IPC分类号 : B22F9/00,B22F1/00,B22F1/02,B22F9/24,C09D17/00,H01B1/22,H01B13/00
专利摘要
本发明提供一种银微粒子均匀地分散于各种溶剂(特别是高极性溶剂)中的具有低温烧结性的银微粒子分散体、兼具对各种溶剂(特别是高极性溶剂)的优异的分散性与低温烧结性的银微粒子、使用其的分散体及其制造方法。本发明的银微粒子分散体的特征在于包含银微粒子、碳数为5以下的短链胺及高极性溶剂,短链胺的分配系数logP为‑1.0~1.4。
权利要求
1.一种银微粒子分散体,其特征在于,包含:
银微粒子;
碳数为5以下的短链胺;以及
高极性溶剂,
所述短链胺的分配系数logP为-1.0~1.4。
2.根据权利要求1所述的银微粒子分散体,其特征在于,还包含用以使银微粒子分散的具有酸价的分散剂。
3.根据权利要求1或2所述的银微粒子分散体,其特征在于,还包含具有酸价的保护分散剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的银微粒子分散体,其特征在于,所述短链胺为烷氧基胺。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的银微粒子分散体,其特征在于,所述高极性溶剂为碳数1~6的醇。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的银微粒子分散体,其特征在于,所述高极性溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的银微粒子分散体,其特征在于,所述分散剂的所述酸价为5~200。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的银微粒子分散体,其特征在于,所述分散剂具有源自磷酸的官能基。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的银微粒子分散体,其特征在于,所述保护分散剂的所述酸价为5~200。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的银微粒子分散体,其特征在于,所述保护分散剂具有源自磷酸的官能基。
11.一种接合用组合物,其包含根据权利要求1至10中任一项所述的银粒子分散体。
12.一种银微粒子,其特征在于:
在表面的至少一部分附着碳数为5以下的烷氧基胺,
所述烷氧基胺的分配系数logP为-1.0~1.4。
13.一种接合用组合物,其包含根据权利要求12所述的银微粒子。
14.一种银微粒子的制造方法,其特征在于,包含:
第一步骤,调整通过还原而分解而能够生成金属银的银化合物、与分配系数logP为-1.0~1.4的短链胺的混合液;以及
第二步骤,通过将所述混合液中的所述银化合物还原,而生成在表面的至少一部分附着碳数为5以下的短链胺的银微粒子。
15.根据权利要求14所述的银微粒子的制造方法,其特征在于,还包含:添加、混合用以使所述银微粒子分散的具有酸价的分散剂的步骤。
16.根据权利要求14或15所述的银微粒子的制造方法,其特征在于,在所述第一步骤中,相对于所述金属银1mol,而添加2mol以上的所述短链胺。
说明书
技术领域
本发明涉及一种银微粒子分散于各种溶剂中而成的银微粒子分散体、可分散于各种溶剂的银微粒子及其制造方法,所述银微粒子分散体可广泛用作用以形成半导体集成电路等的配线或电极图案的导电性油墨、或用以将电子零件进行低温接合的接合用组合物等。
背景技术
近年来,利用金属微粒子、特别是银微粒子的低温烧结性的导电性油墨(例如专利文献1(日本专利特开2013-185213号公报))或接合用组合物(例如专利文献2(日本专利特开2004-107728号公报))受到关注。
与此同时,所述用途中所用的银微粒子的开发取得了积极地进展,并提出了各种银微粒子及其制造方法。例如在专利文献3(日本专利特开2013-142173号公报)中提出了银纳米粒子的制造方法,其包括:制备胺混合液,关于包含脂肪族烃基及一个氨基、且所述脂肪族烃基的碳总数为6以上的脂肪族烃单胺(A),与包含脂肪族烃基及一个氨基、且所述脂肪族烃基的碳总数为5以下的脂肪族烃单胺(B),以胺(A)与胺(B)的合计为基准,以5摩尔%以上且小于20摩尔%的比例包含胺(A),且以超过80摩尔%且95摩尔%以下的比例包含胺(B);将银化合物与所述胺混合液混合,而生成包含银化合物及胺的络合化合物;将络合化合物加热使其热分解,而形成银纳米粒子。
在所述专利文献3的银纳米粒子的制造方法中,通过使用包含碳总数6以上的脂肪族烃单胺(A)与碳总数5以下的脂肪族烃单胺(B)的胺混合液,而可实现银纳米粒子的适当的稳定化。
另外,在专利文献4(日本专利特开2014-31542号公报)中提出了银微粒子的制造方法,其特征在于包含:第一步骤,将通过加热而分解而可生成金属银的银化合物、烷基胺及对水具有溶解度的至少一种醇化合物混合,而生成包含所述银化合物与烷基胺的络合化合物;第二步骤,将所述络合化合物加热分解,而生成由包含烷基胺的保护膜被覆的银微粒子。
在仅使用烷基胺作为银微粒子的被覆分子时,难以形成络合化合物,并且络合化合物的形成需要长时间的情况多,但在所述专利文献4的银微粒子的制造方法中,在将通过加热而分解而可生成金属银的银化合物、与烷基胺混合而生成络合化合物时,通过添加对水具有溶解性的醇化合物,而促进络合化合物的生成,不论烷基胺的种类均可效率佳地生成络合化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2013-185213号公报
专利文献2:日本专利特开2004-107728号公报
专利文献3:日本专利特开2013-142173号公报
专利文献4:日本专利特开2014-31542号公报
发明内容
发明解决的课题
然而,在所述专利文献3的银纳米粒子的制造方法中,为了银纳米粒子的分散性与络合物形成,而必须并用碳数6以上的胺与碳数5以下的胺,因此,作为高沸点低极性成分的长中链胺的存在具有对极性溶剂的分散性差的问题点。
另外,在所述专利文献4的银微粒子的制造方法中,为了促进络合物的形成而必须添加醇等低分子有机化合物,虽然所得的银微粒子良好地分散于以辛烷为主溶剂的低极性溶剂中,但存在对高极性溶剂的分散性差的问题点。
鉴于如以上的状况,本发明的目的在于提供一种银微粒子均匀地分散于各种溶剂(特别是高极性溶剂)而成的具有低温烧结性的银微粒子分散体、兼具对各种溶剂(特别是高极性溶剂)优异的分散性与低温烧结性的银微粒子及其制造方法。
解决课题的技术手段
本发明人为了达成所述目的而对附着在银微粒子的表面的至少一部分的胺的种类等反复进行努力研究,结果发现,使所述胺的分配系数等最佳化等对达成所述目的极为有效,从而完成了本发明。
即,第一本发明提供一种银微粒子分散体,其特征在于包含:
银微粒子;
碳数为5以下的短链胺;以及
高极性溶剂,
所述短链胺的分配系数logP为-1.0~1.4。
胺的一分子内的氨基具有相对较高的极性,容易产生因氢键引起的相互作用,但所述官能基以外的部分具有相对较低的极性。而且,氨基分别容易表现出碱性的性质。因此,若胺定域(附着)在银微粒子的表面的至少一部分(即,若被覆银微粒子的表面的至少一部分),则可使有机成分与无机粒子充分地亲和,并可防止银微粒子彼此的凝聚(提高分散性)。即,胺由于官能基以适度的强度吸附在银微粒子的表面,妨碍银微粒子彼此的相互接触,因此有助于保管状态下的银微粒子的稳定性。另外认为,因加热而自银微粒子的表面移动和/或挥发,由此会促进银微粒子彼此的融着。
通过将构成本发明的银微粒子分散体的胺设为碳数为5以下的短链胺,可通过加热而容易地除去附着在银微粒子的表面的至少一部分的胺,并可确保银微粒子的良好的低温烧结性(例如100℃~350℃时的烧结性)。
另外,将短链胺的分配系数logP设为-1.0~1.4的原因是,若分配系数logP为-1.0以下,则短链胺的极性过高,因此银的还原急速地进行而难以进行对银微粒子生成的控制,若分配系数logP为1.5以上,则配位在银上的胺的极性低,因此难以分散于高极性溶剂中。
