(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた接着強度、安定性、および導電性を示す導電性接着剤組成物を提供する。【解決手段】少なくとも１つのエポキシ樹脂と、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つのメラミン樹脂と、複数の共晶金属合金ナノ粒子と、少なくとも１つの溶媒と、を含む、導電性接着剤組成物。前記複数の共晶金属合金ナノ粒子が、Ｆｉｅｌｄの金属を含み、ブチルアミン、オクチルアミン、３−メトキシプロピルアミン、ペンタエチレンヘキサミン、２，２−（エチレンジオキシ）ジエチルアミン、テトラエチレンペンタミン、トリエチレンテトラミン、およびジエチレントリアミンからなる群から選択される少なくとも１つの有機アミン安定剤をさらに含む導電性接着剤組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのエポキシ樹脂と、
ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーと、
少なくとも１つのメラミン樹脂と、
複数の共晶金属合金ナノ粒子と、
少なくとも１つの溶媒と、を含む、導電性接着剤組成物。
【請求項２】
前記複数の共晶金属合金ナノ粒子が、Ｆｉｅｌｄの金属を含む、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項３】
前記複数の共晶金属合金ナノ粒子が、ブチルアミン、オクチルアミン、３−メトキシプロピルアミン、ペンタエチレンヘキサミン、２，２−（エチレンジオキシ）ジエチルアミン、テトラエチレンペンタミン、トリエチレンテトラミン、およびジエチレントリアミンからなる群から選択される少なくとも１つの有機アミン安定剤をさらに含む、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項４】
前記導電性接着剤組成物の総重量に基づき、約２０％〜約８０％の範囲の固形分を有する、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項５】
少なくとも１つの溶媒が、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテルアセテート、（プロピレングリコール）メチルエーテル、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、および１−フェノキシ−２−プロパノールからなる群から選択される、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項６】
少なくとも１つのメラミン樹脂が、メチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、ブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、イソブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、アクリル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、およびメチル化／ブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）からなる群から選択される、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項７】
前記組成物が、約２０℃〜約３０℃の温度において約２ｃｐｓから約３００ｃｐｓ未満までの範囲の粘度を有する、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項８】
前記少なくとも１つのエポキシ樹脂が、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡプロポキシレートジグリシジルエーテル、グリシジルエポキシ樹脂、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリ（プロピレングリコール）ジグリシジルエーテル、トリス−（ヒドロキシルフェニル）メタン系エポキシ樹脂、および脂環式エポシドからなる群から選択される、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項９】
少なくとも１つの接着促進剤をさらに含む、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのポリマーが、ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリ−ｐ−ビニルフェノール、ポリ（ビニルフェノール）／ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（ビニルフェノール）／ポリ（メチルメタクリレート）、およびポリ（４−ビニルフェノール）／ポリ（ビニルメチルケトン）からなる群から選択されるポリビニルフェノールである、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項１１】
前記導電性接着剤組成物が、インクジェット印刷またはエアロゾルジェット印刷によって噴射可能である、請求項１に記載の導電性接着剤組成物。
【請求項１２】
基板と、
前記基板上に配置された導電性特徴と、
前記導電性特徴の上に配置された導電性電気部品と、
前記導電性特徴と前記導電性電気部品との間に配置された導電性接着剤組成物と、を含む、電子デバイスであって、
前記導電性接着剤組成物が、少なくとも１つのエポキシ樹脂と、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つのメラミン樹脂と、複数の共晶金属合金ナノ粒子と、を含む、電子デバイス。
【請求項１３】
前記基板が、シリコン、ガラス、プラスチック、シート、布地、合成紙、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１２に記載の電子デバイス。
【請求項１４】
前記基板が、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドシート、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１２に記載の電子デバイス。
【請求項１５】
前記導電性特徴が、金属ナノ粒子導電性インク組成物から形成された導電性素子を含む、請求項１２に記載の電子デバイス。
【請求項１６】
前記金属ナノ粒子導電性インク組成物が、銀ナノ粒子導電性インク組成物である、請求項１５に記載の電子デバイス。
【請求項１７】
前記導電性接着剤組成物が、約２０℃〜約３０℃の温度において約２ｃｐｓから約３００ｃｐｓまでの範囲の粘度を有する、請求項１２に記載の電子デバイス。
【請求項１８】
導電性接着剤組成物を作製する方法であって、
混合物を生成するために、少なくとも１つのエポキシ樹脂、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマー、少なくとも１つのメラミン樹脂、および少なくとも１つの溶媒を混合することと、
導電性接着剤組成物を生成するために、前記混合物に複数の共晶金属合金ナノ粒子を添加することと、を含む、方法。
【請求項１９】
前記複数の共晶金属合金ナノ粒子が、Ｆｉｅｌｄの金属合金を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記導電性接着剤組成物が、前記導電性接着剤組成物の総重量に基づいて、約２０％から約８０％までの範囲の固形分を有する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、共晶金属合金ナノ粒子を含む導電性接着剤組成物に関し、それは、実施形態では、プリンテッドエレクトロニクスにおいて使用することができる。実施形態では、本明細書の接着剤組成物はインクジェット、エアロゾルジェットまたは他の形態の噴射によって噴射することができる。様々な実施形態では、導電性接着剤組成物は、少なくとも１つのエポキシ樹脂と、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つのメラミン樹脂と、複数の共晶金属合金ナノ粒子と、少なくとも１つの溶媒と、を含む。本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、エアロゾルジェット印刷またはインクジェット印刷によってデジタル印刷することができ、優れた接着強度、安定性、および導電性を示す。
【０００２】
プリンテッドエレクトロニクス、または液相堆積技術を使用した電子部品の製作は、最近非常に関心が持たれている。このような技術は薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、ＲＦＩＤタグ、太陽電池、プリンテッドメモリなどの電子応用のための従来の主流のアモルファスシリコン技術に対して潜在的に廉価な代替物を提供することができる。しかしながら、液体を使用したプリンテッドエレクトロニクスの実用化のための導電性、加工、形態、およびコストの要求を満たすことは困難であった。
【０００３】
電子回路素子を製作するための伝統的なプロセスは高温および高圧を必要とする。したがって、相互接続などの導電性素子は通常、シリコンなどの剛性表面に形成される。高い温度および圧力はプリンテッドエレクトロニクスに利用可能な材料の使用を制限し、例えば、約１５０℃以下の低温で融解する可撓性プラスチック基板を使用し得る。
【０００４】
特定の導電性材料は低融解温度について当技術分野で既知であり、したがって、可撓性プラスチック基板を含む広範囲の基板での使用に適している可能性がある。例えば、銀ナノ粒子を含むインクは高い銀含有量、低い粘度、および約１４５℃以下の融解温度を有し得る。したがって、銀ナノ粒子を含むインクは銀粒子を低温で結合（焼結）することによって導電性素子を形成することができる。しかしながら、これらの利点にもかかわらず、銀ナノ粒子インクは電子部品にうまく接着しないことが多く、したがって相互接続としてのそれらの使用が制限される。
【０００５】
ある電子デバイスの電子部品間に良好な接着性を有することが望ましいので、一般にＺ軸接着剤と呼ばれる異方性導電性接着剤を用いて回路基板などの導電性基板を従来の電子部品に接続することが知られている。接着剤が基板全体にわたって導電性である場合、基板の素子間に追加の導電経路を設けることによってトレースと干渉する。異方性導電性接着剤は接続面に垂直な方向にのみ導電性を与え、表面に平行な方向には導電性を与えない。したがって、異方性導電性接着剤は基板の素子間に望ましくない追加の導電経路を作成しない。異方性導電性接着剤はエポキシまたはポリマーなどの絶縁性接着剤マトリックス全体に分散された導電性粒子を含み得る。しかしながら、既知の接着剤は一般的にペーストであり、約２５００ｃｐｓより大きい粘度を有する。したがって、それらは、インクジェット印刷またはエアロゾルジェット印刷などの液体印刷技術での使用には不適切である。
【０００６】
したがって、印刷を可能にし、相互接続ならびにトレース、電極などの導電性特徴を、可撓性プラスチック基板を含む様々な基板上に製作するのに適する、噴射可能な導電性接着剤組成物に関して当技術分野においてニーズが存在する。
