(57)【要約】【課題】  低温で導電層を形成する特性を満足することのできる粒子組成物を提供すること。【解決手段】  酸化銀粒子とカルボン酸とを含む粒子組成物であって、粒子組成物全体に対するカルボン酸の含有量が１質量％以上である粒子組成物。カルボン酸の炭素数が５〜２２であることが好ましい。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化銀粒子とカルボン酸とを含む粒子組成物であって、
前記粒子組成物の全量に対する前記カルボン酸の含有量が１質量％以上である、
粒子組成物。
【請求項２】
前記粒子組成物の全量に対する前記カルボン酸の含有量が２質量％以上である、請求項１に記載の粒子組成物。
【請求項３】
前記カルボン酸の炭素数が５〜２２である、請求項１又は２に記載の粒子組成物。
【請求項４】
前記カルボン酸の炭素数が１２〜２０である、請求項１〜３のいずれかに記載の粒子組成物。
【請求項５】
前記カルボン酸が、吉草酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、アラキジン酸及びベヘン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種である、請求項１〜３のいずれかに記載の粒子組成物。
【請求項６】
前記酸化銀粒子のＢＥＴ比表面積が０．３〜３ｍ２／ｇである、請求項１〜５のいずれかに記載の粒子組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の粒子組成物を含む導電ペースト。
【請求項８】
酸化銀粒子とカルボン酸とを含む粒子組成物であって、前記粒子組成物の全量に対するカルボン酸の含有量が１質量％以上である粒子組成物を、１００〜１３０℃で加熱することで導電層を形成する、導電層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子組成物、導電ペースト及び導電層の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器における導電層の形成には、一般に、導電ペーストが用いられる。導電ペーストは、銀粒子、銅粒子などの導電体、又は、酸化銀粒子などの導電体前駆体などを含む粒子組成物を主成分として構成される。このような導電ペーストを基板上に塗布した後、基板を加熱処理することにより、基板上に導電層を形成することができる。
【０００３】
基板として樹脂基板を用いて導電層を形成する場合、導電ペーストには２００℃以下の低温で導電層を形成できる特性が求められる。このような特性を満たす導電ペーストを見出すため、種々の検討がなされている。
【０００４】
特許文献１には、酸化銀粉とゼラチンとアジピン酸とを混合して酸化銀泥漿を形成し、この泥漿と、少なくとも表面に銀を有する導電粉とを混練して製造する導電性ペーストが提案されている。得られた導電性ペーストは、２００℃のオーブンで４０分間加熱処理することで導電層が形成されるものである。
【０００５】
また、特許文献２には、ステアリン酸とラウリン酸とからなるケトン化合物で被覆した酸化銀粒子を、金属表面に塗布し、１６５〜２３０℃の温度条件で焼結させて導電層を形成する方法が開示されている。
【０００６】
ところで、特許文献３には、粒子サイズ１００ｎｍ以下の酸化銀ナノ粒子が提案されている。酸化銀ナノ粒子は低温で焼結してバルク銀となる特性を有しているため、導電ペーストに低温で導電層を形成する特性を付与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−０８４５８７号公報
【特許文献２】特表２０１６−５２５４９５号公報
【特許文献３】特表２００７−５１２２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１及び２で開示された技術では、例えば、１５０℃以下といった、より低温で導電性を形成することはできない。また、特許文献３で開示された技術においては、粒子サイズ１００ｎｍ以下の酸化銀ナノ粒子の量産が困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、低温による加熱で導電層を形成することができる粒子組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、上記目的は［１］〜［８］を提供することにより達成される。
［１］酸化銀粒子とカルボン酸とを含む粒子組成物であって、前記粒子組成物の全量に対する前記カルボン酸の含有量が１質量％以上である、粒子組成物；
［２］前記粒子組成物の全量に対する前記カルボン酸の含有量が２質量％以上である、［１］の粒子組成物；
［３］前記カルボン酸の炭素数が５〜２２である、［１］又は［２］の粒子組成物；
［４］前記カルボン酸の炭素数が１２〜２０である、［１］〜［３］のいずれかの粒子組成物；
［５］前記カルボン酸が、吉草酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸及びベヘン酸からなる群より選ばれる少なくとも一種である、［１］〜［３］のいずれかの粒子組成物；
