methacrylate.
  • the "(meth) acrylate” in the following is also synonymous.
  • the monomer (c-2) preferably forms polyalkylene glycol (meth) acrylate and alkoxypolyalkylene glycol from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles, reducing the volume resistance, and improving the bending resistance.
  • the alkoxy group of the alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate preferably has 1 or more and 8 or less carbon atoms, and more preferably 1 or more and 4 or less carbon atoms.
  • alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate examples include methoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, ethoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, propoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, butoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, and octoxy.
  • alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate examples include methoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, ethoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, propoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, butoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate, and octoxy.
  • examples thereof include polyalkylene glycol (meth) acrylate.
  • the polyoxyalkylene group of the monomer (c-2) preferably forms alkylene having 2 or more and 4 or less carbon atoms from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles, reducing the volume resistivity and improving the bending resistance.
  • Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide, propylene oxide and butylene oxide, and ethylene oxide is preferable.
  • the number of units derived from the alkylene oxide in the polyoxyalkylene group is preferably 2 or more, more preferably 2 or more, from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles, reducing the volume resistivity, and improving the bending resistance.
  • the polyoxyalkylene group may be a copolymer containing a unit derived from ethylene oxide and a unit derived from propylene oxide.
  • the molar ratio [EO / PO] of the unit (EO) derived from ethylene oxide and the unit (PO) derived from propylene oxide forms fine metal nanoparticles, reduces the volume resistivity, and improves the bending resistance.
  • the copolymer containing a unit derived from ethylene oxide and a unit derived from propylene oxide may be a block copolymer, a random copolymer, or an alternate copolymer.
  • Examples thereof include 800, 1000 and the like, Blemmer AP-150, 400, 550 and the like, Blemmer 50PEP-300, 50PEEP-800B, 43PAPE-600B and the like.
  • the polymer C contains a structural unit derived from a monomer other than the monomer having a carboxy group (c-1) and the monomer having a polyoxyalkylene group (c-2) as long as the effect of the present invention is not impaired. May be good.
  • monomers include aromatic group-containing monomers; hydrophobic monomers such as (meth) acrylates having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol.
  • hydrophobic monomer means that when the monomer is dissolved in 100 g of ion-exchanged water at 25 ° C. until it is saturated, the amount of the monomer dissolved is less than 10 g.
  • the aromatic group-containing monomer is preferably a vinyl monomer having an aromatic group having 6 or more and 22 or less carbon atoms, which may have a substituent containing a heteroatom, and more preferably a styrene-based monomer and an aromatic group. It is at least one selected from group-containing (meth) acrylates.
  • the molecular weight of the aromatic group-containing monomer is preferably less than 500.
  • the styrene-based monomer include styrene, ⁇ -methylstyrene, 2-methylstyrene, 4-vinyltoluene (4-methylstyrene), divinylbenzene, etc., which form fine metal nanoparticles and increase the volume resistance.
  • Styrene and ⁇ -methylstyrene are preferable from the viewpoint of reduction and improvement of bending resistance.
  • aromatic group-containing (meth) acrylate phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenoxyethyl (meth) acrylate and the like are preferable, and benzyl (meth) acrylate is more preferable.
  • the (meth) acrylate having a hydrocarbon group derived from an aliphatic alcohol preferably has 1 or more carbon atoms and 22 from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles to reduce the volume resistance and improving the bending resistance. It has the following hydrocarbon groups derived from aliphatic alcohols, and is, for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, octyl (meth) (meth).
  • (Meta) acrylates having linear alkyl groups such as meta) acrylates, decyl (meth) acrylates, dodecyl (meth) acrylates, stearyl (meth) acrylates; isopropyl (meth) acrylates, isobutyl (meth) acrylates, tert-butyl ( It has a branched alkyl group such as meth) acrylate, isopentyl (meth) acrylate, isooctyl (meth) acrylate, isodecyl (meth) acrylate, isododecyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth) acrylate.
  • the content (as an unneutralized amount) of each monomer in the raw material monomer at the time of producing the polymer C is as follows from the viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistance due to the temperature change and improving the bending resistance. be.
  • the content of the monomer (c-1) is preferably 1% by mass or more, more preferably 1.5% by mass or more, still more preferably 2% by mass or more, still more preferably 2.5% by mass or more, and It is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less, still more preferably 5% by mass or less.
  • the content of the monomer (c-2) is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, and preferably 99% by mass. It is 98.5% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, still more preferably 97.5% by mass or less.
  • the content mass ratio of the monomer (c-1) to the monomer (c-2) [monomer (c-1) / monomer (c-2)] is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and further. It is preferably 0.03 or more, and preferably 1 or less, more preferably 0.5 or less, still more preferably 0.1 or less, still more preferably 0.07 or less, still more preferably 0.05 or less. be.
  • the polymer C contains a structural unit derived from the monomer (c-1) and a structural unit derived from the monomer (c-2), the structural unit derived from the monomer (c-1) and the structural unit derived from the monomer (c-2).
  • the total content of the above is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95.
  • mass or more more preferably 98% by mass or more, and preferably 100% by mass or less.
  • the polymer C preferably contains a structural unit derived from at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid as the monomer (c-1), and the monomer (c-1). It is more preferable to contain a structural unit derived from at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid, and a structural unit derived from alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate as the monomer (c-2).
  • the total content of the structural units derived from at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid in the polymer C and the structural units derived from alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate is the volume resistance due to temperature change.
  • substantially 100% by mass means that components contained unintentionally may be contained.
  • the unintentionally contained component means that, for example, a constituent unit derived from the above-mentioned monomer as a raw material, the above-mentioned monomer contained in the above-mentioned (meth) acrylate, or a component other than the above-mentioned (meth) acrylate can be contained.
  • the polymer C one synthesized by a known method may be used, or a commercially available product may be used. Examples of commercially available products of the polymer C include DISPERBYK-190 and 2015 manufactured by BYK.
  • the polymer C is a structural unit derived from the polycarboxylic acid or at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid as the monomer (c-1), and an alkoxypolyalkylene glycol as the monomer (c-2).
  • the polycarboxylic acid and the number average molecular weight Mn of the vinyl-based polymer form fine metal nanoparticles and reduce the volume resistance.
  • it is preferably 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, still more preferably 3,000 or more, and preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or more.
  • it is more preferably 30,000 or less, still more preferably 10,000 or less, still more preferably 7,000 or less.
  • the number average molecular weight Mn is measured by the method described in Examples.
  • the polymer C is a structural unit derived from the polycarboxylic acid or at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid as the monomer (c-1), and an alkoxypolyalkylene glycol as the monomer (c-2).
  • the acid value of the polycarboxylic acid and the vinyl-based polymer forms fine metal nanoparticles, and the viewpoint of reducing the volume resistance and resistance.
  • the acid value of polymer C can also be calculated from the mass ratio of the constituent monomers. It can also be obtained by a method of dissolving or swelling the polymer in an appropriate solvent and titrating it.
  • the metal paste of the present invention contains polyol D from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles and reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance. contains.
  • the polyol D is not particularly limited as long as it is a compound having two or more alcoholic hydroxyl groups in one molecule.
  • polyol D examples include ethylene glycol (boiling point 197 ° C.), propylene glycol (1,2-propanediol) (boiling point 188 ° C.), 1,2-butanediol (boiling point 193 ° C.), and 1,2-pentanediol (boiling point 206 ° C.).
  • 1,2-Alcandiol such as 1,2-hexanediol (boiling point 223 ° C.); diethylene glycol (boiling point 245 ° C.), triethylene glycol (boiling point 287 ° C.), tetraethylene glycol (boiling point 314 ° C.), polyethylene glycol.
  • Polyalkylene glycols such as dipropylene glycol (boiling point 232 ° C.), tripropylene glycol (boiling point 271 ° C.); 1,3-propanediol (boiling point 210 ° C.), 1,4-butanediol (boiling point 230 ° C.), 1, ⁇ , ⁇ -Alcandiol such as 5-pentylene diol (boiling point 242 ° C.); 1,3-butane diol (boiling point 208 ° C.), 3-methyl-1,3-butane diol (boiling point 203 ° C.), 2-methyl- Diols such as 2,4-pentanediol (boiling point 196 ° C.); triols such as glycerin and the like can be mentioned.
  • the polyol D can be used alone or in combination of two or more.
  • the boiling point of the polyol D is preferably 70 ° C. from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles and reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance.
  • the above is more preferably 90 ° C. or higher, further preferably 110 ° C. or higher, still more preferably 130 ° C. or higher, still more preferably 150 ° C. or higher, and preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, further. It is preferably 230 ° C. or lower, and even more preferably 200 ° C. or lower.
  • the boiling point of the polyol D is a weighted average value weighted by the content (mass%) of each polyol.
  • the polyol D is preferably made from diols and triols from the viewpoint of forming fine metal nanoparticles and reducing the volume resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to temperature changes, and improving the bending resistance. It contains at least one selected, more preferably at least one selected from diols and glycerins, and even more preferably at least selected from 1,2-alkanediols, polyalkylene glycols, ⁇ , ⁇ -alkanediols, and glycerins.
  • the polyol D preferably contains at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol and glycerin, and more preferably contains at least one selected from propylene glycol and ethylene glycol. More preferably, it contains propylene glycol (hereinafter, these are collectively referred to as (D-2) component).
  • the total content of the component (D-1) or the component (D-2) in the polyol D has a viewpoint of reducing the volume resistivity, a viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and a bending resistance. From the viewpoint of improvement, it is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, still more preferably substantially 100% by mass.
  • substantially 100% by mass means that components contained unintentionally may be contained.
  • Examples of the component unintentionally contained include a polyol D component other than the above (D-1) component and the (D-2) component contained in the above-mentioned polyol as a raw material.
  • the total content of diol and glycerin in the polyol D is preferably 80% by mass or more from the viewpoint of reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance. , More preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, still more preferably substantially 100% by mass.
  • substantially 100% by mass means that components contained unintentionally may be contained.