【０００７】
本明細書では、少なくとも１つのエポキシ樹脂と、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つのメラミン樹脂と、複数の共晶金属合金ナノ粒子と、少なくとも１つの溶媒と、を含む導電性接着剤組成物を開示する。導電性接着剤組成物の特定の実施形態では、複数の共晶金属合金ナノ粒子は、Ｆｉｅｌｄの金属を含み、特定の実施形態では、複数の共晶金属合金ナノ粒子は、ブチルアミン、オクチルアミン、３−メトキシプロピルアミン、ペンタエチレンヘキサミン、２，２−（エチレンジオキシ）ジエチルアミン、テトラエチレンペンタミン、トリエチレンテトラミン、およびジエチレントリアミンからなる群から選択される少なくとも１つの有機アミン安定剤をさらに含む。
【０００８】
特定の実施形態では、導電性接着剤組成物は、導電性接着剤組成物の総重量に基づいて約２０％〜約８０％、例えば約３０％〜約５０％の範囲の固形分を有し、特定の実施形態では、少なくとも１つの溶媒は、プロピレングリコール、メチルエーテルアセテート、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテルアセテート、（プロピレングリコール）メチルエーテル、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、１−フェノキシ−２−プロパノールからなる群から選択される。様々な実施形態によれば、少なくとも１つのメラミン樹脂は、メチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、ブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、イソブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、アクリル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、およびメチル化／ブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）からなる群から選択され、特定の実施形態では、組成物は、約２０℃〜約３０℃の温度で、約２ｃｐｓ〜約３００ｃｐｓ未満、例えば約１００ｃｐｓ未満の範囲の粘度を有する。本開示の特定の実施形態では、少なくとも１つのエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡプロポキシレートジグリシジルエーテル、グリシジルエポキシ樹脂、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリ（プロピレングリコール）ジグリシジルエーテル、トリス−（ヒドロキシルフェニル）メタン系エポキシ樹脂、および脂環式エポシドからなる群から選択される。特定の実施形態によれば、導電性接着剤組成物は、少なくとも１つの接着促進剤をさらに含み、特定の実施形態では、少なくとも１つのポリマーは、ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリ−ｐ−ビニルフェノール、ポリ（ビニルフェノール）／ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（ビニルフェノール）／ポリ（メチルメタクリレート）、およびポリ（４−ビニルフェノール）／ポリ（ビニルメチルケトン）からなる群から選択されるポリビニルポリマーである。本開示の様々な実施形態では、導電性接着剤組成物は、インクジェット印刷またはエアロゾルジェット印刷によって噴射可能である。
【０００９】
本明細書ではまた、少なくとも１つのエポキシ樹脂、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマー、少なくとも１つのメラミン樹脂、および少なくとも１つの溶媒を混合して混合物を作り出すことと、その混合物に複数の共晶金属合金ナノ粒子を添加して導電性接着剤組成物を作り出すことと、を含む、導電性接着剤組成物を作製する方法も開示する。
【００１０】
本明細書ではまた、基板と、基板上に配置された導電性特徴と、導電性特徴の上に配置された導電性電気部品と、導電性特徴と導電性電気部品との間に配置された導電性接着剤組成物と、を含む電子デバイスであって、導電性接着剤組成物は、少なくとも１つのエポキシ樹脂と、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つのメラミン樹脂と、複数の共晶金属合金ナノ粒子と、を含む、電子デバイスも開示する。本明細書で開示される方法の特定の実施形態では、複数の共晶金属合金ナノ粒子は、Ｆｉｅｌｄの金属合金を含み、特定の実施形態では、導電性接着剤組成物は、導電性接着剤組成物の総重量に基づいて約２０％〜約８０％の範囲の固形分を有する。
【００１１】
電子デバイスの特定の実施形態では、基板は、シリコン、ガラス、プラスチック、シート、布地、合成紙、およびそれらの混合物からなる群から選択され、特定の実施形態では、基板は、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドシート、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、およびそれらの混合物からなる群から選択される。特定の実施形態では、導電性特徴は金属ナノ粒子導電性インク組成物から形成された導電性素子を含み、特定の実施形態では、金属ナノ粒子導電性インク組成物は銀ナノ粒子導電性インク組成物である。本開示の様々な実施形態では、導電性接着剤組成物は、約２０℃〜約３０℃の温度において約２ｃｐｓ〜約３００ｃｐｓの範囲の粘度を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】基板上の導電性インクの表面に適用された本明細書に開示される導電性接着剤組成物を含む、例示的な電気デバイスの概略図である。
【図１Ｂ】基板上の導電性インクの表面に適用された本明細書に開示される導電性接着剤組成物を含む、例示的な電気デバイスへの抵抗体の適用の概略図である。
【図１Ｃ】抵抗体に力が加えられた後に基板上の導電性インクの表面に適用された本明細書に開示される導電性接着剤組成物を含む、例示的な電気デバイスへの抵抗体の適用の概略図である。
【図２Ａ】抵抗体への力の印加および／または異方性導電性接着剤組成物の硬化の前に、本明細書に開示される異方性導電性接着剤組成物を使用する、例示的な電気デバイスへの抵抗体の適用の概略図である。
【図２Ｂ】抵抗体への力の印加および／または異方性導電性接着剤組成物の硬化の前に、本明細書に開示される異方性導電性接着剤組成物を使用する、例示的な電気デバイスへの抵抗体の適用の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書には、例えば、プリンテッドエレクトロニクスのための多くの用途を有する導電性接着剤組成物が開示される。特定の実施形態では、本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、少なくとも１つのエポキシ樹脂と、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つのメラミン樹脂と、複数の共晶金属合金ナノ粒子と、少なくとも１つの溶媒と、を含む。
【００１４】
従来のエレクトロニクスは、マイクロチップ、コンデンサ、ダイオード、および他の回路素子を取り付けるためのはんだボール、ワイヤボンディング、異方性導電性ペーストなどの堅牢な相互接続を使用している。従来の電子シリコンマイクロチップをプリント回路に取り付けるために導電性接着剤を使用し得る。導電性接着剤組成物は少なくとも約１０００Ｓ／ｃｍの導電性などの高い導電性、高い接着強度、約１３０℃未満などの低い硬化温度、および約２時間未満などの短い硬化時間を有することが望ましい。現在入手可能なほとんどの導電性接着剤は、エアロゾルジェット印刷またはインクジェット印刷による噴射を妨げるペースト（例えば、約２５００ｃｐｓより大きい粘度を有する）である。本明細書には、プリンテッドエレクトロニクス産業用の低粘度（約２５００ｃｐｓ未満など）および低硬化温度を有する噴射可能な導電性接着剤組成物が開示される。
【００１５】
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は任意の所望の粘度を有し得る。特定の実施形態では、約２０℃〜約３０℃で測定すると、粘度は、約２ｃｐｓ〜約３００ｃｐｓの範囲、例えば約３ｃｐｓ〜約２００ｃｐ、例えば約３ｃｐｓ〜約１００ｃｐｓ、約４ｃｐｓ〜約５０ｃｐｓ、約５ｃｐｓ〜約２０ｃｐｓ、または約６ｃｐｓ〜約１０ｃｐｓの範囲である。粘度はＴＡ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓからのＡｒｅｓ  Ｇ２  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒなどの、当技術分野で既知の任意の適切なまたは所望の方法によって測定することができる。粘度データは、例えば、ＴＡ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓからのＡｒｅｓ  Ｇ２  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒで５０ミリメートル、０．０５３ミクロンのギャップを使用して２５℃で得ることができる。本明細書に開示される導電性接着剤組成物は任意の実現可能な硬化速度を有し得る。特定の実施形態では、導電性接着剤組成物は、約２４時間未満、例えば約３０分〜約１２時間、または約１時間〜３時間、例えば約２時間未満で硬化し得る。
【００１６】
特定の実施形態では、本明細書に開示される導電性接着剤組成物は異方性である。本明細書で使用されるとき、異方性組成物はｚ軸において導電体であり、ｘ軸およびｙ軸において導電性が低いまたは全くない組成物を指す。その結果、異方性組成物は時にはｚ軸導電性組成物とも呼ばれる。本明細書に開示される異方性組成物は、ｚ軸にわたって組成物中に分散し、組成物を通して電気伝導を提供する、導電性素子のためのマトリックスを提供する。特定の実施形態では、本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、複数の共晶金属合金ナノ粒子以外のいかなる追加の導電性素子も含有しない。例えば、特定の実施形態では、本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、銀ナノ粒子および銀フレークなどの銀粒子を含有しない。
【００１７】
より具体的には、本開示は、実施形態では抵抗体などの従来の電子部品と例えば銀ナノ粒子インクなどの金属インク組成物のような様々な導電性組成物から構成される、印刷導電層との間の接着剤を形成するために使用し得る組成物を提供する。本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、基板と従来の電子部品との間の接着を改善することができる。さらに、本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、驚くほど改善された分散性、安定性、導電性、および接着性を示す。したがって、本組成物から形成され得られる電気デバイスは、驚くほど優れた絶縁特性を有する。