［６］前記酸化銀粒子のＢＥＴ比表面積が０．３〜３ｍ２／ｇである、［１］〜［５］のいずれかの粒子組成物；
［７］［１］〜［６］のいずれかの粒子組成物を含む導電ペースト；
［８］酸化銀粒子とカルボン酸とを含む粒子組成物であって、前記粒子組成物の全量に対する前記カルボン酸の含有量が１質量％以上である粒子組成物を、１００〜１３０℃で加熱することで導電層を形成する、導電層の形成方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低温で導電層を形成することが可能な粒子組成物および導電ペーストを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の粒子組成物は、酸化銀粒子とカルボン酸とを含有する。以下、該粒子組成物の構成について詳述する。
【００１３】
（酸化銀粒子）
本発明において酸化銀とは、一価の銀酸化物、すなわち酸化銀（Ｉ）（Ａｇ２Ｏ）をいう。
【００１４】
酸化銀粒子の形状は、特に限定されるものではなく、球状のものだけでなく、フレーク状、ワイヤー状のものなども用いることができる。また、酸化銀粒子の表面は、平滑であってもよく、凹凸を有するものであってもよい。酸化銀粒子のＢＥＴ比表面積は、０．３ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、０．６ｍ２／ｇ以上であることがより好ましく、１ｍ２／ｇ以上であることがさらに好ましい。このようなＢＥＴ比表面積を満たす酸化銀粒子を用いることで、得られる導電層の導電性が良好となる傾向にある。酸化銀粒子のＢＥＴ比表面積は、３ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。このようなＢＥＴ比表面積を満たす酸化銀粒子を用いることで、粒子組成物の量産が容易になる。
【００１５】
本発明に用いる酸化銀粒子の製造方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法を採用することができる。例えば、硝酸銀の水溶液に、水酸化ナトリウム等のアルカリ溶液を加え、生じる沈澱を回収する方法が挙げられる。また、本発明では、市販の酸化銀粒子を用いることもできる。
【００１６】
（カルボン酸）
カルボン酸としては、特に限定されるものではないが、一価のカルボキシル基を有する化合物であることが好ましい。また、カルボン酸は、飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸のいずれであってもよい。カルボン酸としては、特に限定されないが、脂肪族カルボン酸であることが好ましい。
【００１７】
カルボン酸の炭素数は、５以上であることが好ましく、１２以上であることがより好ましい。カルボン酸の炭素数は、２２以下であることが好ましく、２０以下であることがより好ましい。カルボン酸の炭素数がこの範囲である場合、粒子組成物は溶媒、樹脂などの分散媒への分散性が優れたものになり、その結果、得られる導電層の導電性がより優れたものになる。
【００１８】
カルボン酸は、具体的には、吉草酸、４−ペンテン酸、ヘキサン酸、２−エチル−２−ブテン酸、ヘプタン酸、２，２−ジメチルブタン酸、オクタン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、テトラデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、ベヘン酸などを例示することができるが、これらの例に限定されない。カルボン酸は単独でも２種以上を混合しても用いることができる。これらのなかでも、吉草酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、アラキジン酸又はベヘン酸を用いることが好ましい。
【００１９】
カルボン酸の含有量は、粒子組成物の全量に対して１質量％以上である。カルボン酸の含有量を１質量％以上とすることによって、低温でも酸化銀の還元反応が促進され、導電層を形成することができる。カルボン酸の含有量は、粒子組成物の全量に対して２質量％以上であることが好ましい。この場合、得られる導電層の導電性がより優れたものになる。また、粒子組成物の全量に対するカルボン酸の含有量は、３０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。この場合、得られる導電層の導電性がより優れたものになる。
【００２０】
（その他の成分）
本発明の粒子組成物は、酸化銀粒子とカルボン酸以外の成分を含んでいてもよい。酸化銀粒子とカルボン酸以外のその他の成分としては、例えば、界面活性剤、分散剤、樹脂などをあげることができる。また、より高い導電性を確保するために、銀粒子などの金属粉体を添加することもできる。
【００２１】
（粒子組成物の製造方法）
