(57)【要約】【課題】本発明は金属ナノ粒子の製造方法、これを用いたインク組成物及びその製造方法に関する。【解決手段】本発明の実施例によると、本発明は金属前駆体、アミン及び非水系溶媒を含む第１溶液を用意する段階と、上記第１溶液を加熱及び攪拌し、還元してアミンがキャッピングされた金属ナノ粒子を製造する段階と、製造された上記金属ナノ粒子のうち、未反応アミンを洗浄し、上記金属ナノ粒子を非水系溶媒に分散させて第２溶液を用意する段階と、上記第２溶液に酸を添加し、加熱及び撹拌して分散した上記金属ナノ粒子に部分的に酸をキャッピングする段階を含む金属ナノ粒子の製造方法、これを用いたインク組成物及びその製造方法を提供する。本発明の実施例によると、金属ナノ粒子の置換基を変えることで、表面安全性、優れた接着力及びクラック低減効果を有する金属ナノ粒子の製造方法、これを用いたインク組成物及びその製造方法を提供することができる。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属前駆体、アミン及び非水系溶媒を含む第１溶液を用意する段階と、
前記第１溶液を加熱及び攪拌し、還元してアミンがキャッピングされた金属ナノ粒子を製造する段階と、
製造された前記金属ナノ粒子のうち、未反応アミンを洗浄し、前記金属ナノ粒子を非水系溶媒に分散させて第２溶液を用意する段階と、
前記第２溶液に酸を添加し、加熱及び撹拌して分散した前記金属ナノ粒子に部分的に酸をキャッピングする段階と、
を含む金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項２】
前記金属前駆体は金、銀、銅、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム及びこれらの合金から成る群から選択される少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項３】
前記アミンは６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和アミンから選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または２に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項４】
前記酸は６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和酸から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項５】
前記非水系溶媒はヘキサン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラデカン、オクタデセン、クロロベンゾ酸、１−ヘキサデシン、１−テトラデシン及び１−オクタデシンから成る群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項６】
前記第１溶液及び第２溶液の加熱は、０℃から１００℃の温度で行われることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の金属ナノ粒子の製造方法。
【請求項７】
金属前駆体、アミン及び非水系溶媒を含む第１溶液を用意する段階と、
前記第１溶液を加熱及び攪拌し、還元してアミンがキャッピングされた金属ナノ粒子を製造する段階と、
製造された前記金属ナノ粒子のうち、未反応アミンを洗浄し、前記金属ナノ粒子を非水系溶媒に分散させて第２溶液を用意する段階と、
前記第２溶液に酸を添加し、加熱及び撹拌して分散した前記金属ナノ粒子に部分的に酸をキャッピングして第３溶液を用意する段階と、
前記第３溶液に粘度調節剤及び分散剤を添加する段階を含むインク組成物の製造方法。
【請求項８】
前記インク組成物１００ｗｔ％に対し、前記粘度調節剤は０ｗｔ％から２０ｗｔ％で添加されることを特徴とする請求項７に記載のインク組成物の製造方法。
【請求項９】
前記インク組成物１００ｗｔ％に対し、前記分散剤は０ｗｔ％から２０ｗｔ％で添加されることを特徴とする請求項７または８に記載のインク組成物の製造方法。
【請求項１０】
前記金属前駆体は金、銀、銅、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム及びこれらの合金から成る群から選択される少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項７から９の何れか１項に記載のインク組成物の製造方法。
【請求項１１】
前記アミンは６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和アミンから選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項７から１０の何れか１項に記載のインク組成物の製造方法。
【請求項１２】
前記酸は６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和酸から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項７から１１の何れか１項に記載のインク組成物の製造方法。
【請求項１３】
前記非水系溶媒はヘキサン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラデカン、オクタデセン、クロロベンゾ酸、１−ヘキサデシン、１−テトラデシン及び１−オクタデシンから成る群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項７から１２の何れか１項インク組成物の製造方法。
【請求項１４】
前記インク組成物１００ｗｔ％に対し、前記金属ナノ粒子の含量は０ｗｔ％超過６０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項７から１３の何れか１項に記載のインク組成物の製造方法。
【請求項１５】
前記第１溶液及び第２溶液の加熱は、０℃から１００℃の温度で行われることを特徴とする請求項７から１４の何れか１項に記載のインク組成物の製造方法。
【請求項１６】
一部はアミンがキャッピングされ、他の一部は酸がキャッピングされた金属ナノ粒子と、
前記金属ナノ粒子を分散させる非水系溶媒と、
インクの粘性を調節する粘度調節剤と、
インクの分散性を進める分散剤を含むインク組成物。
【請求項１７】
前記インク組成物１００ｗｔ％に対し、前記粘度調節剤は０ｗｔ％から２０ｗｔ％で添加されることを特徴とする請求項１６に記載のインク組成物。
【請求項１８】
前記インク組成物１００ｗｔ％に対し、前記分散剤は０ｗｔ％から２０ｗｔ％で添加されることを特徴とする請求項１６または１７に記載のインク組成物。
【請求項１９】
前記金属ナノ粒子は金、銀、銅、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム及びこれらの合金から成る群から選択される少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項１６から１８の何れか１項に記載のインク組成物。
【請求項２０】
前記アミンは６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和アミンから選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１６から１９の何れか１項に記載のインク組成物。
【請求項２１】
前記酸は６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和または不飽和酸から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１６から２０の何れか１項に記載のインク組成物。
【請求項２２】
前記非水系溶媒はヘキサン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラデカン、オクタデセン、クロロベンゾ酸、１−ヘキサデシン、１−テトラデシン及び１−オクタデシンから成る群から選択される少なくとも１つであることを特徴とする請求項１６から２１の何れか１項に記載のインク組成物。
【請求項２３】
前記インク組成物１００ｗｔ％に対し、前記金属ナノ粒子の含量は０ｗｔ％超過６０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１６から２２の何れか１項に記載のインク組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属ナノ粒子の製造方法、これを用いたインク組成物及びその製造方法に関し、より具体的には、金属ナノ粒子の置換基を変えることで、表面安全性、優れた接着力及びクラック低減効果を有する金属ナノ粒子の製造方法、これを用いたインク組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットによる非接触式直接印刷（ｎｏｎｃｏｎｔａｃｔ  ｄｉｒｅｃｔ  ｗｒｉｔｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）は、正確な位置に定量のインクを吐出することができるため、材料費が節減できる上、製造時間が短縮できるという長所がある。
【０００３】
このようなインクジェットの産業的応用のためには、それに合うインクが開発されなければならず、インクジェット用材料の開発のために金属粒子を低価で大量生産できる方法に対する研究が成されている。
【０００４】
このうち、銀ナノ粒子の場合、最近、太陽電池に対する関心が高まるにつれ、優れた電気的特性を有する銀ナノ粒子含有インク及びペーストに対する需要が急激に増加している。
【０００５】
湿式粒子合成法は、金属ナノ粒子の合成に対して歩留まりが高いという長所はあるが、粒子の安全性を保障するために、粒子の表面を様々な種類の分散剤でキャッピングする必要がある。従来は、これに関し、金属の周りに脂肪酸と脂肪族アミンを用いて金属ナノ粒子を製造する方法が開発された。脂肪酸でキャッピングされた銀ナノ粒子は、インク製造後に優れた安全性を有するが、焼結後にクラックが発生し、基板との接着力が弱くて電子材料として弱点が多い。一方、脂肪族アミンでキャッピングされた銀ナノ粒子は、クラックの発生が少なく、基板との接着力が強くて電子材料としての特性は優れるが、粒子の安全性が落ちるという短所がある。
【０００６】
従って、アミンと酸を共に有する金属ナノ粒子を合成するために、合成時に、アミンと酸を一緒に入れて合成すると、アミンと酸の反応によりアミドが形成され、これは洗浄にしにくい有機物の形態で合成溶液内に存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、本発明の目的は金属ナノ粒子の置換基を変えることで、表面安全性、優れた接着力及びクラック低減効果を有する金属ナノ粒子の製造方法、これを用いた低温焼結が可能なインク組成物及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態は、金属前駆体、アミン及び非水系溶媒を含む第１溶液を用意する段階と、上記第１溶液を加熱及び攪拌し、還元してアミンがキャッピングされた金属ナノ粒子を製造する段階と、製造された上記金属ナノ粒子のうち、未反応アミンを洗浄し、上記金属ナノ粒子を非水系溶媒に分散させて第２溶液を用意する段階と、上記第２溶液に酸を添加し、加熱及び撹拌して分散した上記金属ナノ粒子に部分的に酸をキャッピングする段階を含む金属ナノ粒子の製造方法を提供する。
【０００９】
ここで、上記金属前駆体は金、銀、銅、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム及びこれらの合金から成る群から選択される少なくとも１つの金属を含むことができる。
【００１０】
ここで、上記アミンは６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和アミンから選択される少なくとも１つであることができる。
【００１１】
また、上記酸は６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和酸から選択される少なくとも１つであることができる。
【００１２】
また、上記非水系溶媒はヘキサン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラデカン、オクタデセン、クロロベンゾ酸、１−ヘキサデシン、１−テトラデシン及び１−オクタデシンから成る群から選択される少なくとも１つであることができる。
【００１３】
また、上記第１溶液及び第２溶液の加熱は、０℃から１００℃の温度で行われることができる。
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の他の実施形態は、金属前駆体、アミン及び非水系溶媒を含む第１溶液を用意する段階と、上記第１溶液を加熱及び攪拌し、還元してアミンがキャッピングされた金属ナノ粒子を製造する段階と、製造された上記金属ナノ粒子のうち、未反応アミンを洗浄し、上記金属ナノ粒子を非水系溶媒に分散させて第２溶液を用意する段階と、上記第２溶液に酸を添加し、加熱及び撹拌して分散した上記金属ナノ粒子に部分的に酸をキャッピングし、第３溶液を用意する段階と、上記第３溶液に粘度調節剤及び分散剤を添加する段階を含むインク組成物の製造方法を提供する。
【００１５】
ここで、上記インク組成物１００ｗｔ％に対し、上記粘度調節剤は０ｗｔ％から２０ｗｔ％で添加されることができる。
【００１６】
また、上記インク組成物１００ｗｔ％に対し、上記分散剤は０ｗｔ％から２０ｗｔ％で添加されることができる。
