低温煅烧用银墨水制造技术

本发明专利技术涉及使银粒子和含有至少一种胺化合物的保护剂分散在分散介质中而成的银墨水。该银墨水应用含有20℃下的蒸气压为40mmHg以下且70℃下的蒸气压为0.09mmHg以上的溶剂作为主溶剂的分散介质。主溶剂以相对于分散介质整体以质量基准计为80％以上被含有。另外，作为保护剂的胺化合物的质均分子量为115以下，保护剂中所含的胺化合物的合计量相对于银粒子100重量份为1重量份以上且14重量份以下。另外，本发明专利技术的银墨水的特征在于，水分含量为500ppm以上且50000ppm以下。根据本发明专利技术的银墨水，即使通过70℃以下的低温下的煅烧也能够形成实用的金属膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低温煅烧用银墨水
本专利技术涉及使保护剂和银粒子分散在分散介质中而成的银墨水。特别是涉及能够在70℃以下的低温下进行煅烧、能够形成低电阻的金属膜的银墨水。
技术介绍
为了在各种电子器件的电路基板、触控面板、显示器等透明配线基板上形成电极、配线、导电膜，金属墨水的使用受到关注。金属墨水是导电性金属的微粒分散在分散介质中而成的，是通过涂布在适当的基板上而以期望的形状或图案形成成为电极等的金属膜的功能材料。相对于溅射等现有的薄膜形成工艺，利用金属墨水的金属膜的形成工艺具有无需形成真空气氛、还能够抑制装置成本这样的优点。作为金属墨水，例如有专利文献1中记载的含有银粒子的金属墨水(银墨水)。该银墨水中应用的银粒子通过使银化合物与胺反应而生成银胺络合物并将其热解而得到。通过该方法制造的银粒子在被胺保护(包覆)的状态下形成微细且均匀的粒径。含有这样的保护剂和银粒子的金属墨水可以通过在较低温度下使银粒子烧结而形成金属膜。具有低温烧结性的金属墨水能够扩大基板的选项，除了金属、玻璃基板以外，对于塑料、PET等树脂基板、聚酰亚胺等有机材料基板也能够适当地形成电极、配线。本专利技术申请人关于具有低温烧结性的银墨水进行了很多研究。例如，在专利文献2～专利文献4中公开了在调整银粒子的粒径、作为保护剂的胺化合物的构成等的同时、低温烧结性优良的银墨水。另外，对于银墨水等金属墨水而言，认为包括低温烧结性的各种特性很大程度地取决于银粒子的构成。本专利技术申请人对适合于金属墨水的银粒子的制造工艺也进行了研究，公开了各种粒径范围的银粒子的制造方法(例如，专利文献5～专利文献7)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-40630号公报专利文献2：日本专利第5795096号说明书专利文献3：日本专利第6068406号说明书专利文献4：国际公开WO2017/033911号专利文献5：日本专利第5732520号说明书专利文献6：日本专利第6189740号说明书专利文献7：日本专利第6270831号说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在上述基于银墨水的金属膜的形成中，通过对基板等对象物整面地或部分地涂布银墨水后进行加热，分散介质和保护剂蒸发，银粒子的烧结进行，煅烧成金属膜。对于强调低温烧结性的现有的银墨水而言，作为用于形成实用范围的金属膜的加热温度，大多设定在100℃～200℃之间(专利文献2～专利文献4)。近年来，在显示器等各种器件中，有机电子的应用不断发展。与迄今为止使用的半导体、电子材料相比，在有机电子材料中，对高温的耐性更低的材料多。为了将银墨水等金属墨水应用于有机电子，要求进一步的低温烧结性。具体而言，需要能够在约70℃下煅烧、能够形成可作为导电体发挥功能的低电阻的金属膜的金属墨水。但是，包括上述现有技术的迄今为止已知的银墨水不能超过该要求。作为现有技术的银墨水的问题，可以列举例如如下方面：这些银墨水虽然在低于100℃的温度下发生烧结本身，但金属膜的形成需要几十小时～几天的加热时间。另外，对于现有的银墨水而言，有时即使烧结电阻值(体积电阻值)也变高。本专利技术是基于如上所述的背景而完成的，提供含有银粒子的银墨水，其即使通过70℃以下的低温下的煅烧也能够形成实用的金属膜。用于解决问题的方法如上所述，银墨水的煅烧是指由保护剂的蒸发脱离和与此同时显露出基底面的银粒子彼此的接近和烧结引起的结合。因此，以往的想法是银墨水的煅烧温度的低温化大大地取决于银粒子和与其结合的保护剂的构成。本专利技术人根据该观点通过以胺化合物为主体的保护剂的构成而对解决上述问题进行了研究。作为其结果，发现在使用一种以上胺化合物作为保护剂的同时应该限定其分子量。但是，本专利技术人还确认到，仅通过严格规定保护剂不能完全实现所要求的低温烧结。因此，进行了进一步研究，作为其方向性，对银墨水整体的构成进行了研究。其结果发现，对于使银粒子和保护剂分散的分散介质也需要一定的限制。而且，除此以外，还发现了银墨水中的水分含量对低温烧结性带来影响。本专利技术人对以上的保护剂、分散介质、水分量各个要素的适当范围进行了研究，从而想到了本专利技术。