JP5712635B2 - 銀含有組成物 - Google Patents
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Description
しかしながら、前記分散剤を含むペーストを用いて金属銀の粒子を焼結させると、分散剤由来の不純物が残存してしまうため、150℃以上もの高温での処理などによって不純物を除去することが望ましいとされている。
また、前述のような無機酸にかえて有機酸を用いた銀塩を利用する金属銀の形成方法も報告されている。有機酸銀としては、例えば、長鎖カルボン酸の銀塩を窒素雰囲気下で焼結する方法が報告されており(特許文献2)、また、α−ケトカルボン酸銀を用いた銀の形成材料が報告されている(特許文献3)。
しかし、これらの銀塩を速やかに分解するには150℃以上の高温処理を行わなければならず、銀塩中に含まれる銀の含有量が低い為、優れた平坦性や密着性を有する銀膜が得られにくい。
一方、マロン酸やシュウ酸といったジカルボン酸との銀塩は銀含有率が高いが、短時間で分解させるためには約210℃以上の加熱が必要であるため低温焼結性を実現しにくい。
また、ジカルボン酸であるアセトンジカルボン酸銀がアセトンジカルボン酸エステルを合成する際の中間体として用いられることが報告されている(非特許文献1)。但し、ここではアセトンジカルボン酸銀の熱分解特性については報告されていない。
そこで、銀含有率の高いアセトンジカルボン酸銀の熱分解性を評価したところ、熱分解温度が150℃以上であるために低温焼結性インクに用いることが困難と思われる。
本発明によれば、式(1)で表される銀化合物(A)と、式(2)で表されるアミン化合物(B)とを含む組成物であって、銀化合物(A)およびアミン化合物(B)の合計100質量%に対して銀化合物(A)を10〜50質量%およびアミン化合物(B)を50〜90質量%を含む銀含有組成物が提供される。
また本発明によれば、上記銀含有組成物を基材上に塗布し、該基材を加熱して銀膜を形成された基材が提供される。
本発明の銀含有組成物は、上記式(1)で表される銀化合物(A)と、上記式(2)で表されるアミン化合物(B)とを特定割合で含有する。
銀化合物(A)は、アセトンジカルボン酸銀であり、その形態は通常粉体である。該銀化合物(A)は、溶剤に希釈した際に粘度が高くなり、印刷等のパターニングが難しい物質であることが知られている。
しかしながら、上記アミン化合物(B)と組み合わせることで、銀含有量の高い組成物においても粘度を低く設定することができる。また、銀化合物(A)は、単体での分解温度が高く150℃以下の焼成にて金属銀を生成するには長時間を有する。しかし、上記アミン化合物(B)と組み合わせることで、150℃以下の低温・短時間焼成にて金属銀を生成することが可能となる。さらには、銀化合物(A)とアミン化合物(B)との相乗効果により、他のカルボン酸銀を用いたときに比べ保存安定性(銀粒子の沈殿の生成により判断)が格段に向上することが判明している。
アミン化合物(B)としては、例えば、エチルアミン、1−プロピルアミン、1−ブチルアミン、1−ペンチルアミン、1−ヘキシルアミン、1−ヘプチルアミン、1−オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、イソプロピルアミン、イソブチルアミン、イソペンチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、tert−アミルアミン、ベンジルアミン、3−メトキシプロピルアミン、2−エトキシプロピルアミン、3−イソプロポキシプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミンの1種又は2種以上が挙げられる。
形成される銀膜の平坦性および低温焼結性の点においては、例えば、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ペンタノール、tert−アミルアルコール、エチレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルおよびジプロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリルの1種又は2種以上が好ましく挙げられる。
本発明の組成物を塗布する基材は特に制限されず、例えば、ガラス、シリコン、ポリイミド、ポリエステルおよびポリカーボネートが挙げられる。生産性の点からは、各種印刷法に適するとされるフレキシブルな基材であるポリエステルなどの樹脂基材が好ましい。
合成例1 アセトンジカルボン酸銀(銀塩A)の合成
アセトンジカルボン酸43.8gを1000mlビーカーに秤量後、600gのイオン交換水に添加し溶解させ氷冷し、さらに102gの硝酸銀を溶解させた。そこへ、48gのヘキシルアミンを投入後、30分間撹拌した。得られた白色の固体をろ取しアセトンで洗浄後、減圧乾燥することで88.2gのアセトンジカルボン酸銀を白色固体として得た(収率:82%)。得られたアセトンジカルボン酸銀の赤外吸収スペクトルを図1に示す。IR:1372.10cm-1、1581.34cm-1
得られたアセトンジカルボン酸銀のTGA分析を、熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)社製)を用いて行った。分析条件は、昇温速度10℃/分、測定雰囲気を空気中とした。その結果、熱分解温度は175℃であった。また、熱重量分析後の残分は59.7%であり、理論残存率(59.4%)と一致していた。得られた分析結果を図2に示す。
遮光瓶中で、合成例1で調製したアセトンジカルボン酸銀200mgを、ヘキシルアミン(HA)800mgに溶解させ、銀含有組成物を得た。
遮光瓶中で、アセトンジカルボン酸銀400mgをヘキシルアミン(HA)600mgに溶解させ、アセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、アセトンジカルボン酸銀400mgをブチルアミン(BA)600mgに溶解させ、アセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、アセトンジカルボン酸銀400mgをプロピルアミン(PA)600mgに溶解させ、アセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、アセトンジカルボン酸銀400mgを