【００１８】
エポキシ樹脂
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は少なくとも１つのエポキシ樹脂を含む。本明細書に開示される導電性接着剤組成物の特定の実施形態では、少なくとも１つのエポキシ樹脂は熱硬化エポキシ樹脂である。本明細書に開示される実施形態では、熱硬化性エポキシ樹脂中に均一に分散された、Ｆｉｅｌｄの金属ナノ粒子などの共晶金属合金ナノ粒子が存在する。エポキシ樹脂は、例えば、約１２０℃で約２時間硬化させることができ、それによって導電性経路が所定の位置に閉じ込められる。
【００１９】
エポキシ樹脂成分は、以下に示すように、１つ以上の反応性オキシラン基（エポキシ基とも呼ばれる）を含有する任意の材料を含む任意のタイプのエポキシ樹脂であり得る。
【００２０】
【化１】
2020019949.tif 000002
【００２１】
本明細書に開示される実施形態での有用なエポキシ樹脂は、芳香族、脂肪族または複素環式エポキシ樹脂を含み得る。エポキシは、純粋な化合物または１分子当たり１つ、２つ、またはそれ以上のエポキシ基を含有する化合物の混合物であり得る。いくつかの実施形態では、エポキシ樹脂は反応性−ＯＨ基を含み得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、導電性接着剤組成物は、グリシジルエーテルエポキシ樹脂、グリシジルーアミンエポキシ樹脂、およびグリシジルエーテルエポキシ樹脂などのグリシジルエポキシ樹脂を含む。グリシジルエポキシ樹脂は、市販されているか、または当技術分野で既知のように適切なジヒドロキシ化合物とエピクロロヒドリンとの縮合反応によって調製し得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つのエポキシ樹脂は脂環式エポキシ樹脂などの非グリシジルエポキシ樹脂を含み得る。非グリシジルエポキシは、市販されているか、または当技術分野で既知のようにオレフィン性二重結合の過酸化によって形成し得る。
【００２４】
適切なエポキシ樹脂は芳香族部分を有するものを含み得る。芳香族部分を有する代表的なグリシジルエーテルエポキシ樹脂は、塩基性触媒の存在下でビスフェノールＡをエピクロロヒドリンと反応させることによって合成することができ、かつ以下の構造を有する、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（ＤＧＥＢＡ）を含む。
【００２５】
【化２】
2020019949.tif 000003
【００２６】
特定の実施形態では、ｘ（繰り返し単位の数）の範囲は、０〜２５であり、例えば約２〜約２０、または約５〜約１５である。
【００２７】
ＤＧＥＢＡ樹脂は、Ｈｅｘｉｏｎ，Ｉｎｃ．，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨから入手可能なＥｐｏｎ（登録商標）８２８、Ｅｐｏｎ（登録商標）１００１、Ｅｐｏｎ（登録商標）１００４、Ｅｐｏｎ（登録商標）２００４、Ｅｐｏｎ（登録商標）１５１０、およびＥｐｏｎ（登録商標）１３１０、ならびにＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩから入手可能なＤ．Ｅ．Ｒ．（登録商標）３３１、Ｄ．Ｅ．Ｒ．（登録商標）３３２、Ｄ．Ｅ．Ｒ．（登録商標）３３４、およびＤ．Ｅ．Ｒ．（登録商標）４３９、という商品名で市販されている。
【００２８】
他の適切なビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、例えばＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｉｎｃ．からも市販されており、以下に示す構造を有する、ビスフェノールＡプロポキシレートジグリシジルエーテルを含む。
【００２９】
【化３】
2020019949.tif 000004
【００３０】
式中、ｎ＝１である。
【００３１】
芳香族部分を含む他の適切なグリシジルエーテルエポキシ樹脂は、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン（ビスフェノールＦとして知られる）およびブロモビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（２，２−ビス（４−（２，３−エポキシプロポキシ）３−ブロモ−フェニル）プロパン）を含む。ビスフェノールＦ系エポキシ樹脂は、例えば、市販のＤ．Ｅ．Ｒ．（登録商標）３５４およびＤ．Ｅ．Ｒ．（登録商標）３５４ＬＶであり、それぞれＴｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎから入手可能である。
【００３２】
本発明の組成物と共に使用し得る芳香族部分を含む追加のグリシジルエーテルエポキシ樹脂は、フェノールおよびクレゾールノボラックを含む。当技術分野で既知のように、これらのエポキシはフェノールまたはノボラック樹脂を製造するために、酸性触媒の存在下で、フェノールまたはクレゾールを過剰にホルムアルデヒドと反応させることによって調製し得る。次いで、触媒としての水酸化ナトリウムの存在下で、フェノールノボラック樹脂をエピクロロヒドリンと反応させることによってノボラックエポキシ樹脂を合成する。代表的なフェノールノバラックは以下に示すとおりであり、式中、「ｎ」は、例えば、範囲は０〜５であり得る、繰り返し単位の数である。
【００３３】
【化４】
2020019949.tif 000005
【００３４】
本明細書で開示されるいくつかの実施形態に有用な、エポキシビスフェノールを含むエポキシフェノールノボラック樹脂の例は、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎから商品名Ｄ．Ｅ．Ｒ．（登録商標）４３１およびＤ．Ｅ．Ｒ．（登録商標）４３８で入手可能なもの、およびＨｅｘｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨから入手可能なＥＰＯＮ（登録商標）ＳＵ−８を含む。
【００３５】
芳香族基を含有する他の適当なエポキシ樹脂は、ビフェニルジオール、トリフェニルジオールおよびトリオールなどの芳香族アルコールとエピクロロヒドリンとの反応によって調製することができるものを含む。１つの代表的な化合物は、Ｔａｃｔｉｘ（登録商標）７４２としてＨｕｎｔｓｍａｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄから入手可能なトリス−（ヒドロキシルフェニル）メタン系エポキシである。
【００３６】
追加の適切なエポキシ樹脂はグリシドアミンを含む。グリシドアミンはエピクロロヒドリンを芳香族アミンなどのアミンと反応させることによって形成される。適切なグリシドアミンの例は、テトラグリシジルメチレンジアニリンであり、以下の構造で表される：
【００３７】
【化５】
2020019949.tif 000006
【００３８】
追加の適切なエポキシ樹脂は脂肪族エポキシ樹脂を含む。脂肪族エポキシ樹脂は当技術分野で既知であり、グリシジルエポキシ樹脂および脂環式エポキシドを含む。グリシジル脂肪族エポキシ樹脂は、エピクロロヒドリンと脂肪族アルコールまたはポリオールを反応させてグリシジルエーテルまたは脂肪族カルボン酸を得てグリシジルエステルを得ることによって形成し得る。この反応は、中間体クロロヒドリンの脱塩化水素を促進するために、水酸化ナトリウムなどのアルカリの存在下で行い得る。これらの樹脂は一般的に、室温で約１０〜約２００ｍＰａ．ｓの範囲の粘度などの低い粘度を示す。本明細書に開示される導電性接着剤組成物に使用するための例示的なグリシジル脂肪族エポキシ樹脂は、例えばＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｉｎｃから市販されているトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、およびポリ（プロピレングリコール）ジグリシジルエーテルを含む。
【００３９】
本発明の組成物はまた、脂環式エポキシドを含み得る。脂環式エポキシドは、エポキシド環が縮合している分子中に１つ以上の脂環式環を含有する。それらはシクロオレフィンと過酢酸などの過酸との反応によって形成される。本発明の組成物の調製に使用するのに適した脂環式エポキシドは、例えば、Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸの子会社であるＵｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビニルシクロヘキサンジオキシドなどを含む。
【００４０】
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、１つ以上のエポキシ樹脂を任意の適切な量または所望の量で提供することができる。特定の実施形態では、少なくとも１つのエポキシ樹脂は、組成物の総重量に基づき、約０．０１〜約４０パーセントの範囲の量で、例えば約５〜約３５パーセントまたは約１０〜約２５パーセントの範囲の量で組成物中に存在する。
【００４１】
ポリビニルフェノール
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーを含み得る。ポリビニルフェノールは、例えば、ポリ（４−ビニルフェノール）、ポリ−ｐ−ビニルフェノール、ポリ（ビニルフェノール）／ポリ（メチルアクリレート）、ポリ（ビニルフェノール）ポリ（メチルメタクリレート）、およびポリ（４−ビニルフェノール）ポリ（ビニルメチルケトン）を含むことができる。
【００４２】
組成物は、ポリビニルフェノールを任意の適切な量または所望の量で提供することができる。本開示による導電性接着剤組成物中に存在するポリビニルフェノールの量は、導電性接着剤組成物の総重量に基づき、約１重量％〜約２０重量％の範囲、例えば約１重量％〜約１０重量％、および約１重量％〜約５重量％の範囲であり得る。
【００４３】
ポリビニルブチラール
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールのうちの少なくとも１つを含み得る。本明細書で使用されるとき、「ポリビニルブチラール」は、ポリ酢酸ビニルを加水分解してポリビニルアルコールまたは残留酢酸ビニル基を含有するポリビニルアルコールポリマーを形成することから得られる生成物を指す。得られたポリビニルアルコール生成物を酸性条件下でブチルアルデヒドと反応させて様々な量のアセテート、アルコールおよびブチルアルデヒドケタール基を含有するポリビニルブチラールを形成する。いくつかの実施形態では、ポリビニルブチラールは粉末またはペレットの形態である。ポリビニルブチラールを調製する方法は当技術分野で既知であり、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許公開第２０１２／００４３５１２号に記載されている。
【００４４】
本組成物に使用するためのポリビニルブチラールは以下の式で表し得る：
【００４５】
【化６】
2020019949.tif 000007
【００４６】
式中、Ａ、ＢおよびＣは重量パーセントとして表される対応する繰り返し単位の割合を表し、各繰り返し単位はポリマー鎖に沿ってランダムに分布しており、Ａ、ＢおよびＣの合計は約１００重量パーセントである。