即，本专利技术是一种银墨水，其是使银粒子和含有至少一种胺化合物的保护剂分散在分散介质中而成的银墨水，其特征在于，上述分散介质含有相对于分散介质整体以质量基准计为80％以上的20℃下的蒸气压为40mmHg以下且70℃下的蒸气压为0.09mmHg以上的主溶剂，上述保护剂中所含的胺化合物的质均分子量为115以下，上述保护剂中所含的胺化合物的合计量相对于银粒子100重量份为1重量份以上且14重量份以下，并且，水分含量相对于银墨水整体以质量基准计为500ppm以上且50000ppm以下。如上所述，本专利技术的银墨水是使银粒子和保护剂分散在分散介质中而构成的，进而对相对于银墨水整体的水分含量进行了控制。以下，对这些各构成进行详细说明。需要说明的是，由上述专利文献1～3也可知，作为本专利技术的对象的银墨水根据银粒子的含量、添加剂有时也被称为银糊。在本专利技术中，银墨水是指使银粒子和保护剂分散在分散介质中的分散液(银分散液)的意思。本专利技术的银墨水的技术范围不受银糊、银浆料等称呼的限制。(I)银粒子在本专利技术的银墨水中分散的银粒子可以应用与上述现有的银墨水、银糊同样的银粒子。银粒子优选平均粒径为5nm以上且300nm以下的银粒子。银粒子的平均粒径更优选设定为7nm150nm，进一步优选设定为10nm以上且100nm以下。需要说明的是，银粒子的粒径是指在银墨水中分散的各个粒子的粒径，是不含保护剂部分的银粒子的粒径。具体而言，将利用SEM或TEM等电子显微镜观察到的仅金属粒子的大小作为粒径。此时，即使粒子彼此接触，在清楚地观察到晶界的情况下，将各个粒子判定为单独的粒子。另外，在测定金属粒子的平均粒径时，优选以TEM等电子显微镜图像为基础，选定1000个以上(优选约3000个)任意的粒子，测定各个粒子的长径和短径，通过双轴法算出粒径，算出所选定的粒子的平均值。银墨水中的银粒子的含量在相对于银墨水整体的质量以金属质量计为20质量％以上且85质量％以下的范围内设定。银粒子的含量小于20％时，不能形成用于确保充分的导电性的均匀膜厚的金属膜，金属膜的电阻值变高。银粒子的含量超过85％时，容易发生银粒子的聚集，有可能损害涂布、印刷的作业性。银粒子的含量更优选设定为30质量％以上且75质量％以下。需要说明的是，本专利技术中的“银粒子100重量份”是指如上所述将以金属质量规定的银粒子的含量设定为100重量份。(II)分散介质在银墨水中，分散介质是具有维持银粒子的分散状态、并且在涂布银墨水时使银粒子铺展开的作用的重要构成。在本专利技术中，对于分散介质要求一定的限制。具体而言，需要以20℃下的蒸气压为40mmHg以下且70℃下的蒸气压为0.09mmHg以上的溶剂作为主溶剂。以具有上述蒸气压特性的溶剂作为主溶剂是为了在确保银墨水的操作性的基础本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银墨水，其是使银粒子和含有至少一种胺化合物的保护剂分散在分散介质中而成的银墨水，其特征在于，/n所述分散介质含有相对于分散介质整体以质量基准计为80％以上的20℃下的蒸气压为40mmHg以下且70℃下的蒸气压为0.09mmHg以上的主溶剂，/n所述保护剂中所含的胺化合物的质均分子量为115以下，/n所述保护剂中所含的胺化合物的合计量相对于银粒子100重量份为1重量份以上且14重量份以下，/n并且，水分含量相对于银墨水整体以质量基准计为500ppm以上且50000ppm以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180830 JP 2018-1620081.一种银墨水，其是使银粒子和含有至少一种胺化合物的保护剂分散在分散介质中而成的银墨水，其特征在于，
所述分散介质含有相对于分散介质整体以质量基准计为80％以上的20℃下的蒸气压为40mmHg以下且70℃下的蒸气压为0.09mmHg以上的主溶剂，
所述保护剂中所含的胺化合物的质均分子量为115以下，
所述保护剂中所含的胺化合物的合计量相对于银粒子100重量份为1重量份以上且14重量份以下，
并且，水分含量相对于银墨水整体以质量基准计为500ppm以上且50000ppm以下。


2.如权利要求1所述的银墨水，其中，以由至少一种醇和至少一种烷烃构成且以质量基准计按醇：烷烃＝1：8～3：1混合而成的混合溶剂作为主溶剂。


3.如权利要求2所述的银墨水，其中，保护剂中所含的胺化合物的合计量相对于银粒子100重量份为3重量份以上且14重量份以下。


4.如权利要求2或权利要求3所述的银墨水，其中，含有碳原子数4以上且26以下的脂肪酸作为保护剂，所述脂肪酸的含量以银粒子的质量基准计为0.01mmol/g以上且0.06mmol/g以下。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：大嶋优辅，牧田勇一，佐藤弘规，中村纪章，越路健二郎，春日政人，久保仁志，
申请(专利权)人：田中贵金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP