(57)【要約】      （修正有）【課題】カルボン酸銀、および、様々な印刷方法のための調節可能な粘度を有し、かつ、大きい電気伝導率を有する高分解能のトレースを形成することができる、カルボン酸銀から構成される導電性インク組成物および製造する改善された方法を提供する。【解決手段】分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である芳香族炭化水素溶媒である第１の溶媒；および前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である第２の溶媒を含む導電性組成物であって、前記第１の溶媒および前記金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が低い粘度を有し、かつ、前記第２の溶媒および前記分岐型金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が大きい粘度を有し、さらに、当該導電性組成物が約２ｃＰ〜約３０００ｃＰの粘度を室温において有する、導電性組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐型金属カルボン酸塩；
前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である芳香族炭化水素溶媒である第１の溶媒；および
前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である第２の溶媒
を含む導電性組成物であって、前記第１の溶媒および前記金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が低い粘度を有し、かつ、前記第２の溶媒および前記分岐型金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が大きい粘度を有し、さらに、当該導電性組成物が約２ｃＰ〜約３０００ｃＰの粘度を室温において有する、導電性組成物。
【請求項２】
前記第１の溶媒および前記金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での前記組成物が約０．９ｃＰ〜約１０ｃＰの粘度を有し、かつ、前記第２の溶媒および前記金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での前記組成物が約８０ｃＰ〜約３，０００ｃＰの粘度を室温において有する、請求項１に記載の導電性組成物。
【請求項３】
前記分岐型金属カルボン酸塩が、ほぼ飽和濃度での前記第２の溶媒において、二量体、三量体、オリゴマーまたはポリマーを形成する、請求項１に記載の導電性組成物。
【請求項４】
導電性形体物を形成するためのプロセスであって、
下記の成分：
分岐型金属カルボン酸塩、
前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である芳香族炭化水素溶媒である第１の溶媒、および
前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である第２の溶媒
を含む導電性組成物で、前記第１の溶媒および前記金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が低い粘度を室温において有し、かつ、前記第２の溶媒および前記分岐型金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が大きい粘度を室温において有する導電性組成物を提供すること；
前記導電性組成物を基体に液相設置すること；および
前記導電性組成物を前記基体にアニーリングして、前記導電性形体物を形成すること
を含むプロセス。
【請求項５】
前記液相設置が、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷およびそれらの混合からなる群から選択される印刷プロセスによって、または、スピンコーティング、浸漬コーティング、バーコーティングおよびそれらの混合からなる群から選択される非印刷プロセスによって行われる、請求項４に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書中には、様々な実施形態において、インクジェット印刷、エアロゾルジェット印刷、グラビア印刷およびフレキソ印刷などによる印刷のために好適である安定かつ高性能な導電性組成物が開示される。具体的には、最適な性能（例えば、様々な印刷技術のための調節可能な粘度、インクジェットノズルの目詰まりを防止するための実質的に粒子非含有の組成物、より低いアニーリング温度および改善された安定性など）を有するカルボン酸銀を含む導電性インク配合物が提供される。
【背景技術】
【０００２】