  • Examples of the component unintentionally contained include a polyol D component other than the diol and glycerin contained in the polyol as a raw material.
  • the metal paste of the present invention may contain various additives as components other than the above-mentioned components as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the additive include a surfactant, an antifoaming agent, a filler and the like.
  • the metal paste of the present invention can be produced by mixing a metal oxide A, a carboxylic acid metal salt B, a polymer C, and a polyol D by a known method. There is no particular limitation on the mixing order.
  • the content of each component of the metal paste of the present invention is as follows.
  • the content of the metal oxide A in the metal paste of the present invention is preferably 10 from the viewpoint of reducing the mass resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to a temperature change, and improving the bending resistance. It is by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, still more preferably 35% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, and the productivity and handleability of the metal paste.
  • the content of the carboxylate metal salt B in the metal paste of the present invention is preferably from the viewpoint of reducing the mass resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to a temperature change, and improving the bending resistance. 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 20% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more, still more preferably 40% by mass or more, and productivity and handling of the metal paste.
  • the total content of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B in the metal paste of the present invention improves the volume resistance, the viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistance due to the temperature change, and the bending resistance. From the viewpoint of making it 55% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, still more preferably 75% by mass or more, still more preferably 80% by mass.
  • the mass ratio of the carboxylic acid metal salt B to the metal oxide A in the metal paste of the present invention (carboxylic acid metal salt B / metal oxide A) promotes the reduction reaction of the metal oxide and reduces the volume resistance. From the viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistance due to temperature changes, and improving the bending resistance, it is preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, still more preferably 0.4 or more, and more.
  • It is more preferably 0.6 or more, still more preferably 0.8 or more, and from the viewpoint of suppressing the disturbance of voids and crystal planes in the formed metal film and reducing the volume resistance, the volume due to temperature change. From the viewpoint of reducing the fluctuation of the resistance and improving the bending resistance, it is preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less, still more preferably 2.0 or less, still more preferably 1.7 or less. , More preferably 1.5 or less, still more preferably 1.3 or less.
  • the content of the polymer C in the metal paste of the present invention forms fine metal nanoparticles, suppresses the disturbance of voids and crystal planes in the metal film, reduces the volume resistance, and the volume resistance due to temperature change. From the viewpoint of reducing the fluctuation of the rate and improving the bending resistance, it is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, still more preferably 1.5% by mass or more, and preferably. Is 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, still more preferably 5% by mass or less, still more preferably 3% by mass or less.
  • the content mass ratio (polymer C / [metal oxide A + carboxylic acid metal salt B]) to the total amount of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B in the metal paste of the present invention is fine metal nanoparticles. It is preferable from the viewpoint of forming a metal film, suppressing the disturbance of voids and crystal planes in the metal film, reducing the volume resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to temperature changes, and improving the bending resistance. Is 0.005 or more, more preferably 0.010 or more, still more preferably 0.015 or more, and preferably 0.15 or less, more preferably 0.10 or less, still more preferably 0.07 or less, and more. More preferably, it is 0.05 or less.
  • the content of the polyol D in the metal paste of the present invention forms fine metal nanoparticles, suppresses the disturbance of voids and crystal planes in the metal film, reduces the mass resistance, and the mass resistance due to temperature change.
  • the content is preferably 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, still more preferably 6% by mass or more, still more preferably 8% by mass or more. Yes, and it is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, still more preferably 10% by mass or less.
  • the mass ratio of polyol D to metal oxide A in the metal paste of the present invention forms fine metal nanoparticles and suppresses voids in the metal film and disorder of the crystal plane.
  • it is preferably 0.10 or more, more preferably 0.15 or more, still more preferable.
  • the content of the 1,2-alkanediol in the polyol D has a viewpoint of reducing the volume resistance, a viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistance due to a temperature change, and a viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistance due to a temperature change. From the viewpoint of improving bending resistance, it is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 90% by mass or more, and preferably 100% by mass or less, still more preferably 100% by mass. Is.
  • the content of the propylene glycol in the polyol D is from the viewpoint of reducing the volume resistance, reducing the fluctuation of the volume resistance due to the temperature change, and improving the bending resistance. It is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more. And, preferably 100% by mass or less, and even more preferably 100% by mass.
  • the metal paste of the present invention has a low volume resistivity, suppresses fluctuations in the volume resistivity due to temperature changes, and can form a metal film having excellent bending resistance. Therefore, it is possible to form a conductive member of various electronic and electrical devices. Can be used for.
  • the conductive member is a bonding agent such as solder; an antenna such as an RFID (radio frequency identifier) tag; a capacitor such as MLCC (laminated ceramic capacitor); an electronic paper; an image display device such as a liquid crystal display or an organic EL display; an organic It is preferable to use it for an EL element; an organic transistor; a wiring board such as a printed wiring board and a flexible wiring board; an organic solar cell; a sensor such as a flexible sensor.
  • the metal paste of the present invention is used for joining a plurality of metal members from the viewpoint of reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to a temperature change, and improving the bending resistance. Is preferable.
  • the metal paste of the present invention is preferably used in a method for producing a metal film, which comprises a step of applying the metal paste onto a substrate and heating it to form a metal film.
  • the temperature of the heat treatment in the above step is set to normal pressure, preferably 30 ° C. or higher, from the viewpoint of reducing the volume resistivity, reducing the fluctuation of the volume resistivity due to the temperature change, and improving the bending resistance. It is preferably 35 ° C. or higher, more preferably 37 ° C. or higher, and from the viewpoint of productivity, it is preferably 130 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or lower, still more preferably 90 ° C. or lower, still more preferably 70 ° C.
  • the time of the heat treatment in the step can be appropriately adjusted depending on the temperature of the heat treatment, but the viewpoint of reducing the volume resistivity, the viewpoint of reducing the fluctuation of the volume resistivity due to the temperature change, and the viewpoint of improving the bending resistance are improved. From the viewpoint, it is preferably 1 minute or more, more preferably 5 minutes or more, further preferably 10 minutes or more, still more preferably 30 minutes or more, and from the viewpoint of productivity, preferably 6 hours or less, more preferably. It is 3 hours or less, more preferably 2 hours or less.
  • the heat treatment in the step may be performed under an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, but when the substrate is a metal that is easily oxidized, it may be under a nitrogen gas atmosphere. Is preferable.
  • Examples of the base material used for forming the metal film include metal members, resin films, glass, ceramics, coated paper, art paper, synthetic paper, processed paper and the like.
  • Metal members include gold substrate, gold-plated substrate, silver substrate, silver-plated metal substrate, copper substrate, palladium substrate, palladium-plated metal substrate, platinum substrate, platinum-plated metal substrate, aluminum substrate, nickel substrate, nickel-plated substrate, tin substrate.
  • Metallic substrates such as tin-plated metal substrates or metal substrates; metal parts such as electrodes of electrically insulating substrates.
  • the resin film examples include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), polymethylmethacrylate (PMMA), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and acrylonitrile-butadiene.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PA polyamide
  • PVC polyvinyl chloride
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • acrylonitrile-butadiene acrylonitrile-butadiene.
  • ABS acrylonitrile-styrene copolymer
  • AS acrylonitrile-styrene copolymer
  • PC polypropylene
  • the metal paste may be used for joining a plurality of metal members.
  • the plurality of metal members may be the same type of metal member or different types of metal members.
  • the bonding of metal members in the present invention is a bonding between a chip component such as a capacitor or a resistor and a circuit board; a bonding between a semiconductor chip such as a memory, a diode, a transistor, an IC, or a CPU and a lead frame or a circuit board; a semiconductor having high heat generation. It can be used for joining a chip and a cooling plate.
  • Various coating methods such as slot die coating, dip coating, spray coating, spin coating, doctor braiding, knife edge coating, and bar coating; screen printing, flexographic printing, and gravure printing can be applied to the base material of the metal paste. , Offset printing, dispenser printing, inkjet printing and various other patterning printing methods.
  • the amount of the metal paste applied to the substrate can be appropriately adjusted according to the electrode or circuit to be formed, the size and type of the metal member to be joined.
  • the volume resistance ⁇ v of the metal film formed by the method of the present invention is preferably 90 ⁇ ⁇ cm or less, more preferably 70 ⁇ ⁇ cm or less, still more preferably 60 ⁇ ⁇ cm or less, still more preferably 50 ⁇ ⁇ cm or less, and more. It is more preferably 40 ⁇ ⁇ cm or less, still more preferably 30 ⁇ ⁇ cm or less, still more preferably 20 ⁇ ⁇ cm or less, still more preferably 10 ⁇ ⁇ cm or less, and is preferably from the viewpoint of metal film productivity. It is 1 ⁇ ⁇ cm or more, more preferably 2 ⁇ ⁇ cm or more, still more preferably 3 ⁇ ⁇ cm or more.
  • the volume resistivity ⁇ v can be measured by the method described in Examples.
  • the present invention further discloses the following embodiments.
  • ⁇ 1> It contains a metal oxide A, a carboxylic acid metal salt B, a polymer C having a carboxy group, and a polyol D.
  • a metal paste having a total content of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B of 55% by mass or more.
  • ⁇ 2> It contains a metal oxide A, a carboxylic acid metal salt B, a polymer C having a carboxy group, and a polyol D.
  • the total content of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B is 55% by mass or more, and the content is 55% by mass or more.
  • the metal constituting the metal oxide A contains one or more selected from gold, silver, copper and palladium.
  • Carboxylic acid metal salt B contains a metal salt of carboxylic acid having 1 or more and 12 or less carbon atoms.
  • Polymer C has a structural unit derived from at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid as the monomer (c-1).
  • the total content of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B is 55% by mass or more, and the content is 55% by mass or more.
  • the metal constituting the metal oxide A contains at least one selected from gold, silver, copper and palladium, and the carboxylic acid metal salt B is selected from silver salts and copper salts of carboxylic acids having 1 or more and 12 or less carbon atoms1.