【００１７】
ここで、上記金属前駆体は金、銀、銅、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム及びこれらの合金から成る群から選択される少なくとも１つの金属を含むことができる。
【００１８】
ここで、上記アミンは６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和アミンから選択される少なくとも１つであることができる。
【００１９】
また、上記酸は６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和酸から選択される少なくとも１つであることができる。
【００２０】
また、上記非水系溶媒はヘキサン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラデカン、オクタデセン、クロロベンゾ酸、１−ヘキサデシン、１−テトラデシン及び１−オクタデシンから成る群から選択される少なくとも１つであることができる。
【００２１】
また、上記インク組成物１００ｗｔ％に対し、上記金属ナノ粒子の含量は０ｗｔ％超過６０ｗｔ％以下で添加されることができる。
【００２２】
一方、上記第１溶液及び第２溶液の加熱は、０℃から１００℃の温度で行われることができる。
【００２３】
上記の目的を達成するため、本発明のさらに他の実施形態は、一部はアミンがキャッピングされ、他の一部は酸がキャッピングされた金属ナノ粒子、上記金属ナノ粒子を分散させる非水系溶媒、インクの粘性を調節する粘度調節剤及びインクの分散性を向上する分散剤を含むインク組成物を提供する。
【００２４】
ここで、上記インク組成物１００ｗｔ％に対し、上記粘度調節剤は０ｗｔ％から２０ｗｔ％で添加されることができる。
【００２５】
また、上記インク組成物１００ｗｔ％に対し、上記分散剤は０ｗｔ％から２０ｗｔ％で添加されることができる。
【００２６】
ここで、上記金属ナノ粒子は金、銀、銅、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム及びこれらの合金から成る群から選択される少なくとも１つの金属を含むことができる。
【００２７】
ここで、上記アミンは６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和アミンから選択される少なくとも１つであることができる。
【００２８】
また、上記酸は６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和酸から選択される少なくとも１つであることができる。
【００２９】
また、上記非水系溶媒はヘキサン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラデカン、オクタデセン、クロロベンゾ酸、１−ヘキサデシン、１−テトラデシン及び１−オクタデシンから成る群から選択される少なくとも１つであることができる。
【００３０】
また、上記配線用インク組成物１００ｗｔ％に対し、上記金属ナノ粒子の含量は０ｗｔ％超過６０ｗｔ％以下で添加されることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、金属ナノ粒子の置換基を変えることで、表面安全性、優れた接着力及びクラック低減効果を有する金属ナノ粒子の製造方法、これを用いたインク組成物及びその製造方法を提供することができる。
【００３２】
また、本発明の実施例による金属ナノ粒子は金属粒子の表面を適切な割合の、チェーンの長さが同一か、異なる酸とアミンを同時にキャッピングさせ、相補的特性を発現させると共に、優れた焼結特性を有する金属ナノ粒子を簡単な工程で大量生産できる方法を提供することができる。
【００３３】
また、本発明の実施例による金属ナノ粒子は、非水系溶媒で製造され、非水系の炭化水素系有機溶媒との混合性に優れるため、別途の界面活性剤なしに高濃度の金属インクを簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】ドデシルアミンがキャッピングされた銀ナノ粒子を含んだインク組成物のＴＥＭイメージである。
【図１ｂ】一部はドデシルアミンがキャッピングされ、一部はオレイン酸がキャッピングされた銀ナノ粒子のＴＥＭイメージである。
【図２】本発明の実施例によるインク組成物における金属ナノ粒子の分散程度及び保管安全性に対して図示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明による金属ナノ粒子の製造方法及びそれによる金属ナノ粒子に対してより詳細に説明する。