【００４７】
いくつかの実施形態では、Ａは独立して約７０重量パーセント〜約９５重量パーセント、約７５重量パーセント〜約９０重量パーセント、または約８０重量パーセント〜約８８重量パーセントである。Ｂは独立して約５重量パーセント〜約２５重量パーセント、約７重量パーセント〜約２０重量パーセント、または約１１重量パーセント〜約１８重量パーセント、例えば約１７．５重量パーセントである。Ｃは独立して約０重量パーセント〜約１０重量パーセント、約０重量パーセント〜約５重量パーセントまたは約０重量パーセント〜約３重量パーセント、例えば約２．５重量パーセントである。
【００４８】
いくつかの実施形態では、式ＶＩのポリビニルブチラールは約１０，０００〜約３００，０００ダルトン（Ｄａ）、約４０，０００〜約２００，０００Ｄａまたは約２５，０００〜約１５０，０００Ｄａの平均分子量（Ｍｎ）を有する。ポリビニルブチラールの代表的な組成物は、重量に基づいて、ポリビニルアルコールとして計算して約１１％〜２５％のヒドロキシル基、ポリビニルアセテートとして計算して約０％〜約２．５％のアセテート基から構成され、残りは、例えば約８０重量％〜約８８重量％のビニルブチラール基である。
【００４９】
本明細書に開示される導電性接着剤組成物と共に使用するのに適切なポリビニルブチラールは市販されており、例えば、約８８重量％のポリビニルブチラール含有量、約１１．０重量％〜約１３．５重量％のポリビニルアルコール含有量、および約２．５重量％未満のポリ酢酸ビニル含有量を有するＢｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７９（Ｍｏｎｓａｎｔｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯから入手可能）が挙げられ、Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７９の平均分子量は約５０，０００〜約８０，０００Ｄａである。特定の実施形態では、Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７６（Ｍｏｎｓａｎｔｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）を導電性接着剤組成物に使用し得る。Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７６は、約８８重量％のポリビニルブチラール含有量、約１１．５重量％〜約１３．５重量％のポリビニルアルコール含有量、および約２．５重量％未満のポリ酢酸ビニル含有量を有し、約９０，０００〜約１２０，０００Ｄａの平均分子量を有する。導電性接着剤組成物と共に使用するのに適切なポリビニルブチラールとしては、例えば、Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７２、Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−７４、Ｂｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−９０、およびＢｕｔｖａｒ（登録商標）Ｂ−９８（Ｍｏｎｓａｎｔｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯから入手可能）も挙げることができる。
【００５０】
ポリビニルブチラールは、任意の適切な量または所望の量で組成物中に提供することができる。本開示による本導電性接着剤組成物中に存在するポリビニルブチラールの量は、導電性接着剤組成物の総重量に基づき、約１重量％〜約２０重量％の範囲、例えば約１重量％〜約１０重量％、および約１重量％〜約５重量％の範囲であり得る。
【００５１】
メラミン樹脂
いくつかの実施形態では、導電性接着剤組成物はメラミン−ホルムアルデヒド系ポリマーなどのメラミン樹脂のような架橋剤をさらに含む。本明細書で使用されるとき、語「メラミン−ホルムアルデヒド系ポリマー」は、メラミン（１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリアミン）とホルムアルデヒド（ＣＨ２Ｏ）との縮合反応によって形成されるポリマーを指す。いくつかの実施形態では、ポリビニルフェノールおよび／またはポリビニルブチラールの遊離ヒドロキシル基はメラミン−ホルムアルデヒド系ポリマーと結合し得る。したがって、ポリビニルフェノールおよび／またはポリビニルブチラールはメラミン−ホルムアルデヒド系ポリマーで置換または「架橋」され得る。
【００５２】
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、任意の適切なまたは所望のメラミン−ホルムアルデヒド系ポリマーを含み得る。いくつかの実施形態では、ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）系ポリマーは以下の化学構造で表される：
【００５３】
【化７】
2020019949.tif 000008
【００５４】
式中、Ｒは水素（Ｈ）およびメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルなどのアルキル、およびそれらの異性体から独立して選択され、ｍはポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）の繰り返しの数である。例えば、ｍは約１〜約１０の間の数であり得る。非限定的な例として、ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）系ポリマーの数分子量（Ｍｎ）範囲は約３００グラム／モル〜約１，５００グラム／モルであり得る。適切なポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）系ポリマーは、Ｍｅｒｃｋ  ＫＧａＡの子会社であるＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｉｎｃ．（Ｓａｉｎｔ  Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）、から市販されており、入手することができる。
【００５５】
別の実施形態では、メラミン−ホルムアルデヒド系ポリマーは以下の式Ｘで表されるアクリル化メラミン−ホルムアルデヒド系ポリマーである。式中、「ｍ」はポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）の１〜１０などの繰り返しの数であり、ＲはＨ、ＣＨ３またはＣ４Ｈ９である。
【００５６】
【化８】
2020019949.tif 000009
【００５７】
特定の実施形態では、ｍは、約１〜約１０の範囲であり、例えば約２〜約８または約３〜約７の範囲である。
【００５８】
アクリル化メラミン−ホルムアルデヒド系ポリマーは、例えばＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｉｎｃ．から市販されており、および約３９０グラム／モル〜約１，５００グラム／モルの範囲の分子量を有し得る。
【００５９】
いくつかの実施形態では、ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）系ポリマーは、メチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、ブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、イソブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、アクリル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、メチル化／ブチル化ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）、およびそれらの組合わせからなる群から選択される。
【００６０】
ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）系ポリマーは、任意の適切な量または所望の量で導電性接着剤組成物中に提供することができる。いくつかの実施形態では、ポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）系ポリマーは導電性接着剤組成物の総重量に基づき、約０．５パーセント〜約１５パーセントの範囲の量で、例えば約１パーセント〜約１０パーセント、または約１パーセント〜約５パーセントの範囲の量で存在する。
【００６１】
共晶金属合金ナノ粒子
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、複数の共晶金属合金ナノ粒子を含む。本発明の組成物に使用するのに適した共晶金属合金は、導電性インク組成物を付着しおよび焼結し得る、基板の融点よりも低い融点を有する共晶金属合金を含む。例えば、特定の実施形態では、適切な共晶合金の融点は、約１４０℃以下、例えば約５５℃〜約７５℃、約６０℃〜約６５℃、または約６０．５℃であり得る。共晶金属合金は、例えば、ビスマス、鉛、スズ、カドミウム、亜鉛、インジウム、ガリウム、およびタリウムから選択される少なくとも２つの金属からなり得る。例えば、共晶金属合金は、ビスマス、スズ、インジウム、およびガリウムのうちの少なくとも２つを含み得、または特定の実施形態において、本明細書に開示される共晶金属合金は、インジウム、ビスマス、およびスズを含み得る。特定の実施形態では、共晶金属合金は、５１．０Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５、すなわちＦｉｅｌｄの金属（それは例えば約６０．５℃の融点を有し得る）、Ｂｉ５８Ｓｎ４２（それは例えば約１３８℃の融点を有し得る）、Ｉｎ６６．３Ｂｉ３３．７（それは例えば約７２℃の融点を有し得る）、およびＢｉ５７Ｓｎ４３（それは例えば約１３９℃の融点を有し得る）から選択される。本明細書で使用されるとき、「Ｆｉｅｌｄの金属」とは、ビスマス、インジウム、およびスズの共晶低融点合金を指す。特定の例示的な実施形態では、Ｆｉｅｌｄの金属はＩｎ５１．０Ｂｉ３２．５Ｓｎ１６．５である。本明細書に開示される他の実施形態では、共晶金属合金は、本明細書に記載されるような有機溶媒および／または安定剤などの少なくとも１つの有機ビヒクルをさらに含むことができる。
【００６２】