液相設置（ｌｉｑｕｉｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技術を使用する電子回路要素の製造が非常に大きく注目されている。これは、そのような技術により、エレクトロニクス応用（例えば、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＲＦＩＤタグ、光電池およびセンサーなど）のための従来の主流であるアモルファスシリコン技術に対する潜在的に低コストな代替法が提供されるからである。しかしながら、電気伝導率、加工およびコストの要件を実用的応用のために満たす、機能的電極、ピクセルパッド、ならびに、導電性トレース（ｔｒａｃｅ）、配線およびトラック（ｔｒａｃｋ）の設置および／またはパターン化にはこれまで、大きな課題があった。そのうえ、印刷された電子機器は、インクジェットのためのおよそ数ｃＰから、スクリーン印刷のための約５０，０００ｃＰにまで及ぶ異なる粘度要件を有する多様な印刷技術を要するであろうことが予想される。したがって、調節可能な粘度を有する導電性インク組成物が望まれている。
【０００３】
銀ナノ粒子インク組成物の使用には、一貫した信頼できる導電性形体物の形成およびインク組成物の安定性に負の影響を場合によっては及ぼすいくつかの欠点（例えば、ナノ粒子のサイズおよび品質における一貫性など）がある場合がある。銀ナノ粒子インク組成物はまた、調製および使用することが高価となる可能性がある。
【０００４】
銀金属ナノ粒子のほかに、別のタイプの銀系導電性材料、すなわち、銀−有機化合物が、導電性インク組成物における使用に関して銀ナノ粒子と比較されたとき、いくつかの利点（例えば、より低いコスト、より良好な安定性および調製の容易さなど）をもたらす場合がある。例えば、カルボン酸銀（例えば、ネオデカン酸銀など）は、導電性トレースを低い加工温度で印刷するために使用されることがある低コストの非常に安定な銀塩である。
【０００５】
しかしながら、カルボン酸銀（例えば、ネオデカン酸銀など）はこれまで、２工程のプロセスで合成されており、この場合、このプロセスでは、高価な出発物質が伴い、かつ、大量の水／メタノールが、ナトリウム塩不純物を除くために要求された。例えば、カルボン酸銀（例えば、ネオデカン酸銀など）が、最初はネオデカン酸が、ネオデカン酸ナトリウムを水／アルコール混合物において形成させるためにアルカリ塩基溶液（例えば、水酸化ナトリウム溶液など）と反応させられる２工程プロセスで合成される場合がある。その後、ネオデカン酸ナトリウムが、ネオデカン酸銀塩を沈殿させるために硝酸銀と反応させられ、その後で、大量の水／メタノールによる洗浄が、ナトリウム塩を除くために行われる。この取り組みの欠点は明らかである：１）高価な出発物質（例えば、硝酸銀など）を使用しなければならない；かつ、２）大量の水／メタノールが、ナトリウム塩不純物を除くように生成物を洗浄するために要求される。
【０００６】
カルボン酸銀、および、様々な印刷方法のための調節可能な粘度を有し、かつ、大きい電気伝導率を有する高分解能のトレースを形成することができる、カルボン酸銀から構成される導電性インク組成物を製造する改善された方法であって、現在の方法よりも経済的である方法が依然として求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書中に例示される様々な実施形態によれば、金属カルボン酸塩を含む新規な導電性組成物が提供される。具体的には、カルボン酸銀を含む新規な導電性組成物が提供される。より具体的な実施形態において、カルボン酸銀を含むインクジェット用インクが提供される。
【０００８】
具体的には、本発明の実施形態により、分岐型金属カルボン酸塩；前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である芳香族炭化水素溶媒である第１の溶媒；および、前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である脂肪族溶媒である第２の溶媒を含む導電性組成物が提供される。
【０００９】
さらなる実施形態において、分岐型金属カルボン酸塩；前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である芳香族炭化水素溶媒である第１の溶媒；および、前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である第２の溶媒を含む導電性組成物であって、前記第１の溶媒および前記金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が低い粘度を有し、かつ、前記第２の溶媒および前記分岐型金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が大きい粘度を有し、さらに、当該導電性組成物が、調節可能である、約２ｃＰから約３０００ｃＰまでの粘度を有する、導電性組成物が提供される。
【００１０】