【００３６】
本発明は、非水系溶媒下で置換基を変えることで、表面安全性、優れた接着力及びクラック低減効果を有する金属ナノ粒子の製造方法、これを用いたインク組成物及びその製造方法を提供する。
【００３７】
本発明の一実施例による金属ナノ粒子の製造方法は、金属前駆体、アミン及び非水系溶媒を含む第１溶液を用意する段階と、上記第１溶液を加熱及び攪拌し、還元してアミンがキャッピングされた金属ナノ粒子を製造する段階と、製造された上記金属ナノ粒子のうち、未反応アミンを洗浄し、上記金属ナノ粒子を非水系溶媒に分散させて第２溶液を用意する段階と、上記第２溶液に酸を添加し、加熱及び撹拌して分散した上記金属ナノ粒子に部分的に酸をキャッピングする段階を含む。
【００３８】
本発明による金属ナノ粒子の製造方法では、先ず、アミンでキャッピングされた金属ナノ粒子を用意する。ここで、金属前駆体、アミン及び非水系溶媒を含む第１溶液を用意した後、上記第１溶液を加熱及び攪拌し、還元してアミンがキャッピングされた上記金属ナノ粒子を製造する。
【００３９】
金属ナノ粒子とアミンを非水系溶媒に混合させた第１溶液を所定の温度で加熱し還元させることで、金属ナノ粒子表面をアミンに置換させる。
【００４０】
ここで、上記金属前駆体としては、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム及びこれらの合金から成る群から選択される少なくとも１つの金属を用いることができる。
【００４１】
上記アミンは炭素数６から３０の直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和アミンから選択される少なくとも何れか１つであることができ、また１次アミンまたは２次アミンでも構わない。アミンは短いチェーンの炭素鎖を有し、酸より金属粒子表面への付着力がよいため、金属ナノ粒子の表面にキャッピングされた酸の一部に置換されて付着されることができる。
【００４２】
上記アミンの具体的な例としては、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ドデシルアミン、オレイルアミンなどを挙げることができ、これらの少なくとも１つを選択して用いることができる。上記アミンの含量は合成された金属ナノ粒子１００ｗｔ％に対し、５ｗｔ％から３０ｗｔ％で合成されることが好ましい。アミンの含量が５ｗｔ％未満であれば、安全性に問題が発生することがあり、含量が３０ｗｔ％を超えると、インクの製造時に粘度調節が困難であるという問題があり、好ましくない。
【００４３】
次いで、製造された上記金属ナノ粒子のうち、未反応アミンを洗浄し、上記金属ナノ粒子を非水系溶媒に分散させて第２溶液を用意する。ここで、未反応アミンは数回にわたって有機溶媒で洗浄されることができ、洗浄後、遠心分離及び乾燥段階を経ることが好ましい。
【００４４】
次いで、得られたアミンでキャッピングされた金属ナノ粒子に酸を添加し、加熱及び撹拌して金属ナノ粒子の一部を酸でキャッピングする。これも反応完了後、有機溶媒で洗浄されることができ、洗浄後、遠心分離及び乾燥段階を経ることが好ましい。
【００４５】
本発明で用いられる酸は、分散安定化剤またはキャッピング分子（ｃａｐｐｉｎｇ  ｍｏｌｅｃｕｌｅ）として作用する成分であって、酸により分散安全性を確保することができる。
【００４６】
本発明における上記酸は、６から３０の炭素数を有し、直鎖状、分枝状及び環状のうち、少なくとも１つの形態を有し、飽和及び不飽和酸から選択される少なくとも１つであることができる。
【００４７】
上記の反応段階は０℃から１００℃温度で、数分から数時間、加熱して行うことが好ましい。加熱温度が０℃未満であれば、反応が起きにくい可能性があり、温度が１００℃を超えると、酸とアミンが反応してアミドが生成される、副反応が発生しキャッピングされず、未反応の有機物として残存し、今後洗浄しにくいため、好ましくない。置換作用を最適化するために、この過程を数回繰り返すことも好ましい。
【００４８】
上記本発明の実施例では、アミンがキャッピングされた金属ナノ粒子を予め形成した後に、置換されたアミンの一部を酸に置換するという反応順であり、上記反応順は非常重要である。酸と金属ナノ粒子の結合力と、アミンと金属ナノ粒子の結合力を比べると、酸と金属ナノ粒子の結合力がアミンと金属ナノ粒子の結合力より大きい。従って、酸がキャッピングされた金属ナノ粒子をアミンに置換することは非常に困難で、アミド（ａｍｉｄｅ）も副反応の産物として発生するという問題点がある。
【００４９】