共晶金属合金ナノ粒子の平均粒径は、約１０００ナノメートル（ｎｍ）以下であり得る。特定の実施形態では、共晶金属合金ナノ粒子の平均粒径は、約０．５ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲または約０．５ｎｍ〜約１０００ｎｍ未満の範囲、例えば約１ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約５０ｎｍ〜約４００、約７５ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約１００ｎｍ〜約２００ｎｍ、または約１００ｎｍ〜約１５０ｎｍの範囲であり得る。特定の実施形態では、共晶金属合金ナノ粒子のメジアン径（Ｄ５０）は、約０．５ｎｍ〜約１０００ｎｍの範囲または約０．５ｎｍ〜約１０００ｎｍ未満の範囲、例えば約１ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約５０ｎｍ〜約４００、約７５ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約１００ｎｍ〜約２２５ｎｍ、または約１５０ｎｍ〜約２００ｎｍであり得る。粒子の平均粒径およびメジアン径は、任意の適切な手段によって、例えば光学顕微鏡法、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）によって、または例えばＮａｎｏｔｒａｃ（登録商標）粒径分析器を使用することによって、判定することができる。
【００６３】
本明細書に開示される共晶金属合金ナノ粒子は、特定の実施形態において、銀フレークなどの導電性組成物においてしばしば使用される他の導電性部品の特性と区別可能な特性を有することができる。例えば、本明細書に開示される共晶金属合金ナノ粒子は、高い表面張力を特徴とすることができる。さらに、本共晶金属合金ナノ粒子は、銀フレークよりも低い融点および低い焼結温度を有することができる。高い表面張力は、共晶金属合金の溶融温度より高い温度で共晶金属合金ナノ粒子が流動するのを防ぐ。共晶金属組成物を流動させるために、圧力などの外部刺激を組成物に加えることができる。実施形態では、共晶金属合金ナノ粒子を含む導電性接着剤組成物は、共晶金属合金の溶融温度を超えて（すなわち≧６２℃）加熱することができ、抵抗体チップを組成物上に配置する形態で圧力を加えることができる。
【００６４】
本明細書に開示される実施形態では、共晶金属合金ナノ粒子を含む導電性接着剤組成物の表面張力は、約２０ｎＭ／ｍ〜約６０ｎＭ／ｍの範囲、例えば約２５ｎＭ／ｍ〜約４５ｎＭ／ｍまたは約３０ｎＭ／ｍ〜約３５ｎＭ／ｍの範囲であり得る。表面張力は、単位長さ当たりの力の単位（ニュートン／メートル）、単位面積当たりのエネルギー（ジュール／平方メートル）、または溶媒とガラス表面との間の接触角で測定される。表面張力は当技術分野で既知の任意の手段、例えばＫｒｕｓｓ  Ｋ−１００  Ｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒを使用して測定することができる。
【００６５】
本明細書に開示される導電性接着剤組成物の共晶金属合金ナノ粒子成分は、任意の適切な量または所望の量で存在することができる。特定の実施形態では、Ｆｉｅｌｄの金属ナノ粒子などの共晶金属合金ナノ粒子は、導電性接着剤組成物中に、導電性接着剤組成物の全固形分の重量に基づいて、約６０％〜約９５％の範囲の量で、例えば約７０％〜約９０％、約７５％〜約８５％、または約８０％の範囲の量で存在する。
【００６６】
本明細書に開示されている共晶金属合金ナノ粒子は、任意の適切な方法によって調製することができる。１つの例示的な方法は、合金が溶融し混合物が形成されるまで、本明細書に開示される共晶金属合金の断片、例えばセンチメートルサイズの塊を、少なくとも１つの溶媒と、有機アミン安定剤などの少なくとも１つの有機安定剤と、を含む加熱混合物に加える。次いで混合物を超音波処理によって分散させ、冷却することができる。次いで、共晶金属合金ナノ粒子を、デカンテーションによって単離し、すすぎ、そして乾燥することができる。
【００６７】
少なくとも１つの有機安定剤を少なくとも１つの溶媒に混合する前、混合している間、または混合後に、溶媒を、例えば共晶金属合金ナノ粒子の融点より高い温度に加熱することができる。特定の実施形態では、溶媒は、約５５℃より高い温度に、例えば約６０℃、約６５℃、約７０℃、または約７５℃に加熱することができる。
【００６８】
超音波処理は、プローブ超音波処理によりまたはバス超音波処理により行うことができる。プローブ超音波処理は、プローブが混合物を含む容器に挿入される超音波処理を指す。バス超音波処理は、バスが混合物を含む容器に挿入され、続いてバスが超音波処理される超音波処理を指す。プローブ超音波処理は、浴中超音波処理と比較して、より大きなエネルギーおよび／または力を提供することができる。
【００６９】
特定の実施形態では、混合物は、任意の適切なパワーで、例えば約２０％〜約１００％の範囲のパワーで、例えば約５０％〜約９０％のパワーで、約６０％〜約８０％または特定の実施形態では、約１００％のパワーで超音波処理することができる。混合物は、任意の適切な時間、例えば約１分〜約１時間、または特定の実施形態では、約２分〜約４５分、約５分〜約２０分、または約８分〜約１５分、超音波処理することができる。Ｂｒａｎｓｏｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｏｂｅ  Ｓｏｎｉｆｉｅｒ（登録商標）などの任意の所望のまたは有効な超音波処理装置を使用することができる。超音波処理の間、分散液を冷却するために分散液を凍結してもよい。特定の実施形態では、分散液の温度を、約１００℃未満、約８５℃未満、または約７５℃未満などの特定の温度未満に維持するために、分散液を超音波処理しながら氷浴に入れてもよい。超音波処理後、例えばほぼ室温に冷却して、分散液を冷却してもよい。次いで、分散したナノ粒子は、例えば遠心分離および溶媒のデカンテーションによって収集されてもよく、これを必要に応じて繰り返してもよい。最後に、ナノ粒子を乾燥させてもよい。
【００７０】
本明細書に開示される共晶金属合金ナノ粒子の調製に使用され得る少なくとも１つの有機安定剤は、共晶金属合金ナノ粒子の表面と物理的または化学的に会合していてもよい。このようにすると、ナノ粒子はその上に溶液の外側で安定剤を有する。すなわち、その上に安定剤を有するナノ粒子は、ナノ粒子と安定剤の複合体を形成するのに使用される反応混合物溶液から単離および回収され得る。安定化されたナノ粒子は、このように後に準備することができ、本明細書に開示されるような導電性接着剤組成物を形成するための溶媒中に均質に分散することができる。
【００７１】
有機安定剤は、化学結合および／または物理的付着によって共晶金属合金ナノ粒子と相互作用し得る。化学結合は、例えば、共有結合、水素結合、配位錯体結合、イオン結合、または異なる化学結合の組合わせの形態をとり得る。物理的付着は、例えば、ファンデルワールス力または双極子−双極子相互作用、または異なる物理的付着の組合わせの形態をとり得る。
【００７２】
「有機安定剤」中の語「有機」は、例えば、炭素の存在を指すが、炭素に加えて、有機安定化剤は窒素、酸素、硫黄、シリコン、ハロゲンなどの１つ以上の非金属ヘテロ原子を含み得る。
【００７３】
例示的な有機安定剤としては、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジペンチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジヘプチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジオクチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジノニルアミン、Ｎ，Ｎ−ジデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジウンデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジドデシルアミン、ドデシルアミン、メチルプロピルアミン、エチルプロピルアミン、プロピルブチルアミン、エチルブチルアミン、エチルペンチルアミン、プロピルペンチルアミン、ブチルペンチルアミン、トリエチルアミン、テトラエチレンペンタミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、１，２−エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、プロパン−１，３−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルプロパン−１，３−ジアミン、ブタン−１，４−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルブタン−１，４−ジアミン、ジアミノペンタン、ジアミノヘプタン、ジアミノオクタン、ジアミノノナン、ジアミノデカン、２，２−（エチレンジオキシ）ジエチルアミン、３−メトキシプロピルアミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミンなど、またはそれらの混合物を挙げることができる。例示的な有機アミン安定剤としては、ブチルアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、２，２−（エチレンジオキシ）ジエチルアミン、３−メトキシプロピルアミン、ペンタエチレンヘキサミン、テトラエチレンペンタミン、トリエチレンテトラミン、およびジエチレントリアミンが挙げられる。
【００７４】
共晶金属合金ナノ粒子の表面上の少なくとも１つの有機安定剤の被覆の程度は、ナノ粒子を安定化する有機安定剤の能力に応じて、例えば部分被覆から全被覆まで変化し得る。
【００７５】
共晶金属合金ナノ粒子の調製に使用される少なくとも１つの溶媒としては、例えば、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテルアセテート、（プロピレングリコール）メチルエーテル、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、ブチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、１−フェノキシ−２−プロパノール、およびそれらの組合わせを挙げることができる。特定の実施形態では、少なくとも１つの極性溶媒はプロピレングリコールメチルエーテルアセテートである。実施形態では、溶媒は水ではなく、特定の実施形態では、複数の共晶金属合金ナノ粒子を含む組成物は水を含まない。本明細書で使用されるとき、「水を含まない」とは、組成物が検出可能な量の水を含まないこと、または組成物が無水であることを示す。
【００７６】
界面活性剤
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、任意の適切なまたは所望の界面活性剤を任意で含み得る。特定の実施形態では、少なくとも１つの界面活性剤は、シリコーン変性ポリアクリレート、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリアクリレート変性ポリジメチルシロキサン、低分子量エトキシル化ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、およびそれらの組合わせからなる群から選択される。
【００７７】