さらなる実施形態において、導電性形体物を形成するためのプロセスであって、分岐型金属カルボン酸塩、前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である芳香族炭化水素溶媒である第１の溶媒、および、前記分岐型金属カルボン酸塩が可溶性である第２の溶媒を含む導電性組成物で、前記第１の溶媒および前記金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が低い粘度を有し、かつ、前記第２の溶媒および前記分岐型金属カルボン酸塩から形成されるほぼ飽和濃度での組成物が大きい粘度を有する導電性組成物を提供すること；前記導電性組成物を基体に液相設置すること；および、前記導電性組成物を前記基体にアニーリングして、前記導電性形体物を形成することを含むプロセスが提供される。特に、金属カルボン酸塩は、二量体、三量体、オリゴマーまたはポリマーを第２の溶媒において形成する。
【００１１】
本発明の実施形態をより良く理解するために、添付されている図面が参照されなければならない場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、４０ｗｔ％のネオデカン酸銀をトリメチルベンゼンおよびデカリンの溶媒混合物において有するインク組成物の粘度を示すグラフである（ただし、デカリンの量が重量比で溶媒全体の０％から１００％にまで変化させられる）。
【図２】図２は、インク組成物の粘度を溶媒組成物の関数として示すグラフである。
【図３】図３は、インク配合物および印刷成績をまとめる表である。
【図４】図４は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）基体上の印刷されたアンテナ像の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
下記の記載において、他の実施形態が利用されることがあること、また、構造上および操作上の変化が、本明細書中に開示される本発明の実施形態の範囲から逸脱することなく行われることがあることが理解される。
【００１４】
ソルベントインク技術が印刷能力および顧客基盤を多くの市場のいたるところで拡大しており、また、印刷応用の多様性が、プリントヘッド技術、プリントプロセスおよびインク材料の効果的な統合によって容易になるであろう。上記で議論されるように、現在のインク選択肢は様々な基体における印刷のために成功しているが、インクとして、例えば、電子機器用途物を印刷するためのインクとして使用することができる、より堅牢な導電性組成物が求められている。
【００１５】
本明細書中には、印刷のために使用されることがある、金属カルボン酸塩を含む導電性組成物が記載される。例えば、この組成物はインクジェット用インクとして使用される場合がある。様々な実施形態において、金属は、銀、金、銅、ニッケル、パラジウム、白金など、および、それらの混合物であることが可能である。具体的な実施形態において、導電性組成物は、２つ以上の溶媒においてカルボン酸銀（例えば、ネオデカン酸銀）から構成される。
【００１６】
上記で述べられたように、本明細書中で使用される金属は、銀を含めて、好適な金属であれば、どのような金属でも可能である。しかしながら、下記の節は、金属カルボン酸塩としての銀に集中するであろう。カルボン酸銀が、カルボン酸を室温において溶媒中で酸化銀と直接に反応させることによって、すなわち、米国特許出願第１３／８９４，４９５号（Ｙｉｌｉａｎｇ  Ｗｕ他；これは本明細書により、その全体が参照によって組み込まれる）に開示される方法によって効率よく調製される場合がある。この方法には、上記で議論される従前の方法を上回る利点がいくつかある：１）反応混合物には、アルカリ塩基が含まれず、かつ、鉱酸が含まれず、したがって、不純物イオンがカルボン酸銀生成物において何ら保持されない；２）低コストな出発物質、すなわち、酸化銀が使用される；３）この方法では、１工程の穏和な反応が利用され、このことにより、全体的な処理費用を減らすことができ、かつ、カルボン酸銀生成物の洗浄または精製についての必要性を除くことができる。したがって、本明細書中の方法では、カルボン酸成分、酸化銀および１つまたは複数の溶媒のみから望ましくは構成される反応混合物が用いられる。他の材料が、反応混合物に含まれるために望まれるという点では、反応混合物は、アルカリ塩基および鉱酸を依然として含まないままにしなければならない。
【００１７】
共溶媒反応混合物の溶媒として、カルボン酸銀生成物を高濃度で溶解することができる溶媒が使用されなければならない。そのような溶媒におけるカルボン酸銀の濃度は望ましくは少なくとも１０重量％であり、または、少なくとも２０重量％であり、または、少なくとも４０重量％を含めて、少なくとも３０重量％である。所与の反応において、当該反応において生成したカルボン酸銀の実質的にすべてが反応混合物の溶媒に溶解されなければならない。このことにより、反応を、酸化銀からカルボン酸銀生成物への大きい転化率とともに進行させることができる。溶媒はまた、反応混合物のカルボン酸に関して良好な溶解性を有しなければならない。