ここで、本発明に用いることができる非水系有機溶媒は、例えば、ヘキサン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラデカン、オクタデセン、クロロベンゾ酸、１−ヘキサデシン、１−テトラデシン及び１−オクタデシンから成る群から選択されることができる。上記有機溶媒はこれらのうち選択された１つを単独で、または２以上を混合して使用することができ、上記アミンキャッピングされた金属ナノ粒子を用意する過程で金属粒子を抽出して分離させず、これに用いられた有機溶媒をそのまま使用してもよい。
【００５０】
このように本発明による金属ナノ粒子の製造方法は、高い歩留まりで得られた金属ナノ粒子において、粒子表面に付着されたアミンの一部を酸に置換させる段階により、２種の分散剤でキャッピングされた金属ナノ粒子を簡単な工程で大量生産することができる。
【００５１】
本発明の他の実施例によるインク組成物の製造方法は、金属前駆体、アミン及び非水系溶媒を含む第１溶液を用意する段階と、上記第１溶液を加熱及び攪拌し、還元してアミンがキャッピングされた金属ナノ粒子を製造する段階と、製造された上記金属ナノ粒子のうち、未反応アミンを洗浄し、上記金属ナノ粒子を非水系溶媒に分散させて第２溶液を用意する段階と、上記第２溶液に酸を添加し、加熱及び撹拌して分散した上記金属ナノ粒子に部分的に酸をキャッピングして第３溶液を用意する段階と、上記第３溶液に粘度調節剤及び分散剤を添加する段階を含む。
【００５２】
また、上記配線用インク組成物の製造方法によると、本発明のさらに他の実施例による、一部はアミンがキャッピングされ、他の一部は酸がキャッピングされた金属ナノ粒子、上記金属ナノ粒子を分散させる非水系溶媒、インクの粘性を調節する粘度調節剤及びインクの分散性を向上させる分散剤を含むインク組成物を提供することができる。
【００５３】
本発明による金属前駆体にアミン及び酸がキャッピングされた第３溶液は上述の製造方法により製造されることができる。
【００５４】
ここで、粘度調節剤は全インク組成物の１００ｗｔ％に対し、０ｗｔ％から２０ｗｔ％で第３溶液に添加されることが好ましい。ここで、粘度調節剤の含量が２０ｗｔ％を超えると、焼結工程で有機物が除去されにくいことがあるため、好ましくない。
【００５５】
また、分散剤は全インク組成物の１００ｗｔ％に対し、０ｗｔ％から２０ｗｔ％で第３溶液に添加されることが好ましい。ここで、分散剤の含量が２０ｗｔ％を超えると、焼結工程で有機物が除去されにくいことがあるため、好ましくない。
【００５６】
このような構造の金属ナノ粒子は金属粒子の表面が酸とアミンの２つの分散剤でキャッピングされており、非水系で製造されて非水系の炭化水素系有機溶媒との混合性に優れ、別途の界面活性剤なしに高濃度の金属インクを簡単に製造することができる上、酸に比べて相対的に分解温度の低いアミンと共に付着されており、インクジェットに吐出された後、インクの焼成温度を低めることができるという利点がある。
【００５７】
以下では図１ａから図２及び表１を参照し、本発明の実施例によるインク組成物における金属ナノ粒子の分散程度及び保管安全性に対して説明する。
【００５８】
図１ａ及び図１ｂを参照すると、ドデシルアミンがキャッピングされた銀ナノ粒子を含んだインク組成物のＴＥＭイメージである図１ａの銀ナノ粒子は、５ｎｍから８ｎｍの均一なナノ粒子が形成されたことが分かる。また、本発明の実施例による、一部はドデシルアミンがキャッピングされ、一部はオレイン酸がキャッピングされた銀ナノ粒子のＴＥＭイメージである図１ｂは、酸に表面が置換された後にも粒子が均一に分散されている。
【００５９】
下記表１及び図２を参照すると、比較例のドデシルアミンがキャッピングされた銀ナノ粒子を含んだインク組成物の粘度（ｃＰ）は、本発明の実施例１及び実施例２による、一部はドデシルアミンがキャッピングされ、一部はオレイン酸がキャッピングされた銀ナノ粒子を含んだインク組成物の粘度に比べて著しく減少することが分かる。
【００６０】
また、時間が経過するにつれて、比較例のドデシルアミンがキャッピングされた銀ナノ粒子を含んだインク組成物の銀含量（ｖｏｌ％）は、本発明の実施例１及び実施例２による、一部はドデシルアミンがキャッピングされ、一部はオレイン酸がキャッピングされた銀ナノ粒子を含んだインク組成物の銀含量に比べて著しく減少することが分かる。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