在本发明中,分配系数logP是指使用正辛醇与水作为溶剂的辛醇/水分配系数,分别求出辛醇中的浓度Co与水中的浓度Cw,算出浓度比P=Co/Cw的常用对数logP作为分配系数。因此,分配系数logP是指表示银微粒子在哪个范围的极性溶剂中能否分散的一个指标。分配系数logP的测定方法并无特别限定,例如可利用烧瓶振荡法、高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)及使用定量性结构活性相关算法的计算等求出,但优选使用在国立生物工学信息中心等的网站中所公布的文献值。
本发明的银微粒子分散体优选为还包含用以使银微粒子分散的具有酸价的分散剂。此处,所谓“具有酸价的分散剂”,包括吸附基或官能基不具有胺价或羟基价等的所有分散剂。通过使用所述分散剂,而可提高溶剂中的银微粒子的分散稳定性。所述分散剂的酸价优选为5~200,另外优选为所述分散剂具有源自磷酸的官能基。“具有酸价的分散剂”优选的理由并不明确,但本发明人等人认为,不但利用对金属的吸附作用,而且通过与短链胺进行相互作用,而能以更致密的形态吸附,从而具有低温烧结性且表现出高的分散性。
若分散剂的酸价为5以上,则因酸碱相互作用而开始引起向金属物的吸附,所述金属物与胺配位并且粒子表面变为碱性,若分散剂的酸价为200以下,则不过度地具有吸附点,因此以适宜的形态吸附。另外,通过分散剂具有源自磷酸的官能基,而磷P经由氧O与金属M相互作用且彼此拉近,因此对与金属或金属化合物的吸附最有效果,并能以必要最小限度的吸附量获得适宜的分散性。
此处,所谓酸价,以将试样1g中所含的酸性成分中和所需要的氢氧化钾的mg数表示。作为酸价的测定法,可列举:指示剂法(对萘酚苯指示剂)或电位差滴定法。
·ISO6618-1997:利用指示剂滴定法的中和价试验法→与指示剂滴定法(酸价)对应
·ISO6619-1988:电位差滴定法(酸价)→与电位差滴定法(酸价)对应
另外,在本发明的银微粒子分散体中,作为溶剂,可使用各种溶剂、特别是高极性溶剂。所谓高极性溶剂,通常是指水或碳数短的醇等难以与如己烷或甲苯般的低极性溶剂相容的,但在本发明中更优选为使用碳数1~6的醇。作为高极性溶剂,通过设为碳数1~6的醇,而可避免使用低极性溶剂时的不良情况,例如在树脂上层叠银微粒子分散体时溶剂进入基底的树脂层。此处,胺优选为使用烷氧基胺。通过将胺设为烷氧基胺,而可使银微粒子良好地分散于高极性溶剂中。更具体而言,高极性溶剂优选为甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇。
关于构成本发明的银微粒子分散体的银微粒子的粒径,适当为如产生熔点降低的纳米尺寸、理想为1nm~200nm,但根据需要也可包含微米尺寸的粒子。
本发明的银微粒子分散体可还包含作为在银微粒子合成前添加的保护剂的具有酸价的分散剂(保护分散剂、)。此处所谓的“保护分散剂”,可与在所述银微粒子合成后添加的“具有酸价的分散剂”相同。
而且,第二本发明提供一种银微粒子,其特征在于:在表面的至少一部分附着碳数为5以下的烷氧基胺,
所述烷氧基胺的分配系数logP为-1.0~1.4。
通过在银微粒子的表面的至少一部分附着分配系数logP为-1.0~1.4的碳数为5以下的烷氧基胺,而可对银微粒子赋予对各种溶剂(特别是高极性溶剂)的优异的分散性与低温烧结性。
关于可分散于本发明的高极性溶剂中的银微粒子的粒径,适当为如产生熔点降低的纳米尺寸、理想为1nm~200nm,但根据需要也可包含微米尺寸的粒子。
而且,第三本发明提供一种包含本发明的银微粒子的接合用组合物。通过接合用组合物包含本发明的银微粒子,而即便在低的接合温度下也可形成良好的接合部。
而且,本发明提供一种银微粒子的制造方法,其特征在于包含:
第一步骤,调整通过还原而分解而可生成金属银的银化合物、与分配系数logP为-1.0~1.4的短链胺的混合液;
第二步骤,通过将所述混合液中的所述银化合物还原,而生成在表面的至少一部分附着碳数为5以下的短链胺的银微粒子。
在本发明的银微粒子的制造方法中,优选为还包含:添加、混合用以使所述银微粒子分散的具有酸价的分散剂的步骤。
另外,在本发明的银微粒子的制造方法中,在所述第一步骤中,优选为相对于所述金属银1mol而添加2mol以上的所述短链胺。通过相对于金属银1mol而将短链胺的添加量设为2mol以上,而可使适量的短链胺附着在通过还原而生成的银微粒子的表面,并可对所述银微粒子赋予对各种溶剂(特别是高极性溶剂)的优异的分散性与低温烧结性。在生成银微粒子时,不存在添加量的上限,但若过量添加,则原材料费用升高,因此在成本方面欠佳。因此,优选为相对于银而设为摩尔比30以内。
另外,在本发明的银微粒子的制造方法中,优选为利用第一步骤中的混合液的组成及第二步骤中的还原条件(例如加热温度及加热时间等),将所得的银微粒子的粒径设为如产生熔点降低的纳米尺寸,更优选为设为1nm~200nm。此处,根据需要也可包含微米尺寸的粒子。
发明的效果
根据本发明,可提供一种银微粒子均匀地分散于各种溶剂(特别是高极性溶剂)而成的具有低温烧结性的银微粒子分散体、兼具对各种溶剂(特别是高极性溶剂)的优异的分散性与低温烧结性的银微粒子及其制造方法。另外,也可提供一种包含所述银微粒子分散体或所述银微粒子的接合用组合物。
具体实施方式
以下,对本发明的银微粒子分散体、银微粒子及其制造方法的适宜的一个实施形态进行详细地说明。另外,在以下的说明中,不过表示本发明的一个实施形态,本发明并不受所述实施形态限定,另外,有时省略重复的说明。
(1)银微粒子分散体
本实施形态的银微粒子分散体包含银微粒子、碳数为5以下的短链胺及高极性溶剂。以下,对所述各成分等进行说明。
(1-1)银微粒子
本实施形态的银微粒子分散体中的银微粒子的平均粒径若为不损害本发明的效果的范围,则并无特别限制,优选为具有如产生熔点降低的平均粒径,例如只要为1nm~200nm即可。而且优选为2nm~100nm。若银微粒子的平均粒径为1nm以上,则银微粒子具备良好的低温烧结性,并且银微粒子制造成本不会变高而实用。另外,若银微粒子的平均粒径为200nm以下,则银微粒子的分散性难以经时变化而优选。
在使用本发明的银微粒子分散体作为例如接合用组合物的原料时,考虑到迁移(Migration)的问题,可添加离子化序列(Ionization Series)较氢贵(Noble)的金属、即金、铜、铂、钯等的粒子。
另外,本实施形态的银微粒子分散体中的银微粒子的粒径可不固定。另外,在银微粒子分散体包含作为任意成分的后述分散剂等时,有时包含平均粒径超过200nm的金属粒子成分,但若为不产生凝聚且不明显损害本发明的效果的成分,则可包含所述具有超过200nm的平均粒径的金属粒子成分。
此处,关于本实施形态的银微粒子分散体中的银微粒子的粒径,可利用动态光散射法、小角X射线散射法、广角X射线衍射法进行测定。为了表示纳米尺寸的银微粒子的熔点降低,优选为利用广角X射线衍射法求出的结晶体直径。例如在广角X射线衍射法中,更具体而言,可使用理学电机(股)制造的RINT-UltimaIII,利用衍射法在2θ为30°~80°的范围内进行测定。此时,试样只要在中央部具有深度为0.1mm~1mm左右的凹陷的玻璃板上以表面变得平坦的方式薄薄地延展而进行测定即可。另外,只要将结晶体直径(D)作为粒径即可,所述结晶体直径(D)是通过将使用理学电机(股)制造的JADE而得的衍射光谱(Spectrum)的半高宽代入下述谢拉(Scherrer)式中来算出。
D=Kλ/Bcosθ
此处,K:谢拉常数(0.9)、λ:X射线的波长、B:衍射线的半高宽、θ:布拉格角。
(1-2)碳数为5以下的短链胺
在本实施形态的银微粒子分散体中,在银微粒子的表面的至少一部分附着碳数为5以下的短链胺。另外,在银微粒子的表面,以在原料中最先作为杂质包含的微量有机物、在后述的制造过程中混入的微量有机物、在清洗过程中未完全清除的残留还原剂、残留分散剂等形式,可附着微量的有机物。
碳数为5以下的短链胺若分配系数logP为-1.0~1.4,则并无特别限定,可为直链状,也可为支链状,且还可具有侧链。作为所述短链胺,例如可列举:乙基胺(-0.3)丙基胺(0.5)、丁基胺(1.0)、N-(3-甲氧基丙基)丙烷-1,3-二胺(-0.6)、1,2-乙烷二胺,N-(3-甲氧基丙基)-(-0.9)、2-甲氧基乙基胺(-0.9)、3-甲氧基丙基胺(-0.5)、3-乙氧基丙基胺(-0.1)、1,4-丁烷二胺(-0.9)、1,5-戊烷二胺(-0.6)戊醇胺(-0.3)、氨基异丁醇(-0.8)等,其中优选为使用烷氧基胺。