ジブチルアミン(DBA)600mgに溶解させ、アセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、アセトンジカルボン酸銀400mgを2−エトキシエチルアミン(2−EOEA)600mgに溶解させ、アセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、アセトンジカルボン酸銀400mgを2−エチルヘキシルアミン(2−EHA)600mgに溶解させ、アセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、アセトンジカルボン酸銀400mgを2−エチルヘキシルアミン(2−EHA)200mgおよび2−エトキシエチルアミン(2−EOEA)400mgに溶解させ、アセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、マロン酸銀200mgをヘキシルアミン(HA)800mgに溶解させ、銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、α−メチルアセト酢酸銀200mgをヘキシルアミン(HA)800mgに溶解させ、銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、ステアリン酸銀200mgをヘキシルアミン(HA)800mgに溶解させ、銀含有アミン溶液を得た。
遮光瓶中で、グリオキシル酸銀200mgを ヘキシルアミン(HA)800mgに溶解させ、銀含有アミン溶液を得た。
以上の実施例1−1〜1−6及び比較例1−1〜1−4で調製した各銀含有アミン溶液の組成を表1に示す。
遮光瓶中で、実施例1−1で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液800mgをイソプロピルアルコール(IPA)200mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−2で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをイソプロピルアルコール(IPA)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−3で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをイソプロピルアルコール(IPA)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−4で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをイソプロピルアルコール(IPA)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−5で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをイソプロピルアルコール(IPA)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−6で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをイソプロピルアルコール(IPA)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−2で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−2で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをn−ヘキシルアルコール(n−HA)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−2で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをtert−アミルアルコール(TAA)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−8で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをメタノール(MeOH)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
遮光瓶中で、実施例1−9で得られたアセトンジカルボン酸銀含有アミン溶液400mgをメタノール(MeOH)600mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
比較例1−1〜1−4で調製した銀塩含有アミン溶液800mgをイソプロピルアルコール(IPA)200mgに添加して、銀含有インク溶液を調製した。
以上の実施例2−1〜2−11及び比較例2−1〜2−4で調製した各溶液の組成を表2に、また、各溶液を、室温で2週間静置した時の安定性を、沈澱の有無にて確認した。結果を表3に示す。
評価は、沈澱の状態によって、○:沈澱なし、△:微量の沈澱あり、×:多量の沈澱ありとした。△あるいは○評価を本発明の効果を満たすものとする。
更に、得られた膜の導電性評価は、四端針方式の低抵抗率計(ロレスターGP:三菱化学社製)を用いて行った。結果を表4に示す。なお、体積抵抗値が5.0×10-5Ω・cm以下であれば本発明の効果を満たすものとし、O.Lはオーバーロードを意味する。
更にまた、得られた膜のSEM写真をとり、膜の平坦性を評価した。結果を表4に示す。
平坦性の評価は、50nm未満の空隙が無いものを◎、50nm以上100nm未満の空隙をあるものを○、100nm以上200nm未満の空隙があるものを△、200nm以上の空隙があり銀膜に光沢の無いものを×とした。◎あるいは○評価を本発明の効果を満たすものとする。
また、得られた膜にセロハンテープを密着、剥離することで、膜の基板に対する密着性を評価した。結果を表4に示す。
密着性の評価は、剥離しなかったものを○、一部銀膜の剥離が確認されたものを△、全て剥離したものを×とした。○あるいは△評価を本発明の効果を満たすものとする。
Claims (2)
- 式(1)で表される銀化合物(A)と、式(2)で表されるアミン化合物(B)とを含む組成物であって、銀化合物(A)およびアミン化合物(B)の合計100質量%に対して銀化合物(A)を10〜50質量%およびアミン化合物(B)を50〜90質量%を含む銀含有組成物。
(R1は、水素、−(CY2)a−CH3、または−((CH2)b−O−CHZ)c−CH3を表し、R2は、−(CY2)d−CH3または−((CH2)e−O−CHZ)f−CH3を表す。ここで、Yは水素原子または−(CH2)g−CH3を表し、Zは水素原子または−(CH2)h−CH3を表す。aは0〜8の整数、bは1〜4の整数、cは1〜3の整数、dは1〜8の整数、eは1〜4の整数、fは1〜3の整数、gは1〜3の整数、hは1〜2の整数である。) - 前記銀化合物(A)および前記アミン化合物(B)20〜80質量%と、溶媒20〜80質量%とを含む請求項1記載の銀含有組成物。
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