本発明の粒子組成物の製造方法としては、特に限定されないが、例えば酸化銀粒子、カルボン酸、その他の成分に対し、これらを分散させるのに十分な量の溶媒を添加して、均一に混合をした後、得られた混合物を加熱して溶媒を揮発させて除去する方法があげられる。酸化銀粒子とカルボン酸を混合する際に用いられる溶媒としては特に限定されないが、揮発性の高いものが好ましく、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどを好ましく用いることができる。本発明の粒子組成物の製造方法としては、溶媒を用いずに、酸化銀粒子、カルボン酸、その他の成分を、ミキサー等を用いて混合する方法もあげられる。
【００２２】
（導電ペースト）
本発明の粒子組成物は、溶媒、樹脂などの分散媒に分散させて、導電ペーストや導電インク用途に用いることができる。導電ペーストは、粒子組成物に分散媒を添加し、公知の攪拌装置や混錬装置にて混合させて製造することができる。分散媒としては、特に限定されないが、具体的には、エタノール、エチレングリコール、トルエン、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、テルピネオール、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などを用いることができる。
【００２３】
導電ペーストは、公知の方法により基板に塗布して配線を形成するために用いる。公知の塗布方法とは、例えば、スピナーを用いた回転塗布、スプレー塗布、ディスペンサー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷による塗布や、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、又は、バーコーターを用いた塗布などが挙げられる。
【００２４】
基板としては、例えば、ＰＥＴなどの樹脂基板、セラミック基板、ガラス基板などを使用することができる。本発明の粒子組成物は、低温であっても酸化銀が銀へと還元する反応が促進され導電層が形成されるので、特に、樹脂基板においても好適に使用することができる。
【００２５】
本発明の粒子組成物を含む導電ペーストを基板に塗布した後、加熱処理をすることで、導電層を得ることができる。加熱処理は１００℃以上で行うことができ、１１０℃以上で行うことが好ましく、１１５℃以上で行うことがより好ましい。加熱処理は１３０℃以下で行うことができ、１２５℃以下で行うことがより好ましい。なお、加熱処理は、先ず１００℃未満の温度で加熱し、その後、酸化銀から銀への還元反応を促進させるために、上記の範囲まで、温度を上げて加熱することも可能である。
【００２６】
本発明の粒子組成物により形成される導電層は、ファインラインの形成が可能であり、導電性が良好であり、電子機器用途に適している。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２８】
（酸化銀粒子）
実施例においては、下記の酸化銀粒子１〜３のいずれかを用いた。
（１）酸化銀粒子１（和光純薬工業社製  酸化銀  試薬特級  ＢＥＴ１点法による比表面積０．４ｍ２／ｇ）
（２）酸化銀粒子２（ＢＥＴ１点法による比表面積０．６ｍ２／ｇ）
水酸化ナトリウム２．８ｇに純水５０ｇを加えて溶解させ、水酸化ナトリウム溶液とした。一方、硝酸銀１０ｇに純水６０ｇを加えて溶解させ、硝酸銀溶液とした。上記水酸化ナトリウム溶液５２．８ｇと上記硝酸銀溶液７０ｇを２０℃にて混合することにより、酸化銀スラリーを得た。上記スラリーを１００℃で８０分間加熱してスラリー中の酸化銀粒子を成長させた後、スラリーをろ過し、酸化銀粒子を得た。
（３）酸化銀粒子３（ＢＥＴ１点法による比表面積３ｍ２／ｇ）
水酸化ナトリウム２．４ｇに純水１２５ｇを加えて溶解させ、水酸化ナトリウム溶液とした。一方、硝酸銀１０ｇに純水１２５ｇを加えて溶解させ、硝酸銀溶液とした。上記硝酸銀溶液を２０℃で攪拌しながら、上記水酸化ナトリウム溶液を２ｍＬ／ｓの速度で滴下することにより、酸化銀スラリーを得た。上記スラリーを２０℃で６０分撹拌した後、ろ過し、酸化銀粒子を得た。
【００２９】
（実施例１〜２５および比較例１〜１５）
（粒子組成物）
上記酸化銀粒子および市販のカルボン酸を表１に示す割合でサンプル瓶に秤量し、酸化銀およびカルボン酸の合計１質量部に対して１０質量部のアセトンを加えた後、自転公転ミキサーを用いて混合し均一なスラリーとした。得られたスラリーを６０℃で加熱してアセトンを除去し、粒子状の粒子組成物を得た。なお、表１において「カルボン酸の含有量」とは、粒子組成物の全量に対するカルボン酸の含有量のことを指す。
【００３０】
（導電性の評価）
上記のようにして得られた粒子組成物５００ｍｇを１２０℃で１時間加熱した後、錠剤形成器を用い、２０ＭＰａで加圧して直径７ｍｍの円柱状の錠剤に形成した。この錠剤の厚さ方向の抵抗を４端子法または２端子法で測定し、得られた抵抗値および錠剤の寸法から抵抗率を算出して導電性を評価した。結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
実施例１〜２５の粒子組成物は、加熱後に導電性を示した。したがって、実施例１〜２５の粒子組成物は、１２０℃という低温で銀へと還元されることがわかった。一方、比較例１〜１５の粒子組成物は加熱後に導電性を示さなかった。したがって、比較例で得られた粒子組成物はいずれも、１２０℃では銀へと還元されないことがわかった。