所述短链胺例如可为包含羟基、羧基、烷氧基、羰基、酯基、巯基等胺以外的官能基的化合物。另外,所述胺可分别单独使用,也可并用两种以上。此外,常温下的沸点为300℃以下,进而优选为250℃以下。
本实施形态的银粒子分散体若为不损害本发明的效果的范围,则除了所述碳数为5以下的短链胺外,可包含羧酸。羧酸的一分子内的羧基具有相对较高的极性,容易产生因氢键引起的相互作用,但所述官能基以外的部分具有相对较低的极性。而且,羧基容易表现出酸性的性质。另外,羧酸在本实施形态的银粒子分散体中若定域(附着)在银微粒子的表面的至少一部分(即若被覆银微粒子的表面的至少一部分),则可使溶剂与银微粒子充分地亲和,并可防止银微粒子彼此的凝聚(提高分散性)。
作为羧酸,可广泛使用具有至少一个羧基的化合物,例如可列举:甲酸、草酸、乙酸、己酸、丙烯酸、辛酸、油酸等。羧酸的一部分羧基可与金属离子形成盐。另外,关于所述金属离子,可包含两种以上金属离子。
所述羧酸例如可为包含氨基、羟基、烷氧基、羰基、酯基、巯基等羧基以外的官能基的化合物。此时,羧基的数量优选为羧基以外的官能基的数量以上。另外,所述羧酸分别可单独使用,也可并用两种以上。此外,常温下的沸点为300℃以下,进而优选为250℃以下。另外,胺与羧酸形成酰胺。所述酰胺基也适度地吸附于银微粒子表面,因此在银微粒子表面可附着酰胺基。
在由银微粒子与附着于所述银微粒子的表面的有机物(所述碳数为5以下的短链胺等)构成胶体(Colloid)时,所述胶体中的有机成分的含量优选为0.5质量%~50质量%。若有机成分含量为0.5质量%以上,则有所得的银微粒子分散体的存储稳定性变好的倾向,若有机成分含量为50质量%以下,则有将银微粒子分散体加热而得的煅烧体的导电性佳的倾向。有机成分的更优选的含量为1质量%~30质量%,进而优选的含量为2质量%~15质量%。
(1-3)高极性溶剂
本实施形态的银微粒子分散体是银微粒子分散于各种高极性溶剂中而成的。
作为所述溶剂,在不损害本发明的效果的范围内,可使用各种高极性溶剂。作为高极性溶剂,可例示:甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、2-丁醇、戊醇、己醇、异戊醇、糠基醇、硝基甲烷、乙腈、吡啶、丙酮甲酚、二甲基甲酰胺、二噁烷、乙二醇、甘油、苯酚、对甲酚、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、2-丁醇、1-己醇、2-己醇2-戊酮、2-庚酮、乙酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、乙酸-2-丁氧基乙酯、乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、乙酸-2-甲氧基乙酯、2-己氧基乙醇等,在本发明中由于与所述碳数为5以下的短链胺相容性良好,因此优选为使用碳数1~6的醇,更具体而言,优选为使用甲醇、乙醇、异丙醇或正丙醇。另外,所述溶剂分别可单独使用,也可并用两种以上。
(1-4)分散剂
在本实施形态的银粒子分散体中,优选为还包含用以使银微粒子分散的具有酸价的分散剂。通过使用分散剂,而可提高溶剂中的银微粒子的分散稳定性。此处,所述分散剂的酸价更优选为5~200,另外,进而优选为所述分散剂具有源自磷酸的官能基。
原因是,若分散剂的酸价为5以上,则因酸碱相互作用而开始引起向金属物的吸附,所述金属物与胺配位并且粒子表面变为碱性,并且原因是,若分散剂的酸价为200以下,则不过度具有吸附点,因此以适宜的形态吸附。另外原因是,通过分散剂具有源自磷酸的官能基,而磷P经由氧O而与金属M相互作用且彼此拉近,因此对与金属或金属化合物的吸附最有效果,并能以必要最小限度的吸附量获得适宜的分散性。
另外,作为酸价为5~200的高分子分散剂,例如在路博润(Lubrizol)公司的索卢斯派斯(SOLSPERSE)系列中可列举:索卢斯派斯(SOLSPERSE)-16000、索卢斯派斯(SOLSPERSE)-21000、索卢斯派斯(SOLSPERSE)-41000、索卢斯派斯(SOLSPERSE)-41090、索卢斯派斯(SOLSPERSE)-43000、索卢斯派斯(SOLSPERSE)-44000、索卢斯派斯(SOLSPERSE)-46000、索卢斯派斯(SOLSPERSE)-54000等,在毕克化学(BYK-Chemie)公司的迪斯派毕克(DISPERBYK)系列中可列举:迪斯派毕克(DISPERBYK)-102、迪斯派毕克(DISPERBYK)-110、迪斯派毕克(DISPERBYK)-111、迪斯派毕克(DISPERBYK)-170、迪斯派毕克(DISPERBYK)-190.194N、迪斯派毕克(DISPERBYK)-2015.2090、迪斯派毕克(DISPERBYK)-2096等,在赢创(Evonik)公司的特果迪斯派(TEGO Dispers)系列中可列举:610、610S、630、651、655、750W、755W等,在楠本化成(股)制造的迪斯派龙(DISPARLON)系列中可列举:DA-375、DA-1200等,在共荣化学工业(股)制造的夫罗恩(FLOWLEN)系列中可例示:WK-13E、G-700、G-900、GW-1500、GW-1640、WK-13E。
在本实施形态的银微粒子分散体中含有分散剂时的含量,只要根据粘度等所期望的特性进行调整即可,例如在使用银微粒子分散体作为银油墨时,优选为将分散剂的含量设为0.5质量%~20质量%,在用作银膏时,优选为将分散剂的含量设为0.1质量%~10质量%。
高分子分散剂的含量优选为0.1质量%~15质量%。若高分子分散剂的含量为0.1%以上,则所得的银微粒子分散体的分散稳定性变好,但在含量过多时,低温烧结性降低。就此种观点而言,高分子分散剂的更优选的含量为0.3质量%~10质量%,进而优选的含量为0.5质量%~8质量%。
本实施形态的分散体进一步优选为,通过热分析自室温加热至200℃为止时的重量减少率为20质量%以下,且自200℃加热至500℃为止时的重量减少率为10质量%以下。此处,至200℃为止的重量减少率表示作为主要有助于低温烧结性的低温成分的短链胺的含量,200℃~500℃的高温性分的重量减少率表示主要有助于分散稳定性的酸价的分散剂的含量。若短链胺或高温成分过量,则低温烧结性受损。即,若自室温加热至200℃为止时的重量减少率为20质量%以下、且自200℃加热至500℃为止时的重量减少率为10质量%以下,则低温烧结性更优异。
(1-5)保护剂(保护分散剂)
本实施形态的银微粒子分散体优选为还包含:作为在银微粒子合成前添加的保护剂的具有酸价的分散剂(保护分散剂)。此处所谓的“保护分散剂”可与在所述银微粒子合成后添加的“具有酸价的分散剂”为相同种类,也可为不同种类。
(1-6)其他成分
本实施形态的银微粒子分散体中除了所述成分外,在不损害本发明的效果的范围内,为了赋予与使用目的对应的适度的粘性、密接性、干燥性或印刷性等功能,而例如可添加发挥出作为粘合剂的作用的寡聚物成分、树脂成分、有机溶剂(可将固体成分的一部分溶解或分散)、界面活性剂、增粘剂或表面张力调整剂等任意成分。作为所述任意成分,并无特别限定。
作为树脂成分,例如可列举:聚酯系树脂、封闭型异氰酸酯等聚氨基甲酸酯系树脂、聚丙烯酸酯系树脂、聚丙烯酰胺系树脂、聚醚系树脂、三聚氰胺系树脂或萜烯系树脂等,所述树脂成分分别可单独使用,也可并用两种以上。
作为增粘剂,可列举:例如粘土、膨润土或锂蒙脱石等粘土矿物;例如聚酯系乳液树脂、丙烯酸系乳液树脂、聚氨基甲酸酯系乳液树脂或封闭型异氰酸酯等乳液,甲基纤维素、羧基甲基纤维素、羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、羟基丙基甲基纤维素的纤维素衍生物,黄原胶或瓜耳胶等多糖类等,所述增粘剂分别可单独使用,也可并用两种以上。
可添加与所述有机成分不同的界面活性剂。在多成分溶剂系无机胶体分散液中,因干燥时的挥发速度的差异而容易产生被膜表面的粗糙及固体成分的分布不均。通过在本实施形态的银微粒子分散体中添加界面活性剂,而能获得可抑制所述不利之处,并且可形成均匀的导电性被膜的银微粒子分散体。