【００１８】
反応混合物のカルボン酸は１つまたは複数のカルボン酸である場合があり、また、脂肪族、脂環式および芳香族の一塩基性カルボン酸および多塩基性カルボン酸である場合がある。これらのカルボン酸は線状または分岐型である場合があり、６個〜２８個の炭素原子（例えば、８個〜２０個の炭素原子、または、６個〜１８個の炭素原子、または、８個〜１６個の炭素原子など）を有する場合がある。６個未満の総炭素原子を有するカルボン酸の使用は、溶媒における溶解性問題を有するカルボン酸銀をもたらす場合があり、一方、２８個を超える総炭素原子を有するカルボン酸の使用は、多すぎる有機物がカルボン酸銀に存在し、このことが、大きい銀含有量および大きい電気伝導率を達成することを困難にするということを生じさせる場合がある。
【００１９】
反応混合物のための好適なカルボン酸の例には、直鎖カルボン酸、例えば、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸およびイコサン酸など、ならびに、分岐鎖カルボン酸、例えば、飽和したｉｓｏ−メチル分岐型酸およびａｎｔｅｉｓｏ−メチル分岐型酸、ネオ型カルボン酸（末端第三級ブチル基を有するか、または、２つのｉｓｏ−メチル基を伴う）、飽和／不飽和である中鎖のメチル分岐型酸、イソプレノイドカルボン酸などが含まれる。具体的な例には、１−シクロヘキセン−１−カルボン酸、１０−Ｒ−メチルオクタデカン酸、ツベルクロステアリン酸、７−メチル−７−ヘキサデセン酸、２−エチル−ヘキサン酸、ネオデカン酸、ネオパルミチン酸が含まれる。様々な実施形態において、室温での液状カルボン酸が好ましい。
【００２０】
カルボン酸は、例えば、反応混合物の約２０重量％〜約６０重量％の量または約３０重量％〜約６０重量％の量を含めて、反応混合物の約１０重量％〜約６０重量％の量で反応混合物に存在する場合がある。様々な実施形態において、カルボン酸成分は、反応混合物に添加されることになる酸化銀の量に関して実質的に等モルである量で反応混合物に存在する。他の実施形態において、反応混合物におけるカルボン酸成分対酸化銀のモル比が、約１：１〜約２：１を含めて、約１：１〜約３：１である。
【００２１】
様々な実施形態において、共溶媒系は、芳香族炭化水素溶媒である第１の溶媒を含み、例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン（例えば、１，２，４−トリメチルベンゼンおよび１，３，５−トリメチルベンゼンなど）、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラヒドロナフタレン、メチルエチルベンゼン、メチルナフタレン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、メチルプロピルベンゼンおよびクメンの１つまたは組合せなどを含む。第２の溶媒が脂肪族溶媒であり、例えば、デカリン、テルピネオール、シクロヘキサン、ドデカン、ヘプタン、テトラデカン、デカン、デセン、Ｉｓｏｐａｒ  Ｇ、Ｉｓｏｐａｒ  Ｍ、および、それらの混合物などである。
【００２２】
金属カルボン酸塩および第１の溶媒は低粘度の組成物を室温においてほぼ飽和濃度で形成する。粘度範囲は、例えば、室温において、１．０ｃＰ〜約５．０ｃＰを含めて、０．９ｃＰ〜約１０ｃＰであることが可能である。金属カルボン酸塩および第２の溶媒は高粘度の組成物を室温においてほぼ飽和濃度で形成し、粘度範囲は、例えば、室温において、約５００ｃＰ〜３０００ｃＰおよび５００ｃＰ〜約１０００ｃＰを含めて、約８０ｃＰ〜約３０００ｃＰであることが可能である。「飽和濃度」という用語は、溶質が当該濃度点においてそれ以上は溶媒に溶解することができない濃度である。さらなる量の溶質は別個の相として現れることになる。「ほぼ飽和濃度」という用語は、飽和濃度よりも約５ｗｔ％小さい濃度として本発明の実施形態では定義される。例えば、カルボン酸銀が特定の溶媒において４５ｗｔ％の飽和濃度を有するならば、ほぼ飽和濃度はしたがって、この特定の溶媒においては４０ｗｔ％であると見なされる。本明細書中で使用される場合、「室温」は、約２３℃から約２７℃までとして定義される。何らかの理論に限定することなく、金属カルボン酸塩は、二量体、三量体、オリゴマーまたはポリマーの形体で第２の溶媒において存在し、したがって、高い粘度を与えると考えられる。
【００２３】
２つ以上の溶媒が、例えば、反応混合物の約３０重量％〜約８０重量％の合計量または約３５重量％〜約７０重量％の合計量を含めて、反応混合物の約３０重量％〜約９０重量％の合計量で反応混合物に存在する場合がある。
【００２４】
様々な実施形態において、第１の溶媒対第２の溶媒の重量比が、約９９：１〜約１：９９の範囲、または、約９５：５〜約５：９５の範囲、または、約９０：１０〜約１０：９０の範囲である場合がある。導電性組成物の粘度が、第２の脂肪族溶媒の量を反応混合物において調節することによって調整される場合がある。
【００２５】
酸化銀が、例えば