(57)【要約】基板に転写可能で、例えば約２００℃以下という比較的低温で電子部品に変換可能なテープの形態での前駆体組成物。そのテープ組成物をキャリア上に配置して、可撓性で、各種工業プロセスで取り扱い可能なリボン構造を形成することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に導電性電子部品を製造する方法において、
（ａ）基板を提供する段階；
（ｂ）キャリア上にテープ組成物を含むリボン構造を設ける段階であって；前記テープ組成物が金属への分子前駆体化合物を含む段階；
（ｃ）部品のパターンで前記キャリアから前記基板に前記テープ組成物を転写する段階；ならびに
（ｄ）前記転写されたテープ組成物を約２００℃以下の温度まで加熱して、前記テープ組成物を前記金属の固有抵抗の１００倍以下の固有抵抗を有する導電性部品に変換する段階
を有する方法。
【請求項２】
前記導電性部品が１００μｍ以下の最小部品サイズを有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導電性部品が７５μｍ以下の最小部品サイズを有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記導電性部品が５０μｍ以下の最小部品サイズを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記導電性部品が２５μｍ以下の最小部品サイズを有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記導電性部品が１０μｍ以下の最小部品サイズを有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記テープ組成物がポリマーもしくはポリマー前駆体、金属粒子および金属化合物を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記導電体テープ組成物が金属粒子を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記テープ組成物が銀粒子を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記テープ組成物が銅粒子を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記基板がポリマー基板である請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板が、ポリフッ化化合物類、ポリイミド類、エポキシ類、ポリカーボネート、セルロース系材料、酢酸化合物、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル、ブタジエン（ＡＢＳ）、可撓性ファイバーボード、不織ポリマーファブリックおよび布からなる群から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板がガラスである請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記分子前駆体化合物が銀化合物である請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記分子前駆体化合物が銅化合物である請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記転写段階が、圧力を用いて転写を開始する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記転写段階が、前記テープ組成物中の結合剤を溶融させて転写を開始する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記転写段階が、前記リボン構造内での化学反応によって転写を開始する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記転写段階が、前記リボン構造内で蒸気相を発生させて転写を開始する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記転写段階が、機械的力を用いて転写を開始する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記転写段階が、加熱を用いて転写を開始する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
物理的力と熱的力の組み合わせを用いて転写を開始する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記導電性部品がポリマーおよび金属を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ポリマーがポリイミドを含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記導電性部品が実質的に純粋な金属を含む請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記加熱段階が、約１７５℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記加熱段階が、約１５０℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記加熱段階が、約１２５℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記導電性部品が、バルク銀の固有抵抗の約５０倍以下の固有抵抗を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記導電性部品が、バルク銀の固有抵抗の約１０倍以下の固有抵抗を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記導電性部品が、バルク銀の固有抵抗の約５倍以下の固有抵抗を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
前記導電性部品を前記基板上でパターニングして、プリント回路基板を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記導電性部品を前記基板上でパターニングして、高密度配線を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
前記導電性部品を前記基板上でパターニングして、フラットパネルディスプレイ用のバスラインを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
前記導電性部品を前記基板上でパターニングして、アンダーバンプ金属化部を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
電子構成要素の製造方法において、
（ａ）少なくとも第１の非線形要素が表面に配置された基板を提供する段階；
（ｂ）導電体前駆体テープ組成物を含むリボン構造を提供する段階であって；前記テープ組成物が金属への分子前駆体を含む段階；
（ｃ）前記導電体前駆体テープ組成物を前記リボン構造から前記基板に、約２００μｍ以下の最小サイズを有する前駆体トレースの形態で転写する段階；ならびに
（ｄ）前記前駆体トレースを約２００℃以下の温度まで加熱して、前記第１の非線形要素に電気的に接続された導電性部品を形成する段階であって；前記導電性部品が、約２００μｍ以下の最小部品サイズおよび前記金属の固有抵抗の約２００倍以下の固有抵抗を有する段階
を有する方法。
【請求項３７】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約１００μｍ以下である請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約７５μｍ以下である請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約５０μｍ以下である請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約２５μｍ以下である請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記加熱段階が、約１７５℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
前記加熱段階が、約１５０℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記加熱段階が、約１２５℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
前記基板が可撓性基板である請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
前記基板が有機基板である請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
前記基板がポリマー基板である請求項３６に記載の方法。
【請求項４７】
前記基板がガラス基板である請求項３６に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１の非線形要素が、ダイオード、ディスプレイ画素およびトランジスタからなる群から選択される請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
前記第１の非線形要素が、有機トランジスタである請求項３６に記載の方法。
【請求項５０】
前記電子構成要素が、有機発光ディスプレイである請求項３６に記載の方法。
【請求項５１】
前記金属が銀である請求項３６に記載の方法。
【請求項５２】
前記金属が銅である請求項３６に記載の方法。
【請求項５３】
前記導電性部品が、前記金属の固有抵抗の約１００倍以下の固有抵抗を有する請求項３６に記載の方法。
【請求項５４】
前記導電性部品が、前記金属の固有抵抗の約２０倍以下の固有抵抗を有する請求項３６に記載の方法。
【請求項５５】
前記導電性部品が、前記金属の固有抵抗の約１０倍以下の固有抵抗を有する請求項３６に記載の方法。
【請求項５６】
前記導電性部品が、前記金属の固有抵抗の約６倍以下の固有抵抗を有する請求項３６に記載の方法。
【請求項５７】
電子構成要素の製造方法において、
（ａ）基板を提供する段階；
（ｂ）テープ組成物を含むリボン構造を提供する段階であって；前記テープ組成物が金属への分子前駆体を含む段階；
（ｃ）前記導電体前駆体テープ層を前記リボンから前記基板に、約２００μｍ以下の最小サイズを有する前駆体トレースの形態で転写する段階；
（ｄ）前記前駆体トレースを約２００℃以下の温度まで加熱して、導電性部品を形成する段階であって；前記導電性部品が、約２００μｍ以下の最小部品サイズおよびバルク金属の固有抵抗の約２００倍以下の固有抵抗を有する段階；および
（ｅ）少なくとも第１の非線形要素を前記基板上に堆積させる段階であって；前記導電性部品が、前記第１の非線形要素と電気的に接続されている段階
を有する方法。
【請求項５８】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約１００μｍ以下である請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約７５μｍ以下である請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約５０μｍ以下である請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約２５μｍ以下である請求項５７に記載の方法。
【請求項６２】
前記加熱段階が、約１７５℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項５７に記載の方法。
【請求項６３】
前記加熱段階が、約１５０℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項５７に記載の方法。
【請求項６４】
前記加熱段階が、約１２５℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項５７に記載の方法。
【請求項６５】
前記基板が可撓性基板である請求項５７に記載の方法。
【請求項６６】
前記基板が有機基板である請求項５７に記載の方法。
【請求項６７】
前記基板がポリマー基板である請求項５７に記載の方法。
【請求項６８】
前記基板がガラス基板である請求項５７に記載の方法。
【請求項６９】
前記第１の非線形要素が、ダイオード、ディスプレイ画素およびトランジスタからなる群から選択される請求項５７に記載の方法。
【請求項７０】
前記第１の非線形要素が、有機トランジスタである請求項５７に記載の方法。
【請求項７１】
前記電子構成要素が、有機発光ディスプレイである請求項５７に記載の方法。
【請求項７２】
前記金属が銀である請求項５７に記載の方法。
【請求項７３】
前記金属が銅である請求項５７に記載の方法。
【請求項７４】
前記導電性部品が、前記金属の固有抵抗の約１００倍以下の固有抵抗を有する請求項５７に記載の方法。
【請求項７５】
前記導電性部品が、前記金属の固有抵抗の約２０倍以下の固有抵抗を有する請求項５７に記載の方法。
【請求項７６】
前記導電性部品が、前記金属の固有抵抗の約１０倍以下の固有抵抗を有する請求項５７に記載の方法。
【請求項７７】
前記導電性部品が、前記金属の固有抵抗の約６倍以下の固有抵抗を有する請求項５７に記載の方法。
【請求項７８】
電子構成要素における少なくとも第１および第２の有機系トランジスタ用の配線を製造する方法において、
（ａ）基板を提供する段階；
（ｂ）導電体前駆体テープ層を有するリボンを提供する段階；
（ｃ）前記導電体前駆体テープ層を前記リボンから前記基板へ、約１００μｍ以下の最小サイズを有する前駆体トレースの形態で転写する段階；ならびに
（ｄ）前記前駆体トレースを２００℃以下の温度まで加熱して、約１００μｍ以下の最小部品サイズおよびバルク銀の固有抵抗の約１０倍以下の固有抵抗を有する導電性部品を形成する段階
を有する方法。
【請求項７９】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約１００μｍ以下である請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約７５μｍ以下である請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約５０μｍ以下である請求項７８に記載の方法。
【請求項８２】
前記導電性部品の前記最小部品サイズと前記前駆体トレースの前記最小サイズが約２５μｍ以下である請求項７８に記載の方法。
【請求項８３】
前記加熱段階が、約１７５℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項７８に記載の方法。
【請求項８４】
前記加熱段階が、約１５０℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項７８に記載の方法。
【請求項８５】
前記加熱段階が、約１２５℃以下の温度まで加熱する段階を有する請求項７８に記載の方法。
【請求項８６】
前記基板が可撓性基板である請求項７８に記載の方法。
【請求項８７】
前記基板が有機基板である請求項７８に記載の方法。
【請求項８８】
前記基板がポリマー基板である請求項７８に記載の方法。
【請求項８９】
前記基板がガラス基板である請求項７８に記載の方法。
【請求項９０】
前記導電性部品が、バルク金属の固有抵抗の約１００倍以下の固有抵抗を有する請求項７８に記載の方法。
【請求項９１】
前記導電性部品が、バルク金属の固有抵抗の約２０倍以下の固有抵抗を有する請求項７８に記載の方法。
【請求項９２】
前記導電性部品が、バルク導電体の固有抵抗の約１０倍以下の固有抵抗を有する請求項７８に記載の方法。
【請求項９３】
前記導電性部品が、バルク導電体の固有抵抗の約６倍以下の固有抵抗を有する請求項７８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テープを基板に転写することによる導電体、抵抗体および誘電体などの電子部品の堆積（デポジション）に有用なテープ形状の前駆体組成物に関する。そのテープ材料はまた、低変換温度を持つことができることで、テープを低温処理して各種基板上に電子部品を形成することができる。そのテープ組成物はまた、キャリア上に堆積させて、機械的に堅牢なリボン構造を形成することもできる。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクス、ディスプレーおよびエネルギー業界は、導電体、誘電体および抵抗体などの各種材料のコーティングおよびパターンを形成して、有機および無機基板上に回路を形成する技術を基礎としている。これらのパターン形成の主要な方法は、約１００μｍより大きい部品および薄膜におけるスクリーン印刷ならびに約１００μｍより小さい部品におけるエッチング法である。微細な部品サイズを得るための他のサブトラクティブ法には、光パターニング可能なペーストおよびレーザートリミングなどがある。
【０００３】
当業界で公知の別の方法は、機械的力などの何らかの力による一つの表面（キャリア）から別の表面（基板）への材料の転写である。
例えば、クリセイ（Chrisey）らによる米国特許第６１７７１５１号およびスミス（Smith）らによる同６０２５０２６号には、テープからのレーザ転写を用いた各種電子末端製品の製造が開示されている。そのテープには、転写時に揮発性を高める組成物などがある。
【０００４】
ウチボリ（Uchibori）らによる米国特許第５６４５９３２号には、接着剤の付いたテープを用いて、パターニング用のスタンピングを有する導電層を貼り付ける技術が開示されている。エッチングを行って層を得る必要性を克服する方法も開示されている。
【０００５】
ベンジ（Benge）による米国特許第５４９４５５０号には、テープ取り扱いのウェブ駆動アプローチが開示されている。ウィルソン（Wilson）による米国特許第５２１１９８４号には、燃料電池部品組立におけるデカルおよびデカル転写法が開示されている。デカルは、剥離層を有する表面上に形成され、次に別の表面に積層され、裏材から分離される。マッキンタイアー（McIntyre）らによる米国特許第４８２６５５４号には、燃料電池層を形成するための積層方法が開示されている。スペーペン（Spaepen）による米国特許第４３８３０１０号には、燃料電池などのためのコーティングを形成するローリング法が開示されている。
【０００６】
コサカ（Kosaka）らによる米国特許第６２０７２６８号には、熱可塑性樹脂、保護カバーおよび剥離層を有する転写シートが開示されている。レジストを用いてパターンを得る。レーザー転写とサーマルヘッドの使用も開示されている。
【０００７】
ワーク（Wolk）らによる米国特許第６２１４５２０号には、エレクトロルミネセント（ＥＬ）ランプ製造における熱転写およびレーザー転写が開示されている。光を用いて変換層を加熱して、転写を行う。開示の導電体組成物には、ＡＴＯ、ＩＴＯ、炭素および黒鉛などがある。
【０００８】
ロス（Roth）による米国特許第５９３２２８０号には、リボン上の熱活性コーティングが開示されている。プリント基板への転写は、加熱処理によって行われる。コーティングでの前駆体の使用は開示されていない。
【０００９】
ロス（Roth）による米国特許第５８２６３２９号には、テープから形成されるポリマー製厚膜導電体が開示されている。アサノ（Asano）らによる米国特許第５９０９０８３号には、特にプラズマディスプレイ分野における、マスクを介したエッチングによるテープのエッチングが開示されている。コサカ（Kosaka）らによる米国特許第５９９２３２０号には、転写シートとそれの構成の詳細が開示されている。ハヤシ（Hayashi）らによる米国特許第５７１２６７号には、カラー転写シートが開示されている。リン（Lin）による米国特許第４１０５４８３号には、印刷紙からの材料の転写が開示されている。溶媒を加え、圧力を加え、材料を溶かし、除去して転写を行う。
【００１０】
タナカ（Tanaka）らによる米国特許第５６６５４７２号には、Ｂｉ−Ｂ−Ｓｉ−Ｏガラステープおよびホットメルトテープ転写を用いてプラズマディスプレイ用のパターンを形成する技術が開示されている。
【００１１】
イスバーグ（Isberg）らによる米国特許第５９９８０８５号には、有機エレクトロルミネセントランプ製造法が開示されている。レーザ転写による蛍光体の堆積が開示されている。適宜の中間層、熱転写層および接着剤コーティングも開示されている。
【００１２】
ケネディ（Kennedy）による米国特許第６０７４７２５号には、マイクロ流体素子工学におけるテープ製造の利用が開示されている。流路間に構造を有する積層体を形成する。その構造は、レーザ、スクリーン印刷、インクジェット印刷、前駆体化学および他の手法によって印刷することができる。
【００１３】
ハヤシ（Hayashi）らによる米国特許第５９５３０３７号には、色付与用のテープが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
低処理温度で２００μｍ未満等の微細な最小部品サイズを有する有機基板上への材料堆積を可能としながら、なおも十分な特性を有する電子部品を提供する電子材料を提供する組成物が必要とされている。
【００１５】
導電体などの電子材料用の前駆体組成物が、ベストの報告（R. W. Vest, Metallo-Organic Materials for Improved Thick Film Reliability, Nov. 1, 1980, Final Report, Contract #N00163-79-C-0352, National Avionic Center）に記載されている。ベストが開示している組成物には、前駆体およびその前駆体用の溶媒が含まれる。その組成物は、低温での処理向けに設計されていないため、処理温度は２５０℃より高温等の比較的高温であった。
【００１６】
キッド（Kydd）による米国特許第５８８２７２２号および同６０３６８８９号には、粒子、前駆体および媒体を含み、低温で有機基板上に純粋な導電体を形成することができる導電体前駆体組成物が開示されている。しかしながら、その製剤は厚膜電子部品のスクリーン印刷用に設計されている。転写可能なリボン材料を形成するための材料は開示されていない。
【００１７】
重合可能な有機媒体中に粒子を含むポリマー厚膜材料も、先行技術において開示されている。これらの組成物は、２００℃未満などの低温で処理して、有機基板上に堆積することができる。その組成物は、高負荷(loading)量で粒子、通常はフレークを含み、高粘度を有する。基板上への転写用に設計されたリボンおよびテープの利用は開示されていない。
【００１８】
ポリマーおよび金属への前駆体を含む組成物を用いることで、低温で金属含有組成物を製造する試みが行われている。例えば、サウスワード（Southward）らによる米国特許第６０１９９２６号を参照する。しかしながら、堆積物は光学特性に関して選択されており、導電性ではないか、導電性が低かった。
【００１９】
米国特許第５８４６６１５号および同５８９４０３８号（いずれもシャルマ（Sharma）らによる）には、低反応温度を有することで、概念的に低温で処理して金属を形成することが可能なＡｕおよびＰｄへの前駆体が開示されている。インクジェットを用いて、前駆体を付与することが可能であることが開示されている。
【００２０】
ライト（Wright）らによる米国特許第５３３２６４６号には、ハロゲン化物官能性を持たない金属−有機パラジウムおよび／または白金金属塩のパラジウムおよび／または白金金属を還元することによってコロイド状パラジウムおよび／または白金金属分散物を製造する方法が開示されている。しかしながら、電子部品堆積用の調製物は開示されていない。
【００２１】
ミュラー（Muller）による米国特許第５１７６７４４号には、銅金属の直接レーザ書き込みのためのＣｕ−ギ酸溶液の使用が開示されている。その溶液は、乾燥時におけるギ酸銅の結晶化を防止するものである。
【００２２】
ベーム（Behm）による米国特許第５９９７０４４号には、表面に簡単な回路構造が堆積された宝くじ券などの文書が開示されている。その回路構造は、導電性炭素および他の添加剤さらには金属粒子を含むインクから形成することができる。グラビア印刷などの方法によってインクを堆積させることが可能であることが開示されている。
【００２３】
センザキ（Senzaki）らによる米国特許第６２３８７３４号は、混合金属または金属化合物層の化学蒸着のための組成物に関するものである。この方法は、直接液体注入による堆積における、液体状態での金属の無溶媒の金属の一般的な配位子混合物を用いるものである。
【００２４】
理想的なテープ組成物および導電体などの電子部品製造のためのそれの関連する堆積技術は、多くの属性を併せ持つと考えられる。導電体は、好ましくは高密度で純粋な金属のものに近い高伝導度を有するものであると考えられる。処理温度は、有機基板上での導電体形成を可能とするだけ低いものであると考えられる。堆積法は、ノンプラナーの（例：平坦ではない）表面上への堆積を可能とするものであると考えられる。導電体は、エレクトロマイグレーション、ハンダ溶失および酸化に対して高い耐性を有するものであると考えられる。導電体金属は、有用な特性を有する合金を形成することができると考えられる。
【００２５】
前駆体および粒状物の組み合わせを含むリボン組成物由来の導電体の場合、多様な基準が満足されると考えられる。一実施形態において前記リボンは、環境条件下で安定であって、乾燥などの組成変化を防止し、転写および処理の前に長期間にわたって貯蔵可能とするものであると考えられる。別の実施形態において前記リボンは、テープロール上に巻き、保管することができると考えられる。堆積された材料は、堆積したら分散せずに、部品の寸法を維持するものと考えられる。転写された材料は、高い導電体歩留まりを有するものと考えられる。導電度が最も望ましい特性である場合、最終的な導電体は、ポリマーその他の非導電性材料を含まないものと考えられる。堆積物は表面に強力に付着すると考えられ、基板および導電体に接触している他の材料と適合性であると考えられる。その堆積物は、可撓性であり、機械強度が高いと考えられる。処理の容易さが最も重要である場合、ＵＶ硬化性組成物が望ましいと考えられる。
【００２６】
さらに、オープンリール式印刷などの大量印刷法を用いて紙などの安価で薄く可撓性の基板上に製造される電子回路要素および完全な電子回路が必要とされている。有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）技術における最近の発達によって、そのニーズが高まってきている。その有機トランジスタは、有機回路構造および低コストで使い捨て機器の重要な構成要素となるであろう。その進歩によって、低コスト基板上に直接堆積可能な相補的な回路要素の必要がさらに差し迫ったものである。そのような要素には、導電性配線、電極、導電性コンタクトおよびビア充填剤、抵抗体、コンデンサ、誘導器、変圧器、光導電体、透明電極、アンテナ、記憶要素、電気−光学素子、光変調器、光導波路、高周波数フィルターおよび変調器、整流器および非常に多様なセンサーなどがある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、転写機構によって基板上に堆積できるテープ組成物に関する。例えば前記組成物は、支持キャリアから基板に転写することができる。転写組成物は好ましくは低分解温度を有することで、有機基板などの各種基板上に電子部品を形成することができる。テープ組成物は、分子前駆体、溶媒、ミクロンサイズの粒子、ナノ粒子、結合剤、媒体、還元剤および他の添加剤の各種組み合わせを含むことができる。その組成物は、基板上に転写することができ、反応させて導電体、抵抗体および誘電体などの電子材料を形成することができる。
【００２８】
本発明によるテープ組成物は、非常に広範囲の特性および非常に広範囲の相対的コストを有するように調製することができる。例えば、良好に制御された特性を必要としない高容量用途では、安価なテープ組成物を、紙などのセルロース系材料上に堆積して、簡単な使い捨て回路を形成することができる。
【００２９】
他方、本発明のテープ組成物を利用して、良好な電気特性を有する複雑かつ高精度の回路構造を形成することができる。例えば本発明の組成物および方法を利用して、基板上に部品を形成することができ、その部品は約２００μｍ以下、より好ましくは約１００μｍ以下、さらに好ましくは約７５μｍ以下の最小部品サイズ（すなわち、最も小さい寸法の平均幅）を有する。一実施形態において、前記最小部品サイズは、約５０μｍ以下、例えば約２５μｍ以下、さらには約１０μｍ以下である。
【００３０】
本発明によって形成される電子部品は、良好な電気特性を有することができる。例えば本発明による導電性部品は、バルク導電体の固有抵抗の１０００倍以下、例えばバルク導電体の固有抵抗の１００倍以下の固有抵抗を有することができる。一実施形態において前記導電性部品は、バルク導電体の固有抵抗の２０倍以下、例えばバルク導電体の固有抵抗の１０倍以下、好ましくはバルク導電体の固有抵抗の６倍以下、さらに好ましくはバルク導電体の固有抵抗の４倍以下、さらに好ましくはバルク導電体の固有抵抗の２倍以下の固有抵抗を有する。
【００３１】
本発明による電子部品の形成方法は、比較的低い処理温度を利用することもできる。前駆体テープ組成物に含まれる材料に応じて、変換温度は１０００℃以下、例えば約６００℃以下であることができる。一実施形態では、変換温度は約３００℃以下、例えば約２００℃以下、好ましくは１７５℃以下、さらに好ましくは約１５０℃以下、例えば１２５℃以下である。変換温度はさらに、１００℃以下であることができる。加熱時間もかなり短くすることができ、例えば約５分以下、さらに好ましくは約１分以下、さらに好ましくは約１０秒以下である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
定義
本明細書で使用される場合、テープまたはテープ組成物という用語は、基板に転写されるよう製造され、裏材またはキャリアによって支持することができる連続または個別の材料層を指す。本明細書で使用される場合、リボンとは、テープおよびそれの支持キャリアの組み合わせである。テープが自己支持のものであるか、あるいは、リボン全体を基板に転写する場合、テープおよびリボンという用語は、互換的に用いることができる。
【００３３】
基板という用語は、テープが堆積される固体材料を指す。基板はほぼいずれの材料であっても良く、平坦である必要はない。テープ転写という用語は、テープまたはそれの一部を基板に移動させる動作を指す。テープは、例えば支持キャリアから転写させることができる。別法として、リボン全体を基板に転写または積層させることができる。転写機構には、熱、光（従来の光およびレーザ、ＩＲ、ＵＶその他の種類の光など）、機械的力、電気力および／または磁気力、またはそれらのいずれかの組み合わせの使用などがあり得る。テープ材料および基板は、転写時には密着接触していることができるか、あるいはテープ材料を間隙を通過して基板に移動させることができる。その間隙は真空であることができるか、あるいはさらに好ましくは空気、蒸気または液体などの媒体で満たされていても良い。
【００３４】
分子前駆体という用語は、金属原子を含む分子化合物を指す。例としては、有機金属（炭素−金属結合を有する分子）、金属有機物（酸素、窒素または硫黄などの他の種類の元素に対する金属結合を有する有機配位子を含む分子）および金属窒化物、金属ハロゲン化物および他の金属塩などの無機化合物などがある。
【００３５】
分子前駆体に加えてテープ組成物は、１種類または数種類の材料の粒子状物を含むことができる。その粒子状物は、本明細書においてナノ粒子およびミクロンサイズ粒子と称される２つの粒子サイズ範囲のものであることができる。ナノ粒子は、約１００ナノメートル以下の平均粒子サイズを有し、代表的には約１０〜８０ナノメートルの範囲の平均粒子サイズを有する。ミクロンサイズ粒子は、約０．１μｍより大きい、代表的には約０．５μｍより大きい、例えば約０．５μｍ〜５μｍの平均粒子サイズを有する。本明細書においては、ナノ粒子およびミクロンサイズ粒子を総称して、粒子、粒子状物または粉末と称する。
【００３６】
さらに、テープ組成物を作るのに用いられる製剤は、分子前駆体用の溶媒を含むことができる。溶媒は、分子前駆体の少なくとも一部を溶解することができる化学物質である。転写前のテープ組成物は、溶媒を全く含まないか、少量含むか、あるいは全て含むことができる。
【００３７】
テープ組成物には結合剤を含有させて、テープまたはリボンに対して機械的強度を与えたり、転写時における密着を促進したり、転写された材料の展着を制限することもできる。下記の説明から明らかになるように、溶媒と結合剤の両方として機能する化学物質のように、同一の化学物質が複数の機能を有することができる。
【００３８】
簡単に添加剤と称される他の化学物質も、本発明のテープ組成物に含ませることができる。下記で説明するように、そのような添加剤には、結晶化阻害薬、ポリマー、ポリマー前駆体（モノマー）、還元剤、分散剤、界面活性剤、増粘剤、消泡剤などがあり得るが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
最終テープ組成物における粒子、溶媒、媒体、結合剤および他の成分の相対比に応じて、乾式テープおよび湿式テープの間で区別を行うことができる。乾式テープは典型的には、乾いた感触があり、粒子および結合剤の相対的含有量が高い。湿式テープは湿った感触があり、インクまたはペースト材料のフィルムと同様のレオロジー特性を有する。テープはまた、湿式テープと乾式テープの間にある組成物を有することもできる。
【００４０】
テープ組成物
上記で説明したように、本発明によるテープ組成物には、ミクロンサイズ粒子および／またはナノ粒子の形態での粒子が含まれていても良い。
【００４１】
ナノ粒子は、約１００ナノメートル以下、例えば約１０〜８０ナノメートルの平均粒子サイズを有する。テープ組成物に特に好ましいものは、平均粒子サイズが約７５ナノメートル以下、例えば約２５〜７５ナノメートルの範囲のナノ粒子である。
【００４２】
本発明のテープ組成物での使用に特に好ましいナノ粒子は、実質的に凝集していない。好ましいナノ粒子組成物には、Ａｌ2Ｏ3、ＣｕＯx、ＳｉＯ2、ＺｎＯおよびＴｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）およびアンチモン−酸化スズ（ＡＴＯ）などの導電性金属酸化物、銀、パラジウム、銅、金、白金、ニッケル、それらの合金ならびにそれらの複合体ならびにそれらの核−シェル構造（コート粒子）などがある。低コスト用途の場合、粒子組成物は銅、アルミニウム、タグステン、モリブデン、亜鉛、ニッケル、鉄、スズ、インジウム、ハンダおよび鉛からなる群から選択することができる。窒化チタン、グラファイトおよびアモルファス炭素などの各種形態の炭素、ならびに真性導電性ポリマー粒子などの他の導電性粒子も用いることができる。他の有用な金属酸化物のナノ粒子には、ＨＳ−５またはＭ５その他（Cabot Corp., Boston, MA）およびＡＥＲＯＳＩＬ  ２００その他（Degussa AG, Dusseldorf, Germany）の発熱性シリカまたはＴＳ５３０もしくはＴＳ７２０（Cabot Corp., Boston, MA）およびＡＥＲＯＳＩＬ３８０（Degussa AG, Dusseldorf, Germany）などの表面変性シリカなどがある。本発明の一実施形態において前記ナノ粒子は、下記に記載の金属前駆体化合物中に含まれる同じ金属からなる。ナノ粒子は、多くの方法を用いて製造することができ、ポリオール法と称される一つの好ましい方法が、フィグラルツ（Figlarz）らによる米国特許第４５３９０４１号に開示されている（これは、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる）。