作为在本实施形态中可使用的界面活性剂,并无特别限定,可使用阴离子性界面活性剂、阳离子性界面活性剂、非离子性界面活性剂的任一种,例如可列举:烷基苯磺酸盐、四级铵盐等。其中,氟系界面活性剂、硅系界面活性剂由于能以少量的添加量获得效果而优选。
(2)银微粒子
本实施形态的银微粒子是在表面的至少一部分附着分配系数logP为-1.0~1.4且碳数为5以下的烷氧基胺的银微粒子。
通过在银微粒子的表面的至少一部分附着分配系数logP为-1.0~1.4且碳数为5以下的烷氧基胺,而可对银微粒子赋予对各种溶剂(特别是高极性溶剂)的优异的分散性与低温烧结性。
作为所述溶剂,在不损害本发明的效果的范围内,可使用各种溶剂,可使用溶解度参数(Solubility Parameter,SP值)为7.0~15.0的溶剂。此处,本发明的银微粒子分散体的特征之一在于银微粒子在高极性溶剂中也均匀地分散,且在本发明中与所述碳数为5以下的短链胺的相容性良好,因此优选为使用碳数1~6的醇。另外,所述溶剂分别可单独使用,也可并用两种以上。
作为溶解度参数(Solubility Parameter,SP值)为7.0~15.0的溶剂,例如可例示:己烷(7.2)、三乙基胺(7.3)、乙醚(7.7)、正辛烷(7.8)、环己烷(8.3)、乙酸正戊酯(8.3)、乙酸异丁酯(8.3)、甲基异丙基酮(8.4)、戊基苯(8.5)乙酸丁酯(8.5)、四氯化碳(8.6)、乙基苯(8.7)、对二甲苯(8.8)、甲苯(8.9)、甲基丙基酮(8.9)乙酸乙酯(8.9)、四氢呋喃(9.2)、甲基乙基酮(9.3)、氯仿(9.4)、丙酮(9.8)、二噁烷(10.1)、吡啶(10.8)、异丁醇(11.0)、正丁醇(11.1)、硝基乙烷(11.1)异丙醇(11.2)、间甲酚(11.4)、乙腈(11.9)、正丙醇(12.1)、糠基醇(12.5)、硝基甲烷(12.7)、乙醇(12.8)、甲酚(13.3)、乙二醇(14.2)、甲醇(14.8)苯酚、对甲酚、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、2-丁醇、1-己醇、2-己醇2-戊酮、2-庚酮、乙酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、乙酸-2-丁氧基乙酯、乙酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙酯、乙酸-2-甲氧基乙酯、2-己氧基乙醇等。
本实施形态的银微粒子的粒径适当为如产生熔点降低的纳米尺寸、理想为1nm~200nm,但根据需要也可包含微米尺寸的粒子。
(3)银微粒子的制造方法
本实施形态的银微粒子的制造方法包括:第一步骤,调整通过还原而分解而可生成金属银的银化合物、与分配系数logP为-1.0~1.4的短链胺的混合液;第二步骤,通过将所述混合液中的所述银化合物还原,而生成在表面的至少一部分附着碳数为5以下的短链胺的银微粒子。
在所述第一步骤中,优选为相对于金属银1mol而添加2mol以上的短链胺。通过相对于金属银1mol而将短链胺的添加量设为2mol以上,而可使适量的短链胺附着在通过还原而生成的银微粒子的表面,并可对所述银微粒子赋予对各种溶剂(特别是高极性溶剂)的优异的分散性与低温烧结性。
另外,优选为利用所述第一步骤中的混合液的组成及所述第二步骤中的还原条件(例如加热温度及加热时间等),将所得的银微粒子的粒径设为如产生熔点降低的纳米尺寸,更优选为设为1nm~200nm。此处,根据需要也可包含微米尺寸的粒子。
自所述第二步骤中所得的银微粒子分散体取出银微粒子的方法并无特别限定,例如可列举:对所述银微粒子分散体进行清洗的方法等。
作为用以获得由有机物(分配系数logP为-1.0~1.4的短链胺)被覆的银微粒子的起始材料,可使用各种公知的银化合物(金属盐或其水合物),例如可列举:硝酸银、硫酸银、氯化银、氧化银、乙酸银、草酸银、甲酸银、亚硝酸银、氯酸银、硫化银等银盐。所述起始材料若可还原,则并无特别限定,可溶解在适当的溶剂中而使用,也可直接分散于溶剂中而使用。另外,所述起始材料可单独使用,也可并用多种。
另外,在所述原料液中将所述银化合物还原的方法并无特别限定,例如可列举:使用还原剂的方法,照射紫外线等光、电子束、超声波或热能的方法,进行加热的方法等。其中,就操作容易的观点而言,优选为使用还原剂的方法。
作为所述还原剂,可列举:例如二甲基氨基乙醇、甲基二乙醇胺、三乙醇胺、菲尼酮(phenidone)、肼等胺化合物;例如硼氢化钠、碘化氢、氢气等氢化合物;例如一氧化碳、亚硫酸等氧化物;例如硫酸亚铁、氧化铁、反丁烯二酸铁、乳酸铁、草酸铁、硫化铁、乙酸锡、氯化锡、二磷酸锡、草酸锡、氧化锡、硫酸锡等低原子价金属盐;例如乙二醇、甘油、甲醛、对苯二酚、邻苯三酚、单宁、单宁酸、水杨酸、D-葡萄糖等糖等,若为可溶解于分散介质中并且可将所述金属盐还原的,则并无特别限定。在使用所述还原剂时,可施加光和/或热来促进还原反应。
作为使用所述金属盐、有机成分、溶剂及还原剂来制备由有机物被覆的银微粒子的具体的方法,例如可列举如下的方法等:将所述金属盐溶解于有机溶剂(例如甲苯等)中而制备金属盐溶液,在所述金属盐溶液中添加作为分散剂的短链胺或仅具有酸价的分散剂,继而,在其中缓慢地滴加溶解了还原剂的溶液。
在本实施形态的银微粒子的制造方法中,优选为还包含:添加、混合用以使银微粒子分散且具有酸价的分散剂的步骤。此处所谓的“具有酸价的保护分散剂”,包括吸附基或官能基不具有胺价或羟基价等的所有分散剂。通过使用所述分散剂,而可提高溶剂中的银微粒子的分散稳定性。所述分散剂的酸价优选为5~200,并且优选为所述分散剂具有源自磷酸的官能基。
在包含以所述方式获得的由短链胺或具有酸价的分散剂被覆的金属粒子的分散液中,除了金属粒子外,还存在金属盐的反荷离子、还原剂的残留物或分散剂,从而有溶液整体的电解质浓度或有机物浓度高的倾向。此种状态的溶液由于电导度高等理由而引起金属粒子的凝析,并且容易沉淀。或者即便不沉淀,若残留金属盐的反荷离子、还原剂的残留物或为分散所需要的量以上的过量的分散剂,则有使导电性劣化的担忧。因此,通过将包含所述金属粒子的溶液清洗而去除多余的残留物,而能可靠地获得由有机物被覆的金属粒子。
作为所述清洗方法,例如可列举:重复几次如下步骤的方法,即,将包含由有机成分被覆的金属粒子的分散液静置一定时间,去除所产生的上清液,而且添加使银微粒子沉淀的溶剂(例如水、甲醇、甲醇/水混合溶剂等)再次进行搅枠,继而静置一定期间而将所产生的上清液去除;进行离心分离来代替所述静置的方法;利用超过滤装置或离子交换装置等进行脱盐的方法等。通过此种清洗而去除多余的残留物,并且除去有机溶剂,由此可获得本实施形态的由“短链胺或仅具有酸价的分散剂”被覆的金属粒子。
在本实施形态中,金属胶体分散液通过以下方式获得:将所述所得的由短链胺或具有酸价的分散剂被覆的金属粒子、与所述本实施形态中所说明的分散介质混合。所述由“短链胺或具有酸价的分散剂”被覆的金属粒子与分散介质的混合方法并无特别限定,可使用搅拌机或搅拌器等利用以前已知的方法进行。也可利用如刮勺(spatula)进行搅拌,来充当适当输出的超声波均质器。
在获得包含多种金属的金属胶体分散液时,作为其制造方法,并无特别限定,例如在制造包含银与其他金属的金属胶体分散液时,在由所述有机物被覆的金属粒子的制备中,可分开制造包含金属粒子的分散液、与包含其他金属粒子的分散液,然后进行混合,也可将银离子溶液与其他金属离子溶液混合,然后进行还原。
通过如下步骤可制造金属粒子:第一步骤,调整通过还原而分解而可生成金属银的银化合物、与分配系数logP为-1.0~1.4的短链胺的混合液;第二步骤,通过将所述混合液中的所述银化合物还原,而生成在表面的至少一部分附着碳数为5以下的短链胺的银微粒子。
例如可通过以下方式制造由短链胺的保护膜保护的银粒子:将由包含银的草酸银等金属化合物与短链胺生成的错合化合物加热,使将所述络合化合物所含的草酸根离子等金属化合物分解而生成的原子状银凝聚。