例えば、界面活性剤は、ＢＹＫ（商標登録）３１０の商品名でＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ，Ｗｅｓｅｌ，Ｇｅｒｍａｎｙから市販されているポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、ＢＹＫ（商標登録）３３０の商品名でＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨから市販されているポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ＢＹＫ（登録商標）Ｓｉｌｃｌｅａｎ（登録商標）３７００（メトキシプロピルアセテート中の約２５重量パーセント）の商品名でＢＹＫ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されているポリアクリレート変性ポリジメチルシロキサン、またはＢＹＫ（登録商標）３７５の商品名でＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨから市販されているポリエステルポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、を含むポリシロキサンコポリマーであり得る。界面活性剤はまた、Ｓｉｌｓｕｒｆ（登録商標）Ａ００８の商品名でＳｉｌｔｅｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａから入手可能な低分子量エトキシル化ポリジメチルシロキサンでもあり得る。適切な界面活性剤のいくつかの他の例としては、ＢＹＫ（登録商標）３５００、ＢＹＫ（登録商標）３５１０、ＢＹＫ（登録商標）３０７、ＢＹＫ（登録商標）３３３、ＢＹＫ（登録商標）Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ（登録商標）Ｕ１００、ＢＹＫ（登録商標）Ａ−００４、およびＢＹＫ（登録商標）Ｃ−４０９を挙げることができる。
【００７８】
１つ以上の界面活性剤を、本明細書に開示されている導電性接着剤組成物中に任意の適切な量または所望の量で提供することができる。いくつかの実施形態では、界面活性剤は導電性接着剤組成物の総重量に基づき、約０．０１〜約５パーセントの範囲の量で、例えば約０．１〜約３．５パーセント、または約０．５〜約２パーセントの範囲の量で存在する。
【００７９】
触媒
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、硬化プロセスを改善するために、任意で少なくとも１つの触媒を含むことができる。本発明の組成物における使用のために任意の適切なまたは所望の触媒を選択することができる。特定の実施形態では、少なくとも１つの触媒は、ドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＤＢＳＡ）のアミン塩、パラトルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、およびそれらの組合わせからなる群から選択し得る。
【００８０】
少なくとも１つの触媒を、任意の適切な量または所望の量で導電性接着剤組成物中に提供することができる。特定の実施形態では、少なくとも１つの触媒は、導電性接着剤組成物の総重量に基づき、約０．０５〜約１．５パーセントの範囲の量で、例えば約０．０８〜約１．０パーセント、または約０．１〜約０．５パーセントの範囲の量で存在する。
【００８１】
接着促進剤
特定の実施形態では、本明細書に開示される導電性接着剤組成物は任意の適切な量または所望の量で少なくとも１つの接着促進剤を含み得る。想定され得る例示的な接着促進剤としては、Ｓａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）ＣＮ１３２（脂肪族ジアクリレートオリゴマー）およびＳａｒｔｏｍｅｒ（登録商標）ＣＮ１３３（脂肪族トリアシルオリゴマー）が挙げられる。
【００８２】
溶媒
本発明の導電性接着剤組成物は任意の適切なまたは所望の溶媒を選択することができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの溶媒は、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテルアセテート（Ｄｉ−ＰＧＭＥＡ）、（プロピレングリコール）メチルエーテル（ＰＧＭＥ）、ジ（プロピレングリコール）メチルエーテル（Ｄｉ−ＰＧＭＥ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、トルエン、メチルイソブチルケトン、ブチルアセテート、メトキシプロピルアセテート、キシレン、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、およびそれらの組合わせからなる群から選択される。
【００８３】
特定の実施形態では、溶媒は、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ヘキサデカン、１−ウンデカノール、２−ウンデカノール、３−ウンデカノール、４−ウンデカノール、５−ウンデカノール、６−ウンデカノール、１−ドデカノール、２−ドデカノール、３−ドデカノール、４−ドデカノール、５−ドデカノール、６−ドデカノール、１−トリデカノール、２−トリデカノール、３−トリデカノール、４−トリデカノール、５−トリデカノール、６−トリデカノール、７−トリデカノール、１−テトラデカノール、２−テトラデカノール、３−テトラデカノール、４−テトラデカノール、５−テトラデカノール、６−テトラデカノール、７−テトラデカノールなどの約７〜約１８個の炭素原子を有するアルカン、アルケン、アルコールなどの炭化水素、テルピネオール（α−テルピネオール）、β−テルピネオール、ゲラニオール、シネオール、セドラル、リナロール、４−テルピネオール、３，７−ジメチルオクタ−２，６−ジエン−１オール、２−（２−プロピル）−５−メチル−シクロヘキサン−１−オールなどのアルコール、イソデカン、イソドデカンなどのイソパラフィン系炭化水素、Ｅｘｘｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＩｓｏｐａｒ（登録商標）Ｅ、Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）Ｇ、Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）Ｈ、Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）Ｌ、Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）Ｖ、Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）Ｇなどの市販のイソパラフィンの混合物、Ｓｈｅｌｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＳｈｅｌｌｓｏｌ（登録商標）、Ｃｈｅｖｒｏｎ  Ｐｈｉｌｌｉｐｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＳｏｌｔｒｏｌ（登録商標）、Ｍｏｂｉｌ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．製のＢｅｇａｓｏｌ（登録商標）、Ｉｄｅｍｉｔｓｕ  Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ製のＩＰ  Ｓｏｌｖｅｎｔ  ２８３５、ナフテン油、ベンゼン、ニトロベンゼン、トルエン、オルト−、メタ−、パラ−キシレンなどの芳香族溶媒、およびそれらの混合物、１，３，５−トリメチルベンゼン（メシチレン）、１，２−、１，３−、および１，４−ジクロロベンゼン、ならびにそれらの混合物、トリクロロベンゼン、シアノベンゼン、フェニルシクロヘキサンおよびテトラリン、イソオクタン、ノナン、デカン、ドデカンなどの脂肪族溶媒、ジシクロヘキシルおよびデカリンなどの環状脂肪族溶媒、ならびにそれらの混合物および組合わせ、からなる群から選択される非極性有機溶媒であり得る。
【００８４】
特定の実施形態では、２つ以上の溶媒を使用することができる。
【００８５】
導電性接着剤組成物は１つ以上の溶媒を任意の適切な量または所望の量で含むことができる。特定の実施形態では、溶媒は導電性接着剤組成物の総重量に基づき、約５０〜約９０パーセントの範囲の量で、例えば約６０〜約８０パーセント、または約７０〜約８０パーセントの範囲の量で存在する。
【００８６】
固形分パーセント
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、本開示による組成物の総重量に基づき、約１０〜約６０重量パーセントの固形分、例えば約１５〜約４５重量パーセントの固形分、または約２０〜約４０重量パーセントの固形分を含む。特定の実施形態では、導電性接着剤組成物は本組成物の総重量に基づき、約５０重量パーセント未満の固形分の選択された固形分を含む。特定の実施形態では、共晶金属合金ナノ粒子は、組成物の総固形重量に基づき、組成物の約６０重量パーセント〜約９５重量パーセント、例えば約７５重量パーセント〜約９０重量パーセント、または約８０重量パーセント〜約８５重量パーセントを占める。
【００８７】
電子デバイス
特定の実施形態では、基板と、基板上の一組の導電端子と、基板に対向する電子部品と、電子部品に取り付けられ、基板に面する一組の導電端子とを含む電子デバイスと、および電子部品と基板との間に配置された異方性導電性接着剤組成物などの導電性接着剤組成物が本明細書で開示される。導電性接着剤組成物は、絶縁媒体中に実質的に均一に分布した共晶金属合金ナノ粒子などの導電性粒子を含み得る。
【００８８】
異方性導電性接着剤組成物の例示的な用途は一組の導電性素子を含む。組成物は二組の導電端子間に配置される。電荷または電場は、端末に対して柔軟であり得る基板によって生成されるか、または基板を通過する。電場は異方性導電性接着剤組成物を通って１つの端子から別の端子へ通過することができる。抵抗体のような電子部品などの最上層は一組の導電性接触パッドを含み得、異方性導電性接着剤組成物および端子を被覆し得る。
【００８９】
導電性粒子を介して端子から電子部品への導電性を生じさせるために、異方性導電性接着剤組成物を最上層と最下層との間、すなわち基板と電子部品との間に挟み得る。その間に挟まれると、共晶金属合金ナノ粒子のような導電性粒子は変形し、端子と導電性接触パッドが接触するより大きな導電性表面積を提供し得る。
【００９０】
基板はシリコン、ガラス板、プラスチックフィルム、シート、布地、合成紙、またはそれらの混合物を含む任意の適切な基板であり得る。構造的に柔軟なデバイスのために、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドシート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）シートなど（それらの混合物を含む）のプラスチック基板を使用し得る。基板の厚さは約１０マイクロメートル〜１０ミリメートル超などの任意の適切な厚さであり得る。特に可撓性プラスチック基板の場合、厚さは約５０マイクロメートル〜約２ミリメートルである。ガラスまたはシリコンなどの硬質基板の場合、約０．４〜約１０ミリメートルである。
【００９１】
図１および図２に示すように、本明細書に開示される電気デバイスの特定の例示的な実施形態は、基板１０、基板１０の表面上の導電性インク１１から形成された少なくとも２つの領域、導電性インクから形成された少なくとも２つの領域上に配置された少なくとも２つの導電性接触パッド１４を含む抵抗体などの従来の電子部品１５、および導電性インク１１と従来の電子部品１５との間に配置された接着性導電性組成物１２を含み、ここで、接着性導電性組成物１２は共晶金属合金ナノ粒子１３を含む。
