(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な表面硬化を有し、導電性が良好な表面上の導電性インク特徴部の印刷を支持することが可能なＵＶ硬化性誘電材料の提供。【解決手段】（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物と、増感光開始剤と、アミン共力剤光開始剤と、ホスフィンオキシド光開始剤と、ゲル化剤と、を含む誘電性インク組成物。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物と、
増感光開始剤と、
アミン共力剤光開始剤と、
ホスフィンオキシド光開始剤と、
ゲル化剤と、を含む誘電性インク組成物。
【請求項２】
前記少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物が、前記（メタ）アクリレートオリゴマーのうちの少なくとも１つ、及び前記（メタ）アクリレートモノマーのうちの少なくとも２つを含み、前記少なくとも２つの（メタ）アクリレートモノマーが、最低粘度の単官能性又は二官能性モノマー、及び最高粘度の単官能性又は二官能性モノマーを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記少なくとも１つの（メタ）アクリレートオリゴマーが、ポリエステル（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリエーテル（メタ）アクリレートオリゴマー、エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマー、及びウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーからなる群から選択される、請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
前記少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物が、少なくとも２つの異なる（メタ）アクリレートモノマーを含み、前記少なくとも２つの異なる（メタ）アクリレートモノマーが、単官能性（メタ）アクリレート、二官能性（メタ）アクリレート、三官能性（メタ）アクリレート、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記少なくとも１種の（メタ）アクリレート化合物が、前記（メタ）アクリレートモノマーを含み、前記（メタ）アクリレートモノマーが、三官能性（メタ）アクリレート架橋剤を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記増感光開始剤が、チオキサントン光開始剤である、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記アミン共力剤光開始剤が、２−（４−メチルベンジル）−２−（ジメチルアミノ）−１−（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オン、エチルミヒラーケトン（ＥＭＫ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記ホスフィンオキシド光開始剤が、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、ジフェニル−（２，４，６，トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯ）、エチル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィネート（ＴＰＯ−Ｌ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
着色剤、重合阻害剤、酸化防止剤、及び溶媒からなる群から選択される少なくとも１つの任意選択的な成分を更に含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記ゲル化剤が、アミドゲル化剤である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記アミドゲル化剤が、エステル末端ポリアミドである、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
前記誘電性インク組成物が、８５℃で約２ｃｐｓ〜約２０ｃｐｓの範囲の粘度、及び２５℃で約１×１０４ｃｐｓ〜約１×１０６ｃｐｓの範囲の粘度を有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
請求項１に記載の誘電性インク組成物をインクジェット印刷することを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の誘電性インク組成物をエアロゾルジェット印刷することを含む、方法。
【請求項１５】
デバイスであって、
基材と、
前記基材の上に配置された第１の導電線と、
接合部において前記第１の導電線の上に配置された第２の導電線と、
前記第２の導電線から前記第１の導電線を電気的に絶縁するように、前記第１の導電線と前記第２の導電線との間の前記接合部に配置された誘電体層であって、前記誘電体層が、誘電性インク組成物を印刷することによって形成され、前記誘電性インク組成物が、
（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物と、
増感光開始剤と、
アミン共力剤光開始剤と、
ホスフィンオキシド光開始剤と、
ゲル化剤と、を含む、誘電体層と、を備える、デバイス。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物が、前記（メタ）アクリレートオリゴマーのうちの少なくとも１つ、及び前記（メタ）アクリレートモノマーのうちの少なくとも２つを含み、前記少なくとも２つの（メタ）アクリレートモノマーが、最低粘度の単官能性又は二官能性モノマー、及び最高粘度の単官能性又は二官能性モノマーを含む、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記増感光開始剤が、チオキサントン光開始剤である、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記アミン共力剤光開始剤が、２−（４−メチルベンジル）−２−（ジメチルアミノ）−１−（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オン、エチルミヒラーケトン（ＥＭＫ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記ホスフィンオキシド光開始剤が、フェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、ジフェニル−（２，４，６，トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯ）、エチル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィネート（ＴＰＯ−Ｌ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記ゲル化剤が、アミドゲル化剤である、請求項１５に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、誘電性インク組成物及び誘電性インク組成物を使用して形成されたデバイスに関する。
【０００２】
プリンテッドエレクトロニクス技術は、導電性インクを使用して電子デバイスを製造するための手法である。アンテナ、チップ相互接続、及び他のデバイス要素などの複合プリンテッドエレクトロニクスデバイスアーキテクチャは、多くの場合、互いに電気的に接触することなく２本のプリント配線が交差するクロスオーバーを可能にする絶縁性誘電体層を含む。
【０００３】
ＵＶ硬化性組成物は、１００％固体、速硬化、及び最終ポリマーのカスタマイズ可能な特性などの利点の可能性により、印刷可能な誘電材料の魅力的な選択肢である。これらのＵＶ硬化性組成物を使用するときに克服すべき１つの課題は、モノマーラジカルと酸素との反応により生じて、「デッド（ｄｅａｄ）」ヒドロペルオキシ基（Ｒ−Ｏ−Ｏ−Ｈ）を生成し、それによって、図１に示されるように、表面において光開始剤を効果的に消費する表面硬化阻害である。その結果は、べたっとした未硬化表面であり、それは、誘電体表面上に印刷された導電性インク線に対して有害な影響を有し得る。
【０００４】
十分な表面硬化を有し、導電性が良好な表面上の導電性インク特徴部の印刷を支持することが可能な印刷可能なＵＶ硬化性誘電材料は、当該技術分野において歓迎すべき材料である。
【０００５】
本開示の実施形態は、誘電性インク組成物に関する。誘電性インク組成物は、（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物と、増感光開始剤と、アミン共力剤光開始剤と、ホスフィンオキシド光開始剤と、ゲル化剤と、を含む。
【０００６】
本開示の実施形態は、デバイスに関する。デバイスは、基材と、基材の上に配置された第１の導電線と、接合部において第１の導電線の上に配置された第２の導電線と、を備える。誘電体層は、第２の導電線から第１の導電線を電気的に絶縁するように第１の導電線と第２の導電線との間の接合部に配置される。誘電体層は、誘電性インク組成物を印刷することによって形成され、誘電性インク組成物は、（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物と、増感光開始剤と、アミン共力剤光開始剤と、ホスフィンオキシド光開始剤と、ゲル化剤と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】表面硬化阻害の既知の問題により、紫外線によって部分的にのみ硬化された表面を有する誘電体組成物を示す。
【図２】本開示の実施例に係るアミン共力剤光開始剤の構造式を示す。
【図３】本開示の実施例に係る増感光開始剤の構造式を示す。
【図４Ａ】本開示の一実施形態に係る、第１の導電線と第２の導電線との間の接合部に配置された誘電体層の断面図を示す。
【図４Ｂ】本開示の一実施形態に係る、第１の導電線と第２の導電線との間の接合部に配置された誘電体層の斜視図を示す。
【図５】本開示の一実施例に係る、ゲル化剤を含まない誘電性インク組成物の粘度データのグラフを示す。
【図６】本開示の実施例に係る、銀線がその上に印刷された誘電体層であって、誘電性インク組成物で作製された誘電体層の顕微鏡画像を示す。
【図７】本開示の実施例に係る、銀線がその上に印刷された誘電体層であって、誘電性インク組成物で作製された誘電体層の顕微鏡画像を示す。
【図８】本明細書に記載の実施例に係る、銀線がその上に印刷された誘電体層であって、比較誘電性インク組成物で作製された誘電体層の顕微鏡画像を示す。
【図９】本明細書に記載の実施例に係る、銀線がその上に印刷された誘電体層であって、比較誘電性インク組成物で作製された誘電体層の顕微鏡画像を示す。
【図１０Ａ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含む誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１０Ｂ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含む誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１０Ｃ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含む誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１０Ｄ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含む誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１０Ｅ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含む誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１１Ａ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含まない誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１１Ｂ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含まない誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１１Ｃ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含まない誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１１Ｄ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含まない誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１１Ｅ】本開示の実施形態に係る、ゲル化剤を含まない誘電性インク組成物を印刷して誘電体層を形成するためのプロセスを示す。
【図１２】本開示の一実施例に係る、ゲル化剤を含む誘電性インク組成物の粘度データのグラフを示す。
【図１３】本開示の実施例に係る、銀線がその上に印刷された誘電体層であって、誘電性インク組成物で作製された誘電体層の顕微鏡画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の実施形態は、誘電性インク組成物に関する。インク組成物は、（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物と、増感光開始剤と、アミン共力剤光開始剤と、ホスフィンオキシド光開始剤と、を含む。
【０００９】
硬化性誘電性インク組成物は、（メタ）アクリレートモノマー、（メタ）アクリレートオリゴマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの（メタ）アクリレート化合物を含有する。モノマーは、他のモノマー及び／又はオリゴマーとフリーラジカル重合反応を起こすことができる化学反応性官能基を含む。単種のモノマーを使用してもよく、又は異なる種のモノマーの組み合わせを使用してもよい。好適な例示的なモノマーとしては、モノ及び多官能性（例えば、ジ−、トリ−など）（メタ）アクリレートが挙げられる。本明細書で使用するとき、用語「（メタ）アクリレート」又は「（メタ）アクリレート」は、メタクリレート単独、アクリレート単独、又はメタクリレートとアクリレートとの組み合わせを包含する。
【００１０】
好適な例示的な一官能性（メタ）アクリレートとしては、２−フェノキシエチルアクリレート、アルコキシル化ラウリルアクリレート、アルコキシル化フェノールアクリレート、アルコキシル化テトラヒドロフルフリルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、環状トリメチロールプロパンホルミルアクリレート、エチレングリコールメチルエーテルメタクリレート、エトキシル化ノニルフェノールアクリレート、イソボルニルアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．製のＳＲ５０６）、イソボルニルメタクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．製のＳＲ４２３）、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクタデシルアクリレート（ステアリルアクリレート）、テトラヒドロフルフリルアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ２８５）、トリデシルアクリレート、及び４−アクリルモルホリン（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製）が挙げられる。ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓから製品名Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ４１８４で入手可能な、２−［［（ブチルアミノ）カルボニル］オキシ］エチルアクリレートなどの単官能性ウレタン（メタ）アクリレートを使用してもよい。
【００１１】
好適な例示的な二官能性（メタ）アクリレートとしては、１，１２−ドデカンジオールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ２３８Ｂ）、アルコキシル化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ２３０）、エトキシル化（４）ビスフェノールＡジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ６０１）、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール（４００）ジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ３４４）、プロポキシル化（２）ネオペンチルグリコールジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ９００３Ｂ）、テトラエチレングリコールジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ２６８）、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ８３３Ｓ）、トリエチレングリコールジアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ２７２）、及びトリプロピレングリコールジアクリレートが挙げられる。
【００１２】
好適な例示的な三官能性（メタ）アクリレートとしては、エトキシル化（９）トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシル化（３）グリセリルトリアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ９０２０）、プロポキシル化（３）トリメチロールプロパントリアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ４９２）、及びトリス（２−ヒドロキシエチルエチル）イソシアヌレートトリアクリレート（本明細書ではトリス（２−ヒドロキシエチルアクリレート）イソシアヌレートとも呼び、例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からＳＲ３６８として市販されている）が挙げられる。
【００１３】
他の好適な多官能性（メタ）アクリレートとしては、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ３９９）、及びエトキシル化（４）ペンタエリスリトールテトラアクリレート（例えば、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．製のＳＲ４９４）が挙げられる。
【００１４】
実施形態では、モノマーは、単官能性（メタ）アクリレート、ジ（メタ）アクリレート、及びトリ（メタ）アクリレートなどの３種類全てのうちの１つ以上を含む。ここで、ジ（メタ）アクリレート及びトリ（メタ）アクリレートは、本明細書では、二官能性（メタ）アクリレート及び三官能性（メタ）アクリレートと呼ぶ。したがって、一実施形態では、モノマーは、少なくとも１つの単官能性（メタ）アクリレート、少なくとも１つの二官能性（メタ）アクリレート、及び少なくとも１つの三官能性（メタ）アクリレートを含むことができる。一実施形態では、本開示の組成物は、２、３、４つ以上の異なる（メタ）アクリレートモノマーを含む。
【００１５】
実施形態では、モノマーは、トリス（２−ヒドロキシエチルアクリレート）など、架橋剤（例えば、三官能性（メタ）アクリレート架橋剤）として作用するトリ（メタ）アクリレートを含む。三官能性（メタ）アクリレート架橋剤の量は、湿潤誘電性インク組成物の総重量に基づいて、例えば、約２重量％〜約２５重量％、例えば、約５重量％〜約２０重量％又は約５重量％〜約１５重量％などの任意の好適な量であり得る。特に明記しない限り、誘電性インク組成物の成分について本明細書に記載される全ての重量パーセントは、湿潤誘電性インク組成物の総量（例えば、印刷の準備ができている組成物）に基づく。
【００１６】
実施形態では、モノマーは、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを含まない。実施形態では、モノマーは、非オリゴマー性ウレタン（メタ）アクリレート、尿素（メタ）アクリレート、イソシアヌレート（メタ）アクリレート、又はこれら３つの全てを含まない。実施形態では、モノマーは、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレートを含まない。実施形態では、モノマーは、単官能性ウレタン（メタ）アクリレートを含まない。実施形態では、モノマーは、２−［［（ブチルアミノ）カルボニル］オキシ］エチルアクリレートを含まない。
【００１７】
室温で液体である硬化性誘電性インク組成物中で利用されるモノマーは、それぞれ、ＴＡ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡｒｅｓ  Ｇ２などの市販のレオメーターを使用して測定される動的粘度によって特徴付けられてもよい。実施形態では、モノマーは、約２５℃で約５０ｃＰ未満の動的粘度を有する。これは、モノマーが約２５℃で約４０ｃＰ未満、又は約２５℃で約３０ｃＰ未満の動的粘度を有する実施形態を含む。実施形態では、モノマーは、約２５℃で約５ｃＰ〜約５０ｃＰの範囲の動的粘度を有する。これは、粘度が、約２５℃で約５ｃＰ〜約３０ｃＰ、又は約５℃で約５ｃＰ〜約２５ｃＰの範囲である実施形態を含む。２種以上のモノマーが硬化性誘電性インク組成物中に存在する場合、これらの粘度値は、硬化性誘電性インク組成物中に存在する各個々のモノマーの粘度値を表し得る。
【００１８】
室温で固体である硬化性誘電性インク組成物に利用されるモノマーは、それぞれ、融解温度によって特徴付けられてもよい。実施形態では、モノマーは、約３０℃〜約１００℃の範囲の融解温度を有する。これは、溶融温度が約３０℃〜約７０℃、又は約４０℃〜約６０℃の範囲である実施形態を含む。
【００１９】
硬化性誘電性インク組成物に利用されるモノマーは、高いガラス転移温度（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、Ｔｇ）によって特徴付けられてもよい。例えば、モノマーのうちの１つ以上は、約２０℃〜約３００℃の範囲、例えば、約３５℃〜約２７５℃、又は約６０℃〜約２００℃、又は約８０℃〜約２００℃のガラス転移温度を有し得る。比較的高いガラス転移温度を有するモノマーの例は、約１００℃のガラス転移温度を有するイソボルニルアクリレートである。多官能基性（メタ）アクリレートは、その高い架橋度のために１００℃を超えるガラス転移温度を有する。比較的高いガラス転移温度を有する多官能性モノマーの例は、ガラス転移温度２７２℃のトリス−（２−ヒドロキシエチルアクリレート）イソシアヌレートである。他の例示的なガラス転移温度としては、ＳＲ２７２（トリＥＧＤＡ）、４７℃のＴｇ；Ｓ２６８（テトラＥＧＤＡ）、２３℃のＴｇ；及びＢＲ７４１Ｄ、７９℃のＴｇなどの様々なモノマー／オリゴマーが挙げられる。比較的高いガラス転移温度を有する１つ以上のモノマーを用いることにより、誘電材料から作製された任意の部品の靭性を改善することができる。これは、誘電体が３Ｄ印刷された部品に使用される場合など、様々なプロセスにおいて有用であり得る。
【００２０】
モノマーは、様々な好適な量で、本発明の硬化性誘電性インク組成物中に含まれてもよい。実施形態では、モノマーは、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約１重量％〜約５０重量％の範囲の量で硬化性誘電性インク組成物中に存在する。これは、モノマーが、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約１重量％〜約１０重量％、約４重量％〜約８重量％、約８重量％〜約２０重量％、約２０重量％〜約４５重量％、又は約２５重量％〜約４０重量％の範囲の量で存在する実施形態を含む。２種以上のモノマーが硬化性誘電性インク組成物中に存在する実施形態では、これらの量は、硬化性誘電性インク組成物中に存在する各個々のモノマーの量を表し得る。
【００２１】
実施形態では、硬化性誘電性インク組成物中に存在するモノマーの総量は、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて９０重量％以下である。これは、総量が、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約３５重量％〜約８０重量％、約５０重量％〜約７５重量％、又は約５５重量％〜約７５重量％の範囲である実施形態を含む。
【００２２】
実施形態では、硬化性誘電性インク組成物は、異なる粘度値を有する少なくとも２種のモノマーを含む。本発明の硬化性誘電性インク組成物は、最低粘度の単官能性又は二官能性モノマーの重量％対最高粘度の単官能性又は二官能性モノマーの重量％の比較的高い比（粘度値を室温（例えば、２５℃）で測定した場合の、（最低粘度の単官能性又は二官能性モノマーの重量％）／（最高粘度の単官能性又は二官能性モノマーの重量％）で決定される）によって特徴付けられてもよい。実施形態では、この比は、少なくとも約２である。これは、比が少なくとも約３、少なくとも約４、又は少なくとも約５である実施形態を含む。実施形態では、この比は、約２〜約１０の範囲である。これは、比が約３〜約９、又は約４〜約９、又は約５〜約８の範囲である実施形態を含む。例示的な計算として、本出願の表１の配合における単官能性モノマー及び二官能性モノマーとしては、イソボルニルアクリレート（粘度約８ｃｐｓ）、トリエチレングリコールジアクリレート（粘度約１５ｃｐｓ）、及びテトラエチレングリコールジアクリレート（粘度約２０ｃｐｓ）が挙げられる。したがって、表１の実施例４の配合では、最低粘度の単官能性又は二官能性モノマーの重量％対最高粘度の単官能性又は二官能性モノマーの重量比は、テトラエチレングリコールジアクリレート（６．８重量％）の重量％で割ったイソボルニルアクリレートの重量％（３７．６重量％）であり、これは、約５．５の比となる。
【００２３】
一実施形態では、硬化性誘電性インク組成物は、少なくとも１つの（メタ）アクリレートオリゴマーを含有する。単種のオリゴマーを使用してもよく、又は異なる種のオリゴマーの組み合わせを使用してもよい。好適な例示的な（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、ポリエステル（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリエーテル（メタ）アクリレートオリゴマー、エポキシ（メタ）アクリレートオリゴマー、及びウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーが挙げられる。ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーに関して、既知の方法を使用して、ヒドロキシル末端ウレタン化合物を（メタ）アクリル酸と反応させること、又はイソシアネート末端化合物をヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートと反応させることなどによって、化合物を調製してもよい。オリゴマーは、分子内の分岐度に応じて、それらの官能性によって特徴付けられてもよい。実施形態では、硬化性誘電性インク組成物中で利用されるオリゴマーとしては、二官能性化合物、三官能性化合物、四官能性化合物、五官能性化合物、六官能性化合物、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２４】
硬化性誘電性インク組成物に利用されるオリゴマーは、それぞれ、ＴＡ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＡｒｅｓ  Ｇ２などの市販のレオメーターを使用して測定される動的粘度によって特徴付けられてもよい。実施形態では、オリゴマーは、約５０℃で約１０，０００ｃＰ〜約２００，０００ｃＰの範囲の粘度を有する。これは、約５０℃で約１５，０００ｃＰ〜約３５，０００ｃＰ、又は約５０℃で約１００，０００ｃＰ〜約２００，０００ｃＰの範囲である実施形態を含む。実施形態では、オリゴマーは、約２５℃で約１，０００ｃＰ〜約２０，０００ｃＰの範囲の粘度を有する。これは、約２５℃で約１，０００ｃＰ〜約１５，０００ｃＰ、又は約２５℃で約５，０００ｃＰ〜約１０，０００ｃＰの範囲である実施形態を含む。２種以上のオリゴマーが硬化性誘電性インク組成物中に存在する場合、これらの粘度値は、硬化性誘電性インク組成物中に存在する各個々のオリゴマーの粘度値を表し得る。
【００２５】
硬化性誘電性インク組成物中で利用されるオリゴマーは、それぞれ、市販の示差走査熱量計（例えば、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＤｉｓｃｏｖｅｒｙ  ＤＳＣ  ２５００）上で、変調示差走査熱量測定を用いて測定されるガラス転移温度Ｔｇによって特徴付けられてもよい。実施形態では、Ｔｇは、約３００℃未満、実施形態では約２００℃未満又は約１００℃未満である。これは、Ｔｇが約５０℃〜約３００℃、約６０℃〜約２００℃、又は約６０℃〜約１００℃の範囲である実施形態を含む。２種類以上のオリゴマーが硬化性誘電性インク組成物中に存在する場合、これらのＴｇ値は、硬化性誘電性インク組成物中に存在する個々のオリゴマーそれぞれのＴｇ値を表し得る。
【００２６】
好適な例示的なポリエステル（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から商品名ＣＮ２９３、ＣＮ２９９、ＣＮ２９２、ＣＮ２９６、ＣＮ２２７９、ＣＮ２２６２、ＣＮ２２６７、ＣＮ２２００、ＣＮ２２０３、及びＣＮ２２８１として市販されているものが挙げられる。
【００２７】
好適な例示的なポリエーテル（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、Ｒａｈｎ  Ｃｏｒｐ．から商品名Ｇｅｎｏｍｅｒ  ３３６４、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ３４１４、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ３４５７、及びＧｅｎｏｍｅｒ  ３４９７として市販されているものが挙げられる。
【００２８】
好適な例示的なエポキシ（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から商品名ＣＮ１０４Ｚ、ＣＮ２１０２Ｅ、ＣＮ１１０、ＣＮ１２０Ｚ、ＣＮ１１６、ＣＮ１１７、ＣＮ１１８、ＣＮ１１９、及びＣＮ２００３Ｂとして市販されているもの、又はＲａｈｎ  Ｃｏｒｐ．から商品名Ｇｅｎｏｍｅｒ  ２２３５、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ２２５２、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ２２５３、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ２２５５、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ２２５９、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ２２６３、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ２２８０、及びＧｅｎｏｍｅｒ  ２２８１として市販されているものが挙げられる。
【００２９】
好適な例示的なウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から商品名ＣＮ９７８２、ＣＮ９７８３、ＣＮ９９２、ＣＮ９７５（六官能性）、及びＣＮ９７２で市販されているものなどの芳香族ウレタン（メタ）アクリレート、又はＲａｈｎ  Ｃｏｒｐ．から商品名Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４６２２及びＧｅｎｏｍｅｒ  ４２１７として市販されているものが挙げられる。脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートとしては、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から商品名ＣＮ９００４、ＣＮ９００５、ＣＮ９００６、ＣＮ９０２３、ＣＮ９０２８、ＣＮ９１７８、ＣＮ９６９、ＣＮ９７８８、ＣＮ９８６、ＣＮ９８９、ＣＮ９８９３、ＣＮ９９６、ＣＮ２９２０、ＣＮ３２１１、ＣＮ９００１、ＣＮ９００９、ＣＮ９０１０、ＣＮ９０１１、ＣＮ９０７１、ＣＮ９０７０、ＣＮ９２９、ＣＮ９６２、ＣＮ９０２５、ＣＮ９０２６、ＣＮ９６８、ＣＮ９６５、ＣＮ９６４、ＣＮ９９１、ＣＮ９８０、ＣＮ９８１、ＣＮ９８３、ＣＮ９０２９、ＣＮ９０３０、ＣＮ９０３１、ＣＮ９０３２、ＣＮ９０３９、ＣＮ９０１８、ＣＮ９０２４、及びＣＮ９０１３として市販されているもの、又はＲａｈｎ  Ｃｏｒｐ．から商品名Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４１８８、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４２１５、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４２３０、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４２６７、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４２６９、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４３１２、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４３１６、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４４２５、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ４５９０、及びＧｅｎｏｍｅｒ  ４６９０として市販されているものが挙げられる。他の例としては、Ｓａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から商品名ＣＮ１９６３及びＣＮ１９６４として市販されている二官能性ウレタンメタクリレートオリゴマーが挙げられる。
【００３０】
他の好適な例示的なウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、Ｄｙｍａｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名ＢＲ−４４１Ｂ、ＢＲ−４７１、ＢＲ７０４Ｐ、ＢＲ−７４１、ＢＲ−７４１Ｄ（二官能性脂肪族ポリエステルウレタンアクリレートオリゴマー）、ＢＲ−７４２Ｐ、ＢＲ−７４３２ＧＩ３０、ＢＲ−７４４ＢＴ、ＢＲ７４２Ｍ、ＢＲ−９４１、ＢＲ−９５２、ＢＲ−９５２Ｄ、ＢＲ−１１６、ＢＲ−１４６、及びＢＲ−２０２として市販されている、Ｂｏｍａｒ（商標）シリーズのポリエステルウレタンアクリレートオリゴマーが挙げられる。他の例としては、Ｄｙｍａｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商品名Ｂｏｍａｒ（商標）ＸＲ−７４１ＭＳとして市販されている二官能性ポリエステルウレタンメタクリレートオリゴマーが挙げられる。
【００３１】
ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓから商品名Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ６００８、Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ６０１０、Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ６０１９、Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ６１８４、Ｐｈｏｔｏｍｅｒ  ６６３０、及びＰｈｏｔｏｍｅｒ  ６８９２として市販されているものなどの三官能性ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを使用してもよい。
【００３２】
実施形態では、硬化性誘電性インク組成物は、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて、１０重量％超のオリゴマーを含む。これは、硬化性誘電性インク組成物が、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約１０重量％〜約７５重量％、例えば、約１５重量％〜約５０重量％、又は約１５重量％〜約３０重量％、又は約１７重量％〜約２５重量％のオリゴマーを含む実施形態を含む。オリゴマーの最大量は、選択されたオリゴマー（複数可）に依存するが、一般に、選択された噴射温度（例えば、約８５℃）又は最大噴射温度で硬化性誘電性インク組成物を依然として噴射することが可能な量である。実施形態では、オリゴマーの最大量は、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて約７５重量％である。実施形態では、硬化性誘電性インク組成物は、約５０重量％超〜７５重量％のオリゴマーを含む。２種以上のオリゴマーが硬化性誘電性インク組成物中に存在する実施形態では、これらの量は、硬化性誘電性インク組成物中のオリゴマーの総量を表す。
【００３３】
本発明の硬化性誘電性インク組成物は、オリゴマー対モノマーの比（（全オリゴマーの重量％）／（全モノマーの重量％）によって決定される）によって特徴付けられてもよい。実施形態では、この比は、少なくとも約０．２である。これは、この比が、約０．２〜約１．５、例えば、約０．２〜約１、又は約０．２〜約０．７、又は約０．２５〜約０．５である実施形態を含む。本発明の硬化性誘電性インク組成物は、三官能性モノマーの重量パーセントの合計対他の全てのモノマーの重量パーセントの合計の比（（全三官能性モノマーの重量％）／（全非三官能性モノマーの重量％）によって決定される）によって特徴付けられてもよい。実施形態では、三官能性モノマー対全非三官能性モノマーの合計の比は、約１：８〜約１：４、例えば、約１．２：８〜約１：５、又は約１．４：８〜約１：５の範囲である。
【００３４】
本開示の組成物は、アミン共力剤光開始剤を用いる。好適なアミン共力剤光開始剤は、水素原子をペルオキシラジカルに供与することができる第３級アミン基を含む光活性有機化合物である。好適なアミン共力剤光開始剤の例は、２−（４−メチルベンジル）−２−（ジメチルアミノ）−１−（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オンであり、これはＦＬＯＲＨＡＭ  Ｐａｒｋ，ＮＪのＢＡＳＦから入手可能なＩｒｇａｃｕｒｅ  ３７９として市販されている。図２は、２−（４−メチルベンジル）−２−（ジメチルアミノ）−１−（４−モルホリノフェニル）ブタン−１−オンの構造を示し、第３級アミン基は破線で囲まれている。好適なアミン共力剤の別の例は、エチルミヒラーケトン（Ｅｔｈｙｌ  Ｍｉｃｈｌｅｒ’ｓ  ｋｅｔｏｎｅ、ＥＭＫ）である。好適な市販のアミン共力剤光開始剤の例としては、Ｒａｈｎ製の、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ５１４、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ５１６１、Ｇｅｎｏｍｅｒ  ５２７１、及びＧｅｎｏｍｅｒ  ５２７５などのオリゴアミン、Ｇｅｎｏｃｕｒｅ  ＭＤＥＡ、Ｇｅｎｏｃｕｒｅ  ＥＭＫ、Ｇｅｎｏｃｕｒｅ  ＥＨＡ、Ｇｅｎｏｃｕｒｅ  ＥＰＤなどのアミン、Ｇｅｎｏｐｏｌ  ＡＢ−２などのポリマーアミン共力剤が挙げられる。Ｓａｒｔｏｍｅｒ製の他のアミン共力剤の例としては、ＣＮ３７１及びＣＮ３７１５、ＣＮ３７５５などのアミノ化アクリレートが挙げられる。ＩＧＭ  ｒｅｓｉｎｓからの他の例としては、Ｏｍｎｉｐｏｌ  ＡＳＡ（ポリマーアミン）、Ｅｓａｃｕｒｅ  Ａ  １９８（二官能性アミン共力剤）、Ｏｍｎｉｒａｄ  ＥＤＢ、Ｏｍｎｉｒａｄ  ＥＨＡ、Ｏｍｎｉｒａｄ  ＩＡＤＢ、Ｏｍｎｉｒａｄ  ３６９、及びＯｍｎｉｒａｄ  ３７９が挙げられる。上記のアミン共力剤光開始剤のいずれかの組み合わせを用いることができる。
【００３５】
アミン共力剤光開始剤が、酸素を捕捉するためにどのように機能するかについての潜在的なメカニズムを、以下のスキーム１に示す。
【００３６】
【化１】
2020056017.tif 000003
【００３７】
本開示の誘電体フィルムのＵＶ硬化中、光開始剤が紫外線で活性化されるとき、又は活性化光開始剤がモノマー又はオリゴマーなどの別の化合物と反応するときなどに活性ラジカルが形成される。活性ラジカルは、誘電体フィルムの表面付近の酸素と望ましくなく反応し、それによってペルオキシラジカルを形成し、プロセスにおいて活性ラジカルを不活性なペルオキシラジカルに変換することができる。これは、不活性なペルオキシラジカルは重合反応を促進することができず、それによって非効率的及び／又は不十分な硬化をもたらすので望ましくない。しかしながら、本開示のアミン共力剤光開始剤は、水素原子を不活性なペルオキシラジカルに供与することができ、プロセスにおいて、スキーム１に示すように、活性アルキルアミノラジカルを形成する。得られる活性アルキルアミノラジカルは、高い反応性を有し、それによって、誘電性インク組成物中に用いられる（メタ）アクリレート化合物の重合反応を促進することができる。更に、活性アルキルアミノラジカルは、誘電体フィルムの表面における酸素によって影響を受けず、それにより、表面における誘電体フィルムの適切な硬化を可能にする。
【００３８】
誘電性インク組成物に使用されるアミン共力剤光開始剤の量は、得られる誘電体フィルムの表面で所望の硬化をもたらす任意の好適な量であり得る。一例として、アミン共力剤光開始剤の量は、湿潤誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約０．５重量％〜約１０重量％の範囲、例えば、約１．５重量％〜約７．５重量％、又は約３重量％〜約６重量％、又は約３重量％〜約４．５重量％であり得る。
【００３９】
増感光開始剤は、硬化プロセスに用いられかつ光開始剤にエネルギーを伝達するために使用される長波長ＵＶ光を回収するために用いられる。使用される特定の増感光開始剤は、硬化に使用されるＵＶ光の波長に依存し得る。一実施形態では、増感光開始剤は、約２７０ｎｍ〜約４１０ｎｍの範囲の紫外線を吸収し、それによって励起した開始剤（本明細書では「励起トリプレット増感剤」とも呼ぶ）を形成する。励起トリプレット増感剤は、次に、そのトリプレットエネルギーを、誘電性インク組成物中で使用されるアミン共力剤光開始剤及び／又は他の光開始剤に通過させることができる。
【００４０】
硬化に使用される光の波長でＵＶ光を吸収し、エネルギーを誘電性インク組成物中の他の光開始剤に伝達して、フリーラジカルの生成を可能にし、重合プロセスを開始することができる、任意の好適な増感光開始剤を用いることができる。好適な増感光開始剤の例は、２−イソプロピルチオキサントンであり、これはＦｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，ＮＪのＢＡＳＦからＤａｒｏｃｕｒｅ  ＩＴＸとして市販されているチオキサントン光開始剤である。図３は、２−イソプロピルチオキサントンの構造を示す。他の好適な増感光開始剤の例としては、２，４−ジエチルチオキサントン（ＤＥＴＸ）、２−クロロチオキサントン（ＣＴＸ）、２，４−ジメチルチオキサントン（ＲＴＸ）、及び１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン（ＣＰＴＸ）などのチオキサントンが挙げられる。市販の増感剤の他の例としては、Ｒａｈｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｇｅｎｏｐｏｌ  ＴＸ−２（ポリマーチオキサントン）、Ｇｅｎｏｃｕｒｅ  ＩＴＸ、Ｇｅｎｏｃｕｒｅ  ＤＥＴＸ、ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓ（Ｏｍｎｉｐｏｌ  ＴＸ，Ｏｍｎｉｐｏｌ  ３ＴＸ、Ｏｍｎｉｐｏｌ  ＢＬ７２８、全てポリマー）；Ｏｍｎｉｒａｄ  ＩＴＸ、Ｏｍｎｉｒａｄ  ＤＥＴＸ、Ｌａｍｂｓｏｎ  Ｇｒｏｕｐ  Ｌｔｄ：Ｓｐｅｅｄｃｕｒｅ  ＩＴＸ、Ｓｐｅｅｄｃｕｒｅ  ２−ＩＴＸ、Ｓｐｅｅｄｃｕｒｅ  ７０１０（ＣＰＴＸ）、Ｓｐｅｅｄｃｕｒｅ  ７０１０−Ｌ（ポリマー）、が挙げられる。
【００４１】
誘電性インク組成物に使用される増感光開始剤の量は、適切な硬化を達成するために所望の重合度を提供する任意の好適な量であり得る。一例として、増感光開始剤の量は、湿潤誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約０．５重量％〜約１０重量％の範囲、例えば、約１．５重量％〜約７．５重量％、又は約３重量％〜約６重量％、又は約３重量％〜約４．５重量％であり得る。
【００４２】
誘電体組成物中のアミン共力剤光開始剤と増感光開始剤との組み合わせは、硬化の加速をもたらし、誘電体層の表面における酸素の捕捉を可能にする。したがって、誘電体層の表面（例えば、完全な表面硬化又は実質的に完全な表面硬化）において、適切な硬化度をより効率的に達成することができる。
【００４３】
ホスフィンオキシド光開始剤もまた、本開示の組成物に使用される。ホスフィンオキシドは、長波長ＵＶ吸収剤であり、特にＬＥＤ光及び高度に着色されたコーティングに適しており、コーティングへの高度な浸透による深さ硬化にも適している。好適なホスフィンオキシド光開始剤の例は、Ｆｌｏｒｈａｍ  Ｐａｒｋ，ＮＪのＢＡＳＦからＩｒｇａｃｕｒｅ  ８１９として市販されているフェニルビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシドである。他の好適なホスフィンオキシドとしては、ジフェニル−（２，４，６，トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯ）及びエチル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィネート（ＴＰＯ−Ｌ）が挙げられる。市販のホスフィンオキシド光開始剤の例としては、ＢＡＳＦ製のＬｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ及びＬｕｃｉｒｉｎ  ＴＰＯ−Ｌ、Ｚｕｒｉｃｈ，ＳｗｉｔｚｅｒｌａｎｄのＲａｈｎ  ＡＧ製のＧｅｎｏｃｕｒｅ  ＴＰＯ及びＧｅｎｏｃｕｒｅ  ＴＰＯ−Ｌ、並びにＣｈａｒｌｏｔｔｅ，Ｎｏｒｔｈ  ＣａｒｏｌｉｎａのＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓ製のＯｍｎｉｒａｄ  ＴＰＯ、Ｏｍｎｉｒａｄ  ＴＰＯ−Ｌ、及びＯｍｎｉｒａｄ  ８１９が挙げられる。上記のホスフィンオキシドのいずれかの組み合わせを用いることができる。
【００４４】
誘電性インク組成物に用いられるホスフィンオキシド光開始剤の量は、適切な硬化を提供するように所望の重合を提供する任意の好適な量であり得る。一例として、ホスフィンオキシド光開始剤の量は、湿潤誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約０．５重量％〜約１０重量％の範囲、例えば、約１．５重量％〜約７．５重量％、又は約３重量％〜約６重量％、又は約３重量％〜約４．５重量％であり得る。
【００４５】
ゲル化剤もまた、本開示の誘電性インク組成物に使用される。ゲル化剤は、相変化剤として機能し、インクが噴射温度を下回って冷える際に、比較的急激な粘度上昇を可能にする。このような粘度の変化の例を図１２に示し、以下の実施例でより詳細に説明する。
【００４６】
好適なゲル化剤の例としては、本開示の（メタ）アクリレート含有インク組成物中の比較的高い溶解度を示すエステル末端ポリアミド（ｅｓｔｅｒ−ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ  ｐｏｌｙａｍｉｄｅ、ＥＴＰＡ）などのアミドゲル化剤が挙げられる。ＥＴＰＡゲル化剤は、エステル末端ポリアミド樹脂のモノマー及びオリゴマー又は「ｘ−ｍｅｒｓ」（例えば、モノマー、ダイマー、三量体、四量体、五量体など）のブレンドを含むことができる。ＥＴＰＡゲル化剤の一般的構造は、以下の式１として示される。
【００４７】
【化２】
2020056017.tif 000004
【００４８】
式中、ｎは、約０〜約２０、約０〜約１５、又は約０〜約１０であり、Ｒ１及びＲ１’は、互いに独立して、好適な末端封鎖基（例えば、アルコール、芳香族、又は芳香族アルコール基）である。いくつかの実施形態では、ｎは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、又は２０である。
【００４９】
いくつかの実施形態では、Ｒ１及びＲ１’はそれぞれ、互いに独立して、以下からなる群から選択される芳香族基である。
【００５０】
【化３】
2020056017.tif 000005
【００５１】
好適なＥＴＰＡゲル化剤の一例は、以下の式２の化合物である。
【００５２】
【化４】
2020056017.tif 000006
【００５３】
式中、ｎは、約０〜約２０、約０〜約１５、又は約０〜約１０である。アミドゲル化剤化合物は、Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔのＸｅｒｏｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。
【００５４】
ゲル化剤によって誘電性インク組成物に付与される相変化特性は、中間硬化工程を必要とせずに、より厚い誘電体層プロファイルの蓄積を可能にする。例えば、約０．５マイクロメートル〜５０００マイクロメートル、又は約２．０マイクロメートル〜３０００マイクロメートル、又は約１０マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルの厚さを有する誘電体層を、硬化工程を介在させることなく形成することができる。図１０Ａ〜１０Ｅは、本開示の相変化誘電性インクを使用して、非相変化性誘電性インク組成物を用いる、図１１Ａ〜１１Ｅに示す、同様のプロセスを有する誘電体層を形成することの利点を示す。図１０Ａにおいて、ゲル化剤を含む誘電性インク組成物を基材１０２上に（例えば、インクジェット印刷又はエアロゾルジェット印刷によって）、第１の誘電性インク層１０３を形成する。基材１０２の温度は、噴射温度誘電性インクよりも低くてもよく、それによって誘電性インクを冷却及びゲル化させる。例えば、基材温度は、約０℃〜約５０℃の範囲、例えば、約１５℃〜約３０℃、又は約２０℃〜約２５℃、例えば、室温であり得る。誘電性インクを含有するゲル化剤は、低温で比較的粘稠であるため、誘電性インク組成物の１つ以上の追加層は、硬化工程を介在させることなく、第１の誘電性インク層１０３上に印刷され、それによって、図１０Ｂに示すように、誘電性インク層１０３の厚さを構成することができる。誘電性インク層１０３が所望の最終厚さに到達した後、図１０Ｃに示すように、誘電性インク層１０３を紫外線に曝露してインクを硬化させ、誘電体層１０６を形成する。次に、図１０Ｄ及び図１０Ｅに示すように、導電性インク線１０７をアニールして導電線１０８を形成することに続き、１つ以上の導電性インク線１０７を誘電体層上に印刷することができる。図１１Ａ〜図１１Ｅのプロセスは、図１０Ａ〜図１０Ｅのプロセスと同様である。但し、図１１Ａ〜図１１Ｅに示されるプロセスが、第１の誘電性インク層１０３を印刷した後であって任意の追加の誘電性インク層を第１の誘電性インク層上に印刷して厚さを増加させる前に、図１１Ｂで硬化工程を介在させて実行して、ゲル化剤を含まないインクを使用するという点を除く。次に、図１１Ａ及び図１１Ｂのプロセスを繰り返して、誘電体層１０６の厚さを構築して、図１１Ｃに示されるような所望の最終厚さを達成する。この際、誘電性インクの追加層が印刷されるたびに追加の介在するＵＶ硬化工程が生じる。ゲル化剤を含まない誘電性インクは、追加の誘電性インク層を支持するのに十分に粘稠ではないため、介在するＵＶ硬化工程が用いられる。したがって、図１０に示されるプロセスは、図１１のプロセスよりも少ないＵＶ曝露を使用して、誘電体層の硬化を実行することができる。また、単一の硬化工程を用いることが可能ということは、誘電体層内に界面がより少ないということを意味し得る。
【００５５】
一実施形態では、誘電性インク組成物に用いられる唯一の光開始剤は、アミン共力剤光開始剤、増感光開始剤、及びホスフィンオキシド光開始剤である。あるいは、誘電性インク組成物は、上記に列挙したもの以外の１つ以上の追加の光開始剤を更に含有することができる。選択されたオリゴマー及び／又は選択されたモノマーの間にフリーラジカル重合反応を誘導するために、例えば、ＵＶ又は可視放射線を吸収する任意の光開始剤を任意選択的に使用してもよい。ベンゾフェノン、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、α−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アルコキシアルキルフェノン、α−アミノアルキルフェノン、及びアシルホスフィンフォト開始剤などの好適な例示的な任意選択的な光開始剤 を使用してもよい。光開始剤２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド（ＴＰＯ）を使用してもよい。好適な例示的な任意選択的な光開始剤としては、ＢＡＳＦから商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ−１８４及びＩｒｇａｃｕｒｅ  ＴＰＯとして市販されているものを使用してもよい。
【００５６】
任意選択的な光開始剤は、様々な好適な量で硬化性誘電性インク組成物中に含まれてもよい。実施形態では、硬化性誘電性インク組成物は、湿潤誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約０．１重量％〜約１０重量％の任意選択的な光開始剤を含む。これは、硬化性誘電性インク組成物が、湿潤誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約０．１重量％〜約８重量％、又は約０．１重量％〜約６重量％の光開始剤を含む実施形態を含む。２種以上の任意選択的な光開始剤が硬化性誘電性インク組成物中に存在する実施形態では、これらの量は、硬化性誘電性インク組成物中の任意選択的な光開始剤のそれぞれの量を表し得る。
【００５７】
任意選択的に、様々な他の添加剤成分を誘電性インク組成物に添加してもよい。好適な例示的な添加剤としては、着色剤、熱安定性を促進する重合阻害剤、及び酸化防止剤が挙げられる。添加剤は、存在する場合、様々な好適な量で含まれてもよい。実施形態では、硬化性誘電性インク組成物は、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約０．１重量％〜約１５重量％の熱安定性及び／又は酸化防止剤添加剤を含み、硬化性誘電性インク組成物の総重量に基づいて、約０．１重量％〜約１０重量％、又は約０．１重量％〜約５重量％の添加剤を含む。２種以上の添加剤が硬化性誘電性インク組成物中に存在する実施形態では、これらの量は、硬化性誘電性インク組成物中の添加剤のそれぞれの量を表し得る。
【００５８】
本開示の誘電性インク組成物は、透明又は着色され得る。着色剤が用いられる場合、着色剤は、染料、顔料、又はこれらの混合物から選択することができる。任意の染料又は顔料は、誘電性インク中に分散又は溶解することができ、インク成分と適合性があることを条件として、任意の染料又は顔料を選択することができる。
【００５９】
着色剤は、例えば、約０．１重量パーセントのインク〜約５０重量パーセントのインク、又は約０．２重量パーセントのインク〜約２０重量パーセントのインク、又は約０．５重量パーセントのインク〜約１０重量パーセントの湿潤誘電性インク組成物などの所望の色又は色相を得るための任意の所望の又は有効な量で誘電性インク組成物中に存在してもよい。
【００６０】
例えば溶媒などの印刷可能なインクでの使用に好適な任意の他の成分も、任意選択的に、本開示の組成物中に含まれ得る。当業者であれば、使用可能な他の成分を容易に決定することができるであろう。
【００６１】
インク組成物は、任意の所望の又は好適な方法によって調製することができる。例えば、様々な硬化性誘電性インク組成物は、上記に提供された指針に従って形成されてもよく、例えば、開示された構成成分の様々な組み合わせを開示された量及び比で有する硬化性誘電性インク組成物で形成してもよい。このような硬化性誘電性インク組成物は、本明細書を通して開示される特性の様々な組み合わせを（未硬化及び未硬化形態で）有してもよい。いくつかの実施形態では、硬化性誘電性インク組成物は、開示される構成成分、すなわち、オリゴマー成分、モノマー成分、光開始剤成分、及び任意選択的に添加剤成分からなるか又は本質的になる。
【００６２】
硬化性誘電性インク組成物は、選択された成分を、均質な液体混合物を形成するのに十分な条件下で選択された量で組み合わせることによって形成され得る。例示的な方法を、以下の実施例で説明する。
【００６３】
硬化前の誘電性インク組成物（本明細書において「湿潤誘電性インク組成物」と呼ぶ場合がある）は、インクジェットプリンタ又はエアロゾルプリンタを使用して噴射するのに好適な複素粘度によって特徴付けられてもよい。これらの粘度値は、そのような粘度値を有する硬化性誘電性インク組成物が、典型的な噴射温度（例えば、８５℃）で様々なデジタル付加製造システムによって噴射することができるという点で、「ジェット粘度値」と呼んでもよい。例えば、湿式インク組成物は、８５℃で約２ｃｐｓ〜約２０ｃｐｓ、例えば、約５ｃｐｓ〜１５ｃｐｓ又は約５ｃｐｓ〜１０ｃｐｓの複素粘度を有し得る。粘度は、２５ｍｍの平行プレート及びペルチェ加熱システムを装備したＡｒｅｓ  Ｇ２レオメーターを使用して、１００℃〜２５℃の温度範囲にわたって複素粘度を測定することによって得ることができる。インクのサンプルをレオメーター上に約１０２℃で置き、平衡化させ、次いで、１０ｒａｄ／ｓで１．５℃／分の速度で約１００℃〜２５℃の温度範囲にわたって掃引する。湿潤誘電性インク組成物は、室温（例えば、２５℃）で、１×１０４ｃｐｓ超の複素粘度、例えば、約１×１０４ｃｐｓ〜約１×１０６ｃｐｓ、又は約１×１０４ｃｐｓ〜約１×１０５ｃｐｓの範囲の粘度を有する。
【００６４】
図４Ａ及び４Ｂを参照すると、本開示は、基材１０２を備えるデバイス１００にも関する。第１の導電線１０４は、基材１０２の上に配置される。第２の導電線１０８は、接合部１１０において第１の導電線１０４の上に配置される。導電線１０４、１０８を互いから電気的に絶縁するように、第１の導電線１０４と第２の導電線１０８との間の接合部１１０に誘電体層１０６が配置される。誘電体層１０６は、本明細書に記載の誘電性インク組成物のいずれかを印刷することによって形成される。
【００６５】
基材１０２は、本開示の誘電性インクを印刷することができる任意の所望の基材であり得る。基材１０２の例としては、厚紙又はコピー紙などの紙製品、布地、織物製品、プラスチック、ポリマーフィルム、セラミックなどの無機記録媒体、無機誘電材料（例えば、二酸化ケイ素）、半導体、金属、木材、回路基板、トランジスタなどの部分的又は全体に製作された電子デバイスが挙げられる。
【００６６】
一実施形態では、誘電体層１０６（本明細書では「誘電体フィルム」と呼ぶこともある）は、導電線１０４の一部分及び／又は接合部１１０に近接した基材の部分の上のみに印刷することができる。あるいは、誘電体層１０６は、導電線１０４全体及び／又は基材１０２全体にわたって形成され得る。誘電体層１０６の厚さは、導電線間に所望の電気絶縁を提供する任意の厚さであり得る。例えば、誘電体層１０６の厚さは、約５０ｎｍ〜約１ミリメートル以上、例えば、約１００ｎｍ〜約５００マイクロメートル又は約２００ｎｍ〜約１００マイクロメートルの範囲であり得る。
【００６７】
誘電体層１０６は、インクジェット印刷及びエアロゾルジェット印刷を含む誘電性インクを印刷するのに好適な任意の印刷技術によって堆積させることができる。誘電性インクを印刷するために、任意の好適な印刷デバイスを使用することができる。本明細書で使用するとき、用語「印刷デバイス」は、任意の目的のために印刷出力機能を実行するためにインクを噴射することができる、３Ｄプリンタ、インクジェットプリンタ、エアロゾルジェットプリンタ、デジタル複写機、製本機、ファクシミリマシン、多機能マシンなどの任意の装置を包含する。
【００６８】
誘電体層１０６は、任意の好適なＵＶ波長で任意の好適な紫外光源を使用して硬化することができる。一実施例では、光源は、約３９５ｎｍでＵＶ放射を射出するＬＥＤである。
【００６９】
本開示のアミン共力剤及び増感光開始剤を含む誘電性インク組成物を使用して作製された誘電体層は、他の光開始剤（例えば、下記の表６の比較例の光開始剤）を本開示のアミン共力剤及び増感光開始剤を伴わないで使用することを除いて、同じ誘電性インク組成物を用いて作製された誘電体層と比較して、ＵＶ  ＬＥＤ光源のより迅速に、潜在的にはより少ないパス（例えば、単一パス）で硬化することができる。
【００７０】
実施例１〜３５：インク組成物
全体的な手順：以下の小規模用又は大規模用の手順のうちの一方又は両方を使用して、以下の表１〜６の実施例に示すような組成物を調製した。表１〜５は、本開示に係る例示的な配合をまとめる。比較例を表６に示す。全ての百分率は、誘電性インク組成物の総重量に対する重量である。実施例１〜９、１１〜１５、及び１７〜３１は、小規模用調製手順（Ａ）を使用して調製した。実施例３２〜３５は、大規模用手順（Ｂ）を使用して調製した。実施例１０及び１６は、小規模用及び大規模用手順の両方を使用して調製した。
・Ａ）小規模用調製手順：アンバーガラス３０ｍＬ瓶に、磁気撹拌棒と共に、以下の表に示す百分率の成分を添加した。瓶を、３５０ＲＰＭで撹拌しながら８０℃に設定したＶａｒｉｏ−Ｍａｇサーモウェルに移した。３０分後、インクを加熱器／撹拌器から除去した。
・Ｂ）大規模（＞２０ｍＬ）用調製手順：ガラスビーカーをジャケット付き加熱マントルに取り付け、８０℃に加熱した。次に、４枚刃のインペラを備えたオーバーヘッドミキサーを浸漬し、各種成分をビーカーに添加した。混合物を、全ての固体成分が完全に溶解するまで３００ＲＰＭで混合しながら３０分間加熱し、混合物は透明で均質な液体であった。最後に、材料を１μｍパーカーフィルタに圧力下で通過させて、最終インク組成物を得た。
【００７１】
実施例１〜３５：ゲルを含まないインク組成物
実施例１〜３５のインク組成物（表１〜５に示す）は、ゲルを含有しない一方で本開示の光開始剤を含み、したがって本開示の光開始剤系の特定の利点を示すために本明細書で説明される。