如此,在通过在胺的存在下将金属化合物的络合化合物热分解,而制造由胺被覆的金属粒子的金属胺络合物分解法中,由于通过作为单一种类分子的金属胺络合物的分解反应而生成原子状金属,因此可在反应体系内均匀地生成原子状金属,与通过多种成分间的反应生成金属原子的情形相比,可抑制因构成反应的成分的组成不稳定引起的反应的不均匀,特别是在以工业规模制造大量的金属粉末时有利。
另外推测,在金属胺络合物分解法中,在所生成的金属原子上配位键结短链胺分子,通过配位于所述金属原子上的短链胺分子的作用,来控制产生凝聚时的金属原子的运动。其结果,根据金属胺络合物分解法,可制造非常微细、且粒度分布狭窄的金属粒子。
而且,大量的短链胺分子在所制造的金属微粒子的表面也产生相对较弱的力的配位键,所述配位键在金属粒子的表面形成致密的保护被膜,因此可制造保存稳定性优异的表面洁净的被覆金属粒子。另外,由于形成所述被膜的短链胺分子可通过加热等而容易脱离,因此可制造能在非常低的温度下烧结的金属粒子。
另外,在将固体状金属化合物与胺混合而生成络合化合物等复合化合物时,通过对构成被覆银粒子的被膜的具有酸价的分散剂混合碳数为5以下的短链胺而使用,而容易生成络合化合物等复合化合物,并能以短时间的混合制造复合化合物。另外,通过将所述短链胺混合而使用,而可制造具有与各种用途对应的特性的被覆银粒子。
以如上方式获得的本实施形态的分散体能以原来的状态用作金属接合用组合物,但在不损害导电油墨、导电性膏的分散稳定性及低温烧结性的范围内,可添加各种无机成分或有机成分。
[涂布方法]
若使用本实施形态的导电性分散体,则涂布于基材后,可在相对较低的温度(例如300℃以下、优选为100℃~250℃)下进行加热、煅烧而烧结从而获得导电性被膜。在进行煅烧时,也可分阶段地升高温度或降低温度。另外,也可在涂布导电性分散体的面上预先涂布界面活性剂或表面活化剂等。
此处,本实施形态的导电性分散体的“涂布”是包括将导电性分散体涂布成面状的情形,也包括涂布(描绘)成线状的情形的概念。包含涂布后且加热、煅烧前的状态的导电性分散体的涂膜的形状可设为所期望的形状。因此,通过加热、煅烧而烧结的本实施形态的导电性分散体的涂膜是包括面状涂膜及线状涂膜的任一种的概念,所述面状涂膜及线状涂膜可连续也可不连续,还可包含连续的部分与不连续的部分。
作为在本实施形态中可使用的基材,只要为可涂布导电性分散体并进行加热、煅烧而烧结的即可,并无特别限制,优选为具备不会因加热、煅烧时的温度而损伤的程度的耐热性的构件。
作为构成此种基材的材料,例如可列举:聚酰胺(Polyamide,PA)、聚酰亚胺(Polyimide,PI)、聚酰胺酰亚胺(Polyamide-Imide,PAI)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(Polybutylene Terephthalate,PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)等聚酯、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚醚砜(Polyether Sulfone,PES)、乙烯系树脂、氟树脂、液晶聚合物、陶瓷、玻璃或金属等。
另外,基材例如可为板状或条状等各种形状,可为刚性也可为挠性。基材的厚度也可适当选择。为了提高接着性或密接性或其他目的,可使用形成了表面层的构件或实施了亲水化处理等表面处理的构件。
在将导电性分散体涂布于基材的步骤中,可使用各种方法,如上所述般,例如可自浸渍、网版印刷、反转印刷、微接触印刷、喷雾式、棒涂式、旋涂式、喷墨式、分配器式、针转移法、冲压法、利用刷毛的涂布方式、流延式、柔版式、凹版式、平版法、转印法、亲水疏水图案法或注射器式等中适当选择而使用。
在本实施形态中,在导电性分散体包含粘合剂成分时,就涂膜的强度提高等的观点而言,也将粘合剂成分烧结,但根据情况,可将为了应用于各种印刷法而调整导电性分散体的粘度作为粘合剂成分的主要目的,控制煅烧条件而将粘合剂成分全部除去。
进行所述加热、煅烧的方法并无特别限定,例如使用以前已知的烘箱等,以涂布或描绘在基材上的所述导电性分散体的温度例如成为300℃以下的方式进行加热、煅烧,由此可烧结。所述加热、煅烧的温度的下限不必限定,只要为不损害本发明的效果的范围的温度即可。此处,在所述烧结后的涂膜中,就获得尽可能高的强度的方面而言,有机物的残存量少为佳,但在不损害本发明的效果的范围内也可残存有机物的一部分。
[接合方法]
若使用本实施形态的金属接合用组合物(银微粒子),则可在伴有加热的构件彼此的接合中获得高的接合强度。即,通过以下步骤可将第一被接合构件与第二被接合构件接合:接合用组合物涂布步骤,将所述金属接合用组合物涂布在第一被接合构件与第二被接合构件之间;接合步骤,将涂布在第一被接合构件与第二被接合构件之间的接合用组合物在所期望的温度(例如300℃以下、优选为150℃~250℃)下煅烧而接合。
在所述接合步骤时,第一被接合构件与第二被接合构件也可朝着相对的方向加压,但特别是即便不加压也可获得充分的接合强度也是本发明的优点之一。另外,在进行煅烧时,也可分阶段地升高温度或降低温度。另外,也可预先在被接合构件表面涂布界面活性剂或表面活化剂等。
本发明人反复进行努力研究,结果发现,作为在所述金属接合用组合物涂布步骤中的金属接合用组合物,若使用所述本实施形态的金属接合用组合物,则可将第一被接合构件与第二被接合构件以高的接合强度更可靠地接合(可获得接合体)。
作为本发明的金属接合用组合物的分散介质,在不损害本发明的效果的范围内可使用各种分散介质,例如可列举烃及醇等。
作为脂肪族烃,例如可列举:十四烷、十八烷、七甲基壬烷、四甲基十五烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十三烷、甲基戊烷、正链烷烃、异链烷烃等饱和或不饱和脂肪族烃。
另外,醇为在分子结构中包含一个以上OH基的化合物,可列举:脂肪族醇、环状醇及脂环式醇,分别可单独使用,也可并用两种以上。另外,在不损害本发明的效果的范围内,OH基的一部分可衍生为乙酰氧基等。
作为脂肪族醇,例如可列举:庚醇、辛醇(1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇等)、癸醇(1-癸醇等)、月桂醇、十四烷基醇、十六烷基醇、2-乙基-1-己醇、十八烷基醇、十六碳烯醇、油醇等饱和或不饱和C6-30脂肪族醇等。
此处,本实施形态的金属接合用组合物的“涂布”是包括将金属接合用组合物涂布成面状的情形,也包括涂布(描绘)成线状的情形的概念。包含涂布后且通过加热而煅烧前的状态的金属接合用组合物的涂膜的形状可设为所期望的形状。因此,在通过加热进行了煅烧后的本实施形态的接合体中,金属接合用组合物是包括面状接合层及线状接合层的任一种的概念,所述面状接合层及线状接合层可连续也可不连续,还可包含连续的部分与不连续的部分。
作为在本实施形态中可使用的第一被接合构件及第二被接合构件,只要为可涂布金属接合用组合物并通过加热进行煅烧而接合的即可,并无特别限制,优选为具备不会因接合时的温度而损伤的程度的耐热性的构件。
作为构成此种被接合构件的材料,例如可列举:聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、乙烯系树脂、氟树脂、液晶聚合物、陶瓷、玻璃或金属等,其中,优选为金属制被接合构件。优选为金属制被接合构件的原因是,耐热性优异,并且无机粒子与作为金属的本发明的金属接合用组合物的亲和性优异。
另外,被接合构件例如可为板状或条状等各种形状,可为刚性也可为挠性。基材的厚度也可适当选择。为了提高接着性或密接性或其他目的,可使用形成了表面层的构件或实施了亲水化处理等表面处理的构件。
在将金属接合用组合物涂布于被接合构件的步骤中,可使用各种方法,如上所述般,例如可自浸渍、网版印刷、喷雾式、棒涂式、旋涂式、喷墨式、分配器式、针转移法、冲压法、利用刷毛的涂布方式、流延式、柔版式、凹版式、平版法、转印法、亲水疏水图案法或注射器式等中适当选择而使用。
通过将以如上所述的方式涂布后的涂膜在不使被接合构件损伤的范围内例如加热至300℃以下的温度来进行煅烧,并可获得本实施形态的接合体。在本实施形态中,如之前所述般,由于使用本实施形态的金属接合用组合物,因此可获得对被接合构件具有优异的密接性的接合层,并可更可靠地获得强的接合强度。
在本实施形态中,在金属接合用组合物包含粘合剂成分时,就提高接合层的强度及提高被接合构件间的接合强度等观点而言,也将粘合剂成分进行烧结,但根据情况,也可将为了应用于各种印刷法而调整接合用组合物的粘度作为粘合剂成分的主要目的,控制煅烧条件而将粘合剂成分全部除去。
进行所述煅烧的方法并无特别限定,例如可使用以前已知的烘箱等,以涂布或描绘在被接合构件上的所述金属接合用组合物的温度例如成为300℃以下的方式进行煅烧,由此进行接合。所述煅烧的温度的下限不必限定,优选为可将被接合构件彼此接合的温度,且不损害本发明的效果的范围的温度。此处,在所述煅烧后的金属接合用组合物中,就获得尽可能高的接合强度的方面而言,有机物的残存量少为佳,但在不损害本发明的效果的范围内,有机物的一部分也可残存。
另外,本发明的金属接合用组合物中包含有机物,但与以前的例如环氧树脂等利用热硬化的不同,并非通过有机物的作用而获得煅烧后的接合强度,而是如上所述般通过融着的金属粒子的融着而获得充分的接合强度。因此,在接合后,即便是在放置于较接合温度高的高温的使用环境下而残存的有机物劣化或分解、消失的情况下,也无接合强度降低的担忧,因此耐热性优异。
根据本实施形态的金属接合用组合物,可实现具有如下接合层的接合:所述接合层在通过例如150℃~250℃左右的低温加热进行的煅烧下也表现出高的导电性,因此可将对热的耐受力相对较弱的被接合构件彼此接合。另外,煅烧时间并无特别限定,根据煅烧温度,只要为可接合的煅烧时间即可。
在本实施形态中,为了进一步提高所述被接合构件与接合层的密接性,而可进行所述被接合构件的表面处理。作为所述表面处理方法,例如可列举:进行电晕处理、等离子体处理、紫外线(Ultraviolet,UV)处理、电子束处理等干式处理的方法,在基材上预先设置底涂层或导电性膏容置层的方法等。
以上,对本发明的代表性的实施形态进行了说明,但本发明并不仅限定于所述实施形态。
以下,在实施例中,对本发明的银微粒子分散体、银微粒子及其制造方法进一步进行说明,但本发明不受所述实施例任何限定。
[实施例]
《实施例1》
将甲苯(和光纯药工业(股)制造的试剂一级)200ml与丁基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:1.0)11g混合,利用磁力搅拌器充分搅拌(所添加的胺的摩尔比相对于银为2.5)。一边进行搅拌一边在其中添加硝酸银(东洋化学工业(股)制造的试剂特级)10g,在硝酸银溶解后,添加10g作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-2090与己酸(和光纯药工业(股)制造的试剂特级)10g。
在其中滴加在离子交换水50ml中添加硼氢化钠(和光纯药工业(股)制造)1g而制备的0.02g/ml的硼氢化钠水溶液,而获得包含银微粒子的溶液。搅拌1小时后,添加甲醇(和光纯药工业(股)制造的试剂特级)200ml使银微粒子凝聚、沉淀。继而,通过离心分离使银微粒子完全沉淀后,将作为上清液的甲苯及甲醇除去,并除去过量的有机物,而获得银微粒子1约6g。进行分散性、稀释性、体积电阻值、有机成分测定的评价,将所得的结果表示于表1。另外,分散溶剂设为2-戊醇。
[评价试验]
(1)分散性
使以如上所述的方式获得的银微粒子1分散于适当溶剂中并静置于容器中,在室温下静置1天后,通过目视来观察沉淀的有无及上清液的状态,对分散液的分散性进行评价。将在容器下几乎未发现沉淀物的情形评价为“○”,将发现少量沉淀物的情形评价为“△”,将在容器上下明显存在浓度差,并清晰地发现沉淀物的情形评价为“×”。
(2)稀释性
通过目视来评价将以如上所述的方式获得的分散液在分散介质中稀释100倍时的分散性。将已分散的情形评价为“○”,将一部分凝聚或可见到银镜的情形评价为“△”,将产生凝聚、沉淀的情形评价为“×”。
(3)体积电阻值
将以如上所述的方式获得的分散液刷毛涂布于载玻片而形成涂膜,在齿轮烘箱中以120℃及30分钟的条件进行加热、煅烧,由此使其烧结,而形成导电性被膜。使用横川计&仪器(INSTRUMENTS)(股)制造的直流精密测定器“便携式双电桥(double bridge)2769”测定所述被膜的体积电阻值。具体而言,根据以下式,由测定端子间距离与导电性被膜的厚度换算体积电阻值。将体积电阻值为20μΩ·cm以下的情形评价为“○”,将体积电阻值超过20μΩ·cm的情形评价为“×”。
式:(体积电阻值ρv)=(电阻值R)×(被膜宽度w)×(被膜厚度t)/(端子间距离L)
(4)有机成分测定
通过热重量分析法测定以如上所述的方式获得的分散液中所含的有机成分的含量。具体而言,以10℃/分钟的升温速度加热分散液的固体成分,以室温~500℃的重量减少量来确定有机成分的含量。
《实施例2》
将甲苯(和光纯药工业(股)制造的试剂一级)200ml与3-甲氧基丙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:-0.5)13.4g混合,利用磁力搅拌器充分搅拌(所添加的胺的摩尔比相对于银为2.5)。一边进行搅拌一边在其中添加硝酸银(东洋化学工业(股)制造的试剂特级)10g,在硝酸银溶解后,添加10g作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-111与己酸(和光纯药工业(股)制造的试剂特级)10g。在其中滴加在离子交换水50ml中添加硼氢化钠(和光纯药工业(股)制造)1g而制备的0.02g/ml的硼氢化钠水溶液,而获得包含银微粒子的溶液。搅拌1小时后,添加甲醇(和光纯药工业(股)制造的试剂特级)200ml使银微粒子凝聚、沉淀。继而,通过离心分离使银微粒子完全沉淀后,将作为上清液的甲苯及甲醇除去,并将过量的有机物除去,而获得银微粒子2约6g。分散溶剂设为异丁醇。对银微粒子2进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表1。
《实施例3》
将3-甲氧基丙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:-0.5)8.9g、与0.3g作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-111混合,利用磁力搅拌器充分搅拌而生成胺混合液(所添加的胺的摩尔比相对于银为10)。继而,一边进行搅拌,一边添加草酸银3.0g。在添加草酸银后,在室温下继续搅拌,由此使草酸银变为具有粘性的白色物质,在发现所述变化在外观上结束的时点结束搅拌(第一步骤)。
将所得的混合液移至油浴中,在120℃下进行加热搅拌。在搅拌刚开始后开始伴有产生二氧化碳的反应,然后进行搅拌直至二氧化碳的产生完毕为止,由此获得银微粒子悬浮在胺混合物中的悬浮液(第二步骤)。
继而,为了置换所述悬浮液的分散介质,添加甲醇/水的混合溶剂10mL并搅拌后,通过离心分离使银微粒子沉淀而分离,对经分离的银微粒子再次添加甲醇/水的混合溶剂10mL,进行搅拌、离心分离,由此使银微粒子沉淀而分离,并获得银微粒子3。所使用的分散溶剂设为异丁醇。对银微粒子3进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表1。
《实施例4》
加入0.4g迪斯派毕克(DISPERBYK)-190来代替迪斯派毕克(DISPERBYK)-111,除此以外,以与实施例3相同的方式获得银微粒子4。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子4进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表1。
《实施例5》
加入0.3g迪斯派毕克(DISPERBYK)-102来代替迪斯派毕克(DISPERBYK)-111,除此以外,以与实施例3相同的方式获得银微粒子5。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子5进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表1。
《实施例6》