【００４３】
本発明によるテープ組成物は、平均サイズが少なくとも約０．１μｍであるミクロンサイズ粒子を含むことができる。ミクロンサイズ粒子の好ましい組成は、ナノ粒子に関して前述した組成と同様である。粒子形状は、噴射熱分解によって得られるものなどの完全に球形から、非常に大きいアスペクト比を有する形状で葉のようなフレークまで多様であることができる。粒子はまた、球形とフレークの間の楕円形状であることもできる。実質的に球形の粒子について説明する場合、粒子の大きさとは粒径を指す。本発明のテープ製剤では、フレーク含有量、フレーク粒子の大きさ、フレーク凝集および表面形態の全てを良好に制御して、所望の電気的性能ならびに付着性、均一性および分離能などの転写後の所望の物理特性を得る。ある好ましい実施形態において本発明のテープ組成物は、フレークを含まない。
【００４４】
通常、ミクロンサイズ粒子の体積メジアン粒子サイズは、少なくとも約０．１μｍ、例えば少なくとも約０．３μｍである。さらに、メジアン粒子サイズは好ましくは約２０μｍ以下である。ほとんどの用途において、体積メジアン粒子サイズは、さらに好ましくは約１０μｍ以下、さらに好ましくは約５μｍ以下である。特に好ましいメジアン粒子サイズは、約０．３μｍ〜約３μｍである。本発明の一実施形態によれば、ミクロンサイズ粒子の体積メジアン粒子サイズは、テープ材料転写後の電子部品の最小部品サイズより少なくとも５倍小さく、例えば最小部品サイズが２５μｍの場合には約５μｍ以下である。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態によれば、粒子（ナノ粒子およびミクロンサイズ粒子）も、大半の粒子がほぼ同じサイズとなるように、狭い粒子サイズ分布を有する。それによって、より均一なテープ材料が得られ、それが最終的に得ることができる最小部品サイズの分離能の向上につながる。好ましくは、少なくとも約７０体積％、さらに好ましくは少なくとも約８０体積％の同じサイズ分類（ナノ粒子またはミクロンサイズ粒子）内の粒子は、平均粒子サイズの２倍以下のものである。例えば、ミクロンサイズ粒子の平均粒子サイズが約２μｍである場合、好ましくは少なくとも約７０体積％のミクロンサイズ粒子が４μｍ以下のものであり、より好ましくは少なくとも約８０体積％のミクロンサイズ粒子が４μｍ以下のものである。さらに、少なくとも約７０体積％、さらに好ましくは少なくとも約８０体積％の粒子が平均粒子サイズの約１．５倍以下のものであることが好ましい。従って、ミクロンサイズ粒子の平均粒子サイズが約２μｍである場合、少なくとも約７０体積％のミクロンサイズ粒子が３μｍ以下のものであることが好ましく、少なくとも約８０体積％のミクロンサイズ粒子が３μｍ以下のものであることがさらに好ましい。
【００４６】
ミクロンサイズ粒子およびナノ粒子がそれより大きい粒子と比較して相対的に高い表面エネルギーを有するために、柔らかな凝集体を形成する場合が多いことが知られている。そのような柔らかい凝集体は、液体媒体中での超音波への曝露、篩がけ、高剪断混合および３ロール粉砕などの処理によって容易に分散させることができる。本明細書に記載の平均粒子サイズおよび粒子サイズ分布は、水および界面活性剤などの液体媒体中で粉末サンプルを混合し、得られた懸濁液を超音波浴またはホーンを介して超音波に曝露することで測定される。超音波処理によって、柔らかい凝集物を分散させて一次粒子とするだけのエネルギーが供給される。次に、一次粒子のサイズおよびサイズ分布を、ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ装置での光散乱によって測定する。そこで、本明細書において粒子サイズに言及している場合は、粒子の柔らかい凝集物を軽く分散させた後などでの一次粒子サイズを指している。
【００４７】
２峰の粒子サイズ分布を有するミクロンサイズ粒子またはナノ粒子を提供することも可能である。すなわち前記粒子は、２つの明瞭で異なる平均粒子サイズを有することができる。好ましくはそれぞれの明瞭な粒子サイズ分布は、前記のサイズ分布範囲を満足するものである。２峰性または３峰性の粒子サイズ分布によって、本発明に従って堆積させた場合における粒子の充填効率が有利に高められる場合がある。一実施形態において、大きい方の形態には中空または多孔質粒子などがあり、小さい方の形態には高密度粒子などがある。これらの２つの形態には、異なる組成物の粒子が含まれていても良い。一実施形態において、これらの２つの形態は約１μｍおよび約５μｍの平均粒子サイズを有し、別の実施形態では２つの形態は約０．５μｍおよび約２．５μｍの平均粒子サイズを有する。この２峰性粒子サイズ分布は、ナノ粒子を用いても得ることができる。一実施形態において、大きい方の形態は約１μｍ〜１０μｍの平均粒子サイズを有し、小さい方の形態は約１０〜１００ナノメートルの平均粒子サイズを有する。
【００４８】
本発明によるテープ組成物で有用な粒子は高純度も有し、好ましくはその粒子は、約１．０原子％以下の不純物、さらに好ましくは約０．１原子％以下の不純物、さらに好ましくは約０．０１原子％以下の不純物を含む。不純物とは、最終生成物において予定しない材料であって、最終生成物の特性に悪影響を与える材料である。多くの電子導電性部品において、回避すべき最も重要な不純物は、Ｎａ、Ｋ、ならびにＣｌ、ＳおよびＦである。下記で説明するように、前記粒子は１以上の第２の相を有する複合体粒子を含むことができることが明らかになろう。そのような第２の相は、不純物とは見なされない。
【００４９】
本発明によるテープ組成物で使用される粒子は、粒子がその粒子核周囲に表面コーティングを有するコート粒子であることもできる。コーティングは、多くの異なる機能によって粒子表面に設けることができる。一つの好ましい機構は噴射熱分解である。別の実施形態では、１以上のコーティング前駆体を蒸発させ、高温の粒子表面に融着させ、熱的に反応させて化学蒸着（ＣＶＤ）による薄膜コーティングを形成することができる。ＣＶＤによって成膜される好ましいコーティングには、金属酸化物および元素状金属などがある。さらにコーティングは、コーティング材料が粒子表面に物理的に堆積する物理蒸着（ＰＶＤ）によって形成することができる。ＰＶＤによって成膜される好ましいコーティングには、有機材料および元素状金属などがある。別法として、気体の前駆体を気相で反応させて、例えばサイズが約５ナノメートル未満の小さい粒子を形成し、それを相対的に大きい粒子表面に拡散させ、その表面上で焼結させて、コーティングを形成することができる。この方法はガス−粒子変換（ＧＰＣ）と称される。そのようなコーティング反応がＣＶＤによって起こるか否かとは無関係に、ＰＶＤまたはＧＰＣは温度、前駆体分圧、水分圧および気体流での粒子濃度などのリアクター条件に依存する。別の可能な表面コーティング法は、気相反応物と反応させて粒子表面をその粒子に最初に含まれているものとは異なる材料に変換することである。
【００５０】
さらに、酸化鉛、酸化モリブデンまたは酸化バナジウムなどの揮発性コーティング材料を、コーティングが凝縮によって粒子上に堆積するようにリアクター中に導入することができる。さらに、他の方法を用いて粒子をコーティングすることができる。例えば、粒子およびコーティングの両方に対して可溶性の前駆体を、前駆体溶液で用いることができる。別の実施形態では、コロイド状前駆体および可溶性前駆体を用いて、複合体粒子上に粒子状のコロイドコーティングを形成することができる。複数のコーティングが望まれる場合には、その複数のコーティングを粒子表面に堆積させることができることは明らかであろう。
【００５１】
コーティングは好ましくは、粒子の核が実質的に露出しないように粒子周囲での適合性を維持しながら、可能な限り薄くする。例えばミクロンサイズ粒子上のコーティングは、約２００ナノメートル以下、好ましくは約１００ナノメートル以下、さらに好ましくは約５０ナノメートル以下の平均厚さを有することができる。ほとんどの用途において、前記コーティングは少なくとも約５ナノメートルの平均厚さを有する。
【００５２】
例えば銅粒子は、銀などの別の金属でコーティングを施して、転写材料の熱処理時の酸化に対して表面を安定化させることができる。別法として、銀粒子を、銅、銀／パラジウムまたは銀／白金などの１以上の金属でコーティングして、高導電性を維持しながら、ハンダ浸出耐性を高めることができる。コート粒子の別の好ましい例は、シリカコーティングを有する銀粒子である。それによって、テープへの製造および形成時における粒子凝集が防止される。コーティングは、ある種の用途において焼成遅延障壁として働くことができる。銀テープに形成されると、シリカコーティングはリボンの均一性に良好な影響を与えることができ、導電性トレースの最小部品サイズがそのリボンを用いて形成される。
【００５３】
前記の説明に加えて、テープ組成物に含まれる金属−有機物前駆体などの分子前駆体によって、基板へのテープ転写後に粒子をコーティングすることができる。その場合にコーティングは、転写されたテープの加熱処理時に形成される。
【００５４】
ナノ粒子も、上記のコーティング方法を用いてコーティングすることができる。さらに、ポリマーなどの材料でナノ粒子をコーティングして、高表面エネルギーによるナノ粒子の凝集を防止することが有利な場合がある。それは、シルバートらの報告（P.Y. Silvert et al., Preparation of colloidal silver dispersions by the polyol process, Journal of Material Chemistry, 1997, volume 7(2), pp. 293-299）に記載されている。別の実施形態では、粒子を真性導電性ポリマーでコーティングして、テープ形成時の凝集を防止し、転写リボンの固化後に導電路を提供することができる。さらに別の実施形態では、加熱時にポリマーを分解して、ナノ粒子を一緒に焼結できるようにすることができる。一実施形態において、ナノ粒子をin situで形成し、ポリマーでコーティングする。本発明によるナノ粒子に好ましいコーティングには、スルホン化パーフルオロ炭化水素ポリマー（例：ナフィオン（ＮＡＦＩＯＮ）；E.I. duPont deNemours, Wilmington, DEから入手可能）、ポリスチレン、ポリスチレン／メタクリル酸エステル、ポリビニルピロリドン、ビス（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム、臭化テトラ−ｎ−オクチル−アンモニウムおよびチオール酸アルカン類などがある。
【００５５】
本発明で有用な粒子は、他の化合物で「キャッピング」することもできる。「キャッピング」という用語は、外側表面上に必ずしもコーティングを形成していない粒子の外側表面に結合した化合物を有することを指す。本発明で使用される粒子は、ポリマー、有機金属化合物および金属有機化合物などの官能基含有有機化合物でキャッピングすることができる。これらのキャッピング剤は、粒子凝集の防止、酸化防止および粒子の表面への結合の促進などの各種機能に役立ち得る。本発明の粒子で有用な好ましいキャッピング剤には、アミン化合物、有機金属化合物および金属有機化合物などがある。
【００５６】
本発明による粒子状物は、粒子が第１の相とその第１の相に関連する第２の相を有する複合体粒子であることもできる。好ましい複合体粒子には、炭素−金属、炭素−ポリマー、炭素−セラミック、炭素１−炭素２、セラミック−セラミック、セラミック−金属、金属１−金属２、金属−ポリマー、セラミック−ポリマーおよびポリマー１−ポリマー２などがある。金属−炭素−ポリマーなどの３相の組み合わせも好ましい。一実施形態において、第２の相は第１の相全体に均一に分散している。第２の相は導電性化合物であることができるか、あるいは非導電性化合物であることができる。例えば、金属酸化物などの焼結阻害剤を、銀金属などの金属材料の第１の相に第２の相として含有させて、導電性にほとんど影響することなく金属の焼結を防止することができる。白金やＲｕなどのその他の貴金属を含む金属−炭素複合体粒子が好ましい。
【００５７】
さらに別の例として粒子は、炭素などの支持体上に分散された金属からなるものなどの電気触媒粒子であることができる。そのような粒子は、コダス（Kodas）らによる米国特許第６１０３３９３号（参照によって本明細書にその全体が組み込まれる）に開示されている。
【００５８】
本発明の好ましい実施形態による粒子状物は、実質的に球形であることもできる。すなわちその粒子状物は、尖ったり不規則な形状を持たない。球形粒子はテープ組成物中でより均一に分散し、より良好な分離能を可能とすることから、球形粒子が特に好ましい。それによって、粒子のより高い負荷重量および負荷体積が可能となり、さらにはより均一で欠陥のないテープが可能となる。球形粒子はまた、尖った粒子より摩耗性が低い。
【００５９】
前記によるミクロンサイズ粒子は、例えば噴射熱分解によって製造することができる。ミクロンサイズ粒子製造のための噴射熱分解は、ハンプデン−スミス（Hampden-Smith）らによる米国特許第６３３８８０９（参照によってその全内容が本明細書に組み込まれる）に記載されている。
【００６０】
前記のものに加えて、本発明によるテープ組成物は、グラファイト炭素粒子などの炭素粒子を含むこともできる。テープ組成物中の他の成分に応じて、組成物において、約７５体積パーセントまでの炭素粒子負荷量を得ることができる。炭素粒子の平均粒子サイズは好ましくは約１μｍ以下であり、炭素粒子は有利には２峰性または３峰性粒子サイズ分布を有することができる。グラファイト炭素は約１３７５μΩ−ｃｍのバルク固有抵抗を有し、比較的低コストが要求される導電体組成物ならびに比較的低コストが要求される抵抗体組成物において特に有用である。その炭素はまた、表面積が５０ｍ2／ｇより大きい、例えば１００ｍ2／ｇより大きい、好ましくは１５０ｍ2／ｇより大きい、さらに好ましくは２００ｍ2／ｇより大きい高表面積炭素であることもできる。
【００６１】
導電性、抵抗性および誘電体回路構成部品の製造における組成物を作る本発明による一つの方法は、機能性材料に変換することができる好適な分子前駆体を利用するものである。導電体、誘電体および抵抗体の印刷用の金属有機前駆体の開発において、いくらかの進歩があった（例えば、″Chemical aspects of solution routes to perovskite-phase mixed-metal oxides from metal-organic precursors,″ C.D. Chandler, C Roger, and M. J. Hampden-Smith, Chem. Rev. 93, 1205-1241 (1993)参照）。機能性相への化学前駆体は、低温で最終材料に変換するものでなければならない。その調製物は、合成が容易で、環境に優しく、無機または有機配位子のクリーンな脱離を提供し、他の前駆体構成要素と適合性でなければならない。他の要素は、各種溶媒中での溶解度、搬送プロセス中の安定性、均一な薄膜形成、基板への良好な付着、高歩留まりおよび長い貯蔵期間である。前駆体の変換にレーザを用いる場合、前駆体組成物は使用されるレーザ波長で高い吸収性のものであることで、効率的なレーザエネルー結合を促進して、低レーザパワーでの分解を可能とするものでなければならない。それによって、レーザ処理時の基板損傷が防止される。
【００６２】
金属−配位子結合は、金属有機前駆体の選択において非常に重要な要素である。低−オーム抵抗体での導電性相の場合、その結合は、銀、金、ニッケル、白金、銅、パラジウムまたはそれら元素の合金などの導電体における金属部品の形成時における配位子の完全な脱離が可能となるだけの反応性を有するものでなければならない。好ましい前駆体群には、金属カルボン酸塩、アルコキシドおよび少なくとも一つの金属−酸素結合を有するジケトン酸塩などがある。金属に応じて、チオール酸化合物およびアミン類を、特別に必要な特性のものとすることができる。
【００６３】
誘電体、フェライトおよび抵抗体用の電気−セラミック材料の堆積には、単一の酸化物または混合酸化物へのクリーンで低温の変換を受ける前駆体が必要である。それは、電子業界で現在使用されている高火度組成物に類似したものである必要がある。これら金属酸化物系調製物に関与する代表的な反応機構は、ゾル−ゲル法で通常用いられるアルコキシドの縮合、重合または脱離反応である。他の反応経路には、エーテル、無水カルボン酸またはエステルの脱離が関与する。
【００６４】
本発明はまた、低温でテープ材料を変換するための前駆体、添加剤および溶媒の組み合わせに関するものである。副生成物を完全に排除した低温での変換が達成できる場合であっても、金属酸化物材料はやはり、適切な結晶化および圧密化のためには、やや高めの温度での処理を必要とする可能性がある。それとは対照的に、銀、金、パラジウムおよび銅などの重要な金属を本発明に従って堆積させることができ、注意深く設計された前駆体組成物を用いて、２００℃以下、場合によっては１５０℃以下、あるいはさらには１２５℃以下の温度で、ポリイミド基板などのポリマー基板への良好な付着性を持たせながら、導電性部品に変換することができる。錯混合金属酸化物に必要な比較的低い堆積温度により、制御された化学量論を有する材料の構造が得られると考えられ、場合によっては新たな準安定結晶構造への速度論的経路を提供するものであると考えられる。
【００６５】
導電性、誘電体および抵抗性部品用の特に好ましい前駆体組成物について、以下により詳細に説明する。
本発明によるテープ組成物は、単独または粒子状物との組み合わせで分子前駆体を含むことができる。導電性部品または低オーム抵抗体用などの金属相の好ましい例には、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、アンチモン（Ｓｂ）およびスズ（Ｓｎ）への前駆体などがある。他の分子前駆体には、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）および同様の金属への前駆体などがあり得る。分子前駆体は、テープ組成物に可溶であるか不溶性であることができる。
【００６６】
概して、金属への変換時にラジカル機構によって配位子を脱離させる金属前駆体化合物は、形成される化学種が安定なラジカルであり、従ってその前駆体の分解温度を低下させる場合には特に好ましい。
【００６７】
さらに、前駆体変換時にクリーンに脱離し、基板（または形成された機能性構造）から完全に消失する配位子を有する分子前駆体が、炭素汚染や硝酸塩などのアニオン性化学種による汚染に対する感受性が低いことから好ましい。従って、導電体に用いられる金属に好ましい前駆体は、無水カルボン酸、エーテルまたはエステルなどの小型の分子を脱離させることで金属、金属酸化物または混合金属酸化物に変換すると考えられるカルボン酸化合物、アルコキシドまたはそれらの組み合わせである。炭酸金属塩、特にはフルオロカルボン酸化合物などのハロゲノカルボン酸化合物が、高い溶解度から特に好ましい金属前駆体である。その前駆体は、前駆体の結晶の形態でテープ組成物中に存在することができ；少なくとも部分的に結合剤と結合またはそれと会合していることができ；非晶質型で存在することができ；あるいは少なくとも部分的に、粒子、ポリマー溶媒および添加剤などの別の化合物と会合していることができる。
【００６８】
分子前駆体は、水系溶媒または有機溶媒中で用いることができる。溶媒の主要な役割は、キャリア上へのテープ材料の堆積を補助したり、あるいはリボン構造の形成を助ける等である。リボン構造が完成したら、溶媒をリボン製造プロセスの一部として部分的または完全に除去することができる。テープ製造には代表的には、有機溶媒が使用される。
【００６９】
本発明によるテープ組成物で使用することができる銀前駆体の例を、下記の表１に示してある。
表１：銀前駆体分子化合物および塩
【００７０】
【表１】
2005506901.tif 000002
前記以外に、中性の無機または有機配位子を有する錯銀塩も前駆体として用いることができる。これらの塩は通常、硝酸塩、ハロゲン化物、過塩素酸塩、水酸化物およびテトラフルオロホウ酸塩の形態となる。例を表２に示してある。
【００７１】
表２：錯銀塩前駆体
【００７２】
【表２】
2005506901.tif 000003
分子金属前駆体は、水系溶媒または有機溶媒中で用いることができる。有機溶媒中の銀についての好ましい分子前駆体には、硝酸Ａｇ、ネオデカン酸Ａｇ、トリフルオロ酢酸Ａｇ、酢酸Ａｇ、乳酸Ａｇ、シクロヘキサン酪酸Ａｇ、炭酸Ａｇ、酸化Ａｇ、エチルヘキサン酸Ａｇ、アセチルアセトン酸Ａｇ、エチル酪酸Ａｇ、ペンタフルオロプロピオン酸Ａｇ、安息香酸Ａｇ、クエン酸Ａｇ、ヘプタフルオロ酪酸Ａｇ、サリチル酸Ａｇ、デカン酸ＡｇおよびグリコールＡｇなどがある。上記の中で、銀に関して特に好ましい分子前駆体には、酢酸Ａｇ、硝酸Ａｇ、トリフルオロ酢酸Ａｇおよびネオデカン酸Ａｇなどがある。前記の銀前駆体の中で最も好ましいものは、トリフルオロ酢酸Ａｇおよびネオデカン酸Ａｇである。好ましい前駆体は通常、高溶解度および高金属収量を有する。例えば、トリフルオロ酢酸Ａｇは、ジメチルアセトアミド中で約７８重量％という溶解度を有し、トリフルオロ酢酸Ａｇは本発明による特に好ましい銀前駆体である。
【００７３】
水系溶媒についての好ましい分子銀前駆体には、硝酸Ａｇ、フッ化銀またはフッ化水素銀（ＡｇＨＦ2）などのＡｇ−フッ化物、チオ硫酸Ａｇ、トリフルオロ酢酸Ａｇおよび銀塩の可溶性ジアミン錯体などがある。
【００７４】
約２００℃以下などの低温で分解する固体での銀前駆体も使用可能である。例としては、酸化Ａｇ、硝酸Ａｇ、炭酸Ａｇ、乳酸Ａｇ、亜硫酸Ａｇおよびクエン酸Ａｇなどがある。
【００７５】
噴射堆積などでのより揮発性の高い分子銀前駆体が望ましい場合、前駆体は、アルケンβ−ジケトン酸銀Ｒ2（ＣＨ）2Ａｇ（［Ｒ′ＣＯＣＨ＝Ｃ（Ｏ−）ＣＲ″］（式中、Ｒ＝メチルまたはエチルであり；Ｒ′、Ｒ″＝ＣＦ3、Ｃ2Ｆ5、Ｃ3Ｆ7、ＣＨ3、ＣmＨ2m+1（ｍ＝２〜４）である）、あるいはカルボン酸銀、β−ジケトン酸銀または銀シクロペンタジエニド類のトリアルキルホスフィンおよびトリアリールホスフィン誘導体から選択することができる。
【００７６】
本発明によって好ましいニッケルに関する分子金属前駆体を表３に示してある。水系溶媒とともに用いるのに特に好ましいニッケル前駆体は、アセチルアセトン酸Ｎｉである。
表３：ニッケルに関する分子金属前駆体
【００７７】
【表３】
2005506901.tif 000004
白金金属には各種分子前駆体を用いることができる。好ましい分子前駆体には、ヘキサクロロ白金酸アンモニウム（ＮＨ4）2ＰｔＣｌ6およびテトラクロロ白金酸アンモニウム（ＮＨ4）2ＰｔＣｌ4などの白金のアンモニウム塩；ヘキサクロロ白金酸カリウムＫ2ＰｔＣｌ6、テトラクロロ白金酸ナトリウムＮａ2ＰｔＣｌ4、ヘキサブロモ白金酸カリウムＫ2ＰｔＢｒ6、テトラニトリト白金酸カリウムＫ2Ｐｔ（ＮＯ2）4などのハロゲノ、シュードハロゲノまたはニトリト白金酸のナトリウム塩およびカリウム塩；ヘキサクロロ白金酸Ｈ2ＰｔＣｌ6、ヘキサブロモ白金酸Ｈ2ＰｔＢｒ6、二水素ヘキサヒドロキソ白金酸Ｈ2Ｐｔ（ＯＨ）6などのヒドロキソまたはハロゲノ白金酸の二水素塩；塩化白金ジアミンＰｔ（ＮＨ3）2Ｃｌ2、塩化白金テトラアミン［Ｐｔ（ＮＨ3）4］Ｃｌ2、水酸化白金テトラアミン［Ｐｔ（ＮＨ3）4］（ＯＨ）2、硝酸白金テトラアミン［Ｐｔ（ＮＨ3）4］（ＮＯ2）2、硝酸白金テトラアミンＰｔ（ＮＨ3）4（ＮＯ3）2、重炭酸白金テトラアミン［Ｐｔ（ＮＨ3）4］（ＨＣＯ3）2、テトラクロロ白金酸白金テトラアミン［Ｐｔ（ＮＨ3）4］ＰｔＣｌ4などのジアミンおよびテトラアミン白金化合物；２，４−ペンタンジオン酸白金（ＩＩ）Ｐｔ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）2などのジケトン酸白金；硝酸で酸性とした二水素ヘキサヒドロキソ白金酸Ｈ2Ｐｔ（ＯＨ）6などの白金の硝酸塩；亜硫酸Ｐｔ、シュウ酸Ｐｔなどの他の白金塩；および［Ｐｔ（ＣＮ）6］4+などの他のＮ−供与体配位子を有する白金塩などがある。
【００７８】
有機系溶液で有用な白金前駆体化合物には、カルボン酸Ｐｔ類または混合カルボン酸塩などがある。カルボン酸塩の例には、ギ酸Ｐｔ、酢酸Ｐｔ、プロピオン酸Ｐｔ、安息香酸Ｐｔ、ステアリン酸Ｐｔ、ネオデカン酸Ｐｔなどがある。有機媒体で有用な他の前駆体には、Ｐｔ（ジアミノプロパン）（エチルヘキサノエート）などのアミノ有機白金化合物などがある。白金前駆体と溶媒の好ましい組み合わせには、ＰｔＣｌ4／Ｈ2Ｏ；Ｈ2Ｐｔ（ＯＨ）6からの硝酸Ｐｔ溶液；Ｈ2Ｐｔ（ＯＨ）6／Ｈ2Ｏ；Ｈ2ＰｔＣｌ6／Ｈ2Ｏ；および［Ｐｔ（ＮＨ3）4］（ＮＯ3）2／Ｈ2Ｏなどがある。
【００７９】
水系の系に有用な金前駆体には、塩化Ａｕ（ＡｕＣｌ3）およびテトラクロロ金酸（ＨＡｕＣｌ4）などがある。
有機系調製物で有用な金前駆体には、チオール酸Ａｕ、酢酸Ａｕ  Ａｕ（Ｏ2ＣＣＨ3）3などのカルボン酸Ａｕ；イミダゾール・エチルヘキサン酸金などのアミノ有機金カルボン酸塩；酢酸・イソ酪酸水酸化金などの混合金カルボン酸塩；チオカルボン酸Ａｕおよびジチオカルボン酸Ａｕなどがある。
【００８０】
低温変換で好ましい金分子前駆体は、混合カルボン酸塩または混合アルコキソ金属カルボン酸塩などの１組の異なる配位子を有する化合物である。１例を挙げると、酢酸イソ酪酸水酸化金は、酢酸金より低い温度である１５５℃で分解する。別の例を挙げると、酢酸ネオデカン酸水酸化金は、さらに低温である１２５℃で金属の金に分解する。さらに別の例は、酢酸トリフルオロ酢酸水酸化金、ビス（トリフルオロ酢酸）水酸化金および酢酸ピバリン酸水酸化金から選択することができる。
【００８１】
他の有用な金前駆体には、アジ化ＡｕおよびＡｕ−イソシアニドなどがある。噴射堆積などにおいてさらに揮発性の分子金前駆体が望まれる場合、前記前駆体は、
カルボン酸ジアルキルおよびモノアルキル金、Ｒ3-nＡｕ（Ｏ2ＣＲ′）n（ｎ＝１，２）（Ｒ＝メチル、エチル；Ｒ′＝ＣＦ3、Ｃ2Ｆ5、Ｃ3Ｆ7、ＣＨ3、ＣmＨ2m+1（ｍ＝２〜９）；
β−ジケトン酸ジアルキルおよびモノアルキル金、Ｒ3-nＡｕ［Ｒ′ＣＯＣＨ＝Ｃ（Ｏ−）ＣＲ″］n（ｎ＝１、２）（Ｒ＝メチル、エチル；Ｒ′、Ｒ″＝ＣＦ3、Ｃ2Ｆ5、Ｃ3Ｆ7、ＣＨ3、ＣmＨ2m+1（ｍ＝２〜４）；
ジアルキルおよびモノアルキル金アルコキシド、Ｒ3-nＡｕ（ＯＲ′）n（ｎ＝１，２）（Ｒ＝メチル、エチル；Ｒ′＝ＣＦ3、Ｃ2Ｆ5、Ｃ3Ｆ7、ＣＨ3、ＣmＨ2m+1（ｍ＝２〜４）、ＳｉＲ″3（Ｒ″＝メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル）；
ホスフィン金錯体：ＲＡｕ（ＰＲ′3）（Ｒ、Ｒ'＝メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル）；
Ｒ3Ａｕ（ＰＲ′3）（Ｒ、Ｒ′＝メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル）
から選択することができる。
【００８２】
本発明による有機系前駆体組成物においてパラジウムに対する特に有用な前駆体には、酢酸Ｐｄ、プロピオン酸Ｐｄ、エチルヘキサン酸Ｐｄ、ネオデカン酸Ｐｄおよびトリフルオロ酢酸Ｐｄなどのフルオロカルボン酸Ｐｄのようなカルボン酸Ｐｄ、ならびにＰｄ（ＯＯＣＨ）（ＯＡｃ）、Ｐｄ（ＯＡｃ）（エチルヘキサノエート）、Ｐｄ（エチルヘキサノエート）2、Ｐｄ（ＯＯＣＨ）1.5（エチルヘキサノエート）0.5、Ｐｄ（ＯＯＣＨ）（エチルヘキサンノエート）、Ｐｄ（ＯＯＣＣＨ（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）ＣＯＯＨ）m（エチルヘキサノエート）、Ｐｄ（ＯＰｒ）2、Ｐｄ（ＯＡｃ）（ＯＰｒ）、シュウ酸Ｐｄ、Ｐｄ（ＯＯＣＣＨＯ）m（ＯＯＣＣＨ2ＯＨ）n＝（グリコール酸グリオキシル酸パラジウム）などの混合カルボン酸塩およびＰｄ−アルコキシドなどがある。特に好ましいパラジウム前駆体は、トリフルオロ酢酸Ｐｄである。
【００８３】
水系組成物に関して有用なパラジウム前駆体には、水酸化パラジウムテトラアミン［Ｐｄ（ＮＨ3）4］（ＯＨ）2；硝酸ＰｄであるＰｄ（ＮＯ3）2；シュウ酸ＰｄであるＰｄ（Ｏ2ＣＣＯ2）2；塩化ＰｄであるＰｄＣｌ2；塩化パラジウムテトラアミン［Ｐｄ（ＮＨ3）4］Ｃｌ2、水酸化パラジウムテトラアミン［Ｐｄ（ＮＨ3）4］（ＯＨ）2、硝酸パラジウムテトラアミン［Ｐｄ（ＮＨ3）4］（ＮＯ3）2、硝酸パラジウムジアミン［Ｐｄ（ＮＨ3）2］（ＮＯ3）2およびテトラクロロパラジウム酸パラジウムテトラアミン［Ｐｄ（ＮＨ3）4］［ＰｄＣｌ4］のようなジアミンおよびテトラアミンパラジウムの塩化物、水酸化物または硝酸塩などがある。
【００８４】
分子銅前駆体化合物を選択する場合、その化合物は酸化銅その他の導電性銅部品の導電性に悪影響を与える化学種を形成することなく、処理時に反応して金属銅となることが望ましい。一部の銅分子前駆体が、高温での熱分解によって銅を形成する。他の分子銅前駆体では、銅金属への変換を行うのに還元剤が必要である。還元剤とは、酸化を受けることで別の物質の還元を引き起こす材料である。還元剤は１以上の電子を失い、酸化を受けたと称される。
【００８５】
還元剤の導入は、前駆体組成物に可溶であることで、堆積の前または後にテープ組成物中で銅への還元を行う化学薬剤（例：ギ酸）の形で行うことができる。場合によっては、ギ酸Ｃｕまたは次亜リン酸Ｃｕでの場合のように分子銅前駆体の配位子が還元性を有することで、銅金属への還元が起こる。しかしながら、金属銅生成その他の前駆体組成物中で早期に起こる他の望ましくない副反応は回避すべきである。従って前記配位子は、好適な銅分子前駆体の選択における重要な要素となり得る。前駆体の熱分解または還元の際、配位子は、好ましくは銅部品中に組み込まれる可能性がある炭素その他の残留物を形成することなく、系をクリーンに出ていく必要がある。炭素汚染が有害である場合には、無機配位子を含む銅前駆体が好ましい。分子銅前駆体についての他の望ましい特性は、銅金属への還元における低い分解温度または処理温度、特定の溶媒／媒体中での高溶解度による金属収量の向上および高密度部品の取得であり、その化合物は環境に優しいものでなければならない。
【００８６】
本発明による好ましい銅前駆体には、ギ酸Ｃｕおよびネオデカン酸Ｃｕなどがある。水系組成物に有用な分子銅前駆体には、硝酸Ｃｕおよびそれのアミン錯体；ギ酸Ｃｕおよび酢酸Ｃｕなどのカルボン酸Ｃｕ；ならびにヘキサフルオロアセチルアセトン酸Ｃｕなどのβ−ジケトン酸Ｃｕおよび塩化銅などの銅塩などがある。
【００８７】
有機系調製物に有用な分子銅前駆体には、エチルヘキサン酸Ｃｕ；ネオデカン酸Ｃｕ；メタクリル酸Ｃｕ；トリフルオロ酢酸Ｃｕ；ヘキサン酸Ｃｕなどのカルボン酸Ｃｕおよびフルオロカルボン酸Ｃｕ、ならびにシクロオクタジエン・ヘキサフルオロアセチルアセトン酸Ｃｕなどのβ−ジケトン酸銅および塩化Ｃｕなどの銅塩などがある。
【００８８】
前記のものの中で、水への溶解度が非常に高く、有効な還元剤であるギ酸をin situで生成することから、ギ酸Ｃｕが特に好ましい。
本発明で有用な銅前駆体は、銅Ｉおよび銅ＩＩ化合物と分類することもできる。それらは、無機、金属有機および有機金属と分類することができる。それらは、水素化銅類、銅アミド類、アルケン銅類、アリル銅類、銅カルボニル類、銅メタロセン類、シクロペンタジエニル銅類、銅アレン類、炭酸銅類、水酸化銅類、カルボン酸銅類、酸化銅類、有機銅、β−ジケトン酸銅類、銅アルコキシド類、銅β−ケトイミネート類、ハロゲン化銅類、アルキル銅類と分類することもできる。銅化合物は、中性供与体配位子を有する場合があり、あるいは中性配位子を持たない場合がある。銅Ｉ化合物は、不均化反応には特に有用である。不均化生成物は、銅金属および銅ＩＩ化合物である。場合によっては、中性配位子も生成物である。
【００８９】
新規な手法では、銅ＩＩ生成物を還元剤を用いて急速に銅Ｉ化合物に変換し戻すことができる。銅ＩＩの銅Ｉへの還元に適した還元剤は当業界では公知である。銅前駆体に関して有用な還元剤には、エチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、３−アミノプロパノール、モノ−、ジおよびトリ−エタノールアミンなどがある。有用な還元剤は、米国特許第５３７８５０８号（参照によって、その全内容が本明細書に組み込まれるものとする）に記載されている。得られた銅Ｉ化合物は、不均化を介してさらに反応して、さらなる銅および銅ＩＩ化合物を生成する。過剰の還元剤を用いたこの手法により、銅Ｉ化合物を用いて銅ＩＩ化合物を生成することなく純粋な銅金属を生成することができる。
【００９０】
銅化合物はまた、銅粒子のキャッピングを行うためのキャッピング剤として用いることもできる。銅粒子はナノ粒子であることができる。ヤコブセン（Jacobsen）による米国特許第６２９４４０１号にはキャッピング手順が記載されており、それは参照によって、その全内容が本明細書に組み込まれるものとする。
【００９１】
上記のように、２種類以上の分子金属前駆体を組み合わせて金属合金および／または金属化合物を形成することができる。銀に基づく合金を作る上で好ましい前駆体の組み合わせには、硝酸Ａｇおよび硝酸Ｐｄ；酢酸Ａｇおよび［Ｐｄ（ＮＨ3）4］（ＯＨ）2；トリフルオロ酢酸Ａｇおよび［Ｐｄ（ＮＨ3）4］（ＯＨ）2；ならびにネオデカン酸Ａｇおよびネオデカン酸Ｐｄなどがある。分子前駆体のある特に好ましい組み合わせは、トリフルオロ酢酸Ａｇおよびトリフルオロ酢酸Ｐｄである。他の好ましい合金は、Ａｇ／ＰｔおよびＡｇ／Ｃｕである。
【００９２】
合金を形成するには、２種類（またはそれ以上）の分子金属前駆体が類似の分解温度を有することで、一方の金属化学種が他方の化学種の前に生成されることを回避しなければならない。好ましくは、前記異なる分子前駆体の分解温度は、５０℃以内、さらに好ましくは２５℃以内である。
【００９３】
金属以外に、本発明のテープ組成物は、導電性金属酸化物、絶縁性金属酸化物および誘電体などの金属酸化物を生じるように調製することもできる。
用途によっては、透明または半透明な導電性部品を用いる必要がある。例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）は、ディスプレイ用途での使用の場合などに、透明な導電性部品を形成する上で有用である。アンチモン・スズ酸化物（ＡＴＯ）は、エレクトロクロミック用途で使用される色調節性酸化物層として有用である。
【００９４】
そのような透明導電性部品も、本発明に従って製造することができる。ＩＴＯの場合、インジウムに関して有用な分子前駆体には、硝酸Ｉｎ；塩化Ｉｎ；酢酸Ｉｎなどのカルボン酸Ｉｎ；フッ化物、塩化物または臭化物誘導体などのプロピオン酸Ｉｎ類；アセチルアセトン酸Ｉｎ、フルオロアセチルアセトン酸Ｉｎおよびトリフルオロアセチルアセトン酸Ｉｎなどのβ−ジケトン酸塩；Ｉｎ（ｐｚ）3ＢＨなどの水素化ホウ素ピラゾリル化合物；Ｉｎ−フルオロアルコキシドなどのＩｎ−アルコキシド；ならびにＩｎ−アミド類などがある。エチルヘキサン酸インジウムイソプロポキシドなどの混合アルコキソカルボン酸も有用である。