【００９２】
特定の実施形態では、導電性インクから形成された第１の領域１１と第２の領域１１との間にギャップ１７があるように導電性インク１１から形成された領域に間隔を空けてもよい。本開示の様々な実施形態では、共晶金属合金ナノ粒子１３を含む接着性導電性組成物１２は、接着性導電性組成物１２が導電性インク１１から形成された領域の表面上に存在するように、ギャップ１７の内側に配置されない。例えば、図１Ａ〜Ｃを参照されたい。特定の実施形態では、共晶金属合金ナノ粒子１３を含む接着性導電性組成物１２は、接着性導電性組成物１２が導電性インク１１から形成される領域の表面と基板１０の表面の両方に存在するように、ギャップ１７の内側に配置される。例えば、図２Ａおよび図２Ｂを参照されたい。
【００９３】
導電性接着剤組成物は任意の適切な方法を用いて基板および／または導電性インク上に配置し得る。例えば、本発明の組成物は溶液堆積によって基板および／または導電性インク上に配置され得る。本明細書で使用されるとき、溶液堆積は、液体を基板上に堆積させてコーティングまたは層を形成するプロセスを指す。溶液堆積は、例えば、導電性接着剤組成物をスピンコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、スロットダイコーティング、フレキソ印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷またはインクジェット印刷して基板および／または導電性インク上に塗布することのうちの１つ以上を含む。特定の実施形態では、導電性接着剤組成物はインクジェット印刷によって基板および／または導電性インク上に配置される。
【００９４】
いくつかの実施形態では、基板および／または導電性インク上に配置された導電性接着剤組成物は硬化される。導電性接着剤組成物は、任意の適切な温度または所望の温度で任意の適切な期間で硬化させることができる。いくつかの実施形態では、導電性接着剤組成物は、約１００℃〜約１８０℃、または約１２０℃〜約１６０℃などの約８０℃〜約２００℃の範囲の温度で、約０．５〜約６時間、約１〜約４時間、または約２〜約３時間の範囲の期間で硬化させることができる。実施形態では、本組成物は、約１６０℃で約６時間または約２００℃で約０．５時間硬化させることができる。
【００９５】
いくつかの実施形態では、電子デバイスは導電性材料を含む。本デバイス上に導電性特徴を形成するために、任意の適切なまたは所望の導電性材料を使用することができる。典型的には、金属インク組成物などの導電性組成物は、導電性特徴を提供するために使用され、適切な金属インク組成物は、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、およびエチルベンゼンを含む非芳香族炭化水素などのインクビヒクル内に分散された銀ナノ粒子を含むことができる。金属インク組成物から、例えばナノ銀インク組成物などのナノ粒子金属インクからの導電性素子などの導電性特徴の製作は、例えば、本明細書に記載の溶液処理を含む任意の適切な堆積技術を用いてナノ銀インク組成物を基板上に堆積させることによって実施することができる。
【００９６】
いくつかの実施形態では、導電性特徴は導電性組成物を加熱することによって形成される。いくつかの実施形態では、加熱前、堆積された導電性組成物の層は電気絶縁性であることができるか、または非常に低い導電率を有することができるが、加熱により、導電率を増加させる焼きなまされた共晶金属合金ナノ粒子などの焼きなまされた金属粒子からなる導電性層が得られる。
【００９７】
金属インク組成物などの堆積された導電性組成物を約７０℃〜約２５０℃などの任意の適切なまたは所望の温度、または金属粒子の焼なましを誘導するのに十分な任意の温度に加熱することにより、例えば、電子デバイスの導電性素子として使用するのに適切な導電層を形成する。加熱温度は以前に堆積された層または基板の特性に悪影響を及ぼさないものである。いくつかの実施形態では、低い加熱温度の使用は、１４０℃以下の焼なまし温度を有する廉価のプラスチック基板の使用を可能にする。
【００９８】
加熱は、約０．０１時間〜約１０時間などの任意の適切なまたは所望の時間で行うことができる。加熱は、空気中、窒素もしくはアルゴン下などの不活性雰囲気中、または約１〜約２０体積％の水素を含有する窒素下などの還元雰囲気中で行うことができる。加熱はまた、通常の大気圧下で、または例えば約１０００ミリバール〜約０．０１ミリバールの減圧下で実施することができる。
【００９９】
加熱は、例えば、金属ナノ粒子を焼きなますのに十分なエネルギーを加熱された材料または基板に与えることができる任意の技術を包含する。これらの技術は、熱加熱（例えば、ホットプレート、オーブン、およびバーナーによる）、赤外線（「ＩＲ」）放射、レーザービーム、フラッシュライト、マイクロ波放射、または紫外線（「ＵＶ」）放射、またはそれらの組合わせを含む。
【０１００】
いくつかの実施形態では、加熱後、導電性銀線などの導電性線は、約０．１〜約２０マイクロメートル、または約０．１５〜約１０マイクロメートルの範囲の厚さを有する基板上に形成される。特定の実施形態では、加熱後、得られた導電線は約０．１〜約２マイクロメートルの厚さを有する。
【０１０１】
堆積された導電性組成物を加熱することによって製造される導電線などの導電性特徴の導電率は、約１０，０００シーメンス／センチメートル（Ｓ／ｃｍ）超、約５０，０００Ｓ／ｃｍ超、約８０，０００Ｓ／ｃｍ超、約１００，０００Ｓ／ｃｍ超、約１２５，０００Ｓ／ｃｍ超、約１５０，０００Ｓ／ｃｍ超または約２００，０００Ｓ／ｃｍ超である。典型的には、導電率は約５０，０００Ｓ／ｃｍ〜約２００，０００Ｓ／ｃｍ、例えば約８０，０００Ｓ／ｃｍ〜約１５０，０００Ｓ／ｃｍ、例えば約１００，０００Ｓ／ｃｍ〜約１２５，０００Ｓ／ｃｍの範囲である。
【０１０２】
堆積された導電性組成物を加熱することによって製造される導電線などの導電性特徴の抵抗率は、約１．０×１０−４オーム・センチメートル（ｏｈｍ・ｃｍ）未満、約２．０×１０−５ｏｈｍ・ｃｍ未満、約１．２５×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、約１．０×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、約８．０×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、約６．６×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、または約５．０×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍ未満である。典型的には、抵抗率は、約２．０×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ〜約５．０×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍの範囲、例えば約１．２５×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ〜約６．６×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍ、例えば約１．０×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ〜約８．０×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍの範囲である。
【０１０３】
本開示のデバイスは、薄膜トランジスタ、有機発光ダイオード、プリントアンテナなどの電子デバイス、および導電性素子または部品を必要とする他の電子デバイスにおける電極、導電性パッド、相互接続、導電線、導電性トラックなどのような任意の適切なまたは所望の用途に使用し得る。
【０１０４】
硬化した導電性接着剤組成物
本明細書はまた、少なくとも１つのエポキシ樹脂と、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマーと、少なくとも１つのメラミン樹脂と、共晶金属合金ナノ粒子と、本明細書に記載の少なくとも１つの溶媒と、を含む組成物から形成される硬化導電性接着剤組成物も提供する。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、硬化した導電性接着剤は本明細書に記載のように、導電線などの導電性特徴を含む。特定の実施形態では、硬化フィルムの導電性特徴の導電率は、約１０，０００シーメンス／センチメートル（Ｓ／ｃｍ）超、約５０，０００Ｓ／ｃｍ超、約８０，０００Ｓ／ｃｍ超、約１００，０００Ｓ／ｃｍ超、約１２５，０００Ｓ／ｃｍ超、約１５０，０００Ｓ／ｃｍ超、または約２００，０００Ｓ／ｃｍ超である。例えば、特定の実施形態では、導電線などの導電性特徴を含む硬化した導電性接着剤の導電率は、約５０，０００Ｓ／ｃｍ〜約２００，０００Ｓ／ｃｍ、例えば約８０，０００Ｓ／ｃｍ〜約１５０，０００Ｓ／ｃｍ、または約１００，０００Ｓ／ｃｍ〜約１２５，０００Ｓ／ｃｍの範囲である。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、硬化した導電性接着剤の導電線などの導電性特徴の抵抗率は、約１．０×１０−４オーム・センチメートル（ｏｈｍｓ・ｃｍ）未満、約２．０×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、約１．２５×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、約１．０×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、約８．０×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、約６．６×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍ未満、または約５．０×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍ未満である。特定の実施形態では、導電線のような導電性特徴を含む硬化した導電性接着剤の抵抗率は、約２．０×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ〜５．０×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍの範囲であり、例えば約１．２５×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ〜約６．６×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍ、または約１．０×１０−５ｏｈｍｓ・ｃｍ〜約８．０×１０−６ｏｈｍｓ・ｃｍの範囲である。
【０１０７】
導電性素子を形成する方法
本明細書に開示される導電性接着剤組成物は、本明細書に開示されるように、共晶金属合金ナノ粒子成分を、少なくとも１つのエポキシ樹脂、ポリビニルフェノールおよびポリビニルブチラールから選択される少なくとも１つのポリマー、少なくとも１つのメラミン樹脂、少なくとも１つの溶媒、を含む第１成分と混合することによって調製することができる。