  • Including seeds and above The polymer C has a structural unit derived from at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid as the monomer (c-1), and the acid value of the polymer C is 5 mgKOH / g or more and 800 mgKOH / g or less.
  • the polyol D contains at least one selected from ethylene glycol, propylene glycol and glycerin.
  • It contains a metal oxide A, a carboxylic acid metal salt B, a polymer C having a carboxy group, and a polyol D.
  • the total content of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B is 55% by mass or more, and the content is 55% by mass or more.
  • the metal constituting the metal oxide A contains at least one selected from silver and copper, and the carboxylic acid metal salt B is silver formate, silver acetate, silver propionate, silver oxalate, silver laurate, copper formate, copper acetate.
  • Polymer C is a structural unit derived from at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid as the monomer (c-1) and a structural unit derived from alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate as the monomer (c-2).
  • the acid value of polymer C is 5 mgKOH / g or more and 800 mgKOH / g or less.
  • ⁇ 5> Any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the content mass ratio of the carboxylic acid metal salt B to the metal oxide A (carboxylic acid metal salt B / metal oxide A) is 0.1 or more and 3.0 or less.
  • the content mass ratio (polymer C / [metal oxide A + carboxylic acid metal salt B]) to the total amount of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B of the polymer C is 0.005 or more and 0.15 or less.
  • ⁇ 7> The metal paste according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the content of the metal oxide A in the metal paste is 10% by mass or more and 90% by mass or less.
  • ⁇ 8> The metal paste according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the content of the polyol D in the metal paste is 2% by mass or more and 40% by mass or less.
  • ⁇ 9> The metal paste according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the content of the carboxylic acid metal salt B in the metal paste is 5% by mass or more and 80% by mass or less.
  • ⁇ 10> The metal paste according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the metal constituting the carboxylic acid metal salt B is the same as the metal constituting the metal oxide A.
  • ⁇ 11> The metal paste according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the total content of gold oxide, silver oxide, copper oxide and palladium oxide in the metal oxide A is 80% by mass or more.
  • ⁇ 12> The metal paste according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>, wherein the total content of the metal salts of the carboxylic acid having 1 or more and 12 or less carbon atoms in the metal carboxylic acid salt B is 80% by mass or more.
  • ⁇ 13> A structural unit derived from at least one monomer selected from (meth) acrylic acid and maleic acid as the monomer (c-1) in the polymer C, and an alkoxypolyalkylene glycol (meth) acrylate-derived monomer (c-2).
  • ⁇ 15> Any one of ⁇ 1> to ⁇ 14>, wherein the content mass ratio of the carboxylic acid metal salt B to the metal oxide A (carboxylic acid metal salt B / metal oxide A) is 0.6 or more and 1.5 or less.
  • the content mass ratio (polymer C / [metal oxide A + carboxylic acid metal salt B]) to the total amount of the metal oxide A and the carboxylic acid metal salt B of the polymer C is 0.015 or more and 0.07 or less, ⁇ 1.
  • a method for producing a metal film which comprises a step of applying the metal paste according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 16> onto a substrate and heating to form a metal film.
  • F-550, F-80, F-10, F-1, A-1000), PStQuick C (F-288, F-40, F-4, A-5000, A-500), manufactured by Tosoh Corporation] was measured using.
  • 0.1 g of the polymer was mixed with 10 mL of the eluent in a glass vial, stirred at 25 ° C. for 10 hours with a magnetic stirrer, and a syringe filter (DISMIC-13HP PTFE 0.2 ⁇ m, manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.). ) was filtered.
  • Synthesis Example 1-1 (Synthesis of Polymer C1) Put 100 g of ion-exchanged water in a 1000 mL four-necked round-bottom flask equipped with a thermometer, one 200 mL dropping funnel with nitrogen bypass (1), one 50 mL dropping funnel with nitrogen bypass (2), and a reflux device, and magnetic. The flask was stirred with a stirrer, and the internal temperature of the flask was heated to 80 ° C. in an oil bath.
  • Synthesis Example 1-2 (Synthesis of Polymer C2) In Synthesis Example 1-1, the same synthesis was carried out except that 98% acrylic acid was changed to 100 g without using methoxypolyethylene glycol (EO23 mol) acrylate, and a solution (solid) of polymer C2 (Mn: 1,100) was carried out. A component concentration of 40% and an acid value of 780 mgKOH / g) were obtained.
  • Synthesis Example 2-1 (Silver formic acid synthesis) Put 100 g (0.43 mol) of silver oxide (special grade reagent manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) into a 500 mL round-bottomed flask equipped with a thermometer, two 200 mL dropping funnels with nitrogen bypass, and a reflux device. did. Then, 46 g (1 mol) of formic acid (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Fujifilm Co., Ltd.) was added dropwise at room temperature while gently stirring with a magnetic stirrer to obtain a suspension.
  • silver oxide special grade reagent manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • formic acid special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Fujifilm Co., Ltd.
  • the obtained suspension was put into 500 mL of ion-exchanged water cooled to 5 ° C., stirred with a magnetic stirrer for 5 minutes, and then allowed to stand. After removing the supernatant, 500 mL of ion-exchanged water cooled to 5 ° C. was added, and the mixture was stirred again with a magnetic stirrer for 5 minutes and allowed to stand. Then, the supernatant is removed, and using a freeze-dryer (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd., trade names: FDU-2100 and DRC-1000), the temperature is -25 ° C for 1 hour and the temperature is -10 ° C for 10 hours. And vacuum dried at 25 ° C. for 4 hours and dried until the water content became 1% or less to obtain silver formate.
  • a freeze-dryer manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd., trade names: FDU-2100 and DRC-1000
  • Synthesis Example 2-2 (Silver Acetate Synthesis) Silver acetate was obtained in the same manner as in Synthesis Example 2-1 except that 46 g (1 mol) of formic acid was changed to 60 g (1 mol) of acetic acid (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
  • Synthesis Example 2-3 (Silver Laurate) In Synthesis Example 2-1 in the same manner except that 46 g (1 mol) of formic acid was changed to 200 g (1 mol) of lauric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., primary reagent) dissolved in 200 g of ethanol. , Silver laurate was obtained.
  • Synthesis Example 2-4 (Synthesis of copper formate) 300 g of acetone (special grade reagent manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was put into a 1 L four-necked round-bottom flask equipped with a thermometer and a reflux device. Then, 143 g of formic acid (special grade reagent manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while gently stirring with a magnetic stirrer, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 60 minutes. Then, 150 g of basic copper carbonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., first-class reagent) was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 2 hours.
  • acetone special grade reagent manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • formic acid special grade reagent manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
  • 150 g of basic copper carbonate manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.,
  • the purified crystals were filtered through a filter paper (Advantech Toyo Co., Ltd., No. 5A), and then washed well with acetone.
  • the obtained crystals were spread on a stainless steel vat, placed in a blower dryer (DKN602, manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.), and dried at 90 ° C. for 24 hours to obtain 181 g of blue crystalline copper formate.
  • Example 1 50 g of silver oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent) as metal oxide A, 50 g of silver formate obtained in Synthesis Example 2-1 as carboxylic acid metal salt B, and Synthesis Example 1-1 as polymer C. 5 g of the obtained solution of polymer C1 and 10 g of propylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade reagent) as polyol D were mixed. The obtained mixture was treated with a kneading defoaming machine (“Awatori Rentaro ARE-310” manufactured by Shinky Co., Ltd.) under the treatment conditions (stirring mode 2000 rpm, treatment time 60 seconds) to form a metal paste. Obtained. Next, the temperature cycle test and the bending resistance test were evaluated by the following evaluation methods. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 each metal paste was obtained in the same manner except that the composition was changed to the composition shown in Table 1. Next, the temperature cycle test and the bending resistance test were evaluated by the following evaluation methods. The details of each component in Table 1 are as follows. Copper oxide: Made by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Special grade Palladium oxide: Made by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Special grade Silver nitrate: Made by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Special grade PG: Propylene glycol EG: Ethylene glycol
  • a temperature cycle test was performed in which 500 cycles were repeated, with the cycle tester "ES-53LS” (manufactured by Hitachi, Ltd.) being charged and left at 0 ° C for 15 minutes and then at 100 ° C for 15 minutes as one cycle. , A sample after the cycle test was obtained.
  • the samples before and after the cycle test obtained above were processed using a cross-section sample preparation device "IB-19520CCP" (manufactured by JEOL Ltd.) to prepare a smooth cut surface on the sample.
  • the sample on which the cut surface was created was attached to an SEM sample table (manufactured by Nissin EM Co., Ltd., Type-T) with an aluminum base carbon double-sided tape for SEM (manufactured by Nissin EM Co., Ltd., catalog number 732), and field emission was performed.
  • a secondary electron image was obtained by observing the cut surface under the conditions of SEM mode and acceleration voltage of 10 kV using a scanning electron microscope (FE-SEM) (manufactured by Hitachi, Ltd., model: S-4800).
  • the thickness of the metal film layer was measured at 10 points of the metal film layer in the secondary electron image, and the thickness t of the metal film layer was obtained by arithmetic averaging.
  • the sample obtained above was measured using a resistivity meter (main body: Loresta-GP, four probe probe: PSP probe, both manufactured by Nittoseiko Analytech Co., Ltd.), and the metal film measured above was measured.
  • the volume resistivity was displayed by inputting the layer thickness t into the resistivity meter. The same measurement was performed at other locations of the above sample, and the volume resistivity ⁇ v was obtained by arithmetic averaging at a total of 10 locations.
  • the rate of change of the volume resistivity ⁇ v was calculated from the following formula. The results are shown in Table 1.
  • Rate of change in volume resistivity ⁇ v (%) [Volume resistivity ⁇ v (2) after cycle test / Volume resistivity ⁇ v (1) before cycle test] ⁇ 100
  • the present invention it is possible to provide a metal paste having a low volume resistivity, a small fluctuation in the volume resistivity due to a temperature change, and a metal film having excellent bending resistance. Therefore, various electronic components can be provided. It can be used for forming circuits and electrodes or joining members in the above.