【００９５】
ＩＴＯまたはＡＴＯにおけるスズに関して有用な分子前駆体には、四塩化Ｓｎ；二塩化ＳｎなどのＳｎ−ハロゲン化物；酢酸Ｓｎまたはエチルヘキサン酸Ｓｎなどのカルボン酸Ｓｎ；Ｓｎ（ＯtＢｕ）4などのＳｎ−アルコキシド類；グリコール酸Ｓｎなどのヒドロキシカルボン酸Ｓｎ；ならびにヘキサフルオロアセチルアセトン酸Ｓｎなどのβ−ジケトン酸塩などがある。
【００９６】
アンチモンに関して有用な分子前駆体には、三塩化Ｓｂ；酢酸Ｓｂまたはネオデカン酸Ｓｂなどのカルボン酸アンチモン；Ｓｂ−メトキシド、Ｓｂ−エトキシド、Ｓｂ−ブトキシドなどのアンチモンアルコキシド類などがある。
【００９７】
抵抗体テープ組成物
本発明はまた、低−、中−および高−オーム抵抗体を製造するためのテープ組成物に関するものでもある。中ないし高オーム抵抗体用の主要な種類の導電体構成要素材料には、金属ルチル、パイロクロールおよびペロブスカイト相などがあり、その多くがルテニウムを含む。例としては、ＲｕＯ2、Ｐｂ2Ｒｕ2Ｏ6-7、ＳｒＲｕＯ3などがある。それらのルテニウム酸塩と同様の挙動を示す他の金属酸化物を用いることができる。Ｒｕに代わるものとしては、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓなどがあり得る。ＬａおよびＴａ化合物も使用可能である。他の導電性相には、炭素、酸化亜鉛、酸化インジウム、ＩＴＯおよび導電性ガラスなどの材料などがある。抵抗体の絶縁部品は、ホウケイ酸鉛ガラス組成物など（これに限定されるものではない）の多くの種類のガラス材料から形成することができる。
【００９８】
本発明はまた、個々の前駆体を用いた場合より低い反応温度で有用な抵抗体に変換することができる前駆体の新規な組み合わせに関するものでもある。一実施形態において、金属酸化物前駆体の混合物を水溶液に溶かし、３００℃で導電性ルテニウム酸塩相を有する非晶質のホウケイ酸鉛亜鉛アルミニウムガラスを形成するように調製する。この調製物は、ニトロシル硝酸ルテニウム前駆体と酢酸鉛前駆体を含有して、酢酸鉛、硝酸アルミニウム、ホウ酸、酢酸亜鉛およびヒュームドシリカナノ粒子がガラス相を形成したルテニウム酸鉛導電性相を形成することができる。有機系前駆体組成物用の好ましい組み合わせには、ＤＭＡｃまたはテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などの溶媒中の鉛、アルミニウム、亜鉛、ホウ素および何らかのシリカナノ粒子またはシラン前駆体に関する他のエチルヘキサン酸金属とエチルヘキサン酸ルテニウムなどがある。絶縁性マトリクス用の前駆体には、有機シラン類ならびにシリカへの前駆体などのゾル−ゲル型材料などがある。別のマトリクスも、ポリアミン酸などのポリマー前駆体から誘導することができる。他のポリマーマトリクス相には、非常に多様なポリマー樹脂類などがある。
【００９９】
抵抗体テープ組成物は、各種金属前駆体を含んでいても良い。金属前駆体には、金属酸化物、ガラス−金属酸化物、金属酸化物−ポリマーおよびそれらの組み合わせに変換することができる分子などがあり得る。低オーム抵抗体は代表的には、制御された量のガラスまたは金属酸化物などの絶縁相を有する銀金属などの導電性相などがある。代表的には、低オーム抵抗体組成物は、少なくとも５０体積％の絶縁相を含む。高オーム抵抗体は代表的には、制御された量の絶縁相を含む導電性酸化物相（例：ルテニウム酸化合物）などがある。従って本発明の抵抗体前駆体組成物には、導電性相への分子前駆体および絶縁層への分子前駆体が含まれる。
【０１００】
性質に応じて、抵抗体への分子前駆体は、以下のように反応することができる。
加水分解／縮合
Ｍ（ＯＲ）n＋Ｈ2Ｏ→［ＭＯx（ＯＲ）n-x］＋ＭＯy；
無水物脱離
Ｍ（ＯＡｃ）n→［ＭＯx/2（ＯＡｃ）n-x］＋ｘ／２Ａｃ2Ｏ
→ＭＯy＋ｎ−ｘＡｃ2Ｏ；
エーテル脱離
Ｍ（ＯＲ）n→［ＭＯx（ＯＲ）n-x］＋Ｒ2Ｏ→ＭＯy＋ｎ−ｘＲ2Ｏ；
ケトン脱離
Ｍ（ＯＯＣＲ）（Ｒ′）→ＭＯy＋Ｒ′ＲＣＯ；
エステル脱離
Ｍ（ＯＲ）n＋Ｍ′（ＯＡｃ）n
→［ＭＭ′Ｏx（ＯＡｃ）n-x（ＯＲ）n-x］＋ＲＯＡｃ；
［ＭＭ′Ｏx（ＯＡｃ）n-x（ＯＲ）n-x］→ＭＭ′Ｏy＋ｎ−ｘＲＯＡｃ；
アルコール誘導エステル脱離
Ｍ（ＯＡｃ）n＋ＨＯＲ→［ＭＯx（ＯＡｃ）n-x］→ＭＯy；
小分子誘導酸化
Ｍ（ＯＯＣＲ）＋Ｍｅ3ＮＯ→ＭＯy＋Ｍｅ3Ｎ＋ＣＯ2；
アルコール誘導エステル脱離
ＭＯ2ＣＲ＋ＨＯＲ→ＭＯＨ＋ＲＣＯ2Ｒ（エステル）
ＭＯＨ→ＭＯ2；
エステル脱離
ＭＯ2ＣＲ＋ＭＯＲ→ＭＯＭ＋ＲＣＯ2Ｒ（エステル）；
縮重合
ＭＯＲ＋Ｈ2Ｏ→（ＭａＯｂ）ＯＨ＋ＨＯＲ
（ＭａＯｂ）ＯＨ＋（ＭａＯｂ）ＯＨ→［（ＭａＯｂ）Ｏ（ＭａＯｂ）Ｏ］。
【０１０１】
特に好ましい手法は、エステル脱離である。
抵抗体用途におけるテープ組成物中の導電性相への好ましい前駆体は、金属相に関して前述しており、金属アルコキシド類、カルボン酸塩類、アセチルアセトン酸塩類およびその他などがある。有用な範囲の温度での温度安定性のため、抵抗体調製物ではルテニウム酸塩が用いられるのが普通である。特に好ましいルテニウム酸塩前駆体は、ニトロシル硝酸Ｒｕ、エチルヘキサン酸Ｒｕおよび他のルテニウム樹脂酸塩材料などのルテニウム化合物である。他の好ましい組み合わせは、いずれかのルテニウム化合物と酢酸Ｐｂ、硝酸Ｐｂまたはエチルヘキサン酸Ｐｂなどの鉛前駆体；硝酸Ｂｉ、カルボン酸Ｂｉおよびβ−ジケトン酸Ｂｉなどのビスマス前駆体；ならびに硝酸Ｓｒまたはカルボン酸Ｓｒなどのストロンチウム前駆体との組み合わせである。
【０１０２】
ＩｒＯ2、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＬａＢ6、ＴｉＳｉ2またはＴａＮへの前駆体などの導電性の非ルテニウム酸塩材料への他の前駆体を用いることができる。絶縁相への前駆体には、ＰｂＯ、Ｂ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3への前駆体などがある。そのような前駆体には、ホウ酸、Ｓｉ−アルコキシド、硝酸Ａｌ、エチルヘキサン酸Ａｌその他のカルボン酸Ａｌなどがあり得る。絶縁相／導電性相の比を調節して、所望の特性を有する抵抗体を得ることができる。
【０１０３】
低オーム抵抗体に関する他の好ましい導電性相前駆体には、銀などの金属、ルテニウム酸金属、ならびに他の導電性金属、金属の酸化物、窒化物、炭化物、ホウ化物およびケイ化物化合物などがある。特に好ましい前駆体は、トリフルオロ酢酸Ａｇ、ネオデカン酸Ａｇ、水酸化パラジウムテトラアミン、ネオデカン酸Ｐｄおよびトリフルオロ酢酸Ｐｄである。
【０１０４】
抵抗体は分子前駆体のみから誘導可能であるが、抵抗体テープ組成物は、導電体前駆体の粉末ならびに絶縁体の粉末または絶縁体と導電性相への分子前駆体の粉末を含むこともできる。好ましい導電体粉末には、ルテニウム酸ストロンチウム、ビスマスおよび鉛などのルテニウム酸金属などがある。好ましい絶縁体粉末には、ホウケイ酸鉛ガラスおよび他のホウケイ酸ガラス類などがある。絶縁相への好ましい分子前駆体には、金属アルコキシド類およびカルボン酸塩などがある。
【０１０５】
抵抗体テープ組成物は、導電体の粉末および絶縁体の粉末を含むことができる。好ましい導電体粉末には、ルテニウム系金属酸化物などがある。好ましい絶縁体粉末には、融点が約５００℃以下、さらに好ましくは約４００℃以下以下のガラスなどの低融点ガラスなどがあり得る。その粉末は小さい粒子サイズを有することが好ましい。
【０１０６】
抵抗体の導電体相は、金属あるいは金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、金属オキシ炭化物、金属オキシ窒化物、金属硫化物、金属オキシ硫化物、金属ケイ化物または金属ゲルマニウム化物などの金属含有化合物を含むことができる。導電体相はまた、グラファイト炭素などの炭素を含むこともできる。好ましい導電体金属には、銀、銅、ニッケルなどがある。好ましい金属酸化物には、ＲｕＯ2、ＳｒＲｕＯ3、ＢｉxＲｕyＯzおよび他のＲｕ系混合金属酸化物などがある。
【０１０７】
絶縁体相は、ガラスを含むことができる。それは、セラミックまたはガラスセラミックを含むこともできる。ガラスは、シリカ、鉛系ガラス、ホウケイ酸鉛、ホウケイ酸鉛アルミニウムガラスまたは銀系ガラスであることができる。
【０１０８】
抵抗体テープ組成物で好ましい処理温度は、約９００℃以下、さらに好ましくは約５００℃以下、さらに好ましくは約４００℃以下、さらに好ましくは約３００℃以下である。好ましい処理時間は、約５分以下、さらに好ましくは約１分以下である。
【０１０９】
抵抗体組成物は、導電体ナノ粒子とガラス前駆体材料とを組み合わせたものであることもできる。抵抗体組成物はまた、ルテニウム酸塩前駆体および／または粒子とシリカへのゾル−ゲル前駆体または複数成分ガラス相とを組み合わせたものであることができる。抵抗体組成物はまた、エチルヘキサン酸金属型前駆体などの有機溶媒と適合性の前駆体を含むこともできる。抵抗体組成物は、水系または有機キャリア中の粉末および前駆体の組み合わせであることができる。
【０１１０】
抵抗体組成物は、抵抗体の接続性および電流通過面積を制限するＳｉＯ2、ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｎＯまたはＳｎＯ2などの何らかの絶縁相または半導電性相を持ったまたは持たない良好なＴＣＲ特性を示す金属または金属合金を含むことができる。例えば１００ｐｐｍ／℃以下の温度抵抗係数（ＴＣＲ）を有するＡｇ／Ｐｄ合金を製造することができる。Ｎｉ／Ｃｒなどの合金および他の一般的な抵抗体合金を、フォーミングガスを用いるなどの正確な処理条件下で製造することも可能である。
【０１１１】
本発明は、前駆体および粒子とキャリアとの組み合わせである抵抗体テープ組成物を含むものである。そのテープ組成物は１以上の前駆体および媒体を含むことができる。テープ組成物は、前駆体、媒体および粒子を含むことができる。テープ組成物は、前駆体、媒体およびポリマー前駆体を含むことができる。テープ組成物は、ポリマー、前駆体および媒体を含むことができる。テープ組成物は、ガラスおよび金属酸化物粒子を含むことができる。テープ組成物は、ガラスおよび金属酸化物粒子および前駆体を含むことができる。テープ組成物は、ガラスおよび金属粒子を含むことができる。テープ組成物は、ガラスおよび金属酸化物粒子および前駆体を含むことができる。ガラス粒子は、導電性ガラス、例えばＡｇＩドープＡｇＰＯ3ガラスであることができる。テープ組成物は、粒子用のキャリア材料として前駆体を用いて、セラミック収量を高めることができる。
【０１１２】
本発明はまた、低融点ガラスに由来するマトリクス中での導電性金属と金属酸化物粒子の組み合わせも提供する。本発明はまた、粒子および前駆体由来の導電性金属のマトリクス中の絶縁粒子の組み合わせをも提供する。本発明はまた、ポリマー前駆体または樹脂由来のマトリクス中での複合体粒子、または複合体および単一相粒子、または複合体粒子および前駆体、または複合体粒子および単一相粒子および前駆体の組み合わせをも提供する。
【０１１３】
好ましい導電体粒子または相には、導電性金属、金属酸化物、またはＡｇＩドープリン酸銀ガラスなどの導電性低融点ガラスなどがある。好ましい絶縁体ガラス組成物には、ホウケイ酸鉛およびホウケイ酸ビスマスなどがある。好ましい絶縁体粒子には、絶縁特性を有する多くの金属酸化物などがある。テープ組成物は、導電体への前駆体および絶縁体を含むことができる。テープ組成物は、絶縁粒子を含む導電体への前駆体、あるいは導電性粒子を含む絶縁体への前駆体、あるいはいくつかの前駆体および粒子の組み合わせを含むことができる。テープ組成物は、少量添加のＴＣＲ改良剤を含むことができる。
【０１１４】
低融点ガラス粒子用で好ましい平均粒子サイズは、１μｍ以下、例えば０．５μｍ以下である。２峰性または３峰性の粒子サイズ分布を用いて、粒子の充填密度を高め、構造の最終密度および均一性を高めることが有利である場合がある。全ての粒子について好ましい形態は、レオロジーを向上させ、前駆体組成物における粒子負荷量および処理された抵抗体の密度を最適化する上では球形である。
【０１１５】
本発明のテープ組成物は、各種の材料の組み合わせを含むことができる。抵抗体組成物は複合体であることができる。複合体は、金属−金属、金属−金属酸化物、金属−ポリマー、金属酸化物−ポリマー、金属−ガラスおよび他の組み合わせであることができる。例を挙げると、銀前駆体をパラジウム前駆体と組み合わせて、銀−パラジウム合金を形成することができる。そのテープ組成物は、サージ抵抗体の製造で用いられる。金属酸化物組成物には、ルテニウム系混合金属酸化物および各種ガラスなどがあり得る。金属−ポリマー抵抗体には、粉末および／または前駆体由来の金属ならびにポリマーなどがあり得る。金属には、銀、ニッケル、銅および他の金属などがあり得る。
【０１１６】
金属−ガラス組成物には、金属および各種ガラスなどがあり得る。金属には、銀、銅、ニッケルおよびその他などがあり得る。ガラスには、鉛系ガラスなどがあり得る。
本発明による抵抗体テープ組成物は、有利な微小構造を与え、最小の処理時間および温度で構造の均一性を高める粒子を用いることもできる。従来では、中ないし高オーム抵抗体用の導電体粒子は、かなり高い表面積を有するミクロン以下の大きさのものである。絶縁性マトリクス粒子はこれまで、導電性相より大きく、平均粒子サイズは約１μｍ〜４μｍであった。これによって、ルテニウム酸塩粒子がガラス粒子の界面で分離され、導電体粒子まで流れた湿っているガラスによって分離された導電体粒子の導電性鎖を形成する傾向のある微小構造が形成される。ミクロン以下粒子（サブミクロン粒子）は、導電性相の分散を助け、処理温度および時間を低下させることができる。本発明には、前駆体組成物の全体的均一性を高める上でのガラス用のミクロン以下粒子およびルテニウム酸塩の使用が含まれる。粒子の形態も、前駆体の処理特性において重要な役割を果たす。かなり低い表面積および約１μｍの平均粒子サイズを有する球形ガラスマトリクス粒子によって、より高い負荷量およびより良好なレオロジー特性が可能となる。本発明の一実施形態では、ミクロン以下のサイズのガラス粒子を用いることで、前駆体の均一性が向上する。２峰性サイズ分布を有する球形ガラス粒子の方が、充填効率に関して、１峰性サイズ分布より望ましい。マトリクス粒子が低融点を有し、導電体粒子を湿らせ、良好なＴＣＲ特性および良好な安定性を有することが重要である。最適な抵抗体粒子には、粉末処理後にすでに形成された微小構造を有する複合体粒子などがあり得る。
【０１１７】
本発明の一実施形態ではテープ組成物には、分離されたルテニウム酸塩相を有する複合体粒子、例えばルテニウム酸塩とマトリクスガラスの別の相を組み込んだ粒子を有する複合体粒子中でのホウケイ酸鉛ガラスまたは他の低融点ガラス、あるいは高融点ガラスなどがある。この組成物によって、バルク特性（すなわち、ρ、ＴＣＲ、許容差など）を単一粉末成分のものとすることができる。そのような複合体粒子は、処理温度パラメータへの依存性が低い特性を与える。複合体粒子は、厚膜抵抗体の開発されている微小構造のものと同様の固有の微小構造を有し、ルテニウムおよび他のイオンを有するガラスの誘電体マトリクスにおける相分離ルテニウム酸塩が誘導体領域に拡散している。それは、バルク中の抵抗体材料を焼成し、得られた材料を溶解して「抵抗体」粉末とすることで行われると考えられる。それによって、抵抗体の体積負荷量を示す固有抵抗およびより高い処理温度が可能となると考えられる。
【０１１８】
別の実施形態では、噴射熱分解プロセスで前駆体を組み合わせて、粉末を製造する。本発明のこの実施形態では、複合体抵抗体粒子は実質的に球形である。それによって、ほぼ完全に球形粒子からなるテープ組成物を得ることができる。ルテニウム酸塩抵抗体は、より高い導電体負荷量を有するが、通常においては非球形粒子の使用に関連する粗さおよび多孔性を生じることなく製造することもできる。
【０１１９】
複合体使用の別の利点は、その粒子がバルク特性をより良好に代表する性質を有するという点である。処理では代表的には、非常に堅牢で高性能の抵抗体を得ながら、（拡散誘発の）必要な特性を実現するのに、比較的低温で、必要な時間がより短いものとなる。そのような組成物は、５００℃以下で焼成するよう設計することができる。さらに、ＩＲ炉またはレーザなどのさらに急速な温度プロセスを用いることができると考えられる。
【０１２０】
本発明のさらに別の実施形態では、複合体粒子を別の抵抗体粉末または別のガラス粉末と混合して、比較的低温で所望の特性を得る。比較的高温のガラス組成物を用いる場合、低融点ガラスまたはドーパント材料（ＰｂＯ、ＢｉＯ）を用いて、比較的低温で「抵抗体」粒子を結合させることができる。抵抗体粒子はそれ自体でバルク特性を示すはずであることから、完全に高密度の構造を得て一定の抵抗値を得る必要はない。従って、抵抗体粒子を部分的に径を細くし、低融点ガラス、ポリマー材料またはシラン化剤を浸透させて、水および他の環境要素が抵抗体を変化させないようにすることができると考えられる。ポリマーマトリクス中の複合体抵抗体粒子の高負荷量によって、特性を改善することも可能である。
【０１２１】
本発明による抵抗体テープ組成物は代表的には、前駆体が高粘度媒体に溶解していない限り、ミクロンサイズ粒子および／またはナノ粒子の形態での粒子状物を含む。
低オーム抵抗体組成物では、好ましい粒子組成物には銀、パラジウム、銅、金、白金、ニッケル、それらの合金、それらの複合体（２以上の別の相）、それらの核−シェル構造（コート粒子）などがある。低コスト抵抗体に関しては、粒子組成物は銅アルミニウム、タングステン、モリブデン、亜鉛、ニッケル、鉄、スズ、はんだおよび鉛からなる群から選択することができる。透明導電性粒子を用いることもでき、それには例えばＺｎＯ、ＴｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、インジウム−酸化スズ（ＩＴＯ）、アンチモン−酸化スズ（ＡＴＯ）の粒子状物などがある。窒化チタン、グラファイトおよび非晶質炭素などの各種形態の炭素、ならびに真性導電性ポリマー粒子などの他の導電性粒子も使用可能である。
【０１２２】
本発明で使用可能な他の粒子は、ガラス粒子、好ましくは低融点ガラス粒子、さらに好ましくは銀ドープリン酸ガラスのような導電性低融点ガラス粒子の群に属する。
Ｃｕなどの高融点金属粉末および低融点金属粉末の混合物をテープに形成して、低融点粉末が溶融し、高融点金属粒子間の空隙を充填するようにすることができる。
【０１２３】
最後に、粒子状物は、Ａｇ2Ｏナノ粒子などの導電性相への固体前駆体の形態であることもできる。
抵抗体テープ組成物における粒子の最適充填に関連する下記の説明のほとんどが、誘電体テープ組成物にもそのまま当てはまる。高性能抵抗体を得る従来の手段は、高温でのセラミック／ガラス複合体の焼結を特徴とし、それによって多孔性をなくし、高度の結晶性を可能として高性能を得るものである。低温で処理する場合、焼結は行わず、他の方法を用いて最良の性能を達成しなければならない。複合体の固有抵抗も、対数形複合則に従い、複合体の固有抵抗の対数が相の固有抵抗（ｒi）にその体積分率（Ｖi）を掛けたものの合計である。そこで、空隙または空間によって複合体の導電性が大幅に低下する。さらに、その空隙に関連する応力および水分によって、安定性および再現性が低下する。それにより、再現性のある抵抗体値を得るための２つの実行可能な手段に至る。一つは、抵抗性および絶縁性相の体積分率を最大とするものであり、他方は前記２相の固有抵抗およびそれらの焼成後の形態を制御するというものである。いずれも、材料特性、２相の粒子サイズ分布、焼成プロファイルによって決まる。
【０１２４】
本発明の抵抗体テープ組成物によって、誘電体前駆体組成物について下記で説明するように、低い焼成温度で粒子を効果的に充填することが可能となる。
分子前駆体および粉末（ナノ粒子および／またはミクロンサイズ粒子）を含む抵抗体テープ組成物では、前駆体／粉末の比は理想的には、前駆体由来の材料で粒子状物間の空間を埋めるのに必要な量に相当するものに近い値である。しかしながら、許容範囲における顕著な向上が、比較的低レベルの分子前駆体でも得られる。少なくとも約５体積％、さらに好ましくは少なくとも約１０体積％、さらに好ましくは少なくとも約１５体積％の最終抵抗体が前駆体由来のものであることが好ましい。
【０１２５】
本発明による他の抵抗体テープ組成物は、各種用途において好ましい。代表的には前記テープ組成物は、堆積機構、部品の所望の性能ならびに部品の相対的コストを考慮するものである。例えば、使い捨ての高体積用途用に設計されたポリマーその他の有機基板上の簡単な回路構造では、低コストの前駆体組成物が必要とされるが、優れた特性を有する電子部品は必要とされない。他方、より高度の末端用途では、非常に良好な電気特性を有する電子部品が必要とされ、前駆体組成物の相対的コストはあまり重要な要素ではないのが普通である。
【０１２６】
誘電体テープ組成物
誘電体層の転写および形成用のテープ組成物は、粉末を含まずに分子前駆体を含むことができる。その誘電体組成物はまた、少なくとも１種類の誘電体材料への前駆体および少なくとも１種類の絶縁体材料への前駆体を含むことができる。
【０１２７】
誘電体材料の場合、分子前駆体の変換時における炭素形成によって誘電体損失の程度が高くなる可能性があることから、その形成は回避しなければならない。多くの高ｋ誘電体組成物がバリウムを含む。空気中で処理する場合、バリウム前駆体は炭酸バリウムの形成を受けやすい。炭酸バリウムが形成されると、１０００℃以下でそれを酸化物に変換することはできない。従って、炭酸バリウムは回避しなければならない。さらに、水酸基が誘電体金属酸化物における損失の重要な発生源であり、金属水酸化物を金属酸化物に変換する縮合反応が約８００℃までは完了しない（孤立した表面水酸基のため）ことも知られている。本発明には、ゾル−ゲル系加水分解および縮合手段などの加水分解に基づく化学を回避する前駆体組成物が含まれる。
【０１２８】
低誘電体損失および高誘電率を有する層の場合、多孔性が組み込まれると、高い内部表面積ならびに孔の内部に捕捉された材料、特には空気の寄与の結果として、それらの層の性能に悪影響がある。従って、多孔性は最小限に抑えるべきである。
【０１２９】
所望の誘電体特性をもたらす金属酸化物相も、材料が高度に結晶性であることを必要とする。所望の金属酸化物は、高温になるまで結晶化しないことから、最終相への分子前駆体のみを含む低温前駆体組成物に依存する方法では、材料収量が低く、しかも結晶性が低くなる。逆に、粒子状物材料のみに依存する組成物および方法は、３００℃以下で処理した場合に高い有効性を与える可能性が高い。
【０１３０】
本発明には、これらの問題に対処し、低温で変換されて高性能の誘電体部品を形成することができる誘電体テープ組成物が含まれる。その組成物は、所望の誘電率を有し、低い温度係数を有し、損失が低いＢａＴｉＯ3またはＢａＮｄ2Ｔｉ5Ｏ14などの大きい体積・質量分率の高結晶性で高性能の誘電体粉末を含むことができる。そのテープ組成物は、相対的に小さい分率の別の材料への前駆体を含むことができ、下記の特性を有する前駆体が利用可能である。
【０１３１】
・水酸基の中間体形成を回避する。
・優先的に反応して、多くの異なる結晶相の混合物ではなく、単一相の化学量論錯生成物を与える配位子を有する。
【０１３２】
・処理することで、低温で結晶相を形成することができる。
・高いセラミック収量を有する。
・良好な誘電率（ｋ）、低い損失および小さい温度係数寄与を与えるもの。
【０１３３】
そのような標的相の例には、ＴｉＯ2またはＺｒ0.40Ｓｎ0.66Ｔｉ0.94Ｏ2がある。
本発明の一実施形態は、個々の前駆体で得ることができるものより低い反応温度を提供する分子前駆体の新規な組み合わせを利用するものである。その前駆体は、金属酸化物、ガラス−金属酸化物、金属酸化物−ポリマーおよび他の組み合わせに変換することができる分子を含むことができる。本発明の誘電体テープ組成物は、個々の前駆体で得られるものより低い誘電体部品形成のための反応温度を提供する新規な前駆体組み合わせを含むことができる。そのような組み合わせの１例は、Ｓｎ−、Ｚｒ−およびＴｉ−酸化物前駆体である。
【０１３４】
性質に応じて、その前駆体は下記のように反応することができる。
加水分解／縮合
Ｍ（ＯＲ）n＋Ｈ2Ｏ→［ＭＯx（ＯＲ）n-x］＋ＭＯy；
無水物脱離
Ｍ（ＯＡｃ）n
→［ＭＯx/2（ＯＡｃ）n-x］＋ｘ／２Ａｃ2Ｏ→ＭＯy＋ｎ−ｘＡｃ2Ｏ；
エーテル脱離
Ｍ（ＯＲ）n→［ＭＯx（ＯＲ）n-x］＋Ｒ2Ｏ→ＭＯy＋ｎ−ｘＲ2Ｏ；
ケトン脱離
Ｍ（ＯＯＣＲ）（Ｒ′）→ＭＯy＋Ｒ′ＲＣＯ；
エステル脱離
Ｍ（ＯＲ）n＋Ｍ′（ＯＡｃ）n
→［ＭＭ′Ｏx（ＯＡｃ）n-x（ＯＲ）n-x］＋ＲＯＡｃ；
［ＭＭ′Ｏx（ＯＡｃ）n-x（ＯＲ）n-x］→ＭＭ′Ｏy＋ｎ−ｘＲＯＡｃ；
アルコール誘導エステル脱離
Ｍ（ＯＡｃ）n＋ＨＯＲ→［ＭＯx（ＯＡｃ）n-x］→ＭＯy；
小分子誘導酸化
Ｍ（ＯＯＣＲ）＋Ｍｅ3ＮＯ→ＭＯy＋Ｍｅ3Ｎ＋ＣＯ2；
アルコール誘導エステル脱離
ＭＯ2ＣＲ＋ＨＯＲ→ＭＯＨ＋ＲＣＯ2Ｒ（エステル）
ＭＯＨ→ＭＯ2；
エステル脱離
ＭＯ2ＣＲ＋ＭＯＲ→ＭＯＭ＋ＲＣＯ2Ｒ（エステル）；
縮重合
ＭＯＲ＋Ｈ2Ｏ→（ＭａＯｂ）ＯＨ＋ＨＯＲ
（ＭａＯｂ）ＯＨ＋（ＭａＯｂ）ＯＨ→［（ＭａＯｂ）Ｏ（ＭａＯｂ）Ｏ］。
【０１３５】
特に好ましい手法は、アルコールエステル脱離を利用するゾル−ゲルプロセスを含むエステル脱離である。前駆体の好ましい組み合わせは、エチルヘキサン酸Ｓｎ、エチルヘキサン酸Ｚｒおよびネオデカン酸ジメトキシチタンである。これらの前駆体は、有機系前駆体テープ調製物に有利に用いることができる。この場合、金属アルコキシドの存在により、水は使用できない。これら前駆体で使用される配位子の性質および比率が、低変換温度を達成する上で非常に重要である。一般に、変換時に炭素残留物を残すことなくクリーンに消失することができる小型の配位子が好ましい。例えばそれは、アルコキシド配位子からのエーテルの形成またはカルボン酸塩からの無水物の形成によって行うことができる。別の好ましい組み合わせは、同一または異なる金属中心に結合することができるカルボン酸塩およびアルコキシドなどの混合配位子系の使用である。変換の際には、金属−酸素結合が切断され、小分子が脱離する。比較的低温での有機エステル形成であることから、カルボン酸塩／アルコキシド比約１：１が好ましい。
【０１３６】
前記によれば、有用な前駆体（金属＝Ｓｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｍｇ）には下記のものがある。
１）Ｓｎ−エトキシド、Ｚｒ−プロポキシド、Ｐｂ−ブトキシド、Ｐｂ−イソプロポキシド、ネオデカン酸Ｓｎなどの金属アルコキシド；
２）金属フルオロカルボン酸塩、金属クロロカルボン酸塩、金属ヒドロキソカルボン酸塩などの金属カルボン酸塩（具体例としては、酢酸Ｂａ、エチルヘキサン酸Ｓｎならびに酢酸Ｐｂ、トリフルオロ酢酸Ｐｂおよびエチルヘキサン酸ＰｂなどのＰｂカルボン酸塩などがある）；
３）アセチルアセトン酸Ｐｂおよびヘキサフルオロアセチルアセトン酸Ｐｂなどのβ−ジケト酸Ｐｂを含む金属β−ジケト酸塩；ならびに
４）混合アルコキソ金属カルボン酸塩（金属＝Ｓｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｎｄ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｍｇ）も有用である。例としては、ネオデカン酸ジメトキシチタンがある。誘電体調製物中のジアルコキソチタン・二カルボン酸塩前駆体は、接着促進剤としても働き得る。
【０１３７】
誘電体テープ組成物は、誘電体粉末および絶縁相への前駆体を含むことができる。別の形態として、リボンは絶縁性粉末および誘電体相への前駆体を含むことができる。好ましい誘電体粉末（ナノ粒子またはミクロンサイズ粒子）には、ＢａＴｉＯ3、ニオブ酸鉛マグネシウム（ＰＭＮ）、チタン酸鉛ジルコニウム（ＰＺＴ）、ドープされたチタン酸バリウム（ＢＴＯ）、チタン酸バリウムネオジム（ＢＮＴ）、タンタル酸鉛（Ｐｂ2Ｔａ2Ｏ7）および他のパイロクロールなどがある。これらの粉末は、テープに組み込む前に比較的高温で前焼成することができる。好ましい絶縁性粉末には、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2および絶縁性ガラスなどがある。好ましい絶縁相前駆体には、チタンビス（アンモニウムラクテート）ジヒドロキシドなどの有機チタン酸化合物；ジメトキシチタンビス（ネオデカノエート）またはジブトキシチタンビス（ネオデカノエート）などの混合アルコキソチタンカルボン酸塩；ケイ素メトキシドおよびケイ素エトキシドなどのケイ素アルコキシドなどがある。好ましい誘電体相前駆体には、上記のような混合金属酸化物を形成する金属アルコキシド、カルボン酸塩およびβ−ジケトン酸塩などがある。
【０１３８】
低温で変換されるよう調製される誘電体粒子を含むテープ組成物を用いる場合の別の考慮事項は、粒子が完全に処理された素子の最終的な所望の物性に近い特性を持たなければならないという点である。熱処理時の再結晶および結晶欠陥のアニーリングが５００℃未満の処理温度ではできない場合が多いことから、粒子の固有の特性を最適なものとすることが非常に重要である。組成物は短時間で低温処理され、それは処理中に高ｋ粉末の結晶性を高めるには不十分であることから、最終材料における誘電率を最大とするには、粉末の誘電率を最大とする必要がある。
【０１３９】
一実施形態において、前記テープ組成物は、好ましくは５００より大きい、さらに好ましくは１０００より大きい誘電率（ｋ）を有する誘電体粉末を使用する。粉末の誘電率は、次のように測定することができる。すなわち、乾燥粉末からペレットを圧縮成形し、４００℃で１時間焼成して、水を除去する。ペレットを金属電極間に置き、１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数範囲にわたり、平行板コンデンサとして静電容量を測定する。存在する２つの相が粉末と空気であると仮定して、幾何形状および充填密度に基づいて混合物の対数則を適用し、粉末単独の誘電率を計算する。
【０１４０】
別の実施形態において、テープ組成物は誘電率が２０００より大きい誘電体粉末を用いる。そのような高誘電率は、各種方法で粉末において得ることができる。一つの方法は、噴射熱分解の使用であり、それによって各個々の粒子にドーパントを加えることができる。別の方法は、９００℃〜１０００℃などの高温での粒子床のアニーリングによる粒子組成物および粒子結晶性の向上と、それに続く粉砕による焼成時に形成される軟凝集物の破壊の使用である。回転焼成を用いて、アニーリングおよび粒子凝集の抑制を行うことができる。
【０１４１】
別の実施形態においてテープ組成物は、１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数範囲にわたり、損失が１％未満、さらに好ましくは０．１％未満、最も好ましくは０．０１％未満である低損失誘電体粉末を含む。誘電体損失は、下記のように測定することができる。すなわち、乾燥粉末からペレットを圧縮成形し、４００℃で焼成して表面水を除去する。ペレットを乾燥させたら、それを乾燥環境に維持する。ペレットを電極間に置き、１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの周波数範囲にわたる平行板コンデンサとして損失を測定する。
【０１４２】
別の実施形態においてテープ組成物は、上記のような高ｋまたは低損失誘電体粉末を用い、その粒子はシラン化剤などの液体表面改良剤に曝露される。この処理の目的は、誘電体損失および／または最終低焼成誘導体相における湿度に対する感受性を誘発する水酸基などの表面欠陥の除去にある。シラン化剤には、有機シランなどがあり得る。例えば、表面改良剤は、密閉容器中でのガスとして粉末床に曝露され、約１０分間にわたり１２０℃で約１５分間放置されて、表面改良を完了する。
【０１４３】
有用な有機シランにはＲnＳｉＸ(4-n)などがあり、式中においてＸは、アミン（例：ヘキサメチルジシラザン）、ハライド（例：ジクロロジメチルシラン）、アルコキシド（例：トリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−メチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン）またはアクリルオキシ（例：アクリルオキシトリメチルシラン）のような加水分解可能な脱離基である。
【０１４４】
加水分解および縮合は、有機シランと誘電体粒子表面上の表面水酸基との間で起こり得る。最初に加水分解が起こって相当するシラノールが形成され、次に金属酸化物表面上の水酸基との縮合が起こる。例としては次のものがある。
【０１４５】
Ｒ−（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＭｅ）3＋Ｈ2Ｏ→Ｒ−（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＨ）2（ＯＭｅ）2＋２ＭｅＯＨ；
Ｒ−（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＨ）2（ＯＭｅ）2＋（粒子表面Ｓｉ）ＯＨ→（粒子表面Ｓｉ）−Ｏ−Ｓｉ（ＯＨ）2（ＣＨ2）3−Ｒ＋Ｈ2Ｏ。
【０１４６】
式中、Ｒ＝ＣＨ2ＣＣＨ3ＣＯＯである。
高誘電率粉末に特に好ましい組成物は、ペロブスカイト構造を有するものである。例としては、金属チタン酸塩、金属ジルコン酸塩、金属ニオブ酸塩および他の混合金属酸化物などがある。特に有用なものは、低レベルのドーパントイオンを加えることで広範囲の誘電体性能特性に到達することができるチタン酸バリウム系である。具体例には、ＢａＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、ＰｂＺｒＯ3、ＰｂＺｒxＴｉ1-xＯ3およびＰｂＭｇ1/3Ｎｂ2/3Ｏ3などがある。
【０１４７】
低損失誘電率粉末に特に好ましい組成物は、Ｚｒ0.7Ｓｎ0.3ＴｉＯ4、Ｚｒ0.4Ｓｎ0.66Ｔｉ0.94Ｏ4、ＣａＺｒ0.98Ｔｉ0.02Ｏ3、ＳｒＺｒ0.94Ｔｉ0.06Ｏ3、ＢａＮｄ2Ｔｉ5Ｏ14、Ｐｂ2Ｔａ2Ｏ7および他の各種パイロクロールである。
【０１４８】
本発明の誘電体テープ組成物では、Ａｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2粒子、またはチタン酸バリウムおよびＰＺＴ粒子を混合する等により、２種類以上の粒子の使用が可能であるという特有の性質がある。その組成物は、６００℃以下での焼成時にはほとんど相互拡散せず、その固有の誘電体特性は保存される。その組成物は、非常に低い損失と組み合わせて非常に低いＴＣＣ値を有するように作ることができる。
【０１４９】
好ましいガラス組成物は、鉛またはビスマスでドープされたホウケイ酸塩ガラスなどの低融点温度ガラスである。ガラス粉末における好ましい平均粒子サイズは、存在する他の粒子以下であり、さらに好ましくは他の粒子の大きさの約半分未満である。
【０１５０】
低融点ガラス粒子の好ましい平均粒子サイズは、誘電体粒子の大きさのレベルであり、さらに好ましくは誘電体粒子の大きさの約１／２であり、最も好ましくは誘電体粒子の大きさの約１／４である。
【０１５１】
前述のように、粒子の２峰性サイズ分布が充填密度を高め、性能を高める上で望ましく、好ましくは小さい方の粒子は粉末の総質量の約１０重量％である。