【００７２】
【表１】
2020056017.tif 000007
【００７３】
【表２】
2020056017.tif 000008
【００７４】
【表３】
2020056017.tif 000009
【００７５】
【表４】
2020056017.tif 000010
【００７６】
【表５】
2020056017.tif 000011
【００７７】
【表６】
2020056017.tif 000012
【００７８】
誘電性インク特性：
実施例１０（表２）のインクの粘度を、高温から低温までの範囲の温度掃引試験を実施することによって測定した。具体的には、粘度は、２５ｍｍの平行プレート及びペルチェ加熱システムを装備したＡｒｅｓ  Ｇ２レオメーターを使用して、１００℃〜２５℃の温度範囲にわたって複素粘度を測定することによって得た。インクのサンプルを１０２℃のレオメーターに載せ、平衡化させ、次いで温度範囲を１０ｒａｄ／ｓで１．５℃／分の速度で２５℃に掃引する。結果を図５に示す。
【００７９】
ＵＶ硬化性誘電性インクの誘電特性
実施例１０のインクを使用して作製したＵＶ硬化性誘電材料の容量を約５．２５ｎＦ／ｃｍ２と測定し、誘電率を約３．９０と算出した。
【００８０】
実施例３６：誘電性インクコーティング及び導電性インクでのオーバープリンティング
１ミルの間隙を有するスクウェアギャップコータを使用して、実施例１０の誘電性インクの薄いフィルムを、前処理した２インチ×３インチの顕微鏡スライド上に引き伸ばした。次いで、６センチメートルの間隙で、インクフィルムをＰｈｏｓｅｏｎ  １２Ｗ  ＵＶ  ＬＥＤ下で、ランプをＵＶ光源の下に５秒間保持することによって硬化させた。Ｄｉｍａｔｉｘ  ＤＭＰ２８００プリンタを使用して、ナノ粒子ベースの銀インクを硬化インクフィルムの上にオーバープリントした。銀インク印刷は、以下のように実施した。インクは、５ｍ／秒の印刷速度で室温でインクジェットされ、滴塊は７ｎｇであった。標準的な試験パターンをガラス上の硬化した誘電体フィルムコーティング上に直接印刷し、次いで１２０℃の炉内で３０分間熱アニールした。
【００８１】
実施例３７：ＰＥＴ基材上の誘電性インクコーティング、及び導電性インクでのオーバープリンティング
１ミルの間隙を有するスクウェアギャップコータを使用して、実施例１０の誘電性インクの薄いフィルムを前処理したＰＥＴ基材上に引き伸ばした。そのフィルムを、１９０．５ｍｍ／ｓ〜３８１ｍｍ／秒の範囲の速度を有するベルト上で移動する基材を有するＰｈｏｓｅｏｎ  １６Ｗ  ＵＶ  ＬＥＤランプ下で硬化させた（１１５２ｍＪ／ｃｍ２〜５７６ｍＪ／ｃｍ２の範囲のエネルギー密度、及び１０．１Ｗ／ｃｍ２の出力）。
【００８２】
構内インクジェットプリンタ上のＸｅｒｏｘ印刷ヘッドを使用して、銀ナノ粒子（ＡｇＮＰ）インクを印刷し、プラテンを７０℃に加熱した。ＡｇＮＰインクは、良好な線を印刷した。ＡｇＮＰインクを、以下の設定を使用して、Ｎｏｖａｃｅｎｔｒｉｘ  Ｐｕｌｓｅｆｏｒｇｅ  １２００を使用して焼結した。４００Ｖ、エンベロープ４０００μｓ、１０μパルス、５０％のデューティサイクルであり、これにより４．１２Ｊ／ｃｍ２のエネルギーを与える。
【００８３】
電気試験：
実施例３７の光焼結銀線について、８画素線の抵抗を測定することによって導電性を評価した。平均抵抗は、〜８Ωであった。線の寸法は、だいたい、〜５０ｍｍの長さ、〜２．８μｍの高さ、〜４０８μｍの幅であり、バルク伝導率は〜９×１０４Ｓ／ｃｍと算出された。
【００８４】
改善されたｎａｎｏＡｇ線の印刷適性は、本発明の誘電性インク材料の改善されたＵＶ  ＬＥＤ表面硬化を用いて実証された。未硬化の表面残留物の証拠は見られなかったが、比較例（表６）のインクで印刷された線は粘着性があり、こすり洗いされたときに染み込んでいた。図６〜９に、これらの比較を示す。詳細には、図６及び７は、銀インク線が印刷された、実施例１０のインク（ゲルなし）で作製された誘電体の顕微鏡画像を示す。図８及び９は、銀インク線が印刷された、比較例のインクで作製された誘電体の顕微鏡画像を示す。実施例１０の誘電性インクで作製された誘電体上に印刷された銀インク線は、改善された均一性及び連続性を示す。要約すると、実施例１０のインクで作製された誘電体は、導電性銀インクのオーバープリンティングを支持するために示された完全に硬化したタックフリーフィルムであった。
【００８５】
実施例１０のインクは、ゲル化剤を含有しないが、本開示のゲル化剤含有配合物と同様の光開始剤系を含有する。更に、本開示の誘電性インクを含有するゲル化剤は、以下の実施例３９及び図１３に示す実施例１０のインクと比較して、同様の品質のオーバープリント導電線をもたらすことを示している。したがって、ゲルを用いた実施例と共に得られた、ゲルを用いずに作製された実施例に対する上記試験結果は、ゲル化剤を含んで又は含まないで作製された誘電性インクにおいて本開示の光開始剤を使用する利点の証拠を提供する。
【００８６】
実施例３８：ゲル化剤を含む大規模用の誘電性インク
表７の配合物は、全体的な手順及び／又は大規模用手順で上述したように作製した。
【００８７】
【表７】
2020056017.tif 000013
【００８８】
誘電性インクの特性
インクの粘度を、高温から低温までの範囲の温度掃引試験を実施することによって測定した。具体的には、粘度は、２５ｍｍの平行プレート及びペルチェ加熱システムを装備したＡｒｅｓ  Ｇ２レオメーターを使用して、１００℃〜２５℃の温度範囲にわたって複素粘度を測定することによって得た。インクのサンプルをレオメーター上に約１０２℃で置き、平衡化させ、次いで、１０ｒａｄ／ｓで１．５℃／分の速度で約１００℃〜２５℃に掃引した。図１２に粘度曲線を示す。低温でのインクの粘度の急激な増加に留意されたい。
【００８９】
実施例３９：ゲル化剤を含む小規模用の誘電性インク
表８の配合物は、全体的な手順及び／又は小規模用手順で上述したように作製した。
【００９０】
【表８】
2020056017.tif 000014
【００９１】
実施例４０：誘電性インクコーティング及び導電性インクでのオーバープリンティング
１ミルの間隙を有するスクウェアギャップコータを使用して、実施例３９のインクの薄いフィルムを、前処理した２インチ×３インチの顕微鏡スライド上に引き伸ばした。顕微鏡スライドを８５℃でホットプレート上に保持して、インクを溶融状態に維持した。コーティングが作製されるまで、ギャップコータ及びインクを炉内に再び保持して、滑らかなフィルムを確保した。次いで、インクフィルムを室温まで冷却し、６センチメートルの間隙で、Ｐｈｏｓｅｏｎ  １２Ｗ  ＵＶ  ＬＥＤ下で、ランプをＵＶ光源の下に５秒間保持することによって硬化させた。
【００９２】
Ｄｉｍａｔｉｘ  ＤＭＰ２８００プリンタを使用して、ナノ粒子ベースの銀インクを硬化インクフィルムの上にオーバープリントした。銀インク印刷は、以下のように実施した。インクは、５ｍ／秒の印刷速度で室温でインクジェットされ、滴塊は７ｎｇであった。標準的な試験パターンをガラス上の硬化した誘電体フィルムコーティング上に直接印刷し、次いで１２０℃の炉内で３０分間熱アニールした。未硬化及び硬化した銀インク線の両方の目視検査は、導電性インクのための印刷面としての誘電体コーティングの品質を評価する手段として機能した。図１３に示されるように、滑らかな連続した銀線が観察された。
【００９３】
実施例４１〜４９：ゲル化剤を含む誘電性インク
以下の表９及び１０の配合物は、表に示されるように、調製手順Ａ（小規模）、調製手順Ｂ（大規模）、又はその両方を使用して、上記のとおり作製した。
【００９４】
【表９】
2020056017.tif 000015
【００９５】
【表１０】
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【図１】
2020056017.tif 000017
【図２】
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【図３】
2020056017.tif 000019
【図４Ａ】
2020056017.tif 000020
【図４Ｂ】
2020056017.tif 000021
【図５】
2020056017.tif 000022
【図６】
2020056017.tif 000023
【図７】
2020056017.tif 000024
【図８】
2020056017.tif 000025
【図９】
2020056017.tif 000026
【図１０Ａ】
2020056017.tif 000027
【図１０Ｂ】
2020056017.tif 000028
【図１０Ｃ】
2020056017.tif 000029
【図１０Ｄ】
2020056017.tif 000030
【図１０Ｅ】
2020056017.tif 000031
【図１１Ａ】
2020056017.tif 000032
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２】
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【図１３】
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