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Abstract

本発明は、金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上である、金属ペースト、並びに該金属ペーストを用いる金属膜の製造方法に関する。

Description

金属ペースト
 本発明は、金属ペースト、及び該金属ペーストを用いる金属膜の製造方法に関する。
 金属酸化物は、還元することにより金属ナノ粒子を生成させ、該金属ナノ粒子の焼結により導電性を有する塗膜を形成することができるため、各種電子部品における回路や電極の形成又は部材の接合等に用いられている。
 特開2013-206722号(特許文献1)では、空隙が少なく導電性が良好であり、かつ基材との密着性が良好な金属銅膜の提供を目的として、ギ酸及びギ酸銅からなる群より選択される少なくとも1種、酸化銅粒子、及び溶媒を含有する液状組成物が記載されている。
 特開2005-232499号(特許文献2)では、比較的低温で酸化銀を銀に還元すると同時に、銀膜や銀画像、あるいは絶縁層を有する基板の層間接続を得るのに好適な銀を作製する方法の提供を目的として、少なくとも酸化銀とポリオキシアルキレン基付加のアルキルエーテルカルボン酸銀塩より成る混合物を、熱により酸化銀を銀に還元する、銀の作製方法が記載されている。
 特開2011-35061号(特許文献3)では、焼成後の導電性電極の体積抵抗率を悪化させずに焼成後の導電性電極とシリコン基板との密着性を向上させた導電性電極付き太陽電池セル基材及びその製造方法の提供を目的として、酸化銀と、沸点が200℃以上の有機溶媒とを含有し、組成物中少なくとも50質量%以上が該酸化銀である導電性組成物を、シリコン基板上に塗布又は印刷して塗膜を形成し、該塗膜を500~850℃で焼成してシリコン基板上に導電性電極を形成して製造される、導電性電極付き太陽電池セル基材が記載されている。
 本発明は、金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、
 金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上である、金属ペーストに関する。
 近年、省エネルギー化、省電力化への意識の高まりから、電力を制御又は交換するために用いられるパワー半導体デバイスの需要が高まっている。
 パワー半導体デバイスの接合は、デバイス機能の品質と信頼性を左右するが、パワー半導体デバイス向けに従来のはんだ接合に代えて、金属ナノ粒子の焼結を利用した高融点の金属接合剤として金属ペーストの検討が進められている。
 しかしながら、パワー半導体デバイスは使用時に過酷な温度変化にさらされるため、用いられる金属ペーストは、体積抵抗率が低く、かつ温度変化による体積抵抗率の変動が小さい金属膜を形成できることが求められる。
 また、ディスプレイやセンサー等の情報通信端末機器の利便性の向上、省エネルギー化の促進からフレキシブルデバイスの開発が進められているが、フレキシブルなプリント基板を用いるフレキシブルデバイスにおいては、金属ペーストから形成される金属膜の耐屈曲性の向上も求められている。
 しかしながら、特許文献1~3の技術では、体積抵抗率が十分に低くなく、また、温度変化による体積抵抗率の変動の低減及び耐屈曲性が十分でないことが判明した。
 そのため、金属ペーストから形成される金属膜の体積抵抗率の低減、温度変化による体積抵抗率の変動の低減及び耐屈曲性の更なる改善が求められている。
 本発明は、体積抵抗率が低く、温度変化による体積抵抗率の変動が小さく、かつ耐屈曲性に優れる金属膜を形成することができる金属ペースト、及び該金属ペーストを用いる金属膜の製造方法に関する。
 本発明者らは、金属酸化物、カルボン酸金属塩、カルボキシ基を有するポリマー、及びポリオールを含有し、該金属酸化物及び該カルボン酸金属塩の合計含有量を特定の範囲とすることにより、体積抵抗率が低く、温度変化による体積抵抗率の変動が小さく、かつ耐屈曲性に優れる金属膜を形成することができる金属ペースト、及び該金属ペーストを用いる金属膜の製造方法を提供することができることを見出した。
 すなわち、本発明は、次の[1]及び[2]を提供する。
[1]金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、
 金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上である、金属ペースト。
[2]前記[1]に記載の金属ペーストを基材上に塗布し、加熱して金属膜を形成する工程を含む、金属膜の製造方法。
 本発明によれば、体積抵抗率が低く、温度変化による体積抵抗率の変動が小さく、かつ耐屈曲性に優れる金属膜を形成することができる金属ペースト、及び該金属ペーストを用いる金属膜の製造方法を提供することができる。
[金属ペースト]
 本発明の金属ペーストは、金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上である。
 本発明によれば、体積抵抗率が低く、温度変化による体積抵抗率の変動が小さく、かつ耐屈曲性に優れる金属膜を形成することができる。その理由は定かではないが、以下のように考えられる。
 本発明の金属ペーストは、金属酸化物、カルボン酸金属塩、カルボキシ基を有するポリマー、及びポリオールを含有し、該金属酸化物及びカルボン酸金属塩の合計含有量が特定の範囲である。そのため、カルボン酸金属塩により金属酸化物の還元反応が促進され、低温かつ高速で微細な金属ナノ粒子が生成する。該金属酸化物及びカルボン酸金属塩の合計含有量が特定量以上であっても、カルボキシ基を有するポリマーにより該金属ナノ粒子が凝集することなくそのまま焼結する。該金属酸化物及びカルボン酸金属塩を特定量以上含有するために焼結後の金属膜内の空隙及び結晶面の乱れ等が少なく、表面平滑性が高い金属膜を形成することができ、その結果、体積抵抗率が低く、温度変化による体積抵抗率の変動を低減することができ、厳しい屈曲においてもしなやかに曲がり、耐屈曲性が向上すると考えられる。
<金属酸化物A>
 本発明の金属ペーストは、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、金属酸化物Aを含有する。
 金属酸化物Aを構成する金属(金属原子)は、チタン、ジルコニウム等の第4族の遷移金属、バナジウム、ニオブ等の第5族の遷移金属、クロム、モリブデン、タングステン等の第6族の遷移金属、マンガン、テクネチウム、レニウム等の第7族の遷移金属、鉄、ルテニウム等の第8族の遷移金属、コバルト、ロジウム、イリジウム等の第9族の遷移金属、ニッケル、パラジウム、白金等の第10族の遷移金属、銅、銀、金等の第11族の遷移金属、亜鉛、カドミウム等の第12族の遷移金属、アルミニウム、ガリウム、インジウム等の第13族の金属、ゲルマニウム、スズ、鉛等の第14族の金属などが挙げられる。金属酸化物Aを構成する金属は、1種を単独金属として用いてもよく、2種以上を併用して合金として用いてもよい。中でも、前記と同様の観点から、金属酸化物Aを構成する金属は、好ましくは第4族~第11族で第4周期~第6周期の遷移金属を含み、より好ましくは銅や金、銀、白金、パラジウム等の貴金属を含み、更に好ましくは金、銀、銅及びパラジウムから選ばれる1種以上を含み、より更に好ましくは金、銀及び銅から選ばれる1種以上を含み、より更に好ましくは銀及び銅から選ばれる少なくとも1種を含み、より更に好ましくは銀を含み、より更に好ましくは銀である。金属の種類は、高周波誘導結合プラズマ発光分析法により確認することができる。
 金属酸化物A中の酸化金、酸化銀、酸化銅及び酸化パラジウムの合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 金属酸化物A中の酸化銀及び酸化銅の合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 金属酸化物A中の酸化銀の含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 ここで「実質的100質量%」とは、意図せずに含まれる成分を含みうることを意味する。意図せずに含まれる成分としては、例えば、不可避的不純物が挙げられる。
<カルボン酸金属塩B>
 本発明の金属ペーストは、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、カルボン酸金属塩Bを含有する。カルボン酸金属塩Bは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 カルボン酸金属塩Bを構成する金属としては、前述の金属酸化物Aを構成する金属として例示したものが挙げられる。カルボン酸金属塩Bを構成する金属は、1種を単独金属として用いてもよく、2種以上を併用して合金として用いてもよい。中でも、前記と同様の観点から、カルボン酸金属塩Bを構成する金属は、好ましくは第4族~第11族で第4周期~第6周期の遷移金属を含み、より好ましくは銅や金、銀、白金、パラジウム等の貴金属を含み、更に好ましくは金、銀、銅及びパラジウムから選ばれる1種以上を含み、より更に好ましくは金、銀及び銅から選ばれる1種以上を含み、より更に好ましくは銀及び銅から選ばれる少なくとも1種を含み、より更に好ましくは銀を含み、より更に好ましくは銀である。金属の種類は、高周波誘導結合プラズマ発光分析法により確認することができる。
 カルボン酸金属塩Bを構成する金属は、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、金属酸化物Aを構成する金属と同じであることが好ましい。
 カルボン酸金属塩Bを構成するカルボン酸としては、例えば、飽和又は不飽和の、直鎖又は分岐鎖の脂肪族カルボン酸;脂環式カルボン酸;芳香族カルボン酸が挙げられる。具体的には、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロパン酸(プロピオン酸)、ブタン酸(酪酸)、イソブタン酸(イソ酪酸)、ペンタン酸(吉草酸)、イソペンタン酸(イソ吉草酸)、ピバリン酸、ヘキサン酸(カプロン酸)、ヘプタン酸、オクタン酸(カプリル酸)、2-エチルヘキサン酸、ノナン酸、デカン酸、ネオデカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸(ラウリン酸)、トリデカン酸、テトラデカン酸(ミリスチン酸)、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、ヘプタデカン酸(マルガリン酸)、オクタデカン酸(ステアリン酸)等の飽和脂肪族カルボン酸;オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪族カルボン酸;シクロヘキサンカルボン酸等の脂環式カルボン酸;安息香酸等の芳香族カルボン酸等のモノカルボン酸;シュウ酸、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸等のジカルボン酸などが挙げられる。
 カルボン酸金属塩Bは、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは炭素数1以上18以下のカルボン酸の金属塩を含み、より好ましくは炭素数1以上12以下のカルボン酸の金属塩を含み、更に好ましくは炭素数1以上12以下のカルボン酸の金、銀、銅及びパラジウムから選ばれる1種以上の金属塩を含み、より更に好ましくは炭素数1以上12以下のカルボン酸の金、銀及び銅から選ばれる1種以上の金属塩を含み、より更に好ましくは炭素数1以上12以下のカルボン酸の銀及び銅から選ばれる少なくとも1種の金属塩を含み、より更に好ましくは炭素数1以上12以下のカルボン酸の銀塩を含む。また、カルボン酸金属塩Bは、同様の観点から、好ましくはギ酸銀、酢酸銀、プロピオン酸銀、シュウ酸銀、ラウリン酸銀、ギ酸銅、酢酸銅、プロピオン酸銅、シュウ酸銅、及びラウリン酸銅から選ばれる1種以上を含み、より好ましくはギ酸銀、酢酸銀、プロピオン酸銀、シュウ酸銀、ギ酸銅、酢酸銅、プロピオン酸銅、及びシュウ酸銅から選ばれる1種以上を含み、更に好ましくはギ酸銀、酢酸銀、プロピオン酸銀、ギ酸銅、酢酸銅、及びプロピオン酸銅から選ばれる1種以上を含み、より更に好ましくはギ酸銀、酢酸銀、ギ酸銅及び酢酸銅から選ばれる1種以上を含み、より更に好ましくはギ酸銀及びギ酸銅から選ばれる1種以上を含み、より更に好ましくはギ酸銀を含み、より更に好ましくはギ酸銀である。
 カルボン酸金属塩Bは、その製造について特に制限されず、例えば、カルボン酸金属塩Bを構成するカルボン酸と、カルボン酸金属塩Bを構成する金属の酸化物とを反応させる製造方法により得ることができる。