本発明の前駆体テープ組成物は、低温で転写および誘電体材料に変換することができる。好ましい変換温度は、セラミック基板の場合で９００℃未満である。ガラス基板の場合、好ましい変換温度は６００℃以下である。ガラス基板でさらに好ましいのは、５００℃以下、例えば４００℃以下の変換温度である。有機基板で好ましい変換温度は、３５０℃以下、さらに好ましくは３００℃以下、さらに好ましくは２００℃以下である。
【０１５２】
本発明は、高ｋ粒子および前駆体もしくは低融点ガラスまたはそれらの両方由来のマトリクスの組み合わせを形成することができる誘電体テープ組成物を提供する。好ましい高ｋ材料用粒子は、ニオブ酸鉛マグネシウム（ＰＭＮ、ＰｂＭｇ1/3Ｎｂ2/3Ｏ3）、ＰｂＴｉＯ3（Ｐｔ）、ＰＭＮ−Ｐｔ、ＰｂＺｒxＴｉ1-xＯ（ＰＺＴ）ならびにドープされたＢａＴｉＯ3である。低損失用途に好ましい粒子は、チタン酸バリウムネオジム（ＢＮＴ、ＢａＮｄ2Ｔｉ5Ｏ14）、チタン酸ジルコニウムスズ（ＺＳＴ、Ｔｉ0.94Ｚｒ0.4Ｓｎ0.66Ｏ4）、タンタル酸鉛（Ｐｂ2Ｔａ2Ｏ7）である。好ましいガラス組成物は、融点が５００℃以下、さらに好ましくは４００℃以下、さらに好ましくは３００℃以下の低融点シーリングガラスである。高ｋ組成物で好ましい低融点ガラス粒子は、代表的には１０〜４０の範囲、さらに好ましくは４０より高い高誘電率を有する。高ｋ組成物で好ましい低融点ガラス粒子は、好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下、さらに好ましくは０．１％以下の低誘電体損失特性を有する。
【０１５３】
本発明による誘電体材料の形成には実質的に２つの手段があり、それは前駆体プラス粉末の手法と、粉末のみの手法である。前駆体プラス粉末法を用いて形成することが望ましいセラミック生成物には、ＢａＴｉＯ3−ＰｂＺｒxＴｉ1-xＯ3、ＢａＴｉＯ3−ＴｉＯ2、ＢａＴｉＯ3−ＴｉＺｒxＳｎ1-xＯ4、ＢａＮｄ2Ｔｉ5Ｏ14−ＴｉＺｒxＳｎ1-xＯ4などがある。これらの基本構成ブロックは、表面改質（シラン化）の利用または低融点温度ガラスの添加によって促進することができる。
【０１５４】
前駆体に基づく誘電体取得の手法では、誘電体粉末と誘電体への前駆体の組み合わせが必要である。一般的な手法は、最初に低沸点溶媒中に誘電体粉末を分散させるものである。次に、前駆体を分散液に加え、ほとんどの溶媒を除去して、粒子および前駆体と痕跡量の溶媒からなる濃厚前駆体を残す。
【０１５５】
低融点ガラス（ＬＴＧ）を利用する手法は、ＢａＴｉＯ3−ＬＴＧ、ＢａＮｄ2Ｔｉ5Ｏ14−ＬＴＧおよびＰｂＭｇ1/3Ｎｂ2/3Ｏ3−ＬＴＧにとって望ましい。ガラスに基づく手法は、低融点ガラスを１以上の誘電体粉末と組み合わせるものである。この手法を奏功させるには、ガラス相の粒子サイズが非常に重要である。ガラス粒子が誘電体粉末より大きいと、それは溶融時に溜まって不均一体を形成するか、あるいは誘電体粒子の多孔質配置に入り込んで、空隙を残す。
【０１５６】
本発明による一般的手法は、分散剤で粉末をコーティングしながら、媒体中でその媒体を除去するものである。コート粉末を次に、所望の比率で混合し、溶媒および結合剤系とともに粉砕する。所望のガラス／粒子比は、用途および所望の最終特性によって変動するが、以下の基準に支配される。誘電体相が粉末の粒子サイズ分布に応じて最終複合体の大半を占めるようにする。例えば、１峰性粉末が複合体の６３％を占めるようにすることが考えられる。次に、ガラス相が残りの体積、この場合の例では３７％を占めるようにする。この計算は、最小ガラス負荷量を提供するものであり、比較的多くのガラスを用いる一部の用途があると考えられる。
【０１５７】
本発明の誘電体テープ組成物は、可能な最も良好な方法で相を組み合わせることで複数の相複合体の誘電体性能を最適化することに基づいている。高性能誘電体を得る上での従来の手段は、高温でのセラミックの焼成に依存し、それによって多孔性をなくし、高度の結晶化を可能として高性能を得るものである。低温で処理すると焼結が起こらず、他の方法を用いて最良の性能を得るようにしなければならない。それを行う一つの手段は、誘電体粉末を高密度で充填し、残った空隙を別の成分で充填するというものである。その手段は、ポリマーを用いて空隙を充填することでポリマー製厚膜で用いられている。複合体の誘電率は、下記の対数複合則に従う。
【数１】
2005506901.tif 000005
式中、複合体の誘電率の対数は、複数の相の誘電率（Ｋi）にそれらの体積分率（Ｖi）を掛けたものの和である。低誘電率材料、例えばポリマーによる空隙の充填によって、複合体の誘電率が大幅に低下すると考えられる。例えば、誘電率が５０００である誘電体粉末を６０％の充填率で充填し、残りの体積を誘電率４のポリマーで充填すると、得られる複合体の誘電率は２８９である。この等式から、誘電率を最大とする２つの実行可能な手段が得られる。一方は、高誘電率粒子の体積分率を最大とするというものであり、他方はマトリクス相の誘電率を高めるというものである。
【０１５８】
球形粒子の充填については十分に研究されており、１峰性球体の最良の充填によって効率７４％の空間充填が得られ、ランダム充填では充填率は約６３％であり、あるいは１峰性充填には限界がある。球体充填に関するポーリング則から、完全充填を行うと、構造全体に２つの異なる大きさの格子間空隙が生じることが明らかである。相対的に大きい空隙を相対的に小さい球体で充填するには、小粒子／大粒子の半径比を０．４１４とするようになると考えられる。比較的小さい空隙を充填するには、小粒子／大粒子の半径比０．２２５が必要とされると考えられる。本発明による球形粒子の３峰性分布を用い、系の完全充填を仮定すると、空間の８１％である。当然のことながら、この方法を続けて、さらに小さい球体による球体間の空隙を充填することができると考えられるが、この手法による１００％密度までの充填を妨害する効果逓減および物理的限界がある。ミクロン範囲の粒子と従来の処理法を用いて、密度７０％が達成可能であり、さらに高い値が得られれば当業界でかなりの進歩となると考えられる。
【０１５９】
本発明の一つの目的は、マトリクスの誘電率を最大とすることにある。ほとんどのポリマーが２〜１０の範囲の誘電率を有する。ほとんどのガラスがそれほど高くないが、鉛またはビスマスの含有率の高いガラスは４０という高い誘電率を有することができる。高誘電率マトリクスを得る最良の方法は、チタン酸バリウムなどの金属酸化物を用いるというものである。それを低温で達成するには、誘電体前駆体の手法が必要である。金属酸化物前駆体は、低温で従来の高誘電率の形態を形成することができる。本発明の組成物および方法は、高いセラミック収量と高度の結晶性を与えることができる。
【０１６０】
本発明はまた、低損失材料を作る上で特に有用である。本発明によって使用可能または形成可能な主要な種類の材料の一部には、Ｂａ−Ｌｎ−Ｔｉ−Ｏ（Ｌｎ＝Ｎｄ、Ｓｍ）、（Ｚｎ，Ｓｎ）x（Ｔｉ，Ｓｎ）yＯ4、Ｂａ2Ｔｉ9Ｏ20Ｂａ3Ｔａ2ＭｅＯ9（Ｍｅ＝ＺｎまたはＭｇ）などがある。具体例には、少量のＢｉ2Ｏまたはチタン酸ビスマスを加えたＢａ−Ｐｂ−Ｎｄ−Ｔｉ−Ｏ、Ｂａ（Ｍｇ1/3Ｔａ2/3）Ｏ3−ＢａＯ−Ｎｄ2Ｏ3−５ＴｉＯ2Ｂａ4.5Ｎｄ9Ｔｉ18Ｏ54、ＲｅＢａ3Ｔｉ2Ｏ8.5（Ｒｅ＝Ｙ、ＮｄおよびＳｍ）、１．０〜４．０重量％のＢｉ2Ｏ3ＢａＯ−Ｌｎ2Ｏ3−５ＴｉＯ2（Ｌｎ＝Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ）を含むＢａ3.75Ｎｄ9.5Ｔｉ18Ｏ54、ＢａＯ−Ｎｄ2Ｏ3−ＴｉＯ2Ｂａ6-x（Ｓｍ1-y′Ｎｄy）8+2x/3Ｔｉ18Ｏ54、（Ｂａ，Ｐｂ）Ｏ−Ｎｄ2Ｏ3−ＴｉＯ2（ＣａＯドープ）およびＴｉ0.94Ｚｒ0.4Ｓｎ0.66Ｏ4などがある。
【０１６１】
使用可能な別の種類の材料は、一般式Ａ2Ｂ2Ｏ7、例えばＰｂ2Ｔａ2Ｏ7を有するパイロクロールである。本発明は、高誘電率材料を製造する上で有用である。使用可能な材料の１群は、ペロブスカイト構造を有するものである。例としては、金属チタン酸塩、金属ジルコン酸塩、金属ニオブ酸塩および他の混合金属酸化物などがある。広範囲の用途を有するものとしてはチタン酸バリウム系があり、それは低レベルのドーパントイオンを加えることで広範囲の誘電体性能特性に至ることができる。具体例には、ＢａＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、ＰｂＺｒＯ3、ＰｂＺｒxＴｉ1-xＯ、ＰｂＭｇ1/3Ｎｂ2/3Ｏ3などがある。
【０１６２】
分子前駆体用の溶媒
前述のように、前駆体組成物は、溶媒に溶解させていても良い分子前駆体化合物、ならびに他の添加剤を含むことができる。テープ組成物を形成する上で使用されるペーストまたはインクは代表的には、前駆体化合物、粒子、媒体ならびに界面活性剤およびレオロジー添加剤などの他の添加剤を含む。その組成物は、キャリア上に堆積させることでリボンの製造に用いることができる。一実施形態において、溶媒の主要な役割は、テープ材料のキャリア上への堆積を助けたり、あるいは別の形態でリボンまたはテープ構造の形成を助けるというものである。リボンまたはテープ構造が完成したら、テープ製造プロセスの一環として、溶媒は部分的または完全に除去することができる。溶媒がリボン形成プロセス中に実質的に除去される場合には、テープまたはリボンは乾式テープまたは乾式リボンと表示される。溶媒の全量または一部がテープに残留する場合、そのテープは湿式テープと称される場合が多い。
【０１６３】
溶媒は、水系前駆体組成物由来のテープを形成する水であることができる。別の形態として、溶媒は有機溶媒であることができる。特に好ましい有機溶媒には、Ｎ，Ｎ，−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、エタノールアミンおよびＮ−メチルピロリドンなどがある。
【０１６４】
本発明のテープ組成物は、前駆体の高溶解度を有利に提供しながら、なお転写および処理後の最終電子部品の低温形成を可能とする溶媒および前駆体の組み合わせを利用するものである。
【０１６５】
本発明によれば、分子前駆体の溶媒中での溶解度は、好ましくは少なくとも約２０重量％の前駆体、さらに好ましくは少なくとも４０重量％の前駆体、さらに好ましくは少なくとも約５０重量％の前駆体、最も好ましくは少なくとも約６０重量％の前駆体である。そのような高レベルの金属前駆体によって、金属収量が増加する。
【０１６６】
場合によっては、溶媒は少なくとも約３０℃〜約１００℃以下の融点を有するものなどの高融点溶媒である。この実施形態では、溶媒は複数の役割を果たすことができ、下記で説明するように、結合剤および／または媒体として働くことができる。この実施形態では、加熱前駆体テープを用いて流動状態で組成物を堆積させることで、基板と接触した時に溶媒が固化するようにすることができる。次に、テープ転写およびその後の処理によって、加熱その他の手段で溶媒を除去し、材料を最終生成物に変換することで、分離能を維持ことができる。この実施形態により好ましい溶媒は、ロウ類、高分子量脂肪酸類、アルコール類、ＤＭＡｃ、水、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、トルエン、テトラヒドロフランなどである。別形態として、前駆体テープは室温で液体、好ましくは高粘度液体であることができる。この場合、基板は前駆体テープの凝固点以下の低温に維持して、転写後のテープ材料の拡散を抑制することができる。溶媒はまた、低融点溶媒であることもできる。乾燥するまで基板上で前駆体テープを液体に維持しなければならない場合に、低融点であることが必要である。この実施形態による好ましい低融点溶媒はＤＭＡｃである。
【０１６７】
さらに、溶媒は低蒸気圧溶媒であることができる。低蒸気圧は、蒸発によって問題が生じ得る場合に、組成物の可使寿命を有利に延長するものである。この実施形態による好ましい溶媒は、テルピネオールである。他の底蒸気圧溶媒には、ジエチレングリコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドンおよびトリ（エチレングリコール）ジメチルエーテルなどがある。
【０１６８】
溶媒はまた、少なくとも約１ｋＰａの蒸気圧を有するものなどの高蒸気圧溶媒であることもできる。高蒸気圧により、乾燥することで溶媒を簡単に除去することができる。他の高蒸気圧溶媒には、アセトン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、エタノール、メタノール、２−ブタノン、水、エーテル類およびジメチルスルホキシドなどがある。
【０１６９】
溶媒は、極性または非極性であることができる。本発明により有用な溶媒には、アミン類、アミド類、アルコール類、水、ケトン類、不飽和炭化水素、飽和炭化水素、鉱酸、有機酸および塩基などがある。好ましい溶媒には、アルコール類、アミン類、アミド類、水、ケトン、エーテル、アルデヒド類およびアルケン類などがある。本発明により特に好ましい有機溶媒には、Ｎ，Ｎ，−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジエチレングリコールブチルエーテル（ＤＥＧＢＥ）、エタノールアミン、Ｎ−メチルピロリドンおよびジメチルスルホキシドなどがある。
【０１７０】
媒体
前述のように、媒体とは基板上への流動性組成物の堆積を促進する流動体媒体である。本発明の文脈において、その基板はテープ用の一時的または永久的キャリアまたは裏材支持体である。上述のように、そのテープ組成物は、最終的な基板に転写される中間「前駆体材料」として形成または製造される。テープ製造用の多くの組成物、特に粒子を含むものにおいて、溶媒も媒体と見なすことができる。別の実施形態では、例えば同時に銀への前駆体および媒体の両方として作用するテルピネオールの銀誘導体を合成することで、銀などの金属を媒体に結合させることができる。これによって、金属収量が向上し、導電性部品の有孔度が低下する。乾式リボンを製造する場合、テープ製造時に媒体含有量はかなり低下する。
【０１７１】
好ましい媒体の例を表４に挙げてある。本発明により特に好ましい媒体には、α−テルピネオール、トルエンおよびエチレングリコールなどがあり得る。
表４：テープ製造に有用な有機媒体
【０１７２】
【表４】
2005506901.tif 000006
ポリマー
本発明によるテープ組成物は、１以上のポリマーを含むこともできる。そのポリマーは、熱可塑性ポリマーまたは熱硬化性ポリマーであることができる。熱可塑性ポリマーは、完全に重合していることを特徴とする。それは、さらなる重合や架橋を行って最終生成物を形成する反応には関与しない。代表的にはそのような熱可塑性ポリマーは、溶融鋳造、射出成形または溶媒溶解される。例としては、ポリイミドフィルム、ＡＢＳ粒子、中または高分子量のビニル、アクリル、スチレンポリマーなどがある。
【０１７３】
そのポリマーは、完全に重合または硬化していないことを特徴とする熱硬化性ポリマーであることもできる。熱硬化性ポリマーを構成する成分は、さらなる反応を受けて、完全重合して架橋した高密度の最終生成物を形成するものでなければならない。熱硬化性ポリマーは、溶媒、加熱、水分および光に対して耐性である傾向がある。
【０１７４】
代表的な熱硬化性ポリマー混合物は最初に、モノマー、樹脂または低分子量ポリマーを含む。それらの成分は、完全に重合するのに加熱、硬化剤、光またはそれらの組み合わせを必要とする。硬化剤は、重合反応を加速するのに用いられる。一部の熱硬化性ポリマー系は、使用時に混合されるか、あるいは必要に応じて混合、保管および使用される２部構成のエポキシである。
【０１７５】
熱硬化性ポリマーの具体例には、ジエチレントリアミン、ポリグリコールジアミンおよびトリエチレンテトラミンなどのアミンもしくはアミド系のエポキシ類がある。他の例には、イミダゾール、芳香族エポキシ類、臭素化エポキシ類、熱硬化性ＰＥＴ、ビスフェノール−Ａなどのフェノール樹脂類、ポリイミド、アクリル類、ウレタン類およびシリコーン類などがある。硬化剤には、イソホロンジアミンおよびメタ−フェニレンジアミンなどがあり得る。
【０１７６】
ポリマーはまた、紫外線その他の光硬化性ポリマーであることもできる。このカテゴリーのポリマーは代表的には、硬化を開始するのに光開始剤を必要とするＵＶおよび光硬化性材料である。調製物中の光開始剤が光エネルギーを吸収することで、その開始剤が断片化して反応性化学種となり、それが調製物中の他の成分を重合または架橋させることができる。アクリル酸化合物系の接着剤では、開始段階で生成する反応性化学種はフリーラジカルと称される。別の種類の光開始剤であるカチオン性塩を用いて、反応して硬化物を形成する酸を生成して、エポキシ官能性樹脂を重合させる。これらのポリマーの例には、開始剤を含むｚ−シアノアクリル酸メチルエステルなどのシアノアクリル酸化合物ならびにカチオン性塩を含む代表的なエポキシ樹脂などがある。
【０１７７】
ポリマーはまた、真性導電性ポリマーなどの導電性ポリマーを含むことができる。導電性ポリマーは、例えばジョナス（Jonas）らによる米国特許第４９５９４３０号（参照によって、その全内容が本明細書に組み込まれるものとする）に開示されている。真性導電性ポリマーの他の例を下記の表５に示してある。
【０１７８】
表５：真性導電性ポリマー
【０１７９】
【表５】
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結合剤
転写後に得られる材料性能および分離能はいずれも、転写時点のテープ材料のレオロジーに大きく依存する。テープ前駆体材料（すなわち、キャリア上でコーティングされたもの）は代表的にはペーストである。粒子サイズおよびサイズ分布、純度および結晶構造を制御した非凝集粒子を組み込むことができることで、テープ材料の転写が可能となり、その結果としてより良好な性能およびより小さい部品サイズが得られる。低温で機能性材料に変換する前駆体を加えることで、テープ転写後の処理温度を低下させることができる。さらに、ペーストのレオロジーおよびペースト調製物は、レーザ転写法に固有の多くの必要条件を満足するものでなければならない。そのコーティングは最適化して、転写時の材料塊の拡散による密着性低下を回避しなければならない。それは、分離能を低下させるだけでなく、堆積後処理によって得ることができる材料性能に悪影響も与える。リボン法に固有の別の問題は、機械的強度の必要性とリボンの貯蔵寿命延長の必要性である。それは、コーティング材料の表面積が大きく、それに関連して液体マトリクス材料中の揮発性成分が蒸発する可能性があるためである。結合剤はまたエラストマーであることができ、そのポリマーはそれのガラス転移温度より高く、可撓性である。
【０１８０】
本発明のテープおよびリボン組成物では結合剤を用いて、粒子前駆体などの他の成分およびテープに加えることができる他の機能性材料に対して機械的密着および強度を与えることができる。ある好ましい実施形態では、結合剤は室温または保管温度で固体であることで、リボンに固形で安定な「乾式」テープのような特性を与える。材料の転写時には、結合剤は加熱されて流動性となり、従来の厚膜ペースト中の媒体の役割と同様の役割を果たす。結合剤材料は、キャリア上の層の他の成分を保持するのに役立つこともでき、乾式テープを転写時に流体として挙動させたり、それがリボンに与えることができる他の特定の特性によって転写を促進するように、転写プロセスで役割を果たすことができる。
【０１８１】
結合剤はテープの基板への転写時にリボンまたは乾式テープに残るように設計されていることから、結合剤もテープ転写プロセスの前、途中および後に非常に重要な役割を果たす。一実施形態において結合剤は、キャリアとテープの間の界面で剥離層を有する。この剥離層は転写前では接着を提供するが、転写プロセス中は層間剥離を促進する。例えば剥離層は、転写時に蒸発することができる。別の実施形態では、結合剤は接着剤層を含むことができる。その層は、転写後における基板へのテープの接着を促進するものである。結合剤層はまた、化学反応性層を含むことができる。その層は、光照射によって、あるいは局所的または大面積にわたって施すことでキャリアから基板へのテープの転写を誘発または促進することができる化学物質によって反応することができる。
【０１８２】
結合剤はポリマーであることができるか、あるいは場合によっては前駆体その他の化合物であることができる。可撓性キャリア裏材上では、結合剤は接着性以外に層に若干の可撓性を与えるはずである。結合剤はまた可塑剤と代えることで、その可撓性を改善し、テープに機械的堅牢性を与えることもできる。場合よって結合剤は、溶融または軟化して転写を可能とするものでなければならない。一実施形態において結合剤は、室温で固体であり、５０℃より高温まで加熱すると、結合剤が溶融し、流動して、転写を容易にし、基板に良好な濡れ性を与える。次に冷却して室温とすると、結合剤は再度固体となって、堆積パターンの形状を維持する。他の場合では、結合剤が反応しなければならない。結合剤は、転写時に蒸発する必要がある場合がある。結合剤は、転写時に溶解または分解することができる。結合剤は好ましくは、室温で安定であり、経時的に劣化しない。
【０１８３】
好ましい結合剤には、ロウ類、スチレンアリルアルコール類、ポリアルキレンカーボネート類、ポリビニルアセタール類、セルロース系材料、テトラデカノール、トリメチロールプロパンおよびテトラメチルベンゼンなどがある。好ましい結合剤は、テープの製造に使用される溶媒に良好な溶解度を有し、溶融形態で加工可能でなければならない。例えば、スチレンアリルアルコールは、ジメチルアセトアミドに可溶で、室温で固体であり、８０℃まで加熱すると流体状となる。好ましい結合剤の例を表６に挙げてある。
【０１８４】
表６：テープ組成物に有用な結合剤
【０１８５】
【表６】
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場合により結合剤は、最終的な電子機器に残留させることができる。結合剤の一部または全量を除去する必要が常にあるとは限らない。この実施形態では、結合剤は最終的な機器に機械的堅牢性を与えることができる。多くの場合に結合剤は、転写された層から出ていくか、あるいはテープ転写後にクリーンに分解して、転写された材料の処理後にほとんど残留しないものでなければならない。その消失または分解には、蒸発、昇華、分解、部分的ポリマー鎖切断、燃焼、あるいは基板材料上に存在するもしくはテープ転写後に材料の上面に堆積した反応物によって誘発される他の化学反応などがあり得る。
【０１８６】
場合によっては、結合剤を低温で部分的または完全に除去できることが好ましい。ある好ましい実施形態によれば、結合剤は約２００℃以下、例えば約１５０℃以下、さらには約１２５℃以下、例えば約１００℃以下の温度で除去することができる。
【０１８７】
結合剤としての前駆体の例は、トリフルオロ酢酸ＡｇとＤＭＡｃとの使用である。ＤＭＡｃがトリフルオロ酢酸Ａｇと付加物を形成し、それが次に結合剤および銀前駆体として働く。
【０１８８】
場合により、結合剤分解温度を下げて、より低い処理温度で高性能を得ることが必要なことがある。それは、各種手段によって行うことができ、使用される詳細な方法は、材料である基板と結合剤の詳細な組み合わせによって決まるものである。スターリングによる最近の研究（Sterling, Industrial and Engineering Chemistry Research 2001, Vol. 40, No. 8, pp.2922-1821）で、公知のフリーラジカル源である過酸化物の存在下で加熱することにより、ポリα−メチルスチレン（ＰＡＭＳ）の分解が大幅に増加することが明らかになっている。鎖のフリーラジカル攻撃および分解誘発によってスチレン系ポリマーは分解することから、この方法を用いてポリマーの分解温度を下げることができる。１例において、過酸化ラウロイルをＰＡＭＳに加えると、ＴＧＡ重量損失から測定した分解開始温度が２００℃以上低下した。別のフリーラジカル発生方法は、光化学誘発源を使用するものである。例えばベンゾフェノンは、高収率でフリーラジカルを生成する能力を有することで知られており、３１０〜３８０ｎｍの範囲のＵＶ光を吸収する。１例において、ベンゾフェノンをＰＡＭＳに加え、ＵＶ光露光すると、ＴＧＡ重量損失から測定した分解開始温度が１００℃以上低下した。同様の方法を用いて、他の結合剤系の分解温度の低下を促進することができる。
【０１８９】
他の添加剤
本発明のテープ組成物の製造に使用されるインクまたはペースト組成物に、他の添加剤を組み込むことができる。例えばその添加剤は、界面活性剤または分散剤を含むことができる。分散剤を加えて、媒体または溶媒中での粒子の分散性を高め、その分散液内での粒子状物間引力を低下させる。分散剤は代表的には、２構成要素構造、すなわちポリマー鎖と固着基である。固着基はそれ自体を粒子表面に固定するものであり、ポリマー鎖は凝集を防止するものである。有効性があるのは、それらの特定の組み合わせである。分散剤の分子量は、最適な長さのポリマー鎖を与えて、粒子間のファンデルワールズ引力に打ち勝つ上で十分なものである。鎖が短すぎると、それは凝集を防止する上で十分厚い障壁を提供しないために、粘度上昇が起こる。それを超えると安定化材料の有効性がそれ以上高くならない最適な鎖長が存在する。理想的にはその鎖は、分散媒体中で自由に動くものでなければならない。そうするためには、一端のみに固着基を有する鎖が立体的安定性を与える上で最も有効であることがわかっている。分散剤の１例には、ＳＯＬＳＰＥＲＳＥ２１０００（Avecia Limited）がある。本発明のペースト組成物の場合に界面活性剤は、ペーストの他の成分、特に前駆体と適合性となるように選択すべきである。本発明の一実施形態において、界面活性剤は分散剤および導電性相への前駆体などの複数機能を有することができる。銀フレークとともに用いられる界面活性剤の別の例は、例えばモンテ（Monte）らによる米国特許第４１２２０６２号（参照によって、本明細書にその全体が組み込まれるものとする）に開示されているケンリッヒ・チタネート（Kenrich Titanate）などのカップリング剤である。
【０１９０】
本発明のテープ組成物を製造するのに使用されるインクおよびペースト組成物は、液体媒体に対して増粘効果を有する添加剤などのレオロジー改良剤を含むこともできる。これら添加剤の有利な効果には、粒子分散性の向上、粒子沈降の低減および注射器注入時またはスクリーン印刷時のフィルター加圧の低減もしくは回避などがある。レオロジー改良剤には、ＳＯＬＴＨＩＸ２５０（Avecia Limited）、スチレン類、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースおよびニトロセルロースなどのセルロース材料、ポリカーボネート類、ＡＥＲＯＳＩＬおよびＣＡＢＯＳＩＬなどのヒュームドシリカなどがあり得る。
【０１９１】
他の添加剤も特に加えて、本発明によるテープに含有させることができる。その中には、金属種の望ましくない酸化を防止するための還元剤がある。例えば、銅およびニッケル金属は、強い酸化傾向を有する。本発明によるニッケルまたは銅前駆体を含むテープ組成物は、添加剤として還元剤を含んで、金属酸化物ではなく所望の温度で金属の形成のための反応条件を提供することができる。還元剤は、酸化されることで、別の物質の還元を起こす材料である。還元剤は１以上の電子を失い、酸化を受けたと称される。還元剤は特に、配位子がそれ自体では還元性ではない前駆体化合物を用いる場合に特に使用可能である。還元剤の例には、アミノアルコール類およびギ酸などがある。別の形態として、前駆体変換プロセスを、水素またはフォーミングガスなどの還元雰囲気下で起こすことができる。
【０１９２】
場合により、還元剤を加えることで、環境条件下であっても金属が形成される。還元剤は、例えばある種の配位子の場合のように、前駆体自体の一部であることができる。例としては、低温で環境空気中であっても前駆体が銅金属を形成するギ酸Ｃｕがある。さらに、ギ酸Ｃｕ前駆体は水に対する溶解度が高いことで、金属収量が比較的高く、気体の副生成物のみを形成し、それら副生成物は還元性を有し、in situ生成した銅を酸化から保護するものである。従ってギ酸Ｃｕは、水系のテープ組成物に好ましい前駆体である。還元剤である配位子を有する分子前駆体の他の例は、アセチルアセトン酸Ｎｉおよびギ酸Ｎｉである。
【０１９３】
組成物はまた、結晶化阻害剤を含むこともでき、好ましい結晶化阻害剤は乳酸である。そのような阻害剤は、導電性に対して悪影響を与え得る大きい結晶子生成を低減するものである。他の結晶化阻害剤には、エチルセルロースならびにスチレンアリルアルコール（ＳＡＡ）およびポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）などのポリマーなどがある。例えば、一部の銀テープ組成物では、乳酸を少量加えることで、結晶化が完全に防止される。水系ギ酸Ｃｕ組成物での場合のような他の場合では、少量のグリセリンが結晶化阻害剤として作用し得る。結晶化を低下させる上で有用な他の化合物は、マルトデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムおよびＴＲＩＴＯＮ  Ｘ１００などの他の多価アルコールである。概して、比較的高融点で比較的低蒸気圧の溶媒が、比較的高蒸気圧で比較的低融点の溶媒より所定化合物の結晶化を阻害する。一実施形態において、総組成物のパーセントとして約１０重量％以下の結晶化阻害剤を加え、好ましくは５重量％以下、さらに好ましくは２重量％以下である。
【０１９４】
テープはまた、部品の支持基板への接着を改善するよう作られた接着促進剤を含むこともできる。例えば、ポリアミン酸は、組成物のポリマー基板への接着を改善することができる。
【０１９５】
前駆体反応温度低下
本発明のある種の実施形態によれば、テープ組成物を選択して、金属前駆体化合物を導電性金属に変換するのに必要な変換温度を低下させることができる。前駆体は、それ自体でまたは他の前駆体と組み合わせて変換し、高い金属収量を与える。本明細書で使用される場合、変換温度とは、分子前駆体などのテープ組成物に含まれる金属前駆体化学種が少なくとも９５％変換されて純粋な金属となる温度である。変換温度は、サンプル５０ｍｇを空気中１０℃／分の速度で加熱する熱重量分析（ＴＧＡ）法を用いて測定し、重量損失を測定する。
【０１９６】
変換温度を低下させる好ましい手法は、前駆体を変換反応誘発剤と接触させるというものである。本明細書で使用される場合、変換反応誘発剤は、分子金属前駆体化合物が分解して金属となる温度を効果的に低下させる化合物である。変換反応誘発剤は、元の前駆体調製物に加えることができるか、あるいは基板上での変換時に別個の段階で加えることができる。前者の方法が好ましい。好ましくは、金属前駆体の変換温度は、乾燥金属前駆体化合物と比較して、少なくとも約２５℃、さらに好ましくは少なくとも約５０℃、さらに好ましくは少なくとも約１００℃低下させることができる。
【０１９７】
反応誘発剤は、テープ組成物を作るのに用いられる溶媒または媒体であることができる。例えばある種のアルコールを加えると、前駆体組成物の変換温度を低下させることができる。
【０１９８】
ある種の実施形態による変換反応誘発剤としての使用に好ましいアルコールには、テルピネオールおよびジエチレングリコールブチルエーテル（ＤＥＧＢＥ）などがある。そのアルコールは、テルピネオールの場合のように媒体であることもできることは明らかであろう。
【０１９９】
より一般的には、酸化されてそれぞれアルデヒドまたはケトンとなることができる１級および２級アルコールなどの有機アルコールを、変換反応誘発剤として有利に用いることができる。例としては、１−ブタノール、ジエチレングリコール、ＤＥＧＢＥ、オクタノールなどがある。アルコールの選択は、それの還元能力ならびにそれの沸点、粘度および前駆体溶解能力によって決まる。一部の３級アルコールも一部の前駆体の変換温度を低下させることができることが発見されている。例えば、媒体としても働くα−テルピネオールは、一部の前駆体の変換温度を大きく低下させる。変換反応誘発剤の沸点は好ましくは、金属への変換時に好ましい金属イオン／誘発剤比を提供するだけの高いものである。それはまた、最終的なフィルムにおける炭素残留物を生じる可能性がある分解のような望ましくない副反応を起こすことなく、誘発剤が堆積物からクリーンに消失するだけ低いものでなければならない。完全な還元を行う上で好ましい金属前駆体／誘発剤比は、化学量論比である。しかしながら場合によっては、触媒量の誘発剤で十分である。
【０２００】
ＤＭＡｃなどの一部の溶媒は、媒体および変換反応誘発剤の両方として働くことができる。それはまた、銀についての錯形成剤と見なすこともできる。それは、他の場合では有機溶媒にほとんど溶けない硝酸Ａｇなどの前駆体をＤＭＡｃなどの錯形成剤で金属イオンと錯形成させることで溶液とすることができることを意味する。具体的な場合では、硝酸ＡｇはＤＭＡｃと１：１付加物を形成することができ、それはＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）またはＤＭＡｃなどの有機溶媒に可溶である。
【０２０１】
ある種の前駆体の変換温度を低下させる別の好ましい手法は、パラジウム化合物の変換反応誘発剤としての使用である。この実施形態によれば、パラジウム前駆体化合物を銀前駆体などの別の前駆体の調製物に加える。各種のＰｄ化合物を加えることで、銀前駆体の変換温度を有利に、少なくとも２５℃、さらに好ましくは少なくとも５０℃低下させることができる。本発明のこの実施形態による好ましいパラジウム前駆体には、酢酸Ｐｄ、トリフルオロ酢酸Ｐｄ、ネオデカン酸Ｐｄおよび水酸化パラジウムテトラアミンなどがある。酢酸Ｐｄおよびトリフルオロ酢酸Ｐｄが、銀金属カルボン酸塩化合物の変換温度を低下させる変換反応誘発剤として特に好ましい。ＤＭＡｃ中トリフルオロ酢酸Ａｇを含むテープ組成物に酢酸Ｐｄを少量加えることで、分解温度を最大８０℃低下させることができる。好ましいのは、酢酸Ｐｄを少なくとも約１重量％、さらに好ましくは少なくとも約２重量％の量で加えることである。そのＰｄ変換反応誘発剤の上限範囲は、溶媒中でのそれの溶解度によって制限され、一実施形態では約１０重量％を超えない。最も好ましいのは、有機溶媒での高い溶解度から、トリフルオロ酢酸Ｐｄの使用である。
【０２０２】
完全な範囲のＡｇ／Ｐｄ合金を、ＤＭＡｃなどの溶媒中でトリフルオロ酢酸Ａｇ／トリフルオロ酢酸Ｐｄの組み合わせを用いて形成することができる。前駆体の分子混合によって、低温で実質的にあらゆるＡｇ／Ｐｄ合金を形成するための好ましい条件が提供される。ＤＭＡｃに溶かした場合の銀前駆体の変換温度は好ましくは、トリフルオロ酢酸Ｐｄと組み合わせると少なくとも８０℃低下する。ＤＭＡｃに溶かした純粋なトリフルオロ酢酸Ｐｄは、同じ温度で純粋なＰｄに変換することができる。ＡｇおよびＰｄ前駆体について変換温度が同様であることは、それによって分子混合の最適条件ならびにＡｇおよびＰｄの均一な分布を有するＡｇ／Ｐｄ合金の形成が得られることから有利である。
【０２０３】
ニッケルおよび銅について変換温度を低下させることができる変換反応誘発剤を使用することができ、それにはアミン類（アンモニア、エチルアミン、プロピルアミン）、アミド類（ＤＭＡｃ、ジメチルホルムアミド、メチルホルムアミド、イミダゾール、ピリジン）、アミノアルコール類（エタノールアミン、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミン）、アルデヒド類（ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、アセトアルデヒド）；ギ酸；エチルチオアルコールなどのチオール類、トリメチルホスフィンまたはトリエチルホスフィンなどのホスフィン類およびホスフィド類などがある。さらに別の変換反応誘発剤をボラン類および水素化ホウ素類から選択することができ、それにはボラン−ジメチルアミンまたはボラン−トリメチルアミンなどがある。好ましい変換反応誘発剤は、アルコール類およびアミド類である。有利な点として、ＤＭＡｃは分子前駆体用の溶媒としても作用する。水などの他の溶媒を含むテープ組成物と比較して、前駆体変換温度は６０℃〜７０℃の大幅な低下を示す。水などの溶媒に溶けた銀前駆体の分解温度を１２５℃も低下させることができるＤＥＧＢＥも好ましい。