添加丁基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数4、logP:1.0)7.3g(所添加的胺的摩尔比相对于银为10)来代替3-甲氧基丙基胺,除此以外,以与实施例4相同的方式获得银微粒子6。所使用的分散溶剂设为己醇。对银微粒子6进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表1。
《实施例7》
添加2-甲氧基乙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:3、logP:-0.9)7.5g(所添加的胺的摩尔比相对于银为10)来代替3-甲氧基丙基胺,除此以外,以与实施例4相同的方式获得银微粒子7。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子7进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表1。
《实施例8》
将丁基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:1.0)3.6g、3-甲氧基丙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:-0.5)4.5g、与0.25g作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-102混合,利用磁力搅拌器充分搅拌而生成胺混合液(所添加的胺的合计摩尔比相对于银为10)。继而,一边进行搅拌,一边添加草酸银3.0g。在添加草酸银后,在室温下继续搅拌,由此使草酸银变为具有粘性的白色物质,在发现所述变化在外观上结束的时点结束搅拌(第一步骤)。第二步骤以后以与实施例3相同的方式获得银微粒子8。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子8进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表1。
《实施例9》
将特果迪斯派(TEGO Dispers)655(赢创公司制造)设为0.3g来代替迪斯派毕克(DISPERBYK)-102,除此以外,以与实施例7相同的方式获得银微粒子9。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子9进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表2。
《实施例10》
将迪斯派龙(DISPARLON)DA-375(楠本化成公司制造)设为0.3g来代替迪斯派毕克(DISPERBYK)-102,除此以外,以与实施例7相同的方式获得银微粒子10。所使用的分散溶剂设为异丁醇。对银微粒子10进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表2。
《实施例11》
添加丁基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:1.0)7.3g(所添加的胺的摩尔比相对于银为10)来代替3-甲氧基丙基胺,除此以外,以与实施例4相同的方式获得银微粒子11。所使用的分散溶剂设为丙酮。对银微粒子11进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表2。
《实施例12》
将2-甲氧基乙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:3、logP:-0.9)1.1g、与0.3g作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-102混合,利用磁力搅拌器充分搅拌而生成胺混合液(所添加的胺的摩尔比相对于银为1.5)。继而,一边进行搅拌,一边添加草酸银3.0g。在添加草酸银后,在室温下继续搅拌,由此使草酸银变为具有粘性的白色物质,在发现所述变化在外观上结束的时点结束搅拌(第一步骤)。第二步骤以后以与实施例3相同的方式获得银微粒子12。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子12进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表2。
《实施例13》
将3-甲氧基丙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:-0.5)2.7g、与0.3g作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-102混合,利用磁力搅拌器充分搅拌而生成胺混合液(所添加的胺的摩尔比相对于银为3)。继而,一边进行搅拌,一边添加草酸银3.0g。在添加草酸银后,在室温下继续搅拌,由此使草酸银变为具有粘性的白色物质,在发现所述变化在外观上结束的时点结束搅拌(第一步骤)。第二步骤以后以与实施例3相同的方式获得银微粒子13。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子13进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表2。
《实施例14》
将甲苯(和光纯药工业(股)制造的试剂一级)200ml与丁基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:1.0)11g混合,利用磁力搅拌器充分搅拌(所添加的胺的摩尔比相对于银为2.5)。一边进行搅拌一边在其中添加硝酸银(东洋化学工业(股)制造的试剂特级)10g,在硝酸银溶解后,添加作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-2090(日本毕克化学(股)制造)10g与己酸(和光纯药工业(股)制造的试剂特级)10g。在其中滴加在离子交换水50ml中添加硼氢化钠(和光纯药工业(股)制造)1g而制备的0.02g/ml的硼氢化钠水溶液,而获得包含银微粒子的溶液。搅拌1小时后,添加甲醇(和光纯药工业(股)制造的试剂特级)200ml使银微粒子凝聚、沉淀。继而,通过离心分离使银微粒子完全沉淀后,将作为上清液的甲苯及甲醇除去,并将过量的有机物除去后,添加包含索卢斯派斯(SOLSPERSE)41000(日本路博润(股)制造)0.2g的2-戊醇9.8g,而获得银微粒子分散体1。使用所述银微粒子分散体1进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《实施例15》
将甲苯(和光纯药工业(股)制造的试剂一级)200ml与3-甲氧基丙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:-0.5)13.4g混合,利用磁力搅拌器充分搅拌(所添加的胺的摩尔比相对于银为2.5)。一边进行搅拌一边在其中添加硝酸银(东洋化学工业(股)制造的试剂特级)10g,在硝酸银溶解后,添加作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-111(日本毕克化学(股)制造)10g与己酸(和光纯药工业(股)制造的试剂特级)10g。在其中滴加在离子交换水50ml中添加硼氢化钠(和光纯药工业(股)制造)1g而制备的0.02g/ml的硼氢化钠水溶液,而获得包含银微粒子的溶液。搅拌1小时后,添加甲醇(和光纯药工业(股)制造的试剂特级)200ml使银微粒子凝聚、沉淀。继而,通过离心分离使银微粒子完全沉淀后,将作为上清液的甲苯及甲醇除去,并将过量的有机物除去后,添加包含索卢斯派斯(SOLSPERSE)190(日本路博润(股)制造)0.5g的异丁醇9.5g,而获得银微粒子分散体2。使用所述银微粒子分散体2进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《实施例16》
将3-甲氧基丙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:4、logP:-0.5)8.9g、与0.3g作为高分子分散剂的迪斯派毕克(DISPERBYK)-111混合,利用磁力搅拌器充分搅拌而生成胺混合液(所添加的胺的摩尔比相对于银为5)。继而,一边进行搅拌,一边添加草酸银3.0g。在添加草酸银后,在室温下继续搅拌,由此使草酸银变为具有粘性的白色物质,在发现所述变化在外观上结束的时点结束搅拌(第一前步骤)。
将所得的混合液移至油浴中,在120℃下进行加热搅拌。在搅拌刚开始后开始伴有产生二氧化碳的反应,然后进行搅拌直至二氧化碳的产生完毕为止,由此获得银微粒子悬浮在胺混合物中的悬浮液(第二前步骤)。
继而,为了置换所述悬浮液的分散介质,添加甲醇/水的混合溶剂10mL并搅拌后,通过离心分离使银微粒子沉淀而分离,对经分离的银微粒子再次添加甲醇/水的混合溶剂10mL,并进行搅拌、离心分离,由此使银微粒子沉淀而分离后,添加包含索卢斯派斯(SOLSPERSE)41000(日本路博润(股)制造)0.06g的异丁醇3.0g,而获得银微粒子分散体3。使用所述银微粒子分散体3进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《实施例17》
加入0.3g迪斯派毕克(DISPERBYK)-102来代替迪斯派毕克(DISPERBYK)-111,除此以外,以与实施例16相同的方式获得银微粒子分散体4。使用所述银微粒子分散体4进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《实施例18》
使用2-甲氧基乙基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数3、logP:-0.9)7.5g(所添加的胺的摩尔比相对于银为5)来代替3-甲氧基丙基胺,使用特果迪斯派(TEGO Dispers)655(赢创公司制造)0.3g来代替迪斯派毕克(DISPERBYK)-102,将索卢斯派斯(SOLSPERSE)41000设为0.08g,使用甲醇来代替乙醇,除此以外,以与实施例17相同的方式获得银微粒子分散体5。使用所述银微粒子分散体5进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《比较例1》
将1,3-丙烷二胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:3、logP:-1.4)的添加量设为7.4g(所添加的胺的摩尔比相对于银为10)来代替3-甲氧基丙基胺,除此以外,以与实施例6相同的方式获得银微粒子14。所使用的分散溶剂设为异丁醇。对银微粒子14进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表2。
《比较例2》
将戊基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:5、logP:1.5)的添加量设为5.5g来代替丁基胺,除此以外,以与实施例8相同的方式获得银微粒子15(所添加的胺的摩尔比相对于银为10)。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子15进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表2。
《比较例3》
添加己基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:6、logP:2.1)10.1g(所添加的胺的摩尔比相对于银为10)来代替3-甲氧基丙基胺,除此以外,以与实施例11相同的方式获得银微粒子16。所使用的分散溶剂设为乙醇。对银微粒子16进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表2。
《比较例4》
将1,3-丙烷二胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:3、logP:-1.4)的添加量设为7.4g(所添加的胺的摩尔比相对于银为5)来代替3-甲氧基丙基胺,除此以外,以与实施例17相同的方式获得比较银微粒子分散体1。使用所述比较银微粒子分散体1进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《比较例5》
将戊基胺(和光纯药工业(股)制造的试剂一级、碳数:5、logP:1.5)的添加量设为13.0g来代替丁基胺,除此以外,以与实施例14相同的方式获得比较银微粒子分散体2(所添加的胺的摩尔比相对于银为2.5)。使用所述比较银微粒子分散体2进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《比较例6》
不添加索卢斯派斯(SOLSPERSE)41000,除此以外,以与实施例17相同的方式获得比较银微粒子分散体3。使用所述比较银微粒子分散体3进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《比较例7》
在银微粒子的合成时添加索卢斯派斯(SOLSPERSE)41000,除此以外,以与实施例17相同的方式获得比较银微粒子分散体4。使用所述比较银微粒子分散体4进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《比较例8》
不添加索卢斯派斯(SOLSPERSE)41000,除此以外,以与实施例16相同的方式获得比较银微粒子分散体5。使用所述比较银微粒子分散体5进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
《比较例9》
在银微粒子的合成时添加索卢斯派斯(SOLSPERSE)41000,除此以外,以与实施例16相同的方式获得比较银微粒子分散体6。使用所述比较银微粒子分散体6进行与实施例1相同的评价,并将所得的结果表示于表3。
[表1]
[表2]
[各种分散性评价]
将通过与实施例5相同的方法获得的银微粒子5分散于各种溶剂中,进行实施例1相同的分散性评价与产率测定并表示于表4。产率通过所回收的银量除以投入银量而求出。
[表4]
根据表1及表4所示的结果证实,本发明对高极性溶剂具有良好的分散性。且了解到,在由实施例12~实施例13制造的第一步骤中,更适宜为相对于金属银1mol而添加2mol以上的短链胺。另外,根据表2所示的结果证实,分配系数logP适合在-1.0~1.4的范围内使用。如比较例1般,若logP为-1.0以下,则无法制作具有分散性的粒子。如比较例2及比较例3般,若在体系内存在如logP超过1.4的,则在高极性溶剂中的分散性显著降低。根据所述结果可知,为了获得对高极性溶剂具有良好的分散性的银微粒子,短链胺的分配系数logP为-1.0~1.4。另外,关于所用的分散剂的酸价及吸附基的种类等,汇总于下述表5中。
[表5]
根据表3所示的结果可知,本发明的微粒子分散体在分散性、稀释性、体积电阻值及重量损失的所有评价中优异。相对于此,根据比较例4及比较例5可知,若logP不为特定的范围内,则对溶剂的分散性及稀释性差。另外,根据比较例6可知,虽然分散性及稀释性(刚稀释后)良好,但稀释性(经时稳定性@1周(week)后)差(即,潜在性分散稳定性不足)。而且,根据比较例7可知,在仅当银微粒子合成时添加分散剂的情况下,稀释性(经时稳定性@1周(week)后)差。
银微粒子分散体、银微粒子及其制造方法及接合用组合物专利购买费用说明
Q:办理专利转让的流程及所需资料
A:专利权人变更需要办理著录项目变更手续,有代理机构的,变更手续应当由代理机构办理。
1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2:按规定缴纳著录项目变更手续费。
3:同时提交相关证明文件原件。
4:专利权转移的,变更后的专利权人委托新专利代理机构的,应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q:专利转让变更,多久能出结果
A:著录项目变更请求书递交后,一般1-2个月左右就会收到通知,国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
动态评分
0.0