上記のように、比較例によるドデシルアミンがキャッピングされた銀ナノ粒子を含んだインク組成物を配線に適用すると、電気的安全性が向上し、クラック特性が向上するが、時間が経過するにつれて銀ナノ粒子の粒子安全性が落ちてインク吐出性能も落ちる。これに比べて、本発明の実施例１及び実施例２による、一部はドデシルアミンがキャッピングされ、一部はオレイン酸がキャッピングされた銀ナノ粒子を含んだインク組成物を配線に適用すると、電気的安全性及びクラック特性を維持、且つ粒子安全性も向上するため、インク吐出性能も向上した。
【００６３】
本発明によると、金属ナノ粒子の置換基を変えることで、表面安全性、優れた接着力及びクラック低減効果を有する金属ナノ粒子の製造方法、これを用いたインク組成物及びその製造方法を提供することができる。
【００６４】
以下で、本発明を下記実施例を挙げて例示するが、本発明の保護範囲は下記実施例のみに限定されない。
【００６５】
＜実施例１＞
窒酸銀（ＡｇＮＯ３）４０ｇ、ドデシルアミン１２０ｇ及びトルエン１Ｌが混合された第１溶液を用意し、上記第１溶液を８０℃で攪拌し、ホルム酸６ｍｌで還元した。
【００６６】
次に、エタノールと銀ナノ粒子合成溶液を６：４で混合し、上記アミンがキャッピングされた銀ナノ粒子のうち、未反応アミンを１次洗浄した後、３５００ｒｐｍで１２分間遠心分離し、乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００６７】
次に、得られた２５ｇの銀ナノ粒子をトルエン５００ｍｌに分散した。
【００６８】
次いで、エタノール、アセトン及び上記銀ナノ粒子が分散された溶液を４：２：４にし、２次洗浄した。２次洗浄した後、４０００ｒｐｍで１５分間遠心分離して乾燥した。
【００６９】
次に、乾燥した銀ナノ粒子８０ｇをトルエン１Ｌに再び分散させた第２溶液にオレイン酸４ｇを添加し、７０℃で２０分間撹拌して反応を終了した。反応終了後、アミンの１次洗浄と同様に、３５００ｒｐｍで、１２分間遠心分離し、乾燥して、一部はドデシルアミンがキャッピングされ、一部はオレイン酸がキャッピングされた銀ナノ粒子（ドデシルアミン：オレイン酸＝４：１）を得た。
【００７０】
＜実施例２＞
窒酸銀（ＡｇＮＯ３）４０ｇ、ドデシルアミン１２０ｇ及びトルエン１Ｌが混合された第１溶液を用意し、上記第１溶液を８０℃で攪拌し、ホルム酸６ｍｌで還元した。
【００７１】
次に、エタノールと銀ナノ粒子合成溶液を６：４で混合し、上記アミンがキャッピングされた銀ナノ粒子のうち、未反応アミンを１次洗浄した後、３５００ｒｐｍで、１２分間遠心分離し、乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００７２】
次に、得られた２５ｇの銀ナノ粒子をトルエン５００ｍｌに分散した。
【００７３】
次いで、エタノール、アセトン及び上記銀ナノ粒子が分散した溶液を４：２：４にし、２次洗浄した。２次洗浄した後、４０００ｒｐｍで、１５分間遠心分離し、乾燥した。
【００７４】
次に、乾燥した銀ナノ粒子８０ｇをトルエン１Ｌに再び分散させた第２溶液にオレイン酸１６ｇを添加し、７０℃で２０分間撹拌して反応を終了した。反応終了後、アミンの１次洗浄と同様に、３５００ｒｐｍで、１２分間遠心分離して乾燥し、一部はドデシルアミンがキャッピングされ、一部はオレイン酸がキャッピングされた銀ナノ粒子（ドデシルアミン：オレイン酸＝１：１）を得た。
【００７５】
＜比較例＞
窒酸銀（ＡｇＮＯ３）４０ｇ、ドデシルアミン１２０ｇ及びトルエン１Ｌが混合された第１溶液を用意し、上記第１溶液を８０℃で攪拌し、ホルム酸６ｍｌで還元した。
【００７６】
次に、エタノールと銀ナノ粒子合成溶液を６：４で混合し、溶媒で上記アミンがキャッピングされた銀ナノ粒子のうち、未反応アミンを１次洗浄した後、３５００ｒｐｍで、１２分間遠心分離し、乾燥して銀ナノ粒子を得た。
【００７７】
次に、得られた２５ｇの銀ナノ粒子をトルエン５００ｍｌに分散した。
【００７８】
次いで、エタノール、アセトン及び上記銀ナノ粒子が分散した溶液を４：２：４にし、２次洗浄した。２次洗浄した後、４０００ｒｐｍで、１５分間遠心分離して乾燥し、ドデシルアミンがキャッピングされた銀ナノ粒子を得た。
【００７９】
本発明は上述した実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求範囲により限定する。従って、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有する者により多様な形態の置換、変形及び変更が可能で、これも本発明の範囲に属する。
【図２】
2011195951.tif 000004
【図１ａ】
2011195951.tif 000005
【図１ｂ】
2011195951.tif 000006