 カルボン酸金属塩B中の炭素数1以上12以下のカルボン酸の金属塩の合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 カルボン酸金属塩B中の炭素数1以上12以下のカルボン酸銀及びカルボン酸銅の合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 カルボン酸金属塩B中のギ酸銀、酢酸銀、プロピオン酸銀、シュウ酸銀、ラウリン酸銀、ギ酸銅、酢酸銅、プロピオン酸銅、シュウ酸銅、及びラウリン酸銅の合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 カルボン酸金属塩B中のギ酸銀、酢酸銀、ギ酸銅及び酢酸銅の合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 カルボン酸金属塩B中のギ酸銀及びギ酸銅の合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 ここで「実質的100質量%」とは、意図せずに含まれる成分を含みうることを意味する。意図せずに含まれる成分としては、例えば、原料である上記カルボン酸中に含まれる上記カルボン酸以外のカルボン酸金属塩を含みうることを意味する。
<カルボキシ基を有するポリマーC>
 本発明の金属ペーストは、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、カルボキシ基を有するポリマーCを含有する。
 ポリマーCは、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性をより向上させる観点から、更にポリオキシアルキレン基を有するものが好ましい。
 ポリマーCの基本構造としては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン-アクリル系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂等のビニル系ポリマー;ポリエステル、ポリウレタン等の縮合系ポリマー等が挙げられるが、前記と同様の観点から、ビニル系ポリマーが好ましい。
 ポリマーCは、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくはカルボキシ基を有するモノマー(c-1)由来の構成単位を含むビニル系ポリマーであり、より好ましくはカルボキシ基を有するモノマー(c-1)由来の構成単位とポリオキシアルキレン基を有するモノマー(c-2)由来の構成単位とを含むビニル系ポリマーである。ポリマーCは、好ましくはモノマー(c-1)を含む原料モノマー、より好ましくはモノマー(c-1)及びモノマー(c-2)を含む原料モノマーを重合させて得ることができる。ポリマーCが共重合体である場合、該ポリマーCは、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体のいずれでもよい。
〔カルボキシ基を有するモノマー(c-1)〕
 モノマー(c-1)としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、2-メタクリロイルオキシメチルコハク酸等の不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸等の不飽和ジカルボン酸などが挙げられる。なお、前記不飽和ジカルボン酸は無水物であってもよい。
 モノマー(c-1)は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いてもよい。
 モノマー(c-1)は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは(メタ)アクリル酸である。
 本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。以下における「(メタ)アクリル酸」も同義である。
 ポリマーCとして用いるカルボキシ基を有するモノマー(c-1)由来の構成単位を含むビニル系ポリマーは、好ましくはカルボキシ基を有するモノマー(c-1)の単独重合体、及びカルボキシ基を有するモノマー(c-1)由来の構成単位を含む共重合体から選ばれる1種以上である。
 カルボキシ基を有するモノマー(c-1)の単独重合体としては、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくはポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(無水)マレイン酸等のポリカルボン酸が挙げられる。これらの中でも、前記と同様の観点から、好ましくはポリ(メタ)アクリル酸である。
 カルボキシ基を有するモノマー(c-1)由来の構成単位を含む共重合体としては、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくはカルボキシ基を有するモノマー(c-1)由来の構成単位及びポリオキシアルキレン基を有するモノマー(c-2)由来の構成単位を含むビニル系ポリマーが挙げられる。この場合、前記ビニル系ポリマーは、モノマー(c-1)及びモノマー(c-2)を含む原料モノマーを共重合させて得ることができる。前記ビニル系ポリマーは、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体のいずれでもよい。
〔ポリオキシアルキレン基を有するモノマー(c-2)〕
 モノマー(c-2)は、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、前記ビニル系ポリマーの側鎖としてポリオキシアルキレン基を導入することできるモノマーが好ましい。該モノマー(c-2)としては、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、アルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。モノマー(c-2)は、1種を単独で又は2種以上を併用して用いてもよい。
 また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とはアクリレート及びメタクリレートから選ばれる少なくとも1種である。以下における「(メタ)アクリレート」も同義である。
 モノマー(c-2)は、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート及びアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくはアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートである。該アルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートのアルコキシ基の炭素数は、前記と同様の観点から、好ましくは1以上8以下、より好ましくは1以上4以下である。
 該アルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートとしては、メトキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、プロポキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、オクトキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 モノマー(c-2)のポリオキシアルキレン基は、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは炭素数2以上4以下のアルキレンオキシド由来の単位を含む。前記アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等が挙げられ、好ましくはエチレンオキシドである。
 前記ポリオキシアルキレン基中のアルキレンオキシド由来の単位数は、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは2以上、より好ましくは5以上、更に好ましくは10以上、より更に好ましくは15以上であり、そして、好ましくは100以下、より好ましくは70以下、更に好ましくは50以下、より更に好ましくは40以下、より更に好ましくは30以下、より更に好ましくは25以下である。
 前記ポリオキシアルキレン基は、エチレンオキシド由来の単位とプロピレンオキシド由来の単位を含む共重合体であってもよい。エチレンオキシド由来の単位(EO)とプロピレンオキシド由来の単位(PO)とのモル比[EO/PO]は、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは60/40以上、より好ましくは65/35以上、更に好ましくは70/30以上であり、そして、好ましくは90/10以下、より好ましくは85/15以下、更に好ましくは80/20以下である。
 エチレンオキシド由来の単位とプロピレンオキシド由来の単位を含む共重合体は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体のいずれであってもよい。
 商業的に入手しうるモノマー(c-2)の具体例としては、新中村化学工業株式会社製のNKエステルAM-90G、同AM-130G、同AMP-20GY、NKエステルM-20G、同40G、同90G、同230G等、日油株式会社製のブレンマーPE-90、同200、同350等、ブレンマーPME-100、同200、同400、同1000、同4000等、ブレンマーPP-500、同800、同1000等、ブレンマーAP-150、同400、同550等、ブレンマー50PEP-300、同50POEP-800B、同43PAPE-600B等が挙げられる。
 ポリマーCは、本発明の効果を損なわない範囲において、カルボキシ基を有するモノマー(c-1)及びポリオキシアルキレン基を有するモノマー(c-2)以外の他のモノマー由来の構成単位を含有してもよい。
 他のモノマーとしては、芳香族基含有モノマー;脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレート等の疎水性モノマーが挙げられる。
 本明細書において「疎水性モノマー」とは、モノマーを25℃のイオン交換水100gへ飽和するまで溶解させたときに、その溶解量が10g未満であることをいう。
 芳香族基含有モノマーは、好ましくは、ヘテロ原子を含む置換基を有していてもよい、炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーであり、より好ましくは、スチレン系モノマー及び芳香族基含有(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種である。芳香族基含有モノマーの分子量は、500未満が好ましい。
 スチレン系モノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、2-メチルスチレン、4-ビニルトルエン(4-メチルスチレン)、ジビニルベンゼン等が挙げられるが、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、スチレン、α-メチルスチレンが好ましい。
 芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましい。
 脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有する(メタ)アクリレートは、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは炭素数1以上22以下の脂肪族アルコール由来の炭化水素基を有するものであり、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソドデシル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等の脂環式アルキル基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
 ポリマーCが、モノマー(c-1)由来の構成単位とモノマー(c-2)由来の構成単位を含む場合、ポリマーC製造時における、各モノマーの原料モノマー中における含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)又はポリマーC中における各モノマー由来の構成単位の含有量は、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、次のとおりである。
 モノマー(c-1)の含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、更に好ましくは2質量%以上、より更に好ましくは2.5質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、より更に好ましくは5質量%以下である。
 モノマー(c-2)の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは95質量%以上であり、そして、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98.5質量%以下、更に好ましくは98質量%以下、より更に好ましくは97.5質量%以下である。
 モノマー(c-1)とモノマー(c-2)の含有質量比〔モノマー(c-1)/モノマー(c-2)〕は、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.02以上、更に好ましくは0.03以上であり、そして、好ましくは1以下、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.1以下、より更に好ましくは0.07以下、より更に好ましくは0.05以下である。
 ポリマーCがモノマー(c-1)由来の構成単位とモノマー(c-2)由来の構成単位とを含む場合、モノマー(c-1)由来の構成単位及びモノマー(c-2)由来の構成単位の合計含有量は、前記と同様の観点から、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上、より更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下である。
 ポリマーCは、前記と同様の観点から、モノマー(c-1)として(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位を含むことが好ましく、モノマー(c-1)として(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位、並びにモノマー(c-2)としてアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を含むことがより好ましい。
 ポリマーC中の(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位、並びにアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位の合計含有量は、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。
 ここで「実質的100質量%」とは、意図せずに含まれる成分を含みうることを意味する。意図せずに含まれる成分としては、例えば、原料である上記モノマーや上記(メタ)アクリレート中に含まれる上記モノマーや上記(メタ)アクリレート以外の成分由来の構成単位を含みうることを意味する。
 ポリマーCは、公知の方法で合成したものを用いてよく、市販品を用いてもよい。ポリマーCの市販品としては、BYK社製のDISPERBYK-190、同2015等が挙げられる。
 ポリマーCが前記ポリカルボン酸、又は、モノマー(c-1)として(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位、並びにモノマー(c-2)としてアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を含むビニル系ポリマーである場合、該ポリカルボン酸及び該ビニル系ポリマーの数平均分子量Mnは、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは1,000以上、より好ましくは2,000以上、更に好ましくは3,000以上であり、そして、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、更に好ましくは30,000以下、より更に好ましくは10,000以下、より更に好ましくは7,000以下である。前記数平均分子量Mnは、実施例に記載の方法により測定される。
 ポリマーCが前記ポリカルボン酸、又は、モノマー(c-1)として(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位、並びにモノマー(c-2)としてアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を含むビニル系ポリマーである場合、該ポリカルボン酸及び該ビニル系ポリマーの酸価は、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上、更に好ましくは15mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは800mgKOH/g以下、より好ましくは400mgKOH/g以下、更に好ましくは200mgKOH/g以下、より更に好ましくは100mgKOH/g以下、より更に好ましくは70mgKOH/g以下、より更に好ましくは50mgKOH/g以下、より更に好ましくは30mgKOH/g以下である。
 ポリマーCの酸価は、構成するモノマーの質量比から算出することもできる。また、適当な溶剤にポリマーを溶解又は膨潤させて滴定する方法でも求めることができる。
<ポリオールD>
 本発明の金属ペーストは、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、ポリオールDを含有する。
 ポリオールDは、1分子中に2つ以上のアルコール性水酸基を有する化合物であれば特に制限はない。ポリオールDとしては、エチレングリコール(沸点197℃)、プロピレングリコール(1,2-プロパンジオール)(沸点188℃)、1,2-ブタンジオール(沸点193℃)、1,2-ペンタンジオール(沸点206℃)、1,2-ヘキサンジオール(沸点223℃)等の1,2-アルカンジオール;ジエチレングリコール(沸点245℃)、トリエチレングリコール(沸点287℃)、テトラエチレングリコール(沸点314℃)、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール(沸点232℃)、トリプロピレングリコール(沸点271℃)等のポリアルキレングリコール;1,3-プロパンジオール(沸点210℃)、1,4-ブタンジオール(沸点230℃)、1,5-ペンタンジオール(沸点242℃)等のα,ω-アルカンジオール;1,3-ブタンジオール(沸点208℃)、3-メチル-1,3-ブタンジオール(沸点203℃)、2-メチル-2,4-ペンタンジオール(沸点196℃)等のジオール;グリセリン等のトリオールなどが挙げられる。ポリオールDは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 ポリオールDの沸点は、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは90℃以上、更に好ましくは110℃以上、より更に好ましくは130℃以上、より更に好ましくは150℃以上であり、そして、好ましくは300℃以下、より好ましくは250℃以下、更に好ましくは230℃以下、より更に好ましくは200℃以下である。なお、ポリオールDとして2種以上を併用する場合には、該ポリオールDの沸点は、各ポリオールの含有量(質量%)で重み付けした加重平均値である。
 ポリオールDは、微細な金属ナノ粒子を形成し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくはジオール及びトリオールから選ばれる少なくとも1種を含み、より好ましくはジオール及びグリセリンから選ばれる少なくとも1種を含み、更に好ましくは1,2-アルカンジオール、ポリアルキレングリコール、α,ω-アルカンジオール、及びグリセリンから選ばれる少なくとも1種を含み、更に好ましくは1,2-アルカンジオール、α,ω-アルカンジオール、及びグリセリンから選ばれる少なくとも1種を含み、より更に好ましくは1,2-アルカンジオールを含む(以下、これらを総称して(D-1)成分という)。また、ポリオールDは、前記と同様の観点から、好ましくはエチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンから選ばれる少なくとも1種を含み、より更に好ましくはプロピレングリコール及びエチレングリコールから選ばれる少なくとも1種を含み、より更に好ましくはプロピレングリコールを含む(以下、これらを総称して(D-2)成分という)。
 ポリオールD中の(D-1)成分又は(D-2)成分の合計の含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。ここで「実質的100質量%」とは、意図せずに含まれる成分を含みうることを意味する。意図せずに含まれる成分としては、例えば、原料である上記ポリオール中に含まれる上記(D-1)成分及び(D-2)成分以外のポリオールD成分が挙げられる。
 ポリオールD中のジオール及びグリセリンの合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは98質量%以上、より更に好ましくは実質的に100質量%である。ここで「実質的100質量%」とは、意図せずに含まれる成分を含みうることを意味する。意図せずに含まれる成分としては、例えば、原料である上記ポリオール中に含まれる上記ジオール及びグリセリン以外のポリオールD成分が挙げられる。
 本発明の金属ペーストは、本発明の効果を阻害しない範囲で、前記成分以外の他の成分として、各種添加剤を含んでもよい。該添加剤としては、界面活性剤、消泡剤、フィラー等が挙げられる。
 本発明の金属ペーストは、金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、ポリマーC、及びポリオールDを公知の方法で混合することにより製造することができる。混合順序に特に制限はない。本発明の金属ペーストの各成分の含有量は、以下のとおりである。
 本発明の金属ペースト中の金属酸化物Aの含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、より更に好ましくは35質量%以上、より更に好ましくは40質量%以上であり、そして、金属ペーストの生産性及び取り扱い性の観点から、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下、より更に好ましくは60質量%以下、より更に好ましくは50質量%以下である。
 本発明の金属ペースト中のカルボン酸金属塩Bの含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、より更に好ましくは30質量%以上、より更に好ましくは40質量%以上であり、そして、金属ペーストの生産性及び取り扱い性の観点から、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは60質量%以下、より更に好ましくは55質量%以下、より更に好ましくは50質量%以下である。
 本発明の金属ペースト中の金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、55質量%以上であり、好ましくは60質量%以上、より好ましくは65質量%以上、更に好ましくは70質量%以上、より更に好ましくは75質量%以上、より更に好ましくは80質量%以上であり、そして、金属ペーストの生産性及び取り扱い性の観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは93質量%以下、更に好ましくは90質量%以下である。
 本発明の金属ペースト中のカルボン酸金属塩Bの金属酸化物Aに対する含有質量比(カルボン酸金属塩B/金属酸化物A)は、金属酸化物の還元反応を促進し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.4以上、より更に好ましくは0.6以上、より更に好ましくは0.8以上であり、そして、形成される金属膜内の空隙や結晶面の乱れを抑制し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは3.0以下、より好ましくは2.5以下、更に好ましくは2.0以下、より更に好ましくは1.7以下、より更に好ましくは1.5以下、より更に好ましくは1.3以下である。
 本発明の金属ペースト中のポリマーCの含有量は、微細な金属ナノ粒子を形成し、金属膜内の空隙や結晶面の乱れを抑制し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは1.5質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7質量%以下、更に好ましくは5質量%以下、より更に好ましくは3質量%以下である。
 本発明の金属ペースト中のポリマーCの金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計量に対する含有質量比(ポリマーC/〔金属酸化物A+カルボン酸金属塩B〕)は、微細な金属ナノ粒子を形成し、金属膜内の空隙や結晶面の乱れを抑制し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは0.005以上、より好ましくは0.010以上、更に好ましくは0.015以上であり、そして、好ましくは0.15以下、より好ましくは0.10以下、更に好ましくは0.07以下、より更に好ましくは0.05以下である。
 本発明の金属ペースト中のポリオールDの含有量は、微細な金属ナノ粒子を形成し、金属膜内の空隙や結晶面の乱れを抑制し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上、更に好ましくは6質量%以上、より更に好ましくは8質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、より更に好ましくは15質量%以下、より更に好ましくは10質量%以下である。
 本発明の金属ペースト中のポリオールDの金属酸化物Aに対する含有質量比(ポリオールD/金属酸化物A)は、微細な金属ナノ粒子を形成し、金属膜内の空隙や結晶面の乱れを抑制し、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.17以上であり、そして、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.0以下、更に好ましくは0.7以下、より更に好ましくは0.5以下、より更に好ましくは0.3以下、より更に好ましくは0.25以下である。
 ポリオールDが1,2-アルカンジオールを含む場合、ポリオールD中の1,2-アルカンジオールの含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下、より更に好ましくは100質量%である。
 ポリオールDがプロピレングリコールを含む場合、ポリオールD中のプロピレングリコールの含有量は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、より更に好ましくは50質量%以上、より更に好ましくは70質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下、より更に好ましくは100質量%である。
 本発明の金属ペーストは、体積抵抗率が低く、温度変化による体積抵抗率の変動が抑制され、耐屈曲性に優れる金属膜を形成することができるため、各種電子電気機器の導電性部材の形成に用いることができる。該導電性部材は、はんだ等の接合剤;RFID(radio frequency identifier)タグ等のアンテナ;MLCC(積層セラミックコンデンサ)等のコンデンサ;電子ペーパー;液晶ディプレイ、有機ELディスプレイ等の画像表示装置;有機EL素子;有機トランジスタ;プリント配線板、フレキシブル配線板等の配線板;有機太陽電池;フレキシブルセンサー等のセンサーなどに用いることが好ましい。これらの中でも、本発明の金属ペーストは、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、複数の金属部材の接合に用いることが好ましい。
[金属膜の製造方法]
 本発明の金属ペーストは、該金属ペーストを基材上に塗布し、加熱して金属膜を形成する工程を含む、金属膜の製造方法に用いることが好ましい。
 前記工程における加熱処理の温度は、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、常圧下、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上、更に好ましくは37℃以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは130℃以下、より好ましくは110℃以下、更に好ましくは90℃以下、より更に好ましくは70℃以下、より更に好ましくは60℃以下、より更に好ましくは50℃以下、より更に好ましくは45℃以下である。
 前記工程における加熱処理の時間は、加熱処理の温度によって適宜調整することができるが、体積抵抗率を低減する観点、温度変化による体積抵抗率の変動を低減する観点、及び耐屈曲性を向上させる観点から、好ましくは1分以上、より好ましくは5分以上、更に好ましくは10分以上、より更に好ましくは30分以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは6時間以下、より好ましくは3時間以下、更に好ましくは2時間以下である。
 前記工程における加熱処理は、空気雰囲気下であってもよく、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下であってもよいが、前記基材が酸化されやすい金属である場合には、窒素ガス雰囲気下であることが好ましい。
 金属膜の形成に用いる基材としては、例えば、金属部材、樹脂フィルム、ガラス、セラミック、コート紙、アート紙、合成紙、加工紙等が挙げられる。
 金属部材としては、金基板、金メッキ基板、銀基板、銀メッキ金属基板、銅基板、パラジウム基板、パラジウムメッキ金属基板、プラチナ基板、プラチナメッキ金属基板、アルミニウム基板、ニッケル基板、ニッケルメッキ基板、スズ基板、スズメッキ金属基板等の金属系基板又は金属製基板;電気絶縁性基板の電極等の金属部分などが挙げられる。
 樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS)、ポリカーボネート(PC)等が挙げられる。
 前記金属ペーストは、複数の金属部材の接合に用いてもよい。この場合、複数の金属部材は、同じ種類の金属部材であっても、異なる種類の金属部材であってもよい。
 本発明における金属部材の接合は、コンデンサ、抵抗等のチップ部品と回路基板との接合;メモリ、ダイオード、トランジスタ、IC、CPU等の半導体チップとリードフレーム又は回路基板との接合;高発熱の半導体チップと冷却板との接合などに用いることができる。
 前記金属ペーストの基材への塗布方法としては、スロットダイコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティング、ドクターブレーディング、ナイフエッジコーティング、バーコーティング等の各種塗布方法;スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、ディスペンサー印刷、インクジェット印刷等の各種パターニング印刷方法が挙げられる。
 前記金属ペーストの基材への塗布量は、形成する電極又は回路、接合する金属部材の大きさ、種類に応じて適宜調整することができる。
 本発明の方法により形成される金属膜の体積抵抗率ρvは、好ましくは90μΩ・cm以下、より好ましくは70μΩ・cm以下、更に好ましくは60μΩ・cm以下、より更に好ましくは50μΩ・cm以下、より更に好ましくは40μΩ・cm以下、より更に好ましくは30μΩ・cm以下、より更に好ましくは20μΩ・cm以下、より更に好ましくは10μΩ・cm以下であり、そして、金属膜の生産性の観点から、好ましくは1μΩ・cm以上、より好ましくは2μΩ・cm以上、更に好ましくは3μΩ・cm以上である。前記体積抵抗率ρvは、実施例に記載の方法で測定することができる。
上述の実施形態に関し、本発明は更に以下の実施態様を開示する。
<1>
 金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、
 金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上である、金属ペースト。
<2>
 金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、
 金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上であり、
 金属酸化物Aを構成する金属が、金、銀、銅及びパラジウムから選ばれる1種以上を含み、
 カルボン酸金属塩Bが炭素数1以上12以下のカルボン酸の金属塩を含み、
 ポリマーCがモノマー(c-1)として(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位を有し、
 ポリオールDが、ジオール及びグリセリンから選ばれる少なくとも1種を含む、<1>に記載の金属ペースト。
<3>
 金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、
 金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上であり、
 金属酸化物Aを構成する金属が、金、銀、銅及びパラジウムから選ばれる1種以上を含み
カルボン酸金属塩Bが炭素数1以上12以下のカルボン酸の銀塩及び銅塩から選ばれる1種以上を含み、
 ポリマーCがモノマー(c-1)として(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位有し、ポリマーCの酸価が5mgKOH/g以上800mgKOH/g以下であり、
 ポリオールDが、エチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンから選ばれる少なくとも1種を含む、<1>又は<2>に記載の金属ペースト。
<4>
 金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、
 金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上であり、
 金属酸化物Aを構成する金属が、銀及び銅から選ばれる少なくとも1種を含み
 カルボン酸金属塩Bがギ酸銀、酢酸銀、プロピオン酸銀、シュウ酸銀、ラウリン酸銀、ギ酸銅、酢酸銅、プロピオン酸銅、シュウ酸銅、及びラウリン酸銅から選ばれる1種以上を含み、
 ポリマーCがモノマー(c-1)として(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位並びにモノマー(c-2)としてアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位を有し、ポリマーCの酸価が5mgKOH/g以上800mgKOH/g以下であり、
 ポリオールDが、プロピレングリコールを含む、<1>~<3>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<5>
 カルボン酸金属塩Bの金属酸化物Aに対する含有質量比(カルボン酸金属塩B/金属酸化物A)が、0.1以上3.0以下である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<6>
 ポリマーCの金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計量に対する含有質量比(ポリマーC/〔金属酸化物A+カルボン酸金属塩B〕)が、0.005以上0.15以下である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<7>
 金属ペースト中の金属酸化物Aの含有量が、10質量%以上90質量%以下である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<8>
 金属ペースト中のポリオールDの含有量が、2質量%以上40質量%以下である、<1>~<7>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<9>
 金属ペースト中のカルボン酸金属塩Bの含有量が、5質量%以上80質量%以下である、<1>~<8>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<10>
 カルボン酸金属塩Bを構成する金属が、金属酸化物Aを構成する金属と同じである、<1>~<9>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<11>
 金属酸化物A中の酸化金、酸化銀、酸化銅及び酸化パラジウムの合計含有量が80質量%以上である、<1>~<10>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<12>
 カルボン酸金属塩B中の炭素数1以上12以下のカルボン酸の金属塩の合計含有量が80質量%以上である、<1>~<11>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<13>
 ポリマーC中のモノマー(c-1)として(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位、並びにモノマー(c-2)としてアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート由来の構成単位の合計含有量が80質量%以上である、<1>~<12>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<14>
 ポリオールD中のジオール及びグリセリンの合計含有量が80質量%以上である、<1>~<13>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<15>
 カルボン酸金属塩Bの金属酸化物Aに対する含有質量比(カルボン酸金属塩B/金属酸化物A)が、0.6以上1.5以下である、<1>~<14>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<16>
 ポリマーCの金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計量に対する含有質量比(ポリマーC/〔金属酸化物A+カルボン酸金属塩B〕)が0.015以上0.07以下である、<1>~<15>のいずれか1つに記載の金属ペースト。
<17>
 <1>~<16>のいずれか1つに記載の金属ペーストを基材上に塗布し、加熱して金属膜を形成する工程を含む、金属膜の製造方法。
<18>
 加熱処理する温度が30℃以上130℃以下である、<17>に記載の金属膜の製造方法。
 以下の合成例、実施例及び比較例において、「部」及び「%」は特記しない限り「質量部」及び「質量%」である。
〔ポリマーCの数平均分子量Mnの測定〕
 N,N-ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔東ソー株式会社製GPC装置(HLC-8320GPC)、東ソー株式会社製カラム(TSKgel SuperAWM-H、TSKgel SuperAW3000、TSKgel guardcolumn Super AW-H)、流速:0.5mL/min〕により、標準物質として分子量既知の単分散ポリスチレンキット〔PStQuick B(F-550、F-80、F-10、F-1、A-1000)、PStQuick C(F-288、F-40、F-4、A-5000、A-500)、東ソー株式会社製〕を用いて測定した。
 測定試料は、ガラスバイアル中にポリマー0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(DISMIC-13HP PTFE 0.2μm、アドバンテック東洋株式会社製)で濾過したものを用いた。
〔固形分濃度の測定〕
 30mlのポリプロピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへサンプル約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更に室温(25℃)のデシケーター内で更に15分間放置したのちに、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
合成例1-1(ポリマーC1の合成)
 温度計、200mL窒素バイパス付き滴下ロート(1)1本、50mL窒素バイパス付き滴下ロート(2)1本及び還流装置を具備した1000mL四つ口丸底フラスコに、イオン交換水100gをいれ、マグネチックスターラーで撹拌し、オイルバスにて該フラスコの内温を80℃まで加温した。別途、窒素バブリングを10分行った後、98%アクリル酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)3g、メトキシポリエチレングリコール(EO23モル)アクリレート(新中村化学工業株式会社製、NKエステルM-230G)97g、3-メルカプトプロピオン酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)2gをポリビーカー中で溶解し、滴下ロート(1)に入れた。さらに、イオン交換水20gとペルオキソ二硫酸アンモニウム(富士フイルム和光純薬製、特級試薬)2gをポリビーカー中で溶解し、滴下ロート(2)に入れた。その後、上記フラスコにむけ、滴下ロート(1)及び滴下ロート(2)内の混合物を同時にそれぞれ90分かけて滴下した。その後、該フラスコの内温を90℃に昇温した後、更に1時間撹拌を続けた。その後、室温まで冷却し、イオン交換水を添加して固形分濃度を調整し、ポリマーC1(Mn:4,700)の溶液(固形分濃度40%、酸価:23mgKOH/g)を得た。
合成例1-2(ポリマーC2の合成)
 合成例1-1において、メトキシポリエチレングリコール(EO23モル)アクリレートを用いずに、98%アクリル酸を100gに変更した以外は同様に合成を行い、ポリマーC2(Mn:1,100)の溶液(固形分濃度40%、酸価:780mgKOH/g)を得た。
比較合成例1-1(ポリマーC’1の合成)
 合成例1-1において、98%アクリル酸を用いずに、メトキシポリエチレングリコール(EO23モル)アクリレートを100gに変更した以外は同様に合成を行い、ポリマーC’1(Mn:4,400)の溶液(固形分濃度40%、酸価:0mgKOH/g)を得た。
合成例2-1(ギ酸銀の合成)
 温度計、200mL窒素バイパス付き滴下ロート2本、還流装置を具備した500mL四つ口丸底フラスコに、酸化銀(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)100g(0.43モル)を投入した。その後、マグネチックスターラーで緩やかに撹拌しつつ、ギ酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)46g(1モル)を室温にて滴下し、懸濁液を得た。得られた懸濁液を5℃に冷却した500mLのイオン交換水中に投入し、マグネチックスターラーで5分間撹拌後、静置した。上清を除去後、5℃に冷却した500mLのイオン交換水を投入し、再度マグネチックスターラーで5分間撹拌後、静置した。その後、上清を除去し、凍結乾燥機(東京理化器械株式会社製、商品名:FDU-2100及びDRC-1000)を用いて、-25℃にて1時間、-10℃にて10時間、及び25℃にて4時間真空乾燥を行い、水分量1%以下となるまで乾燥させることで、ギ酸銀を得た。
合成例2-2(酢酸銀の合成)
 合成例2-1において、ギ酸46g(1モル)を、酢酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)60g(1モル)に変更した以外は同様にして、酢酸銀を得た。
合成例2-3(ラウリン酸銀の合成)
 合成例2-1において、ギ酸46g(1モル)を、ラウリン酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、一級試薬)200g(1モル)をエタノール200gに溶解したものに変更した以外は同様にして、ラウリン酸銀を得た。
合成例2-4(ギ酸銅の合成)
 温度計、還流装置を具備した1L四つ口丸底フラスコに、アセトン(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)300gを投入した。その後、マグネチックスターラーで緩やかに攪拌しつつ、ギ酸(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)143gを投入し、25℃にて60分間撹拌した。その後、塩基性炭酸銅(富士フイルム和光純薬株式会社製、一級試薬)150gを添加し、25℃で2時間攪拌した。その後、精製した結晶をろ紙(アドバンテック東洋株式会社製、No.5A)でろ過し、その後アセトンでよく洗浄した。得られた結晶をステンレス製バットに広げ、送風乾燥機(ヤマト科学株式会社製、DKN602)内に置き、90℃で24時間乾燥し、青色結晶のギ酸銅181gを得た。
実施例1
 金属酸化物Aとして酸化銀(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)50g、カルボン酸金属塩Bとして合成例2-1で得られたギ酸銀50g、ポリマーCとして合成例1-1で得られたポリマーC1の溶液を5g、ポリオールDとしてプロピレングリコール(富士フイルム和光純薬株式会社製、特級試薬)10gを混合した。得られた混合物を、混錬脱泡機(株式会社シンキー製「あわとり練太郎ARE-310」)を用いて、処理条件(撹拌モード2000rpm、処理時間60秒)で処理することにより金属ペーストを得た。次いで、以下の評価方法により、温度サイクル試験及び耐屈曲性試験の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例2~14及び比較例1~5
 実施例1において、表1に示す配合組成に変更した以外は同様にして各金属ペーストを得た。次いで、以下の評価方法により、温度サイクル試験及び耐屈曲性試験の評価を行った。
 なお、表1中の各成分の詳細は以下のとおりである。
 酸化銅:富士フイルム和光純薬株式会社製、特級
 酸化パラジウム:富士フイルム和光純薬株式会社製、特級
 硝酸銀:富士フイルム和光純薬株式会社製、特級
 PG:プロピレングリコール
 EG:エチレングリコール
<評価>
〔温度サイクル試験の評価〕
 実施例及び比較例で得られた各金属ペーストを、メタルマスク(平井精密工業株式会社製、マスク厚150μm)を使用し、実験用銀板(ケニス社製、厚み2mm、純度99.96%)上に塗布し、40℃のオーブンにて1時間加熱し、該実験用銀板上に金属膜を形成したサイクル試験用のサンプルを得た。
 次いで、サイクル試験機「ES-53LS」(株式会社日立製作所製)に投入し、0℃で15分放置、次いで100℃で15分放置することを1サイクルとして、500サイクル繰り返す温度サイクル試験を行い、サイクル試験後のサンプルを得た。
 上記で得られたサイクル試験前後のサンプルに対し、断面試料作製装置「IB-19520CCP」(日本電子株式会社製)を用いて加工し、該サンプルに平滑な切断面を作成した。次いで、切断面を作成したサンプルをSEM試料台(日新EM株式会社製、Type-T)にSEM用アルミ基材カーボン両面テープ(日新EM株式会社製、カタログ番号732)で張り付け、電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)(株式会社日立製作所製、型式:S-4800)を用いて、SEMモード、加速電圧10kVの条件で切断面を観察し、二次電子像を得た。該二次電子像中の金属膜層の10点で金属膜層の厚みを測定し、算術平均により金属膜層の厚みtを得た。
 次いで、上記で得られたサンプルを、抵抗率計(本体:ロレスタ-GP、四探針プローブ:PSPプローブ、いずれも日東精工アナリテック株式会社製)を用いて測定し、上記で測定した金属膜層の厚みtを前記抵抗率計に入力することにより体積抵抗率を表示させた。上記サンプルの他の場所でも同様に測定し、合計10か所の算術平均により体積抵抗率ρvを得た。下記式より体積抵抗率ρvの変化率を算出した。結果を表1に示す。サイクル試験前の体積抵抗率ρv(1)及びサイクル試験後の体積抵抗率ρv(2)の値が小さく、かつ体積抵抗率ρvの変化率の値が小さいほど、温度サイクル試験における耐性に優れている。
 体積抵抗率ρvの変化率(%)=〔サイクル試験後の体積抵抗率ρv(2)/サイクル試験前の体積抵抗率ρv(1)〕×100
〔耐屈曲性試験の評価〕
 上記で得られたサイクル試験用のサンプルを、円筒屈曲性試験機(エリクセン社製、No.266S)にセットした。交換用円筒マンドレルを直径20mmから小さいものに順に交換して耐屈曲性試験を行った。金属膜にクラックが発生した時点で試験終了とし、クラックが発生しなかった円筒マンドレルの最小直径(mm)を耐屈曲性の指標として用いた。結果を表1に示す。クラックが発生しなかった円筒マンドレルの最小直径が小さいほど耐屈曲性に優れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から、実施例1~14は、比較例1~5と比べて、サイクル試験前の体積抵抗率ρv(1)及びサイクル試験後の体積抵抗率ρv(2)の値がいずれも小さく、サイクル試験前後の体積抵抗率ρvの変化率が100%に近いことから温度変化による体積抵抗率の変動が低減されており、クラックが発生しなかった円筒マンドレルの最小直径も小さいことから耐屈曲性に優れることが分かる。
 本発明によれば、体積抵抗率が低く、温度変化による体積抵抗率の変動が小さく、かつ耐屈曲性に優れる金属膜を形成することができる金属ペーストを提供することができるため、各種電子部品における回路や電極の形成又は部材の接合に用いることができる。

Claims (14)

  1.  金属酸化物A、カルボン酸金属塩B、カルボキシ基を有するポリマーC、及びポリオールDを含有し、
     金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計含有量が55質量%以上である、金属ペースト。
  2.  カルボン酸金属塩Bの金属酸化物Aに対する含有質量比(カルボン酸金属塩B/金属酸化物A)が、0.1以上3.0以下である、請求項1に記載の金属ペースト。
  3.  ポリマーCの金属酸化物A及びカルボン酸金属塩Bの合計量に対する含有質量比(ポリマーC/〔金属酸化物A+カルボン酸金属塩B〕)が、0.005以上0.15以下である、請求項1又は2に記載の金属ペースト。
  4.  金属酸化物Aを構成する金属が、金、銀、銅及びパラジウムから選ばれる1種以上を含む、請求項1~3のいずれかに記載の金属ペースト。
  5.  カルボン酸金属塩Bが、炭素数1以上12以下のカルボン酸の金属塩を含む、請求項1~4のいずれかに記載の金属ペースト。
  6.  カルボン酸金属塩Bを構成する金属が金、銀、銅及びパラジウムから選ばれる1種以上を含む、請求項1~5のいずれかに記載の金属ペースト。
  7.  ポリマーCが(メタ)アクリル酸及びマレイン酸から選ばれる少なくとも1種のモノマー由来の構成単位を有する、請求項1~6のいずれかに記載の金属ペースト。
  8.  ポリオールDが、ジオール及びグリセリンから選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1~7のいずれかに記載の金属ペースト。
  9.  金属ペースト中の金属酸化物Aの含有量が、10質量%以上90質量%以下である、請求項1~8のいずれかに記載の金属ペースト。
  10.  金属ペースト中のポリオールDの含有量が、2質量%以上40質量%以下である、請求項1~9のいずれかに記載の金属ペースト。
  11.  金属ペースト中のカルボン酸金属塩Bの含有量が、5質量%以上80質量%以下である、請求項1~10のいずれかに記載の金属ペースト。
  12.  カルボン酸金属塩Bを構成する金属が、金属酸化物Aを構成する金属と同じである、請求項1~11のいずれかに記載の金属ペースト。
  13.  ポリマーCが、更にポリオキシアルキレン基を有する、請求項1~12のいずれかに記載の金属ペースト。
  14.  請求項1~13のいずれかに記載の金属ペーストを基材上に塗布し、加熱して金属膜を形成する工程を含む、金属膜の製造方法。
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