【０１０８】
本明細書はまた、本明細書に記載のように、基板上で導電性接着剤組成物を基板および／または導電性インクなどの導電性素子上に堆積させることと、および導電性接着剤組成物を硬化して硬化導電性接着剤を形成することと、を含む、本明細書に記載されるような導電線などの導電性特徴を形成するためのプロセスも提供する。導電性特徴は任意の適切な方法または所望の方法によって製作することができる。特定の実施形態では、導電性特徴はあらかじめ塗布された中間層を有する基板上へのインクジェット印刷などの溶液処理技術によって調製することができる。導電性特徴は適切な温度で焼なました後に大幅に改善された接着性および高導電性を示す。
【０１０９】
特定の実施形態では、導電性接着剤組成物はインクジェット印刷によって基板および／または導電性素子上に堆積される。例えば、特定の実施形態では、堆積にエアロゾルジェット印刷が使用される。本明細書で使用されるとき、「エアロゾルジェット印刷」は、導電性接着剤組成物の噴霧化、直径１〜２ミクロンのオーダーの液滴を生成することを含むプロセスを指す。噴霧化された液滴はガス流に同伴してプリントヘッドに供給され得る。プリントヘッドでは、エアロゾル流の周りに環状のガス流を導入して、液滴を厳密にコリメートされたビームに集束させてもよい。組合わせたガス流は次に、エアロゾル流を約１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲の直径などの小さな直径に圧縮する収束ノズルを通ってプリントヘッドを出てもよい。ジェットはプリントヘッドを出て、基板または他の表面に堆積する。得られたパターンは約５ミクロン〜約３０００ミクロンの幅の特徴を有し、約１ミクロン〜約２０ミクロンなどの数十ナノメートル〜約２５ミクロンの範囲の層の厚さを有することができる。
【０１１０】
本開示の広い範囲を記載する数値範囲およびパラメーターは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に記載される数値は可能な限り正確に報告される。しかしながら、いずれの数値も、それらのそれぞれの試験測定値に見られる標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を本質的に含む。さらに、本明細書に開示される範囲は全て、その中に抱合されるありとあらゆる小領域を包含するものと理解されるべきである。
【０１１１】
本教示は１つ以上の実施形態に関して例示されているが、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、示された例に対して変更および／または修正を加えることができる。さらに、本教示の特定の特徴は、いくつかの実装形態のうちの１つのみに関して開示されていることがあるが、そのような特徴は、任意の所与または特定の機能にとって望ましいおよび有利であり得る他の実装形態の１つ以上の他の特徴と組合わせてもよい。さらに、語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｗｉｔｈ）」、またはそれらの変形が、詳細な説明および特許請求の範囲のいずれかに使用される範囲において、このような語は語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に包括的であることを意図している。さらに、本明細書の説明および特許請求の範囲において、語「約（ａｂｏｕｔ）」は、変更が例示の実施形態に対するプロセスまたは構造の不適合をもたらさない限り、列挙された値がいくらか変更され得ることを示す。最後に、「例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」は、それが理想であることを意味するのではなく、説明が例として使用されることを示す。
【０１１２】
実施例１Ａ−ベース接着剤組成物の調製
以下の表１に記載の配合剤を含有するベース接着剤溶液を調製した。
【０１１３】
【表１】
2020019949.tif 000010
【０１１４】
６０ｍＬのボトル（ボトルＡ）および１２５ｍＬのボトル（ボトルＢ）を空気吹き付けして洗浄し、磁気撹拌棒を各ボトルに入れた。ボトルＢおよびその蓋を秤量し、重量を記録した。１６．５ｇのジ（プロピレングリコール）メチルエーテルアセテート（Ｄｉ−ＰＧＭＥＡ）溶媒をボトルＡに入れ、次いで２．８ｇのポリ（メラミン−コ−ホルムアルデヒド）（ＰＭＭＦ）を添加した。ボトルＡを２５０ｒｐｍで撹拌し、ＰＭＭＦが完全に溶解するまで少なくとも５分間実行した。次に、１５ｇのジ（プロピレングリコール）メチルエーテル（Ｄｉ−ＰＧＭＥ）溶媒をボトルＢに添加し、続いて１３．２ｇのポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル（ＰＬＧＤＥ）を添加し、溶液を少なくとも５分間混合した。
【０１１５】
ボトルＡの溶液をボトルＢに注ぐことによってボトルＡおよびボトルＢの内容物を混合し、その合わせた溶液を約３０分間混合した。次に、２．５ｇのポリビニルフェノール（ＰＶＰ）をボトルＢにゆっくりと添加し、次いで全てのＰＶＰ粉末が溶解するまで２時間混合した。
【０１１６】
実施例１Ｂ−導電性接着剤組成物の調製
３０ｍＬのボトルに、２．７７５ｇ（７．５ｇ×３７％）の固形分を有する７．５ｇのベース接着剤組成物と、ジ（エチレングリコール）メチルエーテル（Ｄｉ−ＰＧＭＥ）とジ（エチレングリコール）メチルエーテルアセテート（ジ−ＰＧＭＥＡ）との割合１：１の混合物７．５ｇを入れた。次いで、そのボトルを３０００ｒｐｍの設定速度でＶｏｒｔｅｘに５秒間かけた。次いで、ボトルをＲｏｌｌｅｒで約５分間転がした。乾燥後に、Ｆｉｅｌｄの金属の量が約７８．３％（１０／（１０＋７．５×０．３７）×１００）になるように、Ｆｉｅｌｄの金属粒子１０ｇを加えた。ボトルを３０００ｒｐｍの設定速度でＶｏｒｔｅｘに１０秒間かけ、次いで磁気棒で一晩撹拌した。得られた試料をエアロゾル印刷試験の前に１０分間水浴超音波処理器に入れた。
【０１１７】
実施例１Ｃ−導電性接着剤組成物のキャラクタリゼーション
実施例１Ｂで調製した導電性接着剤組成物を評価して、Ｆｉｅｌｄの金属粒径分布、ならびに組成物の他の物理的特性を分析した。Ｆｉｅｌｄの金属ナノ粒子は、有機アミン安定剤としてテトラエチレンペンタミンを用いて合成した。Ｎａｎｏｔｒａｃ（登録商標）Ｕ２２７５Ｅを使用して粒径分布を分析し、その結果を以下の表２Ａおよび２Ｂに示す。メジアン径（Ｄ５０）は１９３ｎｍで（０．１９３μｍ）であり、粒子の９８．１％は＜１９２ナノメートル（０．１９１８μｍ）で平均粒径１４８．６ｎｍ（０．１４８６μｍ）であった。
【０１１８】
【表２Ａ】
2020019949.tif 000011
【０１１９】
【表２Ｂ】
2020019949.tif 000012
【０１２０】
レオロジー実施例１Ｂで調製した導電性接着剤組成物のレオロジーを測定した。組成物は７．０ｃｐｓの平均剪断粘度（４０〜４００ｓ−１）を有していた。粘度測定値を以下の表３に示す。粘度を測定するためにＡＲＥＳ−Ｇ２  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒを使用した。
【０１２１】
【表３】
2020019949.tif 000013
【０１２２】
表面張力表面張力は、Ｋｒｕｓｓ製のＫ１００  Ｆｏｒｃｅ  Ｔｅｎｓｉｏｍｅｔｅｒを使用して３２ｍＮ／ｍと測定された。
【０１２３】
導電性接着剤組成物の印刷Ｏｐｔｏｍｅｃ社によるエアロゾルジェットシステムを用いて空気圧エアロゾルモード（ＰＡ）で導電性接着剤組成物を噴射した。ノズルと基板との間に３ｍｍのオフセット距離を設けて３００μｍのノズルを使用した。印刷速度は１０ｍｍ／ｓに維持した。以下のガスフローパラメーター、すなわち、シースガス＝４０ｃｍ３／分、噴霧ガス＝６５０ｃｍ３／分、排気ガス＝６５０ｃｍ３／分を使用して、導電性接着剤組成物を印刷した。導電性接着剤組成物を可撓性ポリカーボネートおよび剛性ポリカーボネート基板上に噴射した。
【０１２４】
抵抗試験測定。試験パターンをポリカーボネート上に銀ナノ粒子インクで印刷した。パッドでそれぞれ終了する二行があった。２つのパッドの間に５ｍｍのギャップがあった。導電性接着剤組成物を２つの方法で試験した。第１の試験では、導電性接着剤組成物をパッド上にのみ（ギャップ内ではない）印刷し（図１Ａ参照）、その基板を約６５℃に加熱し、銀が印刷されたパッドのギャップを横断させて抵抗体を配置し（図１Ｂ参照）、その抵抗体に圧力をかけてＦｉｅｌｄの金属粒子を流動させる（図１Ｃ参照）。導電性接着剤組成物を１２０℃で２時間硬化させた。
【０１２５】
第２の試験では、導電性接着剤組成物をパッド上およびギャップを横断させて印刷し（図２Ａ参照）、その基板を約６５℃に加熱し、銀が印刷されたパッドのギャップを横断させて抵抗体を配置し、その抵抗体に圧力をかけてＦｉｅｌｄの金属粒子を流動させる（図２Ｂ参照）。導電性接着剤組成物を１２０℃で２時間硬化させた。
【０１２６】
どちらの試験でも、ギャップは、表面実装１００Ω抵抗体によって橋かけされた。導電性接着剤は２本の銀線を横切る抵抗を測定することによって評価した。デジタルマルチメーターのリード線を導電性銀線上のギャップの両側に配置した。測定された抵抗が１００Ωである場合、接着剤は十分に導電性であると考えられ、導電性接着剤が、追加の抵抗として寄与していないことを示している。導電性接着剤を銀パッド上およびパッド間のギャップを横断させて印刷したとき、マルチメーターの測定値は１０１．３Ωであり、導電性接着剤が、「回路」に対する追加の抵抗（１％）として有意に寄与していないことを示している。導電性接着剤を銀パッドのみに印刷し、パッド間のギャップを埋めるために１Ωの抵抗体を使用すると、マルチメーターの測定値は約１．５Ωであり、それは、導電性接着剤が、「回路」に対する追加の抵抗として有意に寄与しないことを示している。理論に束縛されることを望まないが、余分な１．３Ωまたは０．５Ωは、銀線内の抵抗、プローブと銀線との間の接触抵抗、導電性接着剤、またはこれらの可能性の組合わせ由来であり得ると仮定される。抵抗が測定されたと仮定すると、ギャップを横切る短絡がないので（すなわち、たとえ接着剤があったとしても、ギャップの間の領域に導電性経路がないので）、接着剤が異方的に機能していたことを示す。
【０１２７】
接着試験加えられた力の量を増やしながら、銀パッドから抵抗体を除去する試みにおいていくつかのステップを用いて接着性を定性的に評価した。第一に、ポリカーボネートプラークをひっくり返した。第二に、プラークの裏側を３本の指で軽く叩いた。第三に、プラークをその側面に向け、テーブルの上を軽く叩いた。最後に、ピンセットを使用して抵抗体に力を加えて弾き出した。硬化した導電性接着剤組成物は、銀パッドから抵抗体を除去するために印加力（すなわち、ピンセットの使用）を必要とした。単にプラークをひっくり返したり、指でプラークの裏側を叩いたり、テーブルの上でプラークを叩いたりするだけでは抵抗体は取り外されなかった。これは硬化した導電性接着剤組成物が十分な接着力を有していたことを実証している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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