【０２０４】
変換温度に影響することがわかっている別の要素は、金属前駆体／変換反応誘発剤の比である。ＤＭＡｃ中のトリフルオロ酢酸Ａｇなどの分子銀前駆体に各種量のＤＥＧＢＥを加えることで、前駆体変換温度が最大で約７０℃低下することが認められている。最も好ましいのは、ＤＥＧＢＥなどの化学量論量の誘発剤の添加である。過剰量の変換温度誘発剤は、それ以上温度を低下させないことから好ましくない。さらに、さらに多量の溶媒または誘発剤は、溶液中の前駆体の全体的濃度を低下させ、好ましい粘度および表面張力範囲にあるテープなどの他の溶液特性を無効にする場合がある。変換時に還元されて金属となる誘発剤／金属イオン比は、官能基（還元剤中の誘導部分）／金属イオンのモル比として表すことができる。Ａｇなどの１価金属イオンの場合には、その比は好ましくは１であり、例えば１．５〜０．５の範囲であり、さらに好ましくは約１．２５〜約０．７５の範囲である。２価金属イオンの場合、その比は好ましくは２、例えば約３〜１の範囲であり、３価金属の場合にはその比は、好ましくは３、例えば４．５〜１．５の範囲である。
【０２０５】
変換温度低下のためのさらに好ましい手法は、粒子、特にナノ粒子を用いて反応を触媒するというものである。その反応を触媒する好ましい粒子には、純粋なＰｄ、Ａｇ／Ｐｄ合金粒子および他のＰｄの合金などがある。変換温度低下の別の手法は、水素またはフォーミングガスなどの気体還元剤を使用するというものである。
【０２０６】
変換温度低下のさらに別の好ましい手法は、溶媒が関与するまたは溶媒補助のないエステル脱離である。溶媒補助とは、エステルの脱離によって金属アルコキシドを酸化物に変換するプロセスを指す。一実施形態において、金属カルボン酸塩および金属アルコキシドを混合して調製物を得る。処理温度で、２つの前駆体は反応し、有機エステルを脱離させて金属酸化物を生成し、それが前駆体自体より低温で相当する金属に分解する。それは、ＡｇおよびＡｕの場合にも有用であり、Ａｕの場合には金属酸化物形成が省略される。
【０２０７】
変換温度低下の別の好ましい手法は、光化学還元によるものである。例えばＡｇの光化学還元は、光化学的に切断することができる銀結合を有する前駆体を用いることで行うことができる。別の方法は、製造された表面上で銀の光化学還元を誘導するものであり、その表面が光化学反応を触媒する。
【０２０８】
変換温度低下の別の好ましい手法は、配位子の粒子との反応によるin situでの前駆体生成である。銀酸化物は理想的な原料であり、ナノ粒子の形で低（または高）粘度テープに組み込むことができる。それは脱プロトン化可能な有機化合物と反応させて、相当する銀塩を形成することができる。例えば、銀酸化物をカルボン酸と混合して、銀カルボン酸塩を形成することができる。好ましいカルボン酸には、酢酸、ネオデカン酸およびトリフルオロ酢酸などがある。他のカルボン酸も良好な作用を有する。例えばＤＡＲＶＡＮＣ（Vanderbilt Chemical）は、レオロジー改良剤として調製物中に含有される場合があり、それのカルボン酸基が金属酸化物と反応することができる。薄い銀酸化物層でコーティングされた小さい銀粒子も、それらの化合物と反応することができる。同時に、そのような表面改良によって導電体組成物中の粒子負荷が改善され得るという点で、レオロジーに関して、別の可能な効果が得られる。別の例は、ＣｕＯコートされた銀粉末のカルボン酸との反応である。この手順はまた、酸化銅、酸化パラジウムおよび酸化ニッケル粒子などの他の酸化物についてより一般的に適用可能である。他の脱プロトン可能な化合物は、カルボン酸類のハロゲノ−、ヒドロキシ−および他のアルキルおよびアリール誘導体、β−ジケトン類、フェノールなどのより酸性の高いアルコール類ならびに重テトラフルオロホウ酸塩である。
【０２０９】
分子前駆体は好ましくは、可能な限り高い金属収量を提供するものである。好ましい分子前駆体／溶媒比は、テープの総重量（すなわち、粒子を除く全前駆体成分）に対する１０％質量分率を超える金属に相当するものである。例として、好ましくは導電体少なくとも１０ｇが前駆体溶液１００ｇ中に含まれている。さらに好ましくは、溶液の２０重量％以上が金属であり、さらに好ましくは３０重量％以上、さらに好ましくは４０重量％以上、場合によっては５０重量％以上である。
【０２１０】
乾式テープ製造時の別の問題は、乾燥時に、液体中に存在する前駆体が結晶化して、不連続な含有を生じることで、転写およびテープ材料への変換時の接続性低下および導電性低下を生じ得るという点である。それは、少量の結晶化阻害剤を加えることで実質的に防止することができる。例えば、一部の銀前駆体調製物の場合、少量の乳酸を加えることで結晶化が完全に防止される。水系ギ酸銅組成物などの他の場合では、少量のグリセリンが結晶化阻害剤として作用し得る。結晶化を低減する上で有用な他の化合物は、マルトデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムおよびＴＲＩＴＯＮ  Ｘ１００などの他の多価アルコール類である。概して、比較的高融点で比較的低蒸気圧の溶媒が、比較的高蒸気圧で比較的低融点の溶媒より所定化合物の結晶化を阻害する。一実施形態において、溶液全体のパーセントとして約１０重量％未満の結晶化阻害剤を加え、好ましくは５重量％未満、さらに好ましくは２重量％未満である。
【０２１１】
基板
本発明によるテープ組成物は、低温で転写および電子部品に変換することができることで、比較的低い融点または分解温度を有する各種の基板を用いることができる。低粘度前駆体組成物の電子部品への変換の際、組成物が転写される基板表面が、最終構造への全体的は変換がどの程度起こるかに大きく影響する。
【０２１２】
本発明の一実施形態によれば、基板はポリマー基板である。本発明によって有用な特定の基板には、ポリフッ素化化合物、ポリイミド類、エポキシ類（ガラス充填エポキシなど）、ポリカーボネート類および他の多くのポリマーなどがある。特に有用な基板には、木材または紙などのセルロース系材料、酢酸化合物、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル、ブタジエン（ＡＢＳ）、可撓性ファイバーボード、不織ポリマーファブリック、布、金属箔またはガラスなどがある。基板は、例えば金属箔上の誘電体コーティングのようにコーティングすることができる。本発明はそのような低温度基板で用いることができるが、セラミック基板などの従来の基板も本発明に従って使用可能であることは明らかであろう。
【０２１３】
一実施形態において、基板は低温共燃焼セラミック（ＬＴＣＣ）未処理テープ、例えばデュポン（duPont）Ｎｏ．９５１低温共燃焼誘電体テープ（E.I. duPont deNemours, Wilmington, DEが販売）であることができる。ＬＴＣＣ未処理テープは代表的にはガラスおよびセラミック充填剤を含み、比較的低温で焼結することで、空気焼成抵抗体および非耐火性金属をテープとともに焼結することができる。ＬＴＣＣテープの例は、例えばハートリング（Haertling）らによる米国特許第５３１２６７４号およびビトリオール（Vitriol）らによる米国特許第５０２８４７３号（それぞれ、参照によってその全体が本明細書に組み込まれるものとする）に開示されている。
【０２１４】
本発明はまた、電子部品の接着性を高める組成物および方法を提供する。各種基板が異なる表面特性を有することから、接着程度は多様である。表面をヒドロキシル化または官能基化することで表面の改質を行って、テープ組成物から反応部位を提供することができる。一実施形態において、ポリフッ素化材料の表面を、ナトリウムナフタレニド溶液によって改質して、前駆体との反応時における結合のための反応性部位を提供する。別の実施形態では、金属薄層を表面にスパッタリングして、前駆体または変換された前駆体の基板への接着性を高める。別の実施形態では、ポリアミン酸などの前駆体をテープに加え、次にそれを導電体と表面の両方と結合させて接着を得る。好ましい量のポリアミン酸および関連化合物は、テープ組成物の約５〜１０重量％である。
【０２１５】
本発明の特に好ましい実施形態によれば、テープ組成物を堆積させ、導電性部品に変換させる基板は、約３５０℃以下、さらに好ましくは２５０℃以下、さらに好ましくは約２００℃以下の軟化点を有する。
【０２１６】
好ましいテープ組成物
一実施形態においては、５０体積％以下のＡｇ前駆体、６０体積％以下のＡｇ粉末を含み、残りが結合剤である乾式テープを形成する。結合剤は、プロトン伝導性ポリマーであることができる。特に好ましいＡｇ前駆体は銀カルボン酸塩である。具体的な銀カルボン酸塩には、トリフルオロ酢酸Ａｇ、酢酸Ａｇおよびネオデカン酸Ａｇなどがある。
【０２１７】
別の実施形態において、乾式テープはＣｕ前駆体、Ｃｕ粉末および結合剤を含む。特に好ましい銅前駆体はトリフルオロ酢酸Ｃｕまたはネオデカン酸Ｃｕである。
別の実施形態において、乾式テープは６０体積％未満の誘電体粉末、５０体積％未満の低融点ガラスを含み、残りは結合剤である。誘電体粉末は、金属チタン酸塩、ニオブ酸塩、タンタル酸塩、タングステン酸塩および誘電率、誘電体損失および静電容量の温度係数の所望の組み合わせを有する他の組成物を含むことができる。
【０２１８】
別の実施形態において、乾式テープは誘電体粉末、誘電体への前駆体および結合剤を含む。この実施形態では、低融点ガラス粉末が含まれていても良い。誘電体粉末および前駆体は、同一材料である必要はなく、異なる誘電体系を含むことができる。
【０２１９】
別の実施形態においてテープは、導電性粉末、絶縁相および結合剤を含む。絶縁相は低融点ガラスを含むことができる。導電性相には、金属ルテニウム酸塩、二酸化ルテニウム、あるいは他の導電性金属酸化物、窒化物、ホウ化物、炭化物などがあり得る。絶縁相には、絶縁体への前駆体などがあり得る。その前駆体には、金属アルコキシド、金属カルボン酸塩、金属アセチルアセトン酸塩などがあり得る。
【０２２０】
別の実施形態において、前記テープはＣｕ前駆体、Ａｇ粉末および結合剤を含む。好ましいＣｕ前駆体には、トリフルオロ酢酸Ｃｕまたはネオデカン酸Ｃｕなどがある。
別の実施形態において前記テープには、ＡｇおよびＰｄ前駆体、Ｃｕ粉末および結合剤が含まれる。好ましいＡｇおよびＰｄ前駆体には、金属カルボン酸塩などがある。
【０２２１】
上記組成物は、銀コート銅粉末などのコート粒子を含むことができる。
別の実施形態において前記テープは、金属−炭素粒子および結合剤を含む。これらの組成物は、燃料電池およびバッテリーに有用である。そのテープはまた、金属−炭素粒子、前駆体および結合剤を含むことができる。前駆体は、金属、金属酸化物その他の導電性もしくは触媒活性材料を与えることができる。金属−炭素粉末に代えて、金属酸化物−炭素粒子を用いることもできる。
【０２２２】
より一般的には、前記テープは電極材料および結合剤を含むことができる。テープはまた、電極材料、前駆体および結合剤を含むこともできる。
別の実施形態において、前記テープはリン粉末および結合剤を含む。
【０２２３】
乾式テープは裏材を必要としないか、あるいは構造裏材を結合剤と同じ低分解ポリマーから作ることができる。それによて、各種表面へのテープの収縮−ラッピングを行うことができる。
【０２２４】
裏材と機能性層との間にＵＶ分解性フィルムを用いることができ、その場合にマスキングを介して回路が露出され、次に加熱および表面への加圧によって基板上にパターンが形成される。
【０２２５】
ガラス粒子はほぼあらゆる種類のものであることができ、低融点組成物が好ましい。使用されるガラスの種類は、誘電体粉末および用途に適合したものである。
別の実施形態において前記テープは、Ａｇ前駆体、Ｃｕ粉末および結合剤を含む。好ましいＡｇ前駆体は、銀カルボン酸塩である。
【０２２６】
別の実施形態において前記テープは、Ａｇ前駆体、（複数の）他の金属粉末および結合剤を含む。好ましいＡｇ前駆体は銀カルボン酸塩である。
別の実施形態において前記テープは、２種類の金属前駆体、金属粉末および結合剤を含み、金属前駆体は処理時に合金となる。それの１例は、Ａｇ前駆体、プラスＰｄ前駆体、プラスＡｇ粉末、プラス結合剤である。
【０２２７】
別の実施形態において前記テープは、１以上の前駆体および結合剤を含む。粒子状物相は存在しない。
別の実施形態において前記テープは、ガラスへの前駆体、導電性粒子、絶縁性粒子および結合剤を含む。好ましいガラス前駆体は、ゾル−ゲル前駆体である。
【０２２８】
本発明のテープ組成物は、ナノ粒子やミクロンサイズ粒子を含まずに、分子前駆体調製物および媒体および／または結合剤を含むことができる。ある好ましい実施形態において、テープ組成物は変換反応誘発剤を含み、それは粉末または分子前駆体あるいは別の無機もしくは有機薬剤のいずれかまたは両方であることができる。別の実施形態において、分子前駆体と溶媒の組み合わせを選択して、溶媒中での前駆体の高い溶解度を得る。本発明のテープ組成物は代表的には、前駆体調製物および粒子と他の添加剤を組み合わせるものである。一実施形態において前記テープは、金属粒子、分子前駆体および媒体および／または結合剤を含む。分子前駆体は好ましくは、金属有機化合物である。
【０２２９】
別の実施形態において前記テープは、導電性ミクロンサイズ粒子、ナノ粒子および媒体および／または結合剤を含む。ナノ粒子は、Ａｇ2Ｏナノ粒子などの導電性相への無機前駆体であることができる。
【０２３０】
別の実施形態において前記テープは、ミクロンサイズ粒子、分子前駆体、ナノ粒子、媒体、および／または結合剤を含む。前駆体は好ましくは、金属有機化合物である。
別の実施形態においてテープは、ミクロンサイズ粒子、分子前駆体、ナノ粒子、媒体および結合剤を含んで形成される。前記前駆体は好ましくは、金属有機化合物である。前記ナノ粒子は、Ａｇ2Ｏナノ粒子などの導電性相への無機前駆体である。前記テープはまた、前駆体、媒体およびナノ粒子を含むこともできる。前記ナノ粒子は、銀、銅および他の金属から選択することができるか、あるいはシリカ、酸化銅および酸化アルミニウムなどの非導電性ナノ粒子であることができる。
【０２３１】
テープ組成物はまた、ポリマー基板への接着が望まれる場合のように前駆体、媒体およびポリマーもしくはポリマー前駆体を含むこともできる。ポリマーへの前駆体は、ポリ（アミン）酸であることができる。ポリマーは、エポキシ、ポリイミド、フェノール系樹脂、熱硬化性ポリエステル、ポリアクリレートなどであることができる。テープ組成物は、２００℃未満、さらに好ましくは１５０℃未満で硬化するものなどの低温硬化性ポリマーまたはＵＶ硬化性ポリマーを含むことができる。
【０２３２】
テープ組成物はまた、炭素、分子前駆体、媒体および結合剤を含むことができる。その組成物は、導電性グラファイト炭素などの粒子状炭素を含むことができる。ある好ましい組み合わせは、導電性炭素と銀金属への分子前駆体である。
【０２３３】
前記テープ組成物は、導電性ポリマー、分子前駆体および媒体もしくは結合剤を含むこともできる。そのポリマーは、電子およびプロトンの両方に対して導電性であることができる。上記で詳細に説明したように、導電性ポリマーは、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンおよびポリ（パラフェニレンビニレン）から選択することができる。プロトン伝導性ポリマーには、スルホン酸部分またはリン酸部分を有するもの、例えばスルホン化ポリアニリンなどがある。
【０２３４】
テープ組成物はまた、導電性ナノ粒子および媒体および／または結合剤を含むこともできる。テープ組成物は、導電性ナノ粒子、媒体または結合剤およびポリマー前駆体を含むことができる。
【０２３５】
分子前駆体組成物および粉末（ナノ粒子および／またはミクロンサイズ粒子）を含むテープでは、前駆体／粉末の比は好ましくは、前駆体由来の材料で粒子状物間の空間を充填するのに必要な量に相当する値に近いものである。しかしながら、比較的低レベルの分子前駆体については、導電性にかなりの改善が得られる場合がある。少なくとも約５体積％、さらに好ましくは少なくとも約１０体積％、さらに好ましくは少なくとも約１５体積％、さらに好ましくは少なくとも２０体積％の最終導電体が前駆体由来のものであることが好ましい。
【０２３６】
本発明による他の具体的なテープ組成物が、各種用途に好ましい。代表的には前記テープ調製物は、堆積機構、部品の所望の性能および部品の相対的コストを考慮するものである。例えば、使い捨ての高体積用途用に設計されたポリマーその他の有機基板上の簡単な回路構造は、低コストのテープ組成物を必要とするが、優れた特性を有する電子部品は必要としない。他方、電子回路構造の修理用などの高度の末端用途では、非常に良好な電気特性を有する電子部品が必要であり、テープ組成物の相対的コストはあまり重要な要素ではないのが普通である。
【０２３７】
本発明による乾式テープ組成物は多くの場合、酸化銀などの導電性層への前駆体、硝酸銀粒子、トリフルオロ酢酸Ａｇ結晶子、導電性相の導電性ミクロンサイズ粒子およびナノ粒子および結合剤である粒子状物のような粒子状物で構成された固体相を有する。別の形態ではテープは、媒体および前駆体調製物から構成されるより液体の相を含むこともできる。乾式テープの場合、粒子状物分率は代表的には、総乾式テープ体積の８０体積％未満である。より代表的には、総テープ体積の６０体積％未満である。溶媒に溶解した前駆体粒子および分子前駆体の形態で存在するものおよび／または媒体に溶解したものの両方のテープ組成物の前駆体分率は、代表的には総テープ重量の重量％として表され、代表的にはテープ材料の総重量の８０重量％未満である。導電性粒子のかなりの負荷量を有するテープ調製物では、前記前駆体分率は代表的には、４０重量％未満である。
【０２３８】
一実施形態において、乾式テープ組成物は約４０体積％以下の炭素および約１０〜約３０重量％の分子前駆体を含み、残りは結合剤および他の添加剤である。別の実施形態において、テープ組成物は約３０体積％以下の炭素および約２０体積％以下の金属ナノ粒子を含み、残りは結合剤および他の添加剤である。
【０２３９】
別の実施形態によれば、乾式テープ組成物は、約４０体積％以下の金属ナノ粒子および約１０〜約３０重量％の分子前駆体を含み、残りは結合剤および他の添加剤である。
別の実施形態によれば、テープ組成物は約４０体積％以下のミクロンサイズ金属粒子および約５〜約２５重量％の分子前駆体を含み、残りは媒体、結合剤および他の添加剤である。
【０２４０】
さらに別の実施形態によれば、テープ組成物は約４０体積％以下のミクロンサイズ金属粒子を含み、残りは導電性ポリマーへの前駆体を含む媒体である。
一実施形態において、透明導電体テープ調製物は１０〜約３０体積％のＩＴＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2の群から選択されるミクロンサイズ粒子および５〜２０体積％のＡｇナノ粒子、ならびに０〜２０重量％の前駆体を含み、残りは溶媒、結合剤および他の添加剤である。
【０２４１】
別の実施形態において、透明導電体テープ調製物は、２０〜約４０体積％のＩＴＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2の群から選択されるミクロンサイズ粒子ならびに５〜３０重量％のＡｇへの前駆体を含み、残りは溶媒、結合剤および他の添加剤である。
【０２４２】
透明導電体テープ調製物のさらに別の実施形態では、前記テープは２０〜約４０体積％のＩＴＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2の群から選択されるミクロンサイズ粒子および１５体積％以下のリン酸銀ガラスなどの導電性ガラス粒子、ならびに０〜２０重量％のＡｇへの前駆体を含み、残りは溶媒、結合剤および他の添加剤である。
【０２４３】
低コスト用途の場合、テープ組成物は上記のような粒子状物炭素などの材料を含むことができる。一実施形態による低コスト導電体テープ組成物は、２０〜６０体積％の非晶質炭素、炭素グラファイト、鉄、ニッケル、タングステン、モリブデンの群から選択されるミクロンサイズ粒子、ならびに０〜１５体積％のＡｇ、炭素、真性導電性ポリマー、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗの群から選択されるナノ粒子、ならびに０〜３０重量％のＡｇなどの金属への前駆体を含み、残りは溶媒、結合剤および他の添加剤である。
【０２４４】
別の実施形態においてＬＴＣＣテープは、テープにＬＴＣＣペースト組成物および１０体積％〜６０体積％の結合剤、さらに好ましくは２０体積％〜４０体積％結合剤を含む。
低コスト導電体テープの別の実施形態において、前記テープは２０〜５０体積％の非晶質炭素、グラファイト、鉄、ニッケル、タングステン、モリブデンの群から選択されるミクロンサイズ粒子および２０〜５０重量％の真性導電性ポリマーへの前駆体を含み、残りは溶媒、結合剤および他の添加剤である。
【０２４５】
テープおよびリボン構造
テープは、組成において均一な単一層を含むことができる。テープは、異なる組成を有する２以上の層を有することができる。例えば、一方の層が剥離層であり、他方が機能性層であることができる。他の例には、接着層または封止剤層と組み合わせた機能性層などがある。それらの層は、粉末、前駆体もしくは混合物またはそれらの成分のいずれかである２種類の異なる材料を含むことができる。それらの層は、組成がテープを通るある方向で変化する勾配構造を有することができる。テープは、全体として転写し、機能素子を形成する複数の層を有することができる。テープの１以上の層をパターニングすることができる。
【０２４６】
複数の機能性層を単一のテープで組み合わせて、機能性構成要素を得ることができる。例えばテープは、金属前駆体、または前駆体および粒子、または導電性ポリマーの層を有し、次に誘電体組成物の層とさらに別の導電体層を有することができる。それによって、１回のテープ転写で平行プレートコンデンサ層構造を形成することができる。別の例では、テープはアノード層、電解質層およびカソード層を有して、全体として転写することができる機能性バッテリーを形成していることができる。テープは、燃料電池またはスーパーコンデンサ用の電極であることができる。
【０２４７】
テープの最上層は、接着促進層であることができる。例えばその最上層は、ポリイミド基板への接着を促進するポリアミン酸層であることができる。
本発明のテープは、各種手法によって製造することができる。テープは、単一層または複数層の均一なコーティング、あるいは単一層または複数層の詳細印刷パターンあるいはそれらの組み合わせであることができる。印刷を用いて、均一コーティングとパターンの両方を製造することができる。印刷法には、レリーフ（凸版印刷、フレキソ印刷、浮き出た表面からの転写を有する他の全てのもの）、凹版（グラビア印刷、窪んだ表面からの転写を有する他の全てのもの）、スクリーン印刷（型板またはスクリーンにある開口から流動性材料を通過させる）、リソグラフィー（表面特性における差を利用してインクを反発または引きつける）、あるいは静電印刷（特殊ドラム上の帯電領域を利用）などがある。スピン、沈殿、ブレード、ローラーバー、スプレー、スロットダイス、逆ロールコート、ディップコートおよびカーテンコーティングなどのコーティング法を用いて、大面積コーティングを行うことができる。他の印刷法には、インクジェット印刷などがある。好ましい方法は、成膜されて均一な薄層となるペーストの使用である。テープ材料の堆積後、相対的に高蒸気圧の成分を蒸発させることで、部分的または完全にテープを乾燥させることができる。それによって、乾式テープと称されるテープ材料が得られる。
【０２４８】
例えば、ＳＡＡはＤＭＡｃに溶かすことができる。トリフルオロ酢酸Ａｇなどの前駆体を別個にＤＭＡｃに溶かし、両方のＤＭＡｃ溶液を混合する。界面活性剤を加え、混和する。粉末を加え、混和し、３本ロールミルを用いて、より均一なペーストを得ることができる。次にペーストを、裏材上にローラーコートして、風乾する。時間が重要である場合には、約７０℃での乾燥機乾燥を用いることもできる。
【０２４９】
一実施形態によれば、膜厚は約１０μｍ〜５０μｍまたはそれ以上の範囲であることができる。異なるコーティング法によって、約２μｍ以下等のさらに薄いテープを得ることができる。キャリア裏材材料は、以下に記載のような広範囲の材料から選択することができる。ある好ましい実施形態では、ポリエステル薄膜の薄い箔（例：E.I duPont deNemours, Wilmington, DEから販売されているＭＹＬＡＲ）をキャリア材料として用いる。
【０２５０】
一実施形態においてテープ層は、ワイヤを巻き付けたバーを基板を通って機械的に引くことで、流体またはペーストを広げて均一層とするバーワイヤ−ケータ（cator）で形成される。別の実施形態において、テープ層は、剛性または可撓性の裏材上にパターンまたは領域をスクリーン印刷することで形成することができる。それによって、テープをパターニングすることができる。別の実施形態においてテープ層は、スロットダイス、グラビアまたは逆ロールコーティングを用いるロールコーティングなどの連続法によって形成することができる。これらの方法によっても、ある程度のレベルのテープパターニングが可能である。別の実施形態においてテープ層は、インクジェット、エアロゾルジェットまたはパターンもしくは領域の噴霧などの噴霧形態の方法によって形成することができる。噴霧法を行うには、溶液を希釈して堆積できるようにする必要がある場合があることは明らかであろう。
【０２５１】
一実施形態において、基板に転写する前にテープ材料を裏材またはキャリア上で機能性材料に変換することができる。ある好ましい実施形態において、完全に変換された機能性素子または回路を最初に高融点金属裏材などの高温裏材上に形成し、次にポリマー基板などの低温基板に転写する。
【０２５２】
一実施形態において、ＳＡＡをペースト組成物に加え、それを次にＬＴＣＣペーストの乾式リボン相当物として、それを用いて印刷未処理テープのパターニングまたは修復を行うことができる。特に有利な手法は、そのリボンのスプールを検査ステーションに組み込んで、修復が検出されたら修復が行えるようにするというものである。
【０２５３】
本発明のテープ組成物は、各種の方法および手段を用いて基板に堆積または転写することができる。本明細書で使用される場合、テープ転写手段とは、テープをキャリアから基板に転写する装置である。一実施形態において、その転写は「クッキーパンチ」などの連続リボンから切り取られた個別のドットとして得ることができる。別法として、リボンの均一なパターンまたは複雑なパターンなどの比較的大きい部分も転写することができる。完全なパターンを平行に転写することができるか（型板転写に類似）、あるいは材料の不連続ドットを順次転写して、パターンを形成することができる（インクジェット印刷に類似）。平行および順次転写の組み合わせも可能であり、例えば抵抗体または電極などの全ての不連続な素子または構成要素を１回で転写して、完全な回路を１回で１構成要素として形成することができる。
【０２５４】
不連続および順次転写のある好ましい実施形態では、マトリクス支援パルスレーザ蒸発（ＭＡＰＬＥ）と称される直接書き込み法を用いる。この方法は、クリセイ（Chrisey）らによる米国特許第６１７７１５１号（その開示内容は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれるものとする）に開示されている。この方法は、集束紫外線レーザパルスを用いて、材料を透明キャリア上のコーティングから基板に転写するものである。レーザが、キャリア／材料界面で裏側から透明キャリアを通過して、転写される材料に衝突する。その材料は、レーザエネルギーを吸収して、その界面で局所蒸発および個別の材料パケットの基板方向への推進を生じるように設計されている。キャリアおよび基板の一方または両方をレーザ光に対して移動させながら一連のレーザパルスを用いることで、所望のパターンを書き込むことができる。２０μｍの部品サイズを堆積させることができる。レーザトリミングをレーザ堆積と併用する場合、１０μｍ以下の部品サイズを得ることができる。最小部品サイズは最終的に、使用されるレーザ波長の回折限界および光学構成要素の品質によって制限される。
【０２５５】
本発明の別の実施形態において、テープ転写はテープを支持するキャリアの裏側に機械的力を加えることで起こる。この力は衝撃波の形態であることができ、テープまたはその一部を基板の方に押す。別の実施形態において、テープが基板と直接接触している場合、その力はいずれの側からも加えることができ、圧力増加を生じ、リボンの表面への接着を生じて、次に支持キャリアが移動して基板から離れる時に転写が起こる。さらに別の実施形態では、局所加熱を用いて、結合剤、剥離層、接着層を軟化させることで転写を誘発したり、あるいは蒸発などの化学反応または物理反応を活性化して、基板材料へのテープの転写および接着を行うことができる。この局所加熱は、加熱転写パターンまたは型板による接触を用いる熱伝導によって行うことができる。代表的にはホットプレスと称される方法で、加熱および加圧を組み合わせることができる。加熱は、局所照射によって行うこともできる。基板も加熱することができる。化学的手段を用いて転写を誘発することもできる。化学薬剤をリボン上または基板上に堆積させてから、転写を行うことができる。その化学薬剤は、転写が望まれるリボンと基板の間の接着層として働くことができる。別の形態としてその化学薬剤は、テープ材料中の結合剤その他の構成要素と相互作用して、例えば結合剤材料を軟化させることで転写を誘発することができる。別の実施形態において、ＵＶ光を用いてリボン上の接着剤を分解して、テープを裏材から剥離させ、基板に転写することができる。全ての転写機構を用いて、上記で説明したような配線および電極のような不連続のドットや比較的大きい面積を転写することができる。
【０２５６】
機械的圧力および加熱は、各種方法で加えることができる。型板を、基板の上に配置されたリボン上に押し下げることができる。オープンリール式の手法も可能である。そのリールをパターニングしたり局所加熱して、基板とリボンがローラーと接触した時にテープ転写を誘発することができる。
【０２５７】
キャリア材料は有機または無機であることができる。好ましい有機キャリアには、ポリイミド、ポリエステル（例：ＭＹＬＡＲ）、ＰＥＴ、アセテート、セルロースおよび紙などがある。好ましい無機基板には、タンタルもしくはアルミニウム、銅、銀、モリブデン、タングステンなどの金属箔などがある。キャリアは剛性または可撓性であることができ、好ましいキャリアは可撓性である。キャリアは平坦であるか基板と同形であることができ、好ましいキャリアは平坦である。キャリアの厚さは転写法によって決まり、より薄いキャリアが好ましい。テープ自体が剛性で機械的に強い場合には、転写可能なテープ製品を形成するのにキャリアが全く必要ない場合がある。一実施形態では、可撓性キャリアによって、テープを貯蔵または搬送用にスプールに巻き取ることができる。巻き取り可能なテープでは、巻き取られた時に材料の層はテープに付着するが、テープの裏側には付着しないことが必要である。別の実施形態において、キャリアは巻き取るのではなく、カットしてシートとすることもできる。キャリアを除去して、テープ自体を巻けるようにすることもできる。テープまたはリボンの最上面に保護層を設けることができる。その保護層またはコーティングは、テープ転写の前に剥離することで、保管時のテープの安定性を確保するようにすることができる。一実施形態では、保護層を用いて、テープに存在する各種揮発性成分の蒸発を防止する。別の実施形態において、保護層は接着剤層のための障壁を形成する。保護層を剥離した後、テープは基板に付着または接着し、次にキャリアから層間剥離する。保護層は、キャリア材料と同様の材料製とすることができる。
【０２５８】
テープ形成の一つの方法は、前駆体含有ペーストの変法であり、その方法ではペーストを結合剤含有溶液または乳濁液で希釈し、３本ロールミルなどで剪断することで混和する。この実施形態では、結合剤溶液は好ましくは、テルピネオールまたはブチルカルビトールなどの比較的低蒸気圧有機溶媒を含むように選択し、他の有機可塑剤を含むこともできる。その場合、ＬＴＣＣキャリア液が結合剤溶液と適合性であることが重要である。得られたペーストを希釈して、ロールコータ上に薄膜を成型しやすい粘度および流動特性を得ることができる。薄膜を、代表的には約０．５μｍ〜１００μｍの範囲の指定の厚さに成型したら、その薄膜を乾燥させる。乾燥した薄膜は、良好な可塑性を示すことで、可撓性裏材上に堆積し、ひび割れを起こすことなくスプールで保管できるようなものでなければならない。次に、テープをＬＴＣＣ未処理テープ基板に転写することができる。ある好ましい実施形態では、テープ組成物をＬＴＣＣ誘電体テープと直接接触するように置き、レーザを用いてテープ組成物を転写して、未処理テープの過剰加熱を回避する。
【０２５９】
別の好ましいテープ形成方法は、ＬＴＣＣ型材料を各種ペースト成分から製造するというものである。この組成物の代表的な成分には、１種類または数種類の金属および金属酸化物またはガラス粉末、分散剤、結合剤およびキャリアからなることができる粉末などがある。その成分粉末を最初に、高蒸気圧溶媒に分散させて、ポリマーで粒子をコーティングすることができる。次に、高蒸気圧溶媒を乾燥させることができ、粉末をテルピネオール、ブチルカルビトールその他の有機溶媒などの低蒸気圧溶媒中の結合剤の溶液または乳濁液と組み合わせることができる。全ての成分を組み合わせ、混和したら、材料を３本ロールミルで剪断して、凝集が少ない良好な混合物を得るようにしなければならない。それは、粒ゲージの微粉度でチェックすることができる。得られたペーストを薄めて、注型法に適した粘度および流動特性を得ることができる。薄膜を約０．５μｍ〜１００μｍの範囲の指定の厚さに成型したら、その薄膜を乾燥する。乾燥した薄膜は、良好な可塑性を示すことで、可撓性裏材上に堆積し、ひび割れを起こすことなくスプールで保管できるようなものでなければならない。
【０２６０】
抵抗体テープの好ましい製造方法では、主としてルテニウム酸塩類からの通常はミクロン以下のサイズの導電性金属酸化物を１〜１０μｍのサイズ範囲の低融点ガラス粉末と混和する。導電性粒子が良好に分散していることが重要であることから、メンハーデン魚油などの分散剤を組み込む必要がある場合がある。それは、前記魚油とともに比較的高蒸気圧溶媒中に前記粒子を分散させ、次に乾燥させることで行うことができる。その方法は、比較的凝集しやすい混合物中の小粒子に最も有効である。粉末成分は、導電性および抵抗性相を含むべきであり、ある種の金属酸化物がＴＣＲ改良剤として作用する。ミクロン以下のサイズの粉末をコートしたら、成分粉末を、結合剤および場合によりその結合剤用の可塑剤を含むキャリア溶液または乳濁液に混合しなければならない。次に、その混合物を３本ロールミルで粉砕しなければならず、それを希釈して特定の粘度を得ることができる。使用される粉末の比率および種類は、必要とされる抵抗体の種類に応じて変わり得る。
【０２６１】
低焼成誘電体テープの好ましい製造方法では、高誘電率を有する粉末を低融点ガラスの粉末と組み合わせて焼成材料を一緒に結合させる。高ｋ粉末は好ましくは、非常に結晶性が良く、ガラスの場合より広いサイズ分布を有する。高ｋ粉末はまた、成分無機粉末の大部分の体積パーセントとして存在しなければならない。これらの粉末は、上記の抵抗体例と非常に類似した分散を行うことができ、結合剤を含有する液体に組み込むことができる。それらの成分は、凝集が破壊されるまで３本ロールミルで混和しなければならない。次に、ペーストを所定の堆積方法に適した粘度まで調節し、可撓性裏材上に堆積し、乾燥させることができる。
【０２６２】
低温で焼成する好ましい導電体リボンの製造方法では、分子前駆体の導電性金属への組み込みを行う。前駆体は、溶液でまたは不溶性粉末として混合することができる。前駆体は溶媒またはキャリア液と混和され、金属粉末および結合剤の溶液もしくは乳濁液とも混和される。全ての成分を混合および混和したら、その材料は３本ロールミルで剪断して、凝集が低減された良好な混合物を得なければならない。それは、粒ゲージの微粉度でチェックすることができる。得られたペーストを薄めて、ロールコータでの薄膜注型に適した粘度および流動特性を得ることができる。薄膜を約０．５μｍ〜１００μｍの範囲の指定の厚さに成型したら、その薄膜を乾燥する。乾燥した薄膜は、良好な可塑性を示すことで、可撓性裏材上に堆積し、ひび割れを起こすことなくスプールで保管できるようなものでなければならない。
【０２６３】
低温で焼成する別の好ましい導電体リボンの製造方法は、剛性または可撓性裏材から転写し、次に処理して堆積物を金属薄膜に変換することができる特性を有する未結晶化薄膜となるまで乾燥させることができる前記のような金属含有前駆体を用いるものである。結晶化を阻害する溶媒および添加剤を用いることができる。可撓性テープを得る上で、結合剤および可塑剤も必要な添加剤である場合がある。
【０２６４】
製造品
本発明のテープおよび方法は、各種の製造品を製造する手段を提供するものである。
有機基板上に実質的に純粋な金属の導電体部品を有するプリント回路を製造することができる。本発明の一実施形態によれば、その回路は５００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは７５μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは２５μｍ以下、さらに好ましくは約１０μｍ以下の最小部品サイズを有することができる。
【０２６５】
本発明の別の実施形態によれば前記回路は、導電性部品を有することができる。その導電性部品の固有抵抗は好ましくは、金属（例：銀）のバルク固有抵抗の約２００倍以下、さらに好ましくはそのバルク固有抵抗の約１００倍以下、さらに好ましくはそのバルク固有抵抗の２０倍以下、さらに好ましくはそのバルク固有抵抗の１０倍以下、さらに好ましくはそのバルク固有抵抗の６倍以下、例えばそのバルク固有抵抗の４倍以下、さらにはそのバルク固有抵抗の２倍以下である。
【０２６６】
本発明の別の実施形態によれば前記回路は、５００℃以下、さらに好ましくは４００℃以下、さらに好ましくは３００℃以下、さらに好ましくは２００℃以下の温度で処理することで形成することができる。一実施形態において前記処理温度は、１５０℃以下、例えば１２５℃以下、さらには１００℃以下である。
【０２６７】
本発明の別の実施形態によれば前記回路は、１０分未満、さらに好ましくは５分未満、さらに好ましくは１分未満処理することで形成することができる。
その回路は、粒子を含まないテープから形成することができる。そのテープは、変換された時に機能性材料を提供する前駆体を含むことができる。
【０２６８】
前記回路は、ナノ粒子を含むテープから形成することができる。ナノ粒子は、金属などの導電体、金属酸化物などの絶縁体およびインジウム・スズ酸化物などの透明導電体を含むことができる。
【０２６９】
前記回路は、平坦ではない基板上で形成することができる。例えば、導路を３次元に形成して２つの構成要素を接続することで、チップをアンテナに接続することができる。
本発明の別の実施形態によれば前記回路は、露出した複数の材料表面を有する基板上に設けることができる。例として前記導電体は、金属表面から、二酸化ケイ素に、そしてエポキシに、そして基板材料に、そしてコンタクト金属へと通過することができる。
【０２７０】
堆積した材料を、バッテリーもしくは燃料電池に接続したり、バッテリーもしくは燃料電池の一部とすることができる。バッテリーまたは燃料電池の集電装置を、テープから形成することができる。
【０２７１】
前記回路は、再分布法の場合のように導電体のみを含むことができる。その回路は、抵抗体ネットワークの場合のように導電体要素と抵抗体要素を含むことができる。前記回路は導電体、抵抗体および誘電体要素を含むことができる。
【０２７２】
前記回路は、透明または反射性の基板上に印刷することができる。例として前記回路は、ティスプレイ用にガラス上に形成することができる。
前記回路は、レーザを用いて処理することができる。堆積した材料をレーザを用いて焼結させることができる。レーザを用いて堆積物をパターニングすることができる。
【０２７３】
本発明を用いて、ほとんど全ての所望の形状の薄型バッテリーを製造することができる。それには、バッテリーをテープ形状に形成し、次にそれを１段階でリボンから転写できることが含まれる。
【０２７４】
導電体は、ＵＶ光に感受性の前駆体を用いる場合などのようにＵＶ硬化によって処理することができる。
本発明を用いて、センサー類、電子ペーパー、スマートカードでのワイヤ接続に代わるものとしての接続およびＲＦタグなどの各種製造品を製造することができる。固有抵抗がバルク導電体材料のバルク固有抵抗の５倍以下である導電体を含むアンテナを製造することができる。そのアンテナはフラクタルであることができるか、あるいは抵抗要素、誘導要素または容量要素を搭載することができる。製造品には、使い捨て携帯電話または雑誌に添付のゲームなどがあり得る。
【０２７５】
本発明を用いて、各種電極を形成することができる。その電極は、金属の固有抵抗がバルク導電体固有抵抗の１０倍以下である導電体を含むことができる。その電極は、バッテリー、センサー、ディスプレイ、スーパーコンデンサ、燃料電池または太陽電池のものであることができる。
【０２７６】
テープ印刷による部品の修復方法も提供され、その方法には修復領域に材料をテープ印刷する段階ならびにその材料をその材料が実質的に純粋な導電体に変換されるのに十分な温度まで加熱する段階がある。修復される部品は、ボールグリッドアレー（ＢＧＡ）、未焼成または焼成された低温共燃焼材料（ＬＴＣＣ）パターンであることができる。修復を行ってから、その部分の処理を行うことができる。修復は、金属導電体に対して行うことができる。修復対象の部品は、粒子含有組成物のスクリーン印刷または光パターニングによって形成することができる。レーザトリミングを用いて、修復領域をさらに画定することができる。修復領域は、基板において窪んでいても良い。修復領域は３次元構造であることができる。修復部品は、２５０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以下の最小部品サイズを有することができる。修復対象部品は、化学蒸着、蒸着またはスパッタリングによって形成することができる。
【０２７７】
一実施形態において、テープはスクリーン印刷ＬＴＣＣ未処理テープの貴重な修復方法を提供することができる。ＬＴＣＣ工業における主要な問題の一つは、積層物の束の層における印刷ミスである。積層および焼成の前にそれらのエラーを発見する上で、検査ステーションが必要であり、通常の手法は問題のあるシート全体の印刷し直しである。それの一つの理由は、未処理テープを修復する方法がないことにある。本明細書には、ＬＴＣＣペーストの乾式テープ等価物を製造する方法が記載されている。そのテープを検査ステーションとともに用いて、損傷のある領域に転写することができる。
【０２７８】
そのテープおよび方法を用いて、織物および不織布上に導電体などの各種材料を印刷することができる。ファブリックは導電体または電気絶縁体であることができる。ファブリックは、炭素または真性導電性ポリマー繊維を含むことができる。ファブリックはまた、ＰＥＴ、ナイロン、ダクロン、テンセル、ケブラー、ガラス繊維または麻、紙もしくはパピルスなどの天然繊維を含むこともできる。ファブリックは、導電体、抵抗体、誘電体、圧電体、ピエゾ抵抗体、バッテリー、燃料電池、スーパーコンデンサ、太陽電池、センサーおよびアクチュエータなどの電子部品である繊維を含むことができる。
【０２７９】
導電体部品は、ポリマーを含むテープから作ることができる。そのポリマーはプロトン伝導性であることができる。そのポリマーは、疎水性およびプロトン伝導性ポリマーであることができ、特にはＮＡＦＩＯＮ（E.I. duPont de Nemours, Wilmington, DE）などのスルホン化パーフルオロ炭化水素ポリマーであることができる。
【０２８０】
テープ印刷導電体部品は、実質的に純粋な金属および／または炭素を含むことができる。その導電体は、多孔質基板、プロトン伝導性基板または多孔質の導電性基板上に印刷することができる。
【０２８１】
工程
各種工程を用いて、本発明を用いた製品を形成することができる。
レーザを用いて、テープの領域を局所加熱しながら、テープを標的基板と接触させることで、その標的表面に層を転写することができる。転写後、標的表面を加熱して、存在するのであれば前駆体を変換し、結合剤を除去し、あるいは粒子を焼結することができる。
【０２８２】
テープおよび支持体を非平坦表面上またはその周囲に巻き、加熱してテープをその表面に一致させることができる。さらなる加熱その他の手段を用いて、層を標的表面に転写することができる。
【０２８３】
テープおよび支持体を標的基板上に押し当て、パターニングし、所望の領域を除去することができる。転写が終わったら、転写されたパターンをレーザ処理することができる。
パターンを裏材上に印刷し、加熱して前処理し、そして標的基板に転写することができる。
【０２８４】
標的基板がパターニングされた接着剤を有する標的基板上に、テープを押し当てることができる。その材料がパターニングされた接着剤に貼り付き、残りの材料は除去される。
テープを標的基板上に押し当てることができ、インクジェットプリンターを用いてテープの所望の部分をパターニングおよび溶解させることができ、材料の残りを除去する。ペン、スクリーン、ロールプリンターなどの他の付与法および印刷方法を用いて、溶媒を加えることができる。加えられた液体は、テープと反応する働きをし、それを基板に結合させることもできる。
【０２８５】
テープを製造することができ、そのテープ層をパターニングして所望の箇所でテープ層を改質することができ、加圧その他の本明細書に記載の手段によって転写を行うことができる。
【０２８６】
より一般的には、転写の前にテープを少なくとも部分的に処理して、転写された材料が転写前に部分的または完全に機能性であるようにすることができる。転写前に高温で処理することが望まれる場合、キャリアは金属箔、例えばモリブデン箔などの高温基板であることができる。
【０２８７】
本明細書に記載の方法は、ある表面から別の表面への材料の乾燥した塊もしくは包みまたは単位の転写を行うものである。転写は、転写時の軟材料への変換を伴って起こる場合があり、後段階で基板上への堆積後に固体に変換することができる。
【０２８８】
前記材料は、熱加圧によってテープから転写することができる。一実施形態において、前記テープは回路に相当するパターンを有し、熱加圧（加圧しながら加熱）によって転写される。
【０２８９】
本発明は、多くの重要な問題を解決するものである。それによって、熱的に感受性の基板上に成膜を行うことができる。材料を熱的堅牢性が比較的高い裏材またはキャリア層上で処理し、それから熱的堅牢性の比較的低い標的基板に転写することができる。
【０２９０】
本発明によって、機械的に感受性の基板上に成膜を行うことができる。材料を機械的堅牢性が比較的高い裏材またはキャリア層上で処理し、それから機械的堅牢性の比較的低い標的基板に転写することができる。
【０２９１】
本発明によって、パターニングと層化を組み合わせることができる。層化テープを形成し、パターニングし、転写することで、パターニングされた層化構造を表面に転写することができる。
【０２９２】
本発明により、層パターニングの大量生産法を利用し、次に小領域を無損傷で転写して、テープ上の層化素子を形成することができる。
本発明により、支持層などの収縮被覆によって非平坦表面上に印刷およびコーティングを行うことができる。支持体およびテープで非平坦基板周囲を覆い、次にテープを転写し、処理する。
【０２９３】
ほとんどの従来技術では、素子は標的基板上に形成しなければならない。本発明では素子は、少なくとも部分的にキャリア上に前もって形成し、標的基板上に転写することができる。
【０２９４】
キャリア層およびそのキャリア層上に形成される素子を用いて、永久的組立物として用いることもできる。この実施形態において、キャリアおよびテープを基板材料の最上面上に積層して、永久積層回路組立物を形成することができる。
【０２９５】
本発明によって、ポリマー厚膜材料、ＬＴＣＣおよび関連用途用のペーストを処理することができる。
本発明は、標的基板に転写することができるキャリア上に予めパターニングされた部品を提供することで、高速印刷を行うものである。
【０２９６】
テープの寿命は、厚膜ペーストおよびインクと比較して長いという利点がある。
本発明は、比較的低温での導電性部品の堆積および形成を可能とするいくつかの新規な工程を提供するものである。
【０２９７】
テープ転写の前の任意の第１段階は、基板の表面改質である。表面改質は基板全体に行うことができるか、あるいは例えばフォトリソグラフィーを用いることでパターンの形態で施すことができる。表面改質には、化学的処理による基板表面の親水性の上昇または低下などがあり得る。例えばシラン化剤をガラス基板表面上で用いて、表面張力および／または濡れ角を調節することでテープ組成物の接着性を高めたり、ないしは広がりを制御することができる。表面改質には、レーザ使用による基板のクリーニングもあり得る。表面にはまた、別の種類の表面との接触によって機械的改質を行うこともできる。基板はコロナ処理によって改質することもできる。
【０２９８】
有機系テープ組成物を堆積するため、基板表面の活性化エネルギーを変えることができる。例えば、銀金属テープ転写などのテープ転写の前にポリイミドの線を印刷することで、紙などの多孔質基板へのテープ材料の浸透を防止することができる。別の例では、下塗り材料を基板上に印刷して基板を局所的にエッチングまたは化学的に改質することで、次の堆積段階で転写されるテープ材料の広がりを抑制することができる。
【０２９９】
次の段階は、キャリアから基板へのテープ組成物の転写である。前述のように、堆積をレーザ転写、加圧、熱加圧および各種の他の転写法によって行うことができる。一実施形態では、第１のテープ転写段階で分子前駆体を含むテープ組成物が提供され、第２の転写段階で前駆体を変換する還元剤その他の共反応物が提供される。別の材料堆積方法は、多回通過テープ転写を用いた堆積物の厚さの構築である。
【０３００】
一実施形態において、レーザを用いて、同時に（１）リボンから表面へ材料を転写し、（２）調製物が前駆体を含む場合には、テープで前駆体材料を反応させ、（３）テープが粒子を含む場合は粒子を密にし、反応した前駆体を密にし、あるいは粒子と反応した材料の組み合わせを密にし、（４）基板への接着を提供することができる。リボン材料を基板と接触するように置き、テープ側が基板と接触し、裏材材料が露出するようにする。場合により、リボンと基板を十分な力で一緒に加圧して、層間に空気などの気体が存在しないようにし、テープの実質的に全てが基板と直接接触するようにする。レーザをリボンの裏材に向け、その裏材を通過させてテープに当てる。連続波とパルスレーザの両方を用いることができる。可視波長および紫外線波長を利用することができる。レーザ光を基板に対して移動させて、パターンを書く。特に好ましい実施形態では、レーザ光を操作して、２００μｍ未満、さらに好ましくは１００μｍ未満、さらに好ましくは７５μｍ未満、さらに好ましくは５０μｍ未満、さらに好ましくは２５μｍ未満の幅を有するテープおよび裏材の界面にビームを提供する。それによって、２００μｍ未満、さらに好ましくは１００μｍ未満、さらに好ましくは７５μｍ未満、さらに好ましくは５０μｍ未満、さらに好ましくは２５μｍ未満の最小部品サイズを有する転写導電体パターンが得られる。一実施形態において、基板に損傷を与えることなくそのプロセスが実施される。転写される材料をレーザで高密度化して、従来の熱的処理によって得ることができる密度より高い密度が得られる。一実施形態において、製品材料は実質的に高密度である。別の実施形態において、製品材料は５０体積％より大きい緻密度を有する。別の実施形態において前記材料は、７５体積％より大きい緻密度を有する。製品として形成する特に好ましい材料には、銀および銅などがある。好ましいテープ組成物は、粒子を含まない前駆体、前駆体を含まない粒子、前駆体を含まないナノ粒子、前駆体および粒子、前駆体およびナノ粒子のいずれかを含む。一実施形態において、レーザ加熱によって、結合剤は実質的に除去される。別の実施形態において結合剤は、最終製品材料中に残留する。
【０３０１】
第３の任意の段階は、堆積テープ材料の特性の変更である。それには、凍結、溶融および他のテープ材料特性の変更などがあり得るものであり、転写されたテープ材料の化学反応または除去を伴う場合と伴わない場合がある。例えば熱硬化性ポリマーを含むテープ組成物を堆積させ、紫外線灯などの光源に直接曝露することで、テープ材料を重合および増粘させることができる。熱硬化性ポリマーの性質に応じて、熱ランプまたはレーザなどの他の変更手段を用いることができる。
【０３０２】
第４の任意の段階は、加熱または照射による転写されたテープ組成物の乾燥または昇華である。この段階では、材料を転写組成物から除去するか、あるいは化学反応をその材料で起こす。堆積材料の処理方法の１例は、ＵＶ、ＩＲ、レーザまたは従来の光源の使用である。一実施形態において、転写されたテープを乾燥させてから、後段階で処理する。別の実施形態においては、前駆体を変換反応誘発剤と接触させてから、テープ材料の乾燥を行う。別の実施形態において、転写されたテープ材料を水素などの気体還元剤と接触させる。
【０３０３】
テープ材料に含まれる結合剤を前駆体分解反応および他の反応の前に除去して、電子部品における有孔性を低下させることも好ましい。好ましい実施形態において、結合剤は３００℃以下、例えば２００℃以下、さらに好ましくは１５０℃以下、さらに好ましくは１２５℃以下の温度で除去する。
【０３０４】
第５段階は、転写された材料の昇温である。ある方法の１例は、特定の温度／時間プロファイルで転写されたテープ材料を処理するというものである。加熱速度は、好ましくは約１０℃／分より大きく、さらに好ましくは１００℃／分より大きく、さらに好ましくは１０００℃／分より大きくすることができる。転写された材料は、高温気体を用いて、あるいは加熱された基板との接触によって昇温させることができる。その昇温によって、溶媒および他の化学種をさらに蒸発させることができる。ＩＲレーザなどのレーザも加熱に用いることができる。ＩＲランプまたはベルト炉も利用することができる。堆積した部品の冷却速度を制御することが望ましい場合もある。その加熱段階は、転写されたテープ材料に存在する還元剤の活性化と同時とすることもできる。そのような還元剤の作用には、銅粒子またはニッケル粒子などの表面酸化物粒子の除去も含まれると考えられる。
【０３０５】
第６段階は、分子前駆体が転写テープ材料組成物中に存在する場合には、その分子前駆体を反応させる段階である。一実施形態において、転写テープ材料を各種ガスを用いて反応させて、転写テープ材料の標的電子材料または部品への変換を促進する。例えば、水素、窒素および還元ガスを用いて反応を促進することができる。酸素に曝露されると酸化する銅、ニッケルおよび他の金属では、還元雰囲気の存在が必要である。本発明の転写テープ材料組成物が材料を加熱する光（例：レーザ）で処理した時に非常に短い反応時間を与えることができるという利点を有することが認められている。それは、十分に高い温度を特定の前駆体に与えた時の高い化学反応速度ならびに光がミリ秒またはそれ以下の時間スケールで材料を急速に加熱する能力の結果である。粒子を含む転写テープ材料組成物の場合、低い融点または軟化点を有する層により、短い処理時間とすることができる。
【０３０６】
粒子、粒子および分子前駆体、ならびに粒子を含まない前駆体を含む本発明の転写テープ材料組成物はいずれも、非常に短時間で処理することができ、やはり有用な材料を提供する。加熱時間が短いことで、支持基板への損傷が防止できるという効果がある。約１０μｍ程度の厚さを有する堆積物についての好ましい加熱処理時間は、約１００ミリ秒以内、さらに好ましくは約１０ミリ秒以内、さらに好ましくは約１ミリ秒以内である。短い加熱時間は、レーザ（パルス波または連続波）、ランプその他の照射光を用いて得ることができる。特に好ましいものは、滞留時間を制御したレーザ走査である。ベルトおよびボックス炉またはランプで処理する場合、保持時間は好ましくは６０秒未満、さらに好ましくは３０秒未満、さらに好ましくは１０秒未満である。加熱時間はさらに、これら熱源で処理する場合には１秒未満であることができ、０．１秒未満であることすら可能で、しかも各種用途で有用な導電性材料が提供される。溶媒その他の構成成分が急速に沸騰し、部品に孔その他の欠陥を形成する場合には、短い加熱時間は有効ではない可能性があることは明らかであろう。
【０３０７】
一実施形態によれば、堆積した転写テープ材料は、４００℃以下、さらに好ましくは３００℃以下、さらに好ましくは２５０℃以下、さらに好ましくは２００℃未満の温度で実質的に完全に変換することができる。
【０３０８】
任意の第７段階は、テープからの粒子または材料の緻密化である。その緻密化は、炉、熱ランプおよび／またはレーザなどの光源を用いて行うことができる。一実施形態において、レーザを用いることで、緻密化時間が非常に短縮される効果があり、一実施形態においてその時間は１秒以下、さらに好ましくは０．１秒以下、さらに好ましくは０．０１秒以下である。レーザの種類には、パルス波および連続波などがある。一実施形態において、レーザパルス長を調節して、緻密化される材料の厚さに等しい加熱深さを得るようにする。転写テープ材料中の成分を完全または部分的に反応させてから、レーザ光と接触させることができる。それらの成分は、レーザ光に曝露することで反応させてから、緻密化することができる。さらに、転写テープ材料組成物中の他の成分（例：ガラス）は、この条件下で溶融および流動する場合がある。
【０３０９】
選択的レーザ焼結を用いて、テープ組成物における低融点相を選択的に溶融させることもできる。選択的レーザ焼結は、３次元部分の固体自由型状製造方法として開発された。ある方法では、ある領域上に均一に粉末層を設ける。次にレーザを用いて、所望の部分の１層を代表するパターンで粉末を選択的に溶融させる。溶融した領域は固体層となり、未処理粉末はその後の層への支持を提供する。次に、第２の粉末層を全面に設け、レーザを用いて第２の層を融解させる。そのプロセスを続けて、最終形状が完成するまでその部分を１層ずつ構築する。その方法では実際に選択的レーザ溶融を行うが、セラミック部分をこの方法によって構築できることから、選択的レーザ焼結と称されている。選択的レーザ焼結法は従来、１種類の材料のみで用いられているが、本発明で記載のようなセラミック粉末および低融点ガラスの各種組み合わせによって、レーザ溶融に新たな利用分野が可能となる。テープ組成物をセラミック酸化物粉末およびガラスの混合物に転写したら、レーザを用いてガラス相を溶融させることで構造を緻密化することができる。酸化物粉末とガラスの適切なバランスを、両方の粒子状物相の適切なサイズ分布とともに得るようにしなければならない。高ｋ誘電体用途の場合、理想的にはガラス含有量が小さくなることで、誘電体粉末の高ｋ性能が最大となると考えられる。高オーム抵抗体の場合、ガラス相が組成物の大半を占めるために、導電性酸化物粒子間の伝導が絶縁性ガラス相によって制限される可能性がある。ガラス相が溶融するに連れて、それが酸化物粉末を濡らし、緻密化を促進する。レーザエネルギーをガラスに直接カップリングさせることができ、他の場合ではレーザエネルギーと酸化物粉末をカップリングさせて、ガラスの間接的溶融を行う。
【０３１０】
任意の第８段階では、部品を後処理することができる。例えば相の結晶性をレーザ処理によって高めることができる。後処理には、電子部品のクリーニングおよび／またはカプセル封入、あるいは誘電体材料のシラン化などの他の改質などがあり得る。
【０３１１】
表面改質を行って、水酸基を除去することもできる。誘電体層における有孔性の表面改質によって、誘電体損失を大幅に減らし、水分に対する感受性を低下させることができる。一実施形態において、前記の段階１〜８に従って多孔質誘電体層を形成する。次に、誘電体をシラン化剤などの液体表面改質剤に曝露する。シラン化剤には、ヘキサメチルジシラザンなどがあり得る。例えば、表面改質剤を焼成誘電体層上に注ぎ、約１５分間放置することができる。次に誘電体層を１２０℃の乾燥機で１０分間乾燥して、表面改質を完了させる。
【０３１２】
表面改質剤についての曝露時間は、好ましくは２０分以下、さらに好ましくは１０分以下であり、温度は好ましくはほぼ室温である。過剰の表面改質剤を除去するための乾燥プロファイルは、好ましくは約１２０℃で１５分間である。
【０３１３】
有用な有機シラン類には、ＲnＳｉＸ(4-n)などがあり、その式中においてＸは、Ｘ＝アミン（例：ヘキサメチルジシラザン）、ハライド（例：ジクロロジメチルシラン）、アルコキシド（例：トリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−メチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン）およびアクリルオキシ（例：アクリルオキシトリメチルシラン）などの加水分解可能な脱離基である。
【０３１４】
加水分解および縮合が、有機シランと誘電体層表面にある表面水酸基との間で起こる。最初に加水分解が起こって相当するシラノールが形成され、次に金属酸化物表面でのヒドロキソ基との縮合が起こる。例を挙げると、下記の通りである。
【０３１５】
Ｒ−（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＭｅ）3＋Ｈ2Ｏ→Ｒ−（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＨ）2（ＯＭｅ）2＋２ＭｅＯＨ
Ｒ−（ＣＨ2）3Ｓｉ（ＯＨ）2（ＯＭｅ）2＋（層表面Ｓｉ）ＯＨ→（層表面Ｓｉ）−Ｏ−Ｓｉ（ＯＨ）2（ＣＨ2）3−Ｒ＋Ｈ2Ｏ；
式中、Ｒ＝ＣＨ2ＣＣＨ3ＣＯＯ−である。
【０３１６】
以上の説明から、後者の工程段階（乾燥、加熱、反応および焼結）のうちの２以上を組み合わせて単一の工程段階とすることが可能であることは明らかであろう。
本発明の組成物および方法は、形成される基板に対する良好な接着を有する部品を製造するものである。例えば前記導電性部品は、少なくとも１０ニュートン／ｃｍの剥離強度で基板に付着する。密着力は、スコッチテープ試験を用いて測定することができ、その試験ではスコッチテープを部品に貼り、その跡と基板の面に対して垂直に引っ張る。それによって、約１０Ｎ／ｃｍの力を加える。合格基準は、テープ上に部品からの残留物がほとんど残らない場合である。
【０３１７】
前記の工程段階を、いくつかの好ましい組み合わせで組み合わせることができる。例えば、ある好ましい工程には、スクリーン印刷、光パターニング、薄膜もしくは湿式サブトラクティブ法によって構造を形成する段階；光学的検出および配列を用いて材料添加が必要な位置を確認し、テープ材料の転写を用いる直接書き込み堆積によって材料を加える段階；ならびに処理を行って最終製品を形成する段階がある。ある具体的な実施形態では、スクリーン印刷によって回路を作り、テープ材料のレーザ転写によって完成または修復する。
【０３１８】
別の実施形態において、最初に約１００μｍより大きい部品を、スクリーン印刷によって堆積する。次に、大きさが１００μｍ未満の部品を、テープ材料のレーザ転写などのテープ材料転写を用いる直接堆積法によって堆積する。
【０３１９】
さらに別の実施形態では、転写テープ材料組成物を堆積し、乾燥し、約３００℃未満、さらに好ましくは約２５０℃未満で反応させ、次にレーザ焼結する。
さらに別の実施形態では、転写テープ材料組成物を堆積し、乾燥し、そして約１００秒未満、さらに好ましくは約１０秒未満、さらに好ましくは約１秒未満の総反応時間で反応させる。
【０３２０】
さらに別の実施形態では、転写テープ材料組成物を堆積し、乾燥し、反応させ、その堆積、乾燥および反応の総時間は好ましくは約６０秒未満、さらに好ましくは約１０秒未満、さらに好ましくは約１秒未満である。
【０３２１】
さらに別の実施形態では、最初にポリイミド表面を改質して、テープ材料の密着性を改善する。テープを転写し、そして乾燥させ、３００℃未満、さらに好ましくは約２５０℃未満、さらに好ましくは約２００℃以下の温度で変換させる。一実施形態では、テープは約１５０℃以下、例えば約１２５℃以下で変換する。
【０３２２】
さらに別の実施形態では、テープ材料を転写し、乾燥させ、３００℃未満で反応させ、次にレーザ焼結する。
さらに別の実施形態では、転写テープ材料組成物を堆積させ、乾燥させ、３００℃未満、さらに好ましくは約２５０℃未満、例えば約２００℃以下で反応させて、金属のバルク固有抵抗の１０倍以下、好ましくはそのバルク固有抵抗の６倍以下、さらに好ましくはそのバルク固有抵抗の４倍以下、最も好ましくは金属のバルク固有抵抗の２倍以下である固有抵抗を有する導電性部品を提供する。一実施形態では、前記導電性部品は銀を含み、その部品の固有抵抗は、銀のバルク固有抵抗（１．５９μΩ−ｃｍ）の１００００倍以下、さらに好ましくは１０００倍以下、さらに好ましくは銀のバルク固有抵抗の１００倍以下である。
【０３２３】
本発明のテープ由来の製品組成物は、各種の材料組み合わせを含むことができる。一実施形態において、導電性部品は銀および／または銅を含む。好ましい実施形態において前記部品は、粒子、好ましくは平均粒径が１μｍ以下の粒子由来の銅金属の散在領域を有する。この実施形態によれば、前記銅金属は、分子前駆体由来の銅のマトリクスで分散している。銀および銅は、高焼成組成物に由来する場合はほとんど相互拡散しない。一実施形態では、前記部品は約８５体積％の銅と１５体積％の銀を含む。別の実施形態において、前記前駆体由来の銀は、エレクトロマイグレーションに対する耐性や粉末ハンダ性を提供する量の銅、パラジウム、白金または何らかの他の金属も含む。
【０３２４】
別の実施形態において、前記導電性部品は銀およびパラジウムを含む。好ましい実施形態では、前記部品にはハンダ溶失に対する耐性を提供する銀−パラジウムのマトリクスでの実質的に純粋な分散銀の領域がある。特に好ましい実施形態では、銀−パラジウムは前駆体由来であり、部品全体で約２体積％未満のパラジウムを含み、さらに好ましくは１体積％未満のパラジウムを含む。別の実施形態において、パラジウムを前駆体由来の別の金属に代えて、エレクトロマイグレーションに対する耐性や粉末ハンダ性を提供する量の銅、白金または何らかの他の金属を含む銀マトリクスを提供する。
【０３２５】
さらに別の実施形態では、前記部品は前駆体由来の銀または銅および絶縁相を有する。絶縁相は好ましくは、ガラスまたは金属酸化物である。好ましいガラスは、ホウケイ酸アルミニウム、ホウケイ酸鉛などである。好ましい金属酸化物は、シリカ、チタニア、アルミナならびに他の簡単および複雑な金属酸化物である。絶縁相は、粒子または前駆体由来であることができる。この実施形態は、低オーム抵抗体の製造に特に有用である。
【０３２６】
透明な導電性材料に好ましい一実施形態では、酸化亜鉛、アンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）およびそれらの混合物を部品に含有させる。ある好ましい実施形態では、前記部品には導電性を改善するために少量の金属を含有させながら、処理条件を選択することで導電性をごくわずかに低下させて、大きさが約１００ナノメートル未満の金属領域を得る。
【０３２７】
導電体組成物は、異なる材料の複合体であることもできる。その複合体は、金属−金属酸化物、金属−ポリマー、金属−ガラス、炭素−金属ならびに他の組み合わせであることができる。導電体組成物は、ハンダ様の組成物を含むこともできる。その組成物は、銀、鉛、スズ、インジウム、銅および他の元素を含むことができる。
【０３２８】
本発明によって形成される導電体は、他のテープ組成物を用いては得ることができなかった各種部品の組み合わせを有する。
本発明は、実質的に純粋なバルク導電体の固有抵抗の２０倍以下、さらに好ましくは実質的に純粋なバルク導電体の１０倍以下、さらに好ましくは５倍以下、最も好ましくは実質的に純粋なバルク導電体の３倍以下の固有抵抗を有する導電体の製造において特に有用である。高導電性は、銀、銅、白金、パラジウム、金、ニッケルまたは銅を含むテープによって得ることができる。
【０３２９】
本発明の層は有利には、１０００００Ω／□未満、さらに好ましくは１００００Ω／□未満、さらに好ましくは１０００Ω／□未満のシート固有抵抗を有しながら、見た目の理由から白色であるという属性を併せ持つことができる。この実施形態による好ましい組成物は、酸化亜鉛を含む。
【０３３０】
本発明の銀−パラジウム組成物は、ハンダ溶失に対する耐性を提供することもできる。一実施形態において前記組成物は、融点における標準的な６０／４０鉛−スズハンダ３滴に対する耐性を提供する。
【０３３１】
本発明によって形成される導電体は、スクリーン印刷によって堆積される厚膜パテなどの他の組成物を用いては得られなかった各種部品の組み合わせを有する。焼成後、本発明の調製物は特定のバルク固有抵抗値を有する多孔質であっても多孔質でなくても良い固体を与える。基礎データとして、多くの完全緻密状態の固体のバルク固有抵抗を表７に示してある。
【０３３２】
表７：各種材料のバルク固有抵抗値
【０３３３】
【表７】
2005506901.tif 000009
本発明は、実質的に純粋なバルク導電体の固有抵抗の２０倍以下、さらに好ましくは実質的に純粋なバルク導電体の１０倍以下、さらに好ましくは５倍以下、最も好ましくは実質的に純粋なバルク導電体の３倍以下の固有抵抗を有する導電体の製造において特に有用である。高導電性は、銀、銅、白金、パラジウム、金、ニッケルまたは銅を含むリボン組成物によって得ることができる。
【０３３４】
約５０体積％以下のミクロンサイズ金属粒子および約５〜約２５重量％の分子前駆体を含み、残りが媒体、結合剤および他の添加剤であるリボン組成物は、２００℃〜３００℃での焼成後にバルク金属導電率の１〜５倍の範囲のバルク導電率を与える。
【０３３５】
約５０体積％以下のミクロンサイズ金属粒子を含有し、残りは導電性ポリマーへの前駆体を含む媒体または結合剤であるテープ組成物は、１００℃〜２００℃での焼成後に金属相のバルク導電率の５〜５０倍の範囲のバルク導電率を与える。
【０３３６】
本発明の層は有利には、１０００００Ω／□未満、さらに好ましくは１００００Ω／□未満、さらに好ましくは１０００Ω／□未満のシート固有抵抗を有しながら、見た目の理由から白色または半透明であるという属性を併せ持つことができる。この実施形態による好ましい組成物は、酸化亜鉛を含む。
【０３３７】
約４０体積％のＩＴＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2の群から選択されるミクロンサイズ粒子および約１５体積％のＡｇナノ粒子、ならびに０〜３０重量％のＡｇへの前駆体を含有し、残りが溶媒、媒体、結合剤および他の添加剤である透明導電体テープ調製物は、テープ材料の基板への転写とそれに続く焼成後に、２００〜１０００μΩ−ｃｍの範囲の２５０℃〜４００℃バルク導電率を与える。
【０３３８】
一実施形態によれば、約５０体積％以下のＩＴＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2の群から選択されるミクロンサイズ粒子および５〜２５重量％のＡｇへの前駆体を含み、残りが溶媒、媒体、結合剤および他の添加剤である透明導電体テープ調製物が提供される。転写テープ材料を１５０℃〜３００℃とした後、その調製物は２００〜５０００μΩ−ｃｍの範囲の導電率を与える。
【０３３９】
別の実施形態によれば、約４５体積％以下のＩＴＯ、ＡＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ2の群から選択されるミクロンサイズ粒子、および２０体積％以下のリン酸銀ガラスなどの導電性ガラス粒子、および０〜３０重量％のＡｇへの前駆体を含み、残りが溶媒、媒体および他の添加剤である透明導電体調製物が提供される。３００℃〜５００℃での焼成後、その調製物は２００〜１０００μΩ−ｃｍの範囲のバルク導電率を与える。
【０３４０】
別の実施形態によれば、２０〜４０体積％の非晶質炭素、炭素グラファイト、鉄、ニッケル、タングステン、モリブデンの群から選択されるミクロンサイズ粒子、およびＡｇ、炭素、真性導電性ポリマー、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗの群から選択される０〜１５体積％のナノ粒子、および０〜２５重量％のＡｇなどの金属への前駆体を含有し、残りは溶媒、媒体、結合剤および他の添加剤である低コスト導電体テープが提供される。転写後に２５０℃〜４００℃で焼成することで、４０〜４０００μΩ−ｃｍの範囲のバルク導電率を得ることができる。
【０３４１】
別の実施形態によれば、２０〜４０体積％の非晶質炭素、グラファイト、鉄、ニッケル、タングステン、モリブデンの群から選択されるミクロンサイズ粒子、および１０〜５０重量％の真性導電性ポリマーへの前駆体を含有し、残りは溶媒、媒体および他の添加剤である低コスト導電体テープが提供される。テープ転写と１００℃〜２００℃での焼成後、その組成物は１０００〜１００００μΩ−ｃｍの範囲のバルク導電率を与える。
【０３４２】
本発明の銀−パラジウムテープ組成物も、ハンダ溶失に対する耐性を有する導電性部品を提供することができる。一実施形態において、前記組成物は、融点における標準的な６０／４０鉛−スズハンダ３滴に対する耐性を提供する。
【０３４３】
本発明の誘電体テープ組成物は、低い処理温度で形成されていながら、誘電率に関して高性能の新規な組み合わせを有する誘電体部品を提供することができる。
高ｋ誘電体についての一実施形態において、６００℃で１２分間処理した材料に関して、誘電率７００および損失６％が得られる。高ｋ誘電体についての別の実施形態において、５５０℃で１５分間処理した材料に関して、誘電率２００および損失２％が得られる。高ｋ誘電体についての別の実施形態において、３５０℃で３０分間処理した材料に関して、誘電率１００および損失１２％が得られる。
【０３４４】
低損失誘電体についての一実施形態において、４００℃で３０分間処理した材料に関して、誘電率３００が得られ、０．９％という低い損失である。
損失を低減する上での表面改質の重要性を示す別の実施形態において、４５０℃で３０分間処理した材料に関して、損失０．２％で誘電率１７が得られる。損失を低減する上での表面改質の重要性を示す別の実施形態において、３５０℃で３０分間処理した材料に関して、損失０．７％で誘電率１３が得られる。これらの例のいずれも、焼成後に表面改質処理を行った。
【０３４５】
例を挙げると、ＢａＴｉＯ3粒子およびＺＳＴマトリクスからなる誘電体複合体の多孔質層は、損失５％を有する。その層をシラン化剤に１５分間曝露し、１２０℃で１５分間乾燥機にて乾燥した。測定損失値は０．７％まで低下した。
【０３４６】
上記の方法によれば本発明によって、小さい部品サイズを有する素子用部品および構成要素の形成が可能である。例えば本発明の方法を用いて、平均幅が約５００μｍ以下、さらに好ましくは約２００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは２５μｍ以下の部品を製造することができる。本発明による前駆体組成物によって、厚膜ペーストについて最新のものより薄い層を堆積することもできる。誘電体破壊に対する耐性を数ｋＶ／ｃｍの範囲に維持しながら、厚さ２０μｍ以下の誘電体層を容易に堆積させることができ、さらに好ましくは１５μｍ以下、あるいはさらに好ましくは１０μｍ以下である。一般論として、多層パッケージに埋め込まれたコンデンサの静電容量は、下記等式により、誘電体材料の誘電率および誘電体層の厚さに関係する。
【０３４７】
Ｃ＝（ｅＮＡｋ）／ｔ
式中、Ｃは多層コンデンサの静電容量であり；ｅは定数であり；Ｎは多層セラミックパッケージの場合の活性層の数であり；ｋは堆積および誘電体前駆体の処理後に得られる誘電体材料の誘電率である。Ａは、「占有面積コスト」を節約するために小さい場合が多い電極の面積であり、ｔはコンデンサ間の厚さまたは距離である。
【０３４８】
この等式は、Ａの値が一定である場合に、活性層数ＮまたはＫ／ｔの比を増加させることで静電容量を改善することができることを示している。従って、本発明によって可能となる、高ｋ組成物を使用すること、ならびにその誘電体前駆体を非常に薄い層に用いることの重要性がわかる。
【０３４９】
本発明は、５００℃以下、さらに好ましくは４００℃以下、さらに好ましくは３５０℃以下、さらに好ましくは２５０℃以下で焼成可能なコンデンサまたは誘電体層の製造に特に有用である。本発明は、有孔度の小さい非常に純粋な誘電体部品、あるいは５００以下、さらに好ましくは７５０以下、さらに好ましくは１０００以下の誘電率を有する完全緻密複合体層の製造を可能とするものである。本発明はさらに、全層厚の１０％以下の代表的な表面粗さおよび５ｍｍ2素子について少なくとも５００ｋＶ／ｃｍの代表的な破壊電圧を有しながら、２０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍより薄い、さらに好ましくは１０μｍより薄い非常に薄い誘電体層の成膜を可能するものである。
【０３５０】
本発明はまた、有孔度の小さい非常に純粋な誘電体部品、あるいは誘電体損失が１％以下、さらに好ましくは０．１％以下、さらに好ましくは０．０５％以下である完全緻密複合体層の製造を可能とするものである。誘電率は、６００℃で処理すると１ＭＨｚで７００以下である。有孔度は、６００℃で処理すると２０％以下である。表面粗さは、層厚の５％以下である。
【０３５１】
層厚は、純粋な前駆体製の誘電体では１μｍ以下である。スクリーン印刷誘電体層は代表的には、約１２μｍの厚さである。
損失は、４５０℃で処理し、表面改質した誘電体の場合は０．２％という低い値であることができる。
【０３５２】
本発明の層は、可撓性であり、非常に多様な電極材料と適合性であり、ポリマー厚膜材料を含むという属性を併せ持つことができる。
誘電体層は複合体層であることができる。複合体は、金属酸化物／ガラス、金属酸化物／ポリマー、および金属酸化物１／金属酸化物２を含むことができる。例えば低温処理によって、Ａｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2粒子を含む複合体誘電体層の調製物が可能である。その組成物は、低焼成マイクロ波用途用に非常に低い損失と組み合わせて非常に低いＴＣＣ値を有するように調節することができる。好ましい実施形態では、誘電体金属酸化物はＰＭＮであり、好ましいガラスは鉛系のホウケイ酸ガラスである。別の好ましい実施形態では、粒子由来の誘電体をＢａＴｉＯ3でドープし、前駆体由来の誘電体はＺＳＴである。
【０３５３】
ガラス−金属酸化物組成物は、各材料の粉末または粉末と前駆体の各種組み合わせを含むことができる。例えば誘電体複合体は、誘電体粒子、誘電体前駆体および低融点温度ガラスの組み合わせであることができると考えられる。
【０３５４】
本発明の組成物および方法は、相互拡散しない誘電体およびガラスの相を有する最終的な微細構造を提供する。それは、前記２つの誘電体相が相互拡散しない組成物をも提供するものである。例えば前記複合体は、前駆体由来のＴｉＯ2のネットワークによって連結されたＢａＴｉＯ3粒子を含むことができると考えられる。この構造は、相が相互に拡散すると考えられる従来の焼結手段によって得ることは困難であると考えられる。
【０３５５】
本発明の組成物および方法に由来する複合体誘電体構造の有孔度は、好ましくは２５％以下、さらに好ましくは１０％以下、さらに好ましくは５％以下、最も好ましくは２％以下である。
【０３５６】
低温処理によってさらに、誘電体と磁性材料を組み合わせて一つの複合体相とすることが可能である。例えば、Ｎｉ−ＺｎフェライトおよびＢａＴｉＯ3を含む混合相を、両方の相の粒子と低融点ガラスを用い、６００℃で焼成することで製造することができる。その低い焼成温度によって、冷却時の熱的不整合および２つの非常に異なる機能性相の相互拡散を引き起こす固体状態拡散などの焼結に通常関連する問題が回避される。複合体材料は、調節された誘電体および磁性特性を有することができ、半導体チップ構成要素、マイクロ波構成要素、有機基板、ポリマー基板およびガラス基板などの低温基板上に堆積させることができる。
【０３５７】
本発明はまた、ポリマー基板あるいはポリマー基板に直接接触した薄い金属層と接触したポリマーを持たない高性能誘電体層を提供する。それは、高性能と低い処理温度とが組み合わされた結果である。
【０３５８】
本発明の組成物および方法によって、各種の誘電体構造を製造可能であるという効果がある。誘電体は、装荷アンテナの一部を形成することができる。誘電体は、アンテナにおいて導電体の下に配置することができる。誘電体は、コンデンサまたはセンサーで用いることができる。誘電体層は、有機および無機ＥＬディスプレイで用いることもできる。
【０３５９】
本発明は、誘電体材料の独特な微小構造を製造する方法を提供する。
本発明の組成物および方法を用いて、ＲＦタグおよびスマートカード用の誘電体層および容量層を製造することができる。その組成物および方法は、雑誌に添付のゲームなどの使い捨てエレクトロニクスを印刷できるようにするものである。
【０３６０】
本発明の前駆体組成物および方法を用いて、半導体チップ上に直接堆積させたデカップリングコンデンサなどのマイクロエレクトロニクス構成要素を製造することができる。
本発明による電子粉末の堆積が非常に有利である別の技術は、プラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイに関するものである。低焼成誘電体層の高分離能分配は、プラズマディスプレイパネル用の容量層を形成する上で特に有用な方法である。代表的には、誘電体前駆体をガラス基板上に印刷し、約４５０℃〜６００℃で空気中で焼成する。本発明はかなり低い焼成温度を提供するものである。
【０３６１】
テープ転写は、製造時間が相対的に短いこと、ならびに原型を製造する上での柔軟性および低容積製造用途など、前駆体技術に勝る多くの利点を提供するものである。堆積された部品は、高い分離能と寸法安定性を有し、高密度を有する。
【０３６２】
本発明はまた、変圧器、電力変換装置および移相器などのインデューサに基づく機器に利用可能である。そのような装置の例は、ハートリングら（Haertling）による米国特許第５３１２６７４号；ウォッシュバーン（Washburn）らによる米国特許第５６０４６７３号；およびスティツァー（Stitzer）による米国特許第５８２８２７１号に示されている。前記各米国特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【０３６３】
さらに、中空粒子を用いることで、比較的低誘電率を有する層が得られる。この用途に特に有用な材料はアルミナであり、中空であることで誘電率が低下し、浮揚性が高くなることによって層化が減少し、アルミナの固有特性により高周波数での損失が低い。さらに、非常に高い熱伝導性は必要ないことから、この用途にはシリカも使用される場合が多い。
【０３６４】
本発明は、太陽電池技術、使い捨て携帯電話、雑誌に添付のゲーム、紙が雑誌の中のものである電子ペーパー用の有機基板、半導体基板またはガラス基板上の純粋な金属の導電体部品を含む使い捨て計算機、センサー用の回路構造で用いることができる。
【０３６５】
本発明はまた、平坦ではない基板上に誘電体材料を転写するのに用いることもできる。例えばそれには、ヘルメット、風防ガラス、電子部品、電子包装、バイザーなどがあり得る。
【０３６６】
本発明は、複数の材料表面が露出している基板上への電子材料の転写を可能とするものである。これらの露出材料には、Ｓｉ、ＳｉＯ2、窒化ケイ素、ポリマー類、ポリイミド類、エポキシ類などがあり得る。
【０３６７】
本発明の別の実施形態によれば、回路は回路要素の各種組み合わせを有することができ、それの一部または全てを直接書き込みによって形成することができる。その回路は導電体のみを含むことができる。その回路は、抵抗体ネットワークの場合のように、導電体および抵抗体要素を有することができる。その回路は、導電体、抵抗体および誘電体要素を有することができる。
【０３６８】
本発明の別の実施形態によれば、前記回路を透明または反射性の基板に転写することができる。
本発明を用いて、直接書き込むアンテナ用の誘電体基板を形成することができる。そのアンテナは、フラクタルアンテナであることができる。アンテナは、抵抗要素、誘導要素または容量要素を有する装荷アンテナであることができる。
【０３６９】
マイクロ波装置におけるサーキュレータ以外に、本明細書に記載の前記複合体および機能傾斜複合体は、ハイブリッドマイクロ波回路の小型化の領域で他の多くの用途を有する。例えば、テーパ状幾何形状ではなく傾斜誘電率に基づいて線の長さ方向に固有インピーダンスを変えることで、平面における傾斜誘電率を、インピーダンス変圧器に用いることができる。それによって大きさが小さくなり、幾何的側面および関係する共振効果に関連した損失が低減される可能性がある。
【０３７０】
本発明の別の実施形態において、異なる組成の媒体における一つの組成物の導電性またはセラミック構造を提供することができる。何らかの種類の共振をその構造中に構築することで、新規な特性を得ることができる。
【０３７１】
これらの共振構造のある特定の実行形態においては、導電性共振構造を高ｋ媒体中に埋め込むことで、非常に特異的な性能を有する小型マイクロ波フィルターを構築することができる。例えば、導電性共振体構造の相対誘電率が１００００である誘電体への埋め込みによって、大きさを１／１００に小さくすることができるようになる。
【０３７２】
この技術によって、高度にカスタマイズされたフィルター特性を有する装置を製造することが可能となり、しかも現在の部品サイズが数ｃｍのレベルである特に１ＧＨｚ領域での装置フットプリントの低減によって、一体構造のマイクロ波集積チップ上に直接集積する上での汎用性が可能である。
【０３７３】
本発明は、層内でミクロン単位の空間分離能を有する多層型での複数種の材料の直接転写を可能とするものである。この可能性の一つの実行形態によって、積層された誘電体ロッド層からなる光子禁止帯幅材料が得られる。その積層物における各層を隣接する層に対して９０°回転させることで、リンカーンログ構造と一般に知られるものが形成される。そのような構造はフォトリソグラフィー法を用いて得ることができるが、本発明によってその構造を、より少ない工程で、かなり低コストで新たな材料から作ることができる。
【０３７４】
低オーム抵抗体についての本発明の一実施形態において、部品は前駆体由来の銀および絶縁相を有する。絶縁相は好ましくは、ガラスまたは金属酸化物である。好ましいガラスは、ホウケイ酸アルミニウム、ホウケイ酸鉛などである。好ましい金属酸化物は、シリカ、チタニア、アルミナならびに他の簡単および複雑な金属酸化物である。一実施形態において絶縁相は、粒子由来である。別の実施形態において、それは前駆体由来である。さらに別の実施形態において、絶縁相はナノ粒子由来である。
【０３７５】
一実施形態において、前記基板は非平面であり、非接触転写手法を用いる。非平面の表面の例には、風防ガラス、電子部品、電子包装およびバイザーなどがある。
前記テープ組成物および方法によって、雑誌に添付のゲームの場合のように使い捨てエレクトロニクスを作ることができる。有利な点として、前駆体組成物を紙またはボール紙などのセルロース系材料上で堆積および反応させることができる。そのセルロース系材料は、必要に応じてコーティングを施して、前駆体組成物の基板中への浸出を防ぐことができる。例えば、セルロース系材料をＵＶ硬化性ポリマーでコーティングすることができる。
【０３７６】
本発明に従って形成される低オーム抵抗体は、他の高粘度前駆体組成物を用いても得られなかった各種部品の組み合わせを有する。焼成後、本発明のテープ組成物は、特定のバルク固有抵抗値を有する多孔質であってもそうでなくても良い固体を与える。背景データとして、多くの完全緻密固体のバルク固有抵抗値が上記表６に示してある。
【０３７７】
２０〜４０体積％の非晶質炭素、炭素グラファイト、鉄、ニッケル、タングステン、モリブデンの群から選択されるミクロンサイズ粒子、および０〜１５体積％のＡｇ、炭素、真性導電性ポリマー、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗの群から選択されるナノ粒子、および０〜１５重量％のＡｇなどの金属への前駆体を含み、残りが溶媒、媒体および他の添加剤である低コスト抵抗体前駆体は、２５０℃〜４００℃での焼成後に、５０〜４０００μΩ−ｃｍの範囲のバルク導電率を与える。
【０３７８】
２０〜４０体積％の非晶質炭素、グラファイト、鉄、ニッケル、タングステン、モリブデンの群から選択されるミクロンサイズ粒子、および１０重量％〜３０重量％の真性導電性ポリマーへの前駆体を含み、残りが溶媒、媒体および他の添加剤である低コスト抵抗体前駆体は、１００℃〜２００℃での焼成後に、１０００〜１００００μΩ−ｃｍの範囲のバルク導電率を与える。
【０３７９】
有利な点として、本発明の組成物および方法によって、各種の特有の構造を製造することができる。
一実施形態において、堆積部品の平均厚は約０．１μｍより大きく、さらに好ましくは約０．５μｍより大きく、さらに好ましくは約１μｍより大きく、さらに好ましくは約５μｍより大きいが２０μｍ未満である。これらの厚さは、１回のテープ堆積によって、あるいは複数の層を堆積することによる不連続の材料単位の堆積によって得ることができる。一つの層を堆積させ、乾燥し、次にそのサイクルを繰り返すことができる。
【０３８０】
本発明の組成物および方法を用いて、材料のドット、正方形および他の分離した領域を形成することもできる。その領域は、最大寸法で２５０μｍ未満、さらに好ましくは１００μｍ未満、さらに好ましくは５０μｍ未満の部品サイズを有することができる。それらの部品は、テープ材料の個々のパーセルまたは同じ箇所に堆積した材料の複数パーセルを、個々のパーセルの堆積間であるいは複数パーセル堆積の期間の間で熱処理を行ったりあるいは行わずにテープ転写することで堆積させることができる。一実施形態において、基板材料上の転写テープ材料の表面張力を選択して、表面を低濡れ性とすることで、転写テープ材料が印刷後に自己収縮するようにする。それによって、個々のパーセル直径と等しいかそれより小さい大きさの堆積物を製造する方法が得られる。
【０３８１】
本発明の組成物および方法を用いて、直線を形成することもできる。一実施形態において、その直線は有利には、２５０μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下、、さらに好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは２５μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下の平均幅を有することができる。
【０３８２】
本発明のテープ組成物および方法は有利には、各種用途で用いることができる。
例えば本発明の組成物および方法を用いて、ＲＦ（ラジオ周波数）タグおよびスマートカード用の透明アンテナを製造することができる。それは、ＩＴＯなどの透明導電性金属酸化物を含む組成物によって可能である。別の実施形態において前記組成物は、導電性を高める何らかの金属を含むことができる。一実施形態において、前記アンテナは約１０〜１０００００Ω／□のシート固有抵抗を有する材料を含む。別の実施形態において前記アンテナは、実質的に純粋な銀の固有抵抗の３倍以下の固有抵抗を有する導電体を含む。誘導結合アンテナには高導電性トレースが必要であるが、静電（容量結合）アンテナでは金属酸化物を用いることができる。
【０３８３】
前記組成物は、ハンダ代替物としても用いることができる。そのような組成物は、銀、鉛またはスズを含むことができる。
前記組成物および方法を用いて、スマートカードおよびＲＦタグにおけるチップと他の部品間の接続を行うことができる。
【０３８４】
一実施形態において、印刷を行う表面は平坦ではなく、非接触印刷手法を用いる。この非接触印刷手法は、テープ転写あるいは表面への不連続の流体単位を堆積する別の方法であることができる。非平坦表面の例には、風防ガラス、電子部品、電子包装およびバイザーにおけるものなどがある。
【０３８５】
前記組成物および方法によって、雑誌に添付のゲームの場合のように使い捨てエレクトロニクスを作ることができる。有利な点として、前駆体組成物を紙またはボール紙などのセルロース系材料上で堆積および反応させることができる。そのセルロース系材料は、必要に応じてコーティングを施して、転写テープ組成物の基板中への浸出を防ぐことができる。例えば、セルロース系材料をＵＶ硬化性ポリマーでコーティングすることができると考えられる。
【０３８６】
前記組成物および方法を用いて、アンダーバンプ金属化部、再分配パターンおよび基本回路部品を形成することができる。
本発明のテープおよび方法を用いて、特に原型設計または低容積製造における多チップモジュールなどのマイクロエレクトロニクス部品を製造することもできる。
【０３８７】
本発明による電子部品の転写が非常に有利である別の技術は、プラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイに関するものである。
電子粉末の転写は、プラズマディスプレイパネル用の電極を形成する上で特に有用な方法である。有利には、本発明による電子粉末および堆積法を用いて、プラズマディスプレイパネル用の電極および抵抗体、ならびにバスラインおよび障壁リブを形成することができる。代表的には、金属ペーストをガラス基板上に印刷し、空気中で約４５０℃〜６００℃で焼成する。
【０３８８】
別の種類のフラットパネルディスプレイは、電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）である。有利には、本発明の転写法を用いて、ディスプレイなどの微小先端エミッタを堆積することができる。より具体的には、テープ転写法を用いて、ディスプレイパネルの裏側に微小先端エミッタを正確かつ均一に形成することができる。
【０３８９】
さらに別の種類のディスプレイ技術は、ポリマー発光ダイオードに基づく技術である。有利には、本発明のテープおよびテープ転写技術を用いて、基板上にそれらの素子を直接堆積させることができる。
【０３９０】
本発明を適用可能な別の種類の電子粉末は、透明電極粉末、特にＩＴＯと称されるインジウム−酸化スズである。そのような材料は、ディスプレイ用途に、特に薄膜エレクトロルミネッセンス（ＴＦＥＬ）ディスプレイにおける電極として用いられる。そのＩＴＯの電極パターンは有利には、本発明の転写法を用いて堆積することができる。
【０３９１】
本発明は、変圧器、電力変換装置および移相器などの誘導子に基づく装置にも適用可能である。そのような例は、ハートリングら（Haertling）による米国特許第５３１２６７４号；ウォッシュバーン（Washburn）らによる米国特許第５６０４６７３号；およびスティツァー（Stitzer）による米国特許第５８２８２７１号に示されている。前記各米国特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。そのような装置では、誘導子は一般的には、厚膜ペースト法を用いて、導電性トレースの螺旋コイルとして形成される。最も有利な特性を得るには、代表的には銀である金属化層は微細なピッチ（直線の間隔）を持たなければならない。線幅を小さくし、線間の距離を狭くすることで、出力電流を大幅に上昇させることができる。本発明のテープ転写方法は、特に低温共焼成セラミックパッケージ（ＬＴＣＣ）で使用する場合に、そのような装置を形成する上で特に有利である。
【０３９２】
本発明を用いて、携帯電話に用いられるアンテナなどのアンテナを製造することもできる。マイクロストリップアンテナの例は、トリヤマ（Toriyama）による米国特許第５１２１１２７号；ラレザリ（Lalezari）による米国特許第５４４４４５３号；ハギワラ（Hagiwara）らによる米国特許第５７６７８１０号；およびコー（Ko）らによる米国特許第５７８１１５８号に示されている。前記各米国特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。本発明の方法を用いて、導電体、抵抗体、誘導子およびアンテナ組立物の他の構成要素を形成することができる。
【０３９３】
本発明のテープ組成物および転写法によって可能な別の用途には、電子ディスプレイ、エレクトロクロミック、電気泳動および発光ポリマーに基づくディスプレイなどの低コストまたは使い捨て電子機器などがある。他の用途には、低コストまたは使い捨ての発光ダイオード、太陽電池、ポータブル・コンピュータ、ポケットベル、携帯電話ならびに個人用整理手帳およびウェブ使用可能携帯電話のような非常に多様なインターネット適合機器などの非常に多様な機器に埋め込まれる回路などがある。本発明によって、非常に多様なセキュリティーおよび認証用途も可能となる。例えば、デスクトップ出版およびカラーコピー機の登場および成長に伴って、書類およびクーポンの偽造の機会が大幅に増えている。本発明は、クーポン回収、在庫セキュリティ、通過セキュリティ、コンパクトディスクセキュリティならびに運転免許およびパスポートセキュリティなどの各種分野に用途がある。本発明は、磁気ストリップに対する有効な代替品として用いることもできる。現在、磁気ストリップには、製造者側でプログラムされたクレジットカード番号のような識別番号などがある。それらのストリップは、故障する傾向があり、コピーや変更が容易であることから偽造される。これらの欠点を克服するため、回路を基板上に印刷し、具体的な消費者情報でコード化することができる。そうして本発明を用いて、クレジットカード、ＡＴＭカードおよびセキュリティ手段として磁気ストリップを用いる他のトラッキングカードのセキュリティを改善することができる。
【０３９４】
金属−炭素複合体粉末を用いて、導電性トラックを形成することのできる。そのような導電性トレースは有利には、各パターンについて個々のスクリーンを形成する必要なく、テープ転写法を用いて複雑なパターンに堆積することができる。そのテープを用いて、燃料電池の電極およびガス拡散層を製造することができる。
【０３９５】
本発明の組成物および方法によって、フラットパネルディスプレイで用いることができる導電性パターンを製造することもできる。ディスプレイ装置における電極に使用される導電性材料は、エッチング、蒸着および基板上へのスパッタリングなどの商業的成膜法によって従来法で製造されている。電子ディスプレイにおいては多くの場合、透明電極を使用してディスプレイ画像を見ることができるようにする必要がある。真空蒸着またはスパッタリング法によって堆積されるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）は、この用途において広く受け入れられている。ユキノブ（Yukinobu）らによる米国特許第５４２１９２６号には、ＩＴＯインクの印刷法が開示されている。背後電極（すなわち、ディスプレイが見られる側の電極以外の電極）の場合、透明導電体を用いる必要はない場合が多い。従って背後電極は、従来の材料から、従来の方法によって形成することができる。やはり背後電極は、従来においてはコストの高いスパッタリング法や真空蒸着法を用いて形成されている。本発明による組成物によって、プラスチックなどの低温基板上に金属電極を直接転写することができる。例えば、銀テープ組成物を転写し、１５０℃で加熱して、優れた接着性と１Ω／□未満のシート固有抵抗値を有する１５０μｍ平方の電極を形成することができる。
【０３９６】
一実施形態では、前記前駆体組成物を用いて、非線形要素などの基板上の電気的要素を接続することができる。非線形要素とは本明細書において、刺激に関して非直線的応答を示す電子素子と定義される。例えばダイオードは、非線形出力電流／入力電圧応答を示すことが知られている。エレクトロルミネッセンス画素は、非線形の光出力／印加電圧応答を示すことが知られている。非線形素子には、ＴＦＴおよびＯＦＥＴなどのトランジスタ；エレクトロルミネッセンス画素、プラズマディスプレイ画素、電界放射ディスプレイ（ＦＥＤ）画素および有機発光素子（ＯＬＥＤ）画素などの発光画素；エレクトロクロミック材料、回転自在型マイクロカプセル化ミクロスフィア、液晶、光電池要素のような反射画素などの非発光画素；ならびに湿度センサーなどの広範囲のセンサーなどもあるが、これらに限定されるものではない。
【０３９７】
マトリクスアドレス指定を容易にする非線形要素は、多くのディスプレイシステムの必須部分である。Ｍ×Ｎ画素のディスプレイの場合、Ｍ列の電極とＮ行の電極を互いに関して直角にパターン形成する多重化アドレス指定を用いることが望ましい。そのような方式は、Ｍ＋Ｎ個のアドレスラインのみを必要とする（各画素について分離したアドレスラインを必要とする直接アドレスシステムの場合のＭ×Ｎ個のラインとは対照的に）。マトリクスアドレス指定の使用によって、電力消費と製造コストに関してかなりの節減となる。実際のところ、マトリクスアドレス指定使用が実行可能であるか否かは、関連する装置における非線形性の存在によって決まるのが普通である。非線形性は、電極間のクロストークをなくすものであり、閾値処理機能を与える。ディスプレイへの非線形性導入の従来法は、非線形の電流／電圧関係を示す素子を有するバックプレーンを用いるものであった。そのような素子の例には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）および金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）ダイオードなどがある。これらの素子は所望の結果を与えるものであるが、それらには高い生産コストと比較的悪い製造歩留まりという問題を抱える薄膜工程が関与している。
【０３９８】
本発明により、ソース、ドレーンおよびゲートを含む非線形素子の導電性構成要素の直接転写が可能となる。それらの非線形素子には、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）または有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）などの直接転写有機材料、直接印刷無機材料および無機ゲート誘電体を有するポリマー系電界効果トランジスタなどのハイブリッド有機／無機素子などがあり得る。これらの導電性材料の直接転写によって、大面積フラットディスプレイの低コスト製造が可能となる。
【０３９９】
本発明の組成物および方法は、フラットパネルディスプレイで用いてアドレスラインまたはデータラインを形成することができる導電性パターンを製造するものである。それらのラインは、透明導電性ポリマー、ＩＴＯなどの透明導電体、金属その他の好適な導電体製であることができる。本発明は、アドレスラインおよびデータラインを形成する方法を提供するものである。本発明のテープ組成物によって、大面積可撓性ディスプレイに特に有用であるプラスチック基板および紙基板などの大綿製の可撓性基板上への転写が可能となる。アドレスラインはさらに、非導電性ポリマーその他の好適な絶縁体のような適切な絶縁体で絶縁することができる。別の形態として、適切な絶縁体を形成して、行導電性ライン間、行および列アドレスライン間、列アドレスライン間または他の目的での電気的分離を行うことができる。それらのラインは、厚さ約１μｍおよびライン幅１００μｍで転写することができる。それらのデータラインは、数メートルの連続長さを有する大きい基板上に連続的に転写することができる。成膜されたラインを２００℃まで加熱して、等価な純粋金属の導電率の１０％以上であるバルク導電率を有する金属ラインを形成することができる。
【０４００】
フラットパネルディスプレイは、発光画素または反射画素を組み込むことができる。発光ピクセルのいくつかの例には、エレクトロルミネッセンス画素、プラズマディスプレイ画素などの光ルミネセンス画素、電界放射ディスプレイ（ＦＥＤ）画素および有機発光素子（ＯＬＥＤ）画素などがある。反射画素には、電界を用いて変えることができる造影剤などがある。造影剤は、エレクトロクロミック材料、回転自在型マイクロカプセル化ミクロスフィア、ポリマー分散型液晶（ＰＤＬＣ）、ポリマー安定化液晶、表面安定化液晶、スメクチック液晶、強磁性材料その他の当業界で公知の造影剤などがあり得る。これら造影剤の多くが、粒子系の非発光システムを利用している。粒子系非発光システムの例には、カプセル化電気泳動ディスプレイ（電界の影響下で誘電体液内で粒子が移動するもの）；米国特許第５６０４０２７号および同４４１９３８３号（これらは参照によってその全体が本明細書に組み込まれるものとする）に開示されている電気駆動型もしくは磁気駆動型ボールディスプレイ；ならびに米国特許第４２１１６６８号、同５０５７３６３号および同３６８３３８２号（これらは参照によってその全体が本明細書に組み込まれるものとする）に開示の微小磁気または静電粒子に基づくカプセル化ディスプレイなどがある。好ましい粒子非発光システムは、個別のマイクロカプセル化電気泳動要素に基づいたものであり、それの例はヤコブソン（Jacobson）らによる米国特許第５９３００２６号（それは参照によってその全体が本明細書に組み込まれるものとする）に開示されている。
【０４０１】
一実施形態において本発明は、アドレス可能で再使用可能な紙のような表示ディスプレイ用の電気配線および電極などの導電性部品の転写に関するものである。紙のような表示ディスプレイの例には、「ジリコン」（またはねじれ粒子）ディスプレイならびに粒子状物電気泳動ディスプレイ（E-ink Corporation, Cambridge, MAから販売）などの電子ペーパーの形態などがある。ジリコンディスプレイは、光学異方性粒子から構成されたアドレス可能ディスプレイであり、各粒子が選択的に回転して見る人に所望の面を見せるものである。例えば、ジリコンディスプレイは「複数のボール」を組み込むことができ、各ボールは２つの別個の半球を有し、一方は黒で他方は白である。各半球は異なる電気的特性（例えば、誘電体液に関してのゼータ電位）を有することから、ボールは電気的にも光学的にも異方性である。これらのボールは、誘電体液の存在下で電気的に双極性であり、回転を行う。ボールは電界の印加によって個々の液体が充填された空洞部内で選択的に回転できることから、シート表面を見る観察者に対してそれの黒または白の半球を提供する。
【０４０２】
別の実施形態において本発明は、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）用の電気配線および電極に関するものである。ＯＬＥＤの例は、ピクラー（Pichler）らによる米国特許第６４０２５７９号、バイエルライン（Beierlein）による米国特許第６４３３３５８号およびワーク（Wolk）による米国特許第６４１０２０１号に示されている。これら各米国特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれるものとする。有機発光ディスプレイは、透明導電性材料（例：ＩＴＯ）でコーティングされた透明基板、１以上の有機層および低作業関数特性の金属（例：カルシウムまたはマグネシウム）の蒸着もしくはスパッタリングによって作られるカソードからなる発光ディスプレイである。有機層材料を選択して、両方の電極から、電荷が再結合して発光を行うエレクトロルミネッセンス有機層（ＥＬ）への電荷の注入および輸送を行う。透明導電性材料とＥＬの間に１以上の有機ホール輸送層（ＨＴＬ）、ならびにカソードとＥＬの間に１以上の電子注入・輸送層があっても良い。本発明によるテープ組成物によって、ＯＬＥＤに特に好ましい可撓性の大面積プラスチック基板などの低温基板上に金属電極を直接成膜することができる。例えば金属テープ組成物を転写し、１５０℃で加熱することで、優れた接着性と１Ω／□未満のシート固有抵抗値を有する１５０μｍ平方の電極を形成することができる。本発明の組成物および堆積方法によって、ＯＬＥＤ用の行および列アドレスラインの転写を行うこともできる。これらのラインは、厚さ約１μｍおよびライン幅１００μｍで転写することができる。それらのデータラインは、数メートルの連続長さを有する大きい基板上に連続的に転写することができる。転写されたラインを１５０℃まで加熱して、等価な純粋金属の導電率の５％以上であるバルク導電率を有する金属ラインを形成することができる。
【０４０３】
一実施形態において本発明は、受動マトリクスと能動マトリクスを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用の電気配線および電極に関するものである。ＬＣＤの特定の例には、ねじれネマチック（ＴＮ）、高次ねじれネマチック（ＳＴＮ）、二重高次ねじれネマチック（ＤＳＴＮ）、位相差フィルム高次ねじれネマチック（ＲＦＳＴＮ）、強磁性（ＦＬＣＤ）、ゲスト−ホスト（ＧＨＬＣＤ）、ポリマー分散（ＰＤ）、ポリマーネットワーク（ＰＮ）などがある。
【０４０４】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は当業界で公知であり、商業的にかなり重要である。アクティブマトリクス液晶ディスプレイでは、非晶質シリコン系薄膜トランジスタが用いられる。薄膜トランジスタの一つの利点は、それらが材料ならびに製造に用いられる技術の両方に関して、製造コストが低いという点である。できるだけ安価に個々のＴＦＴを製造することに加えて、ＴＦＴを利用する集積回路素子を安価に製造することも望ましい。従って、本発明のものなどのＴＦＴを有する集積回路を製造する安価な方法は、印刷ロジックのための実現技術である。
【０４０５】
多くの用途において、高いＲＣ時定数のため、無機配線は集積回路の所望の切り換え速度を得るには十分な導電性を持たない。本発明のテープ組成物によって可能となる転写された純粋金属は、必要な性能を達成するものである。本発明で開示のような銀テープ組成物を用いることで転写される金属配線により、ポリマートランジスタを接続するのに用いられる現行の導電性ポリマー配線材料と比較して、抵抗（Ｒ）および時定数（ＲＣ）が１０００００倍、さらに好ましくは１００００００倍低下する。
【０４０６】
有機半導体を活性材料として有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）は、プラスチック系回路とも称される検討中の有機制御、メモリーまたは論理回路において重要な切り換え要素である。そのようなプラスチックエレクトロニクスの予想される利点は、従来のシリコン系素子より容易にそれを製造できるという点である。従ってプラスチックエレクトロニクスは、シリコン系素子が提供する性能レベルおよび素子密度を得る必要がない場合に、コスト上有利である。例えば有機半導体は、蒸着無機物より印刷性がかなり高いと予想され、最近提案されている溶液堆積無機半導体材料より空気に対する感受性が低いことも予想される。これらの理由から、有機半導体材料および素子の分野においてかなりの努力が払われてきた。
【０４０７】
有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、ポータブルコンピュータおよびポケットベルのディスプレイドライバー、およびトランザクションカードおよび識別タグのメモリー要素で用いられるプラスチック回路構造における重要な構成要素となると予想される。代表的な有機ＴＦＴ回路は、ソース電極、ドレーン電極、ゲート電極、ゲート誘電体、層間誘電体、電気配線、基板および半導体材料を有する。本発明のテープ組成物を用いて、半導体材料を除くこの回路の全ての構成要素を堆積させることができる。
【０４０８】
有機ＴＦＴ回路を商業的用途に使えるようにする上で最も重要な要素の一つが、シリコン法（すなわち、オープンリール印刷による）と比較して迅速、容易および安価に基板上の全ての構成要素を堆積させることができるか否かである。
【０４０９】
本発明のテープ組成物は、電気接続部ならびにスマートタグ、スマートラベルおよびラジオ周波数識別（ＲＦＩＤ）タグなどの広範囲の識別素子のアンテナの直接転写に特に有用である。広い意味において前記導電性テープ組成物は、半導体ラジオ周波数トランシーバー装置のアンテナ構造への、特にラジオ周波数識別素子組立物への電気的接続に用いることができる。ラジオ周波数識別素子（「ＲＦＩＤ」）は定義によると、読取装置とタグを含む自動識別およびデータ収集システムである。データは、電界あるいは変調誘導もしくは放射電磁気キャリアを用いて転送される。ＲＦＩＤ素子は、例えばスマートカード、スマートラベル、セキュリティバッジおよび家畜タグなどの構成においてさらに広まりつつある。
【０４１０】
本発明のテープ組成物によって、低コストで、高容積の、非常にカスタマイズ性の高い電子ラベルの製造も可能となる。そのようなラベルは、人間または機械による読取が可能な形態での何らかの品目に関する情報を収集、処理、表示および／または伝達するための多様な大きさおよび形状で形成することができる。本発明のテープ組成物を用いて、電子ラベルにおける論理回路、電気配線、アンテナおよびディスプレイ部品を形成するのに必要な導電性部品を転写することができる。電子ラベルは、米国特許第５５９９０４６号に開示されたパターンで開示された回路要素を有する宝くじ構造などの比較的大きい印刷品目の重要な部分であることができる。
【０４１１】
本発明の別の実施形態において、本発明に従って作られる導電性パターンは、光起電性パネル製造のための電子回路として用いることができる。現時点では、太陽電池の大量生産では従来のスクリーン印刷が用いられている。代表的には、太陽電池の最上部コンタクトパターンは、半導体基板またはウェハ上のフィンガーラインに対してほぼ直角に成膜された１組の平行な狭いフィンガーラインおよび広いコレクタラインからなる。そのような結晶太陽電池のフロントコンタクト形成は、標準的なスクリーン印刷法を用いて行われる。本発明のテープ組成物を用いたこれらコンタクトの直接転写によって、生産の単純化、自動化および低製造コストという利点が得られる。
【０４１２】
低い直列抵抗および低い金属カバレッジ（低い正面シャドーイング）が、太陽電池における正面金属化における基本要件である。従来のスクリーン印刷を用いると、１００〜１５０μｍの最小金属化幅が得られる。それによって、太陽電池正面の比較的高いシェーディングが起こる。シェーディングを低下させるには、コンタクト間の大きい距離、すなわち２〜３ｍｍが必要である。他方でそれは、高ドープの導電性エミッタ層の使用を示唆するものである。しかしながら、エミッタの高ドーピングは、短波長光への応答低下を引き起こす。本発明のテープ組成物および転写法を用いると、より狭い導電性ラインを堆積することができる。本発明の導電性テープ組成物によって、２０μｍまでの微細部品の直接転写が可能となる。本発明のテープ組成物によってさらに、２００℃という低い温度で処理した後に、バルク固有抵抗の２倍という低い転写部品の固有抵抗値で、純粋な金属を堆積させることができる。
【０４１３】
本発明によって低温処理および直接転写堆積が行えることにより、特に有機および可撓性基板上に大面積の太陽電池を製造することが可能となる。それは、有機半導体およびグレツェル（Graetzel）らによる米国特許第５４６３０５７号に開示のような色素増感太陽電池技術などの有機光起電性材料に基づく新規な太陽電池製造技術においいて特に有用である。本発明によるテープ組成物は、直接転写および加熱することで、等価な純粋金属の導電率の１０％以上であるバルク導電率を与え、それはプレキシガラス（ＰＭＭＡ）などのポリマー基板上で２００℃以下の温度で転写部品を加熱することで得られる。
【０４１４】
本発明の別の実施形態により、プリント配線板（ＰＷＢ）およびプリント回路基板（ＰＣＢ）を製造するための電子回路を製造することができる。プリント配線板を製造するのに用いられる従来のサブトラクティブ法では、パターンフィルムを作ることで配線パターンを形成する。そのパターンフィルムは、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計システム）から出力される配線パターンデータに従ってレーザプロッタによって作られ、レジストインクまたはドライフィルムレジストを用いることで銅箔上でエッチングされる。
【０４１５】
そのような従来法では、最初にパターンフィルムを形成し、フォトレジストインクを用いる場合には印刷板を製造し、あるいはドライフィルムレジストを用いる場合には積層、露光および現像の段階を行うことが必要である。
【０４１６】
そのような方法は、デジタル化された配線データをアナログ画像形成段階に戻す方法であると言うことができる。スクリーン印刷は、印刷板の印刷精度のため、作業サイズが限られている。ドライフィルム法は写真法であり、精度は高いが多くの段階を必要とするために、特に少数製造の場合にはコストが高くなる。
【０４１７】
本発明のテープ組成物および転写方法は、現在のＰＷＢ形成法の限界を克服する解決法を提供するものである。例えばそれらは、廃棄物を発生させるものではない。本発明の転写法は１段階直接堆積法であり、小バッチで回転が早い生産工程と適合する。例えば銅テープ組成物をＦＲ４（ポリマー含浸ガラス繊維）上に直接転写して、配線回路構造を形成することができる。これらの部品は、１５０℃でＮ2環境下にて転写された銅前駆体を加熱して、１００μｍ以下のライン幅、５μｍ以下のライン厚および純粋銅金属の導電率の１０％以上であるバルク導電率を有する銅ラインを形成することで形成される。
【０４１８】
本発明の一実施形態によって得られるパターニングされた電極は、タッチスクリーン、ラジオ周波数識別タグ、エレクトロクロミックウィンドウの製造において、さらにはハロゲン化銀写真法もしくは電子写真法などの撮像システムにおいて電磁放射のスクリーニングまたは電荷の接地を行うのに用いることもできる。米国特許第６１２４８５１号に記載されている電子ブックなどの装置を、本発明の組成物を用いて形成することができる。
【０４１９】
本発明のテープ組成物およびリボン構造は、燃料電池構成要素の製造にも利用可能である。燃料電池は、空気などの酸素源ならびに水素などの気体燃料もしくはメタノールなどの液体燃料を供給すると電力を発生することができる装置である。燃料電池の主要な機能構成要素は、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）である。ＭＥＡは、カソード電極とアノード電極の間に挟持されたポリマー膜を有する。そしてカソードおよびアノードは、それぞれガス拡散層で覆われている。カソードおよびアノード電極はほとんどの場合で電気触媒材料を含み、それは代表的にはカソードの場合には炭素のような担体上に分散された白金、そしてアノードの場合には未担持または炭素に担持された白金−ルテニウム合金の形態での白金である。カソード層およびアノード層はまた、スルホン酸基を有するフルオロポリマーなどの１以上のプロトン伝導性ポリマー、炭素などの導電性材料、そしてガス輸送を可能とする孔を有する。カソード層およびアノード層でのこれらの各種材料の分布をあらゆる方向、膜に対して横断方向および垂直方向で制御できることが有利である。さらに、カソードおよびアノードの製造を可能とするには、低コストな方法が必要である。
【０４２０】
本願に記載のリボンおよびそのリボンを用いた堆積方法は、ＭＥＡにおけるカソードおよびアノードの製造において有利である。一実施形態では、本願のリボンを用いて、膜上にカソードおよびアノードを成膜して、膜の領域を横断する成分材料の均一分布を得ることができる。別の実施形態では、カソードおよびアノード材料をガス拡散層（ＧＤＬ）上に成膜し、その層を後に膜に積層する。前記テープを用いて、膜またはＧＤＬ上に、前記の段階ですでに前もって成形されている電気触媒を転写することができる。そのテープを用いて、前記膜またはＧＤＬ上に白金前駆体を転写することもできる。次に、前駆体を膜またはＧＤＬ上で反応させて、電気触媒を形成することができる。前記テープを用いて、膜またはＧＤＬ上に電気触媒粉末と組み合わせた白金前駆体を転写することもできる。次に、前駆体を膜またはＧＤＬ上で反応させて、別の電気触媒を形成したり、あるいは既存の電気触媒を変性させることができる。別の実施形態では、テープ材料のパターンを裏材から転写する能力を用いて、パターニングされた電気触媒層を膜またはＧＤＬ上に設けることができる。機械的圧力などの各種手段を用いて、異なる箇所で１回に異なる部分でデジタル的に前記テープを転写して、膜の他の箇所では相対的に低い濃度としながら、膜上の選択された箇所で電気触媒の相対的に高い濃度を得ることができる。それによって、膜上での電気触媒濃度を調整して、燃料電池として操作される場合にガスフロー場を一致させることができる。別の実施形態では、テープに各種裏材材料を使用可能であることで、ＭＥＡ膜材料で用いることができると考えられる温度より高い温度でテープを処理することができる。次に、前処理したテープを、完全にまたは膜もしくはＧＤＬ上へのパターンとして転写することができる。異なる組成を有する複数のテープを用いることが可能であることで、電気触媒、プロトン伝導性ポリマー、炭素などの導電性材料および孔の濃度に勾配を形成することができる。その勾配は、膜およびＧＤＬに対して垂直、あるいは膜に対して平行方向あるいはその両方などのあらゆる方向において可能である。一実施形態では、電気触媒、プロトン伝導性ポリマーおよび炭素の個別に分離したテープを用いる。それらのテープを用いて、それら材料のパターンに相当するそれら材料の濃度が制御されるような形で、膜またはＧＤＬ上に材料を別個に堆積させる。それら材料の分布は、互いに一致していても、異なっていても良い。別の実施形態では、前記テープは電気触媒、プロトン伝導性ポリマーおよび導電性炭素を含む。
【０４２１】
ＭＥＡなどの燃料電池構造およびその製造方法は、バナージー（Banerjee）らによる米国特許第５４１５８８８号、ワタナベ（Watanabe）らによる米国特許第５８４６６７０号、タダ（Tada）による米国特許第５８４３５１９号、ワタナベ（Watanabe）らによる米国特許第５７２８４８５号、フクオカ（Fukuoka）らによる米国特許第５７２３１７３号、ウィルキンソン（Wilkinson）らによる米国特許第５６７２４３９号およびワタナベ（Watanabe）らによる米国特許第４９３１１６８号により詳細に記載されている。前記各特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれるものとする。これらの特許には、ＭＥＡで使用される材料とともに、各種ＭＥＡ構造および製造製造方法が記載されている。一実施形態では、本願に記載のテープ手法をこれら特許に開示の方法、材料および構造とともに用いると、ＭＥＡ用のカソードおよびアノードの新規な製造方法が提供される。
【０４２２】
ＭＥＡおよび関連する燃料電池構成要素の他の製造方法が、ウィルソン（Wilson）による米国特許第５２１１９８４号（デカール転写）、ビバース（Bevers）による米国特許第５７３８９０５号（静電印刷およびデカル転写）、ボンセル（Bonsel）らによる米国特許第６１９７１４７号（連続積層）、マッキンタイア（McIntyre）らによる米国特許第４８２６５５４号（積層）およびスペーペン（Spaepen）による米国特許第４３８３０１０号（乾式ローリング）に開示されている。これら各米国特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれるものとする。
【０４２３】
実施例
【実施例１】
【０４２４】
６．３重量％の酸化ルテニウム、４９．２重量％の低融点ガラス粉末、０．１重量％のメンハーデン魚油、１４．３重量％のＳＡＡ−１００結合剤、１４．３重量％のＤＭＡｃおよび１５．８重量％のα−テルピネオールを含むペーストから、抵抗体リボンを製造した。機械的駆動システムを有するマイヤー（Meyer）ロッド（メータリング・ロッド）でコロナ処理したマイラー（MYLAR）裏材（E.I. duPont de Nemours, Wilmington, DEから販売されているポリエステルフィルム）上に層を成型し、乾燥させて、リボンを製造した。マイラー裏材上の材料をカプトン（KAPTON；E.I. duPont de Nemours, Wilmington, DEから販売されているポリイミドフィルム）およびガラス基板とともに、温表面との接触によって均一に加熱して８０℃とし、針からの機械的圧力によって転写した。針によって追従される経路に相当するパターンが形成された。
【実施例２】
【０４２５】
５１．８重量％の銀粒子、１４．３重量％のトリフルオロ酢酸銀、６．２重量％のポリ（プロピレンカーボネート）および２７．７重量％のＤＭＡｃから得たペーストから導電体リボン製造し、マイヤーロッドおよび機械的駆動システムを用いてコロナ処理マイラー上に成型し、裏材上で乾燥させた。裏材上の材料を基板（カプトンおよびガラス）とともに、温表面との接触によって均一に加熱して８０℃とし、針からの機械的圧力によって転写した。針によって追従される経路に相当するパターンが形成された。転写材料を加熱することで導電性パターンを得た。
【実施例３】
【０４２６】
７．５重量％の酸化ルテニウム、４７．７重量％のガラス粉末、０．１重量％のメンハーデン魚油、１３．９重量％のＤＭＡｃ、１３．９重量％のＳＡＡ−１００（スチレンアリルアルコール）結合剤および１６．９重量％のα−テルピネオールを含むペーストから、抵抗体リボンを製造し、マイヤーロッドおよび機械的駆動で成型し、コロナ処理マイラー裏材上で乾燥させた。裏材上の材料を基板（カプトンおよびガラス）とともに、温表面と接触させることでを均一に加熱して９０℃とした。テープを、パターニングされたゴム鋳型と接触させ、鋳型からの機械的圧力によって転写した。ゴム鋳型上のパターンに相当するパターンが形成された。
【実施例４】
【０４２７】
４７重量％の銀粉末、１５重量％のトリフルオロ酢酸銀のＤＭＡｃ溶液、１６．５重量％のスチレンアリルアルコールのＤＭＡｃ溶液およびノニオン系シリコーンポリエーテル界面活性剤（Ｑ２−５２１１、Dow Corning, Midland, MIから販売）から、導電体テープ調製物を製造した。その材料をマイヤーロッドおよび機械的駆動システムを用いて、コロナ処理マイラー上に成型し、乾燥させた。テープ厚は５μｍ〜７μｍであった。粉末／前駆体の比は、重量基準で３：１であった。テープはカプトン表面に転写することができ、転写した材料を３５０℃で１０分間乾燥機処理して、バルクＡｇの３〜４倍の固有抵抗（１．６μΩ−ｃｍ）を有する材料を得ることができた。
【実施例５】
【０４２８】
３０重量％の銀粉末、４０重量％の７５重量％トリフルオロ酢酸銀／ＤＭＡｃ溶液、３０重量％の５０重量％スチレンアリルアルコール／ＤＭＡｃ溶液および０．１重量％のＱ２−５２１１界面活性剤を用いて、導電体テープを製造した。テープ厚は５〜７μｍであった。粉末／前駆体比は、１：１であった。材料をカプトン表面に転写し、３５０℃で１０分間乾燥機処理して、銀のバルク固有抵抗の３〜４倍を得ることができた。
【実施例６】
【０４２９】
４６．８重量％のニオブ酸鉛マグネシウム粉末、１６．１重量％の低温ガラス粉末、２７．２重量％の５０重量％スチレンアリルアルコール／ＤＭＡｃ溶液、０．５重量％の界面活性剤および９．５重量％のテルピネオールから、誘電体テープ組成物を製造した。材料をマイヤーロッドおよび機械的駆動システムを用いてコロナ処理マイラー上に成型した。テープ厚は１０〜１５μｍであった。チタン酸バリウムなどの異なる一般的な高誘電率粉末を用いても、誘電体テープを製造した。
【実施例７】
【０４３０】
酸化マンガン／炭素触媒粉末を用いてペーストを調製した。調製物の代表例は、３３重量％の電気触媒粉末、２８重量％のＳＡＡ、３９重量％のジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）である。成分を混合し、超音波ホーンで分散させ、マイヤーロッドおよび機械的駆動装置を用いてマイラー裏材上に堆積させて、マイヤーロッドを一定の速度および圧力で押し当てた。乾式テープ厚は８〜１２ｍｍであり、リボンは可撓性で堅牢であった。
【実施例８】
【０４３１】
６．３重量％のＲｕＯ2粉末、４９．２重量％の低温ガラス粉末、２８．６重量％の５０重量％スチレンアリルアルコール／ＤＭＡｃ溶液および９．５重量％のテルピネオールから、抵抗体リボンを形成した。このペーストを機械的駆動を用いるマイヤーロッドによってコロナ処理マイラー上に堆積させた。テープ厚は１０〜１５μｍであり、リボンは可撓性で堅牢であった。
【実施例９】
【０４３２】
１５．３重量％のスチレンアリルアルコール、１９．８重量％のＤＭＡｃ、１３．７重量％のトリフルオロ酢酸銀および５１．１重量％の銅粉末の混合物から導電体テープを形成した。テープ厚は６〜１２μｍであった。
【実施例１０】
【０４３３】
ＲｕＯ2ナノ粒子をメンハーデン魚油を含有するシクロヘキサン中に分散させることで、抵抗体ペースト組成物を調製した。次に、そのナノ粒子を乾燥させ、融点が約４６０℃の低融点ホウケイ酸鉛ガラスと、α−テルピネオールおよびエチルセルロース結合剤のキャリア溶液中で混合した。これらの成分を３本ロールミルで粉砕し、抵抗体ペースト組成物とした。次にそのペーストを、いくつかの小分けサンプルに分け、異なる濃度の結合剤溶液で希釈した。その濃度は、ＳＡＡ未含有、２０体積％ＳＡＡ含有および４０体積％ＳＡＡ含有の乾燥リボンが得られるように設計した。得られた結合剤溶液は、４５重量％のＳＡＡのブタノール溶液からなるものであった。
【０４３４】
次に、これらの結合剤負荷量が異なるサンプルを９６％アルミナ基板上の銀−白金電極上にスクリーン印刷し、３５０℃〜６００℃の範囲の温度で処理し、好ましい処理温度は５５０℃であった。相対的に高結合剤負荷量のサンプルで機能する抵抗体が得られることが示された。ただし、実際の固体収量は、結合剤含有量が最小であるサンプルと比較して悪くなり、シート抵抗は高くなった。過剰の結合剤はプリントの鮮明度に悪影響を与えないように思われたが、４０体積％負荷量の場合、抵抗体の収縮が大きくなった。
【実施例１１】
【０４３５】
１１．３重量％のＲｕＯ2、０．２重量％のメンハーデン魚油、１０．２重量％のＳＡＡ、１０．２重量％のＤＭＡｃ、５０．０重量％の低融点ガラス、１７．７重量％のα−テルピネオールおよび０．５重量％のエチルセルロースを用いて、抵抗体ペースト組成物を調製した。その調製物は、約４５体積％の結合剤を含む乾燥リボンおよび２０体積％のＲｕＯ2を含む焼成抵抗体が得られるように設計した。
【０４３６】
ペースト組成物をスライドガラス上にドクターブレードで塗って、３本のラインを引いた。そしてその材料を風乾し、次に対流乾燥機中７５℃で４５分間乾燥させた。抵抗体ラインを、昇温勾配１５℃／分にて、５５０℃で１２分間焼成した。降温勾配はそれよりかなり緩やかにした。
【０４３７】
サンプルを焼成したら、電極を塗布して所定の抵抗体を作り（スライドガラス当たり３個、長さ約１．９ｃｍ（３／４インチ））、サンプルをマルチメータ（Keithley Instruments, Cleveland, OH）を用いて測定し、断面積をレーザ側面計を用いて各抵抗体当たり３箇所で測定した。乾燥状態から焼成状態への測定された収縮率は、焼成前後で１本のライン上のある特定の場所での測定で５８．６％であった。焼成されたラインはガラス様の外観を有しているが、非常に粗いものであった。ラインの平均厚は約１２μｍ〜１４μｍであった。９個のサンプルについての平均シート抵抗は、１３μｍの厚さまでの平均で１３８Ω／□であった。
【実施例１２】
【０４３８】
銀フレーク３１．６ｇ、シュウ酸銀１２．９ｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１２．８ｇ、α−テルピネオール４．２７ｇ、ポリプロピレンカーボネート７．６７ｇおよびアセトニトリル３０．６９ｇから、導電体テープを製造した。テープは、＃３、＃４および＃６バーワイヤ−ケータ（wire-cator）（BYK-Gardner, Columbia, MD）を用いて製造した。テープを、厚さ約７６μｍ（３ミル）のコロナ処理ポリエステル上に成型した。リボンを乾燥させ、製造から２０分後に取り扱うことができた。製造されたリボンは、テープ材料の剥離を起こすことなく、巻き取り、折り曲げおよび取り扱いを行うことができた。
【実施例１３】
【０４３９】
銀フレーク３２．３ｇ、シュウ酸銀１３．３ｇ、ジメチルアセトアミド１３．１ｇ、アセトアミド−テルピネオール４．４ｇ、ポリエチレンカーボネート１０．５ｇおよびジメチルスルホキシド２６．５ｇを用いて、導電体テープを製造した。テープは、＃５バーワイヤ−ケータ（BYK-Gardner）を用いて製造した。テープを、厚さ約７６μｍ（３ミル）のコロナ処理ポリエステル上に成型した。リボンを乾燥させ、製造から数時間後に取り扱うことができた。製造されたリボンは、テープ材料の剥離を起こすことなく、巻き取り、折り曲げおよび取り扱いを行うことができた。
【実施例１４】
【０４４０】
ポリプロピレンカーボネート９．９ｇ、アセトニトリル３９．８ｇ、銀フレーク３５．６ｇ、銀フレーク１．１ｇ（デグッサ（Degussa）Ｓ７０００−２４）、亜硝酸銀６．９ｇおよびアセトアミド−テルピネオール６．７ｇを用いて、導電体テープを製造した。テープを、厚さ約７６μｍ（３ミル）のコロナ処理ポリエステル上に成型してリボン構造を形成し、スライドガラス上にも成型した。大きい硬質ゴムスパーテルを用いて、手作業でコーティングを行った。スライドガラスを７５０ワットのＵＶ光で露光してから、Ｘ線回折（ＸＲＤ）および走査型電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を行った。ＸＲＤとＳＥＭとによって、その材料がポリマーマトリクス中の銀で構成されていることが示された。製造されたリボンは、テープ材料の剥離を起こすことなく、巻き取り、折り曲げおよび取り扱いを行うことができた。
【実施例１５】
【０４４１】
ポリプロピレンカーボネート１０ｇ、アセトニトリル４０ｇ、銀フレーク３４．４ｇ、シュウ酸銀９．５ｇ、ＤＭＡｃ１．４ｇおよびアセトアミド−テルピネオール４．７ｇを用いて、導電体テープを製造した。テープを、厚さ約７６μｍ（３ミル）のコロナ処理ポリエステル上に成型してリボン構造を形成し、スライドガラス上にも成型した。大きい硬質ゴムスパーテルを用いて、手作業でコーティングを行った。スライドガラスを７５０ワットのＵＶ光で露光してから、ＸＲＤおよびＳＥＭを行った。ＸＲＤとＳＥＭとによって、その材料がポリマーマトリクス中の銀で構成されていることが示された。製造されたリボンは、テープ材料の剥離を起こすことなく、巻き取り、折り曲げおよび取り扱いを行うことができた。
【実施例１６】
【０４４２】
ポリプロピレンカーボネート１０．１ｇ、アセトニトリル４０．４ｇ、銀フレーク３６ｇ、亜硝酸銀６．８ｇおよびアセトアミド−テルピネオール６．７ｇを用いて、導電体テープを製造した。テープを、厚さ約７６μｍ（３ミル）のコロナ処理ポリエステル上に成型してリボン構造を形成し、スライドガラス上にも成型した。大きい硬質ゴムスパーテルを用いて、手作業でコーティングを行った。スライドガラスを７５０ワットのＵＶ光で露光してから、ＸＲＤおよびＳＥＭを行った。ＸＲＤとＳＥＭとによって、その材料がポリマーマトリクス中の銀で構成されていることが示された。製造されたリボンは、テープ材料の剥離を起こすことなく、巻き取り、折り曲げおよび取り扱いを行うことができた。
【実施例１７】
【０４４３】
トリフルオロ酢酸銀１５ｇ、銀粉末４７ｇ、ＤＭＡｃ２１．５ｇおよびＳＡＡ１６．５ｇを用いて、導電体テープを製造した。テープは、逆ロールコーティング法を用いて製造した。厚さ約７６μｍ（３ミル）のコロナ処理ポリエステルにコーティングを施してリボン構造を形成し、コーティングの厚さは６μｍ〜１２μｍであった。製造されたリボンは、テープ材料の剥離を起こすことなく、巻き取り、折り曲げおよび取り扱いを行うことができた。
【実施例１８】
【０４４４】
一実施形態において本発明は、有機基板上に２００℃以下で高導電性部品を製造するのに用いることができる調製物に関するものである。１例として、ＤＭＡｃ１．５ｇ、テルピネオール５．０８ｇ、銀フレーク３７．５２ｇ、トリフルオロ酢酸銀７．２２ｇおよびトリフルオロ酢酸パラジウム０．２５ｇを含む調製物を製造した。１８５℃で６０分間加熱したところ、その調製物からは純粋な銀のバルク固有抵抗の２．９倍のバルク固有抵抗を有する部品が製造された。
【実施例１９】
【０４４５】
別の例として、アセトアミド−テルピネオール８．１ｇ、銀フレーク７８．２ｇ、ＤＭＡｃ３．４ｇ、トリフルオロ酢酸銀９．６ｇおよびトリフルオロ酢酸パラジウム０．５ｇを含む調製物を製造した。１５０℃で４時間加熱したところ、その調製物からは、純粋な銀のバルク固有抵抗の８．２倍のバルク固有抵抗を有する部品が製造された。
【実施例２０】
【０４４６】
トリフルオロ酢酸パラジウム０．２６ｇ、トリフルオロ酢酸銀７．２ｇ、銀フレーク３７．４９ｇおよびテルピネオール５．０８ｇを混合することで、前駆体組成物を調製した。その組成物を１８５℃で３０分間焼成して、純粋な銀のバルク固有抵抗の１１．４倍の固有抵抗を得た。
【実施例２１】
【０４４７】
ジメチルアセトイミド１．５ｇ、テルピネオール５．０８ｇ、銀フレーク３７．５２ｇ、トリフルオロ酢酸銀７．２２ｇおよびトリフルオロ酢酸パラジウム０．２５ｇを混合することで、前駆体組成物を調製した。その混合物を１８５℃で６０分間加熱して、純粋な銀のバルク固有抵抗の２．９倍の固有抵抗を得た。
【実施例２２】
【０４４８】
トリフルオロ酢酸パラジウム０．２４ｇ、トリフルオロ酢酸銀７．３ｇ、銀フレーク３７．５ｇ、テルピネオール５．１３ｇおよびＮ−メチル−ピロリドン１．５５ｇを混合することで、ペースト組成物を調製した。その組成物を１８５℃で６０分間加熱して、純粋な銀のバルク固有抵抗の２．３倍の固有抵抗を得た。
【実施例２３】
【０４４９】
ネオデカン酸銀５．７４ｇ、ＤＭＡｃ１．６６ｇ、テルピネオール３．８ｇ、トリフルオロ酢酸パラジウム０．５８ｇおよび銀フレーク３７．３７ｇを混合することで、ペースト組成物を調製した。その組成物を１８５℃で６０分間加熱して、純粋な銀のバルク固有抵抗の１１．９倍の固有抵抗を得た。
【実施例２４】
【０４５０】
銀フレーク３５ｇ、酸化銀（Ｉ）７．５５ｇおよびテルピネオール５．３５ｇを混合することで、ペースト組成物を調製した。その混合物を１８５℃で６０分間加熱して、純粋な銀のバルク固有抵抗の２．４倍の固有抵抗を得た。
【実施例２５】
【０４５１】
銀フレーク３５．０３ｇ、亜硝酸銀６．２６ｇおよびテルピネオール６．５１ｇを混合することで、ペースト組成物を調製した。その組成物を１８５℃で６０分間加熱して、純粋な銀のバルク固有抵抗の２．１倍の固有抵抗を得た。
【実施例２６】
【０４５２】
銀ナノ粒子１６．６ｇ、水４１．７ｇおよびエチレングリコール４１．７ｇを含む銀ナノ粒子組成物を調製した。その組成物をインクジェットを用いて堆積させ、紙およびカプトン−ＨＮ上で１００℃まで加熱したところ、ＸＲＤによって相の純粋な銀である導電性トレースが形成された。それは、マイラー、紙および他のものなどの低温基板上に堆積させることができる純粋に粒子系の組成物の１例である。
【実施例２７】
【０４５３】
銀ナノ粒子４６．７、水１７．８ｇ、トリフルオロ酢酸Ａｇ１７．８ｇおよびエチレングリコール１７．８ｇを含む銀ナノ粒子組成物を調製した。その組成物からは、堆積および加熱すると、高導電性であるＸＲＤで相の純粋な銀が形成された。
【実施例２８】
【０４５４】
エチルアルコール３５ｇおよび銀ナノ粒子６５ｇを含む銀ナノ粒子組成物を調製した。その組成物からは、７０℃で４時間にわたりスライドガラス上で加熱したところ、導電性で、ＸＲＤによって相の純粋な銀であり、バルク銀の１００倍のバルク固有抵抗を有するトレースが得られた。その組成物からは、ＸＲＤによって相の純粋な銀であるトレースが得られた。それは、超低温銀組成物の１例を示すものである。
【実施例２９】
【０４５５】
銀フレーク４９．５ｇ、ＤＭＡｃ２６ｇ、スチレンアリルアルコール１４ｇ、酢酸パラジウム０．６３ｇ、アセトアミド−テルピネオール４．３９ｇおよびトリフルオロ酢酸銀５．６４ｇからなる前駆体組成物から、導電体リボン構造を製造した。テープとして成型し、乾燥したところ、その材料は、２０重量％のスチレンアリルアルコールである最終組成を有していた。製造されテープは、コーティングされた材料の剥離を起こすことなく、巻き取り、折り曲げおよび取り扱いを行うことができた。その転写材料はまた、２００℃以下で加熱して、銀のバルク固有抵抗の１００倍以下の固有抵抗を有する導電体を得ることもできた。
【０４５６】
既存の調製物を取り、適当な量の結合剤をそのペーストに加えることで、テープを成型することができる。例えばＤＭＡｃ１．５ｇ、テルピネオール５．０８ｇ、銀フレーク３７．５２ｇ、トリフルオロ酢酸銀７．２２ｇおよびトリフルオロ酢酸パラジウム０．２５ｇを含むペーストを、５０／５０重量％のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドおよびスチレンアリルアルコール溶液を加えることで改質して、最終的な乾燥テープが２０重量％のスチレンアリルアルコールを有するようにすることができる。次にその混合物を基板上にコーティングし、乾燥させて溶媒を除去することができると考えられる。そのテープを基板に転写させることができると考えられ、転写された材料を２００℃以下で加熱して、銀のバルク固有抵抗の１００倍以下の固有抵抗を有する導電体を提供することができると考えられる。
【０４５７】
以上、本発明の各種実施形態について詳細に説明したが、当業者には、これら実施形態の変更および改良が行われることは明らかである。しかしながら、明瞭に理解すべき点として、そのような変更および改良は本発明の精神および範囲に含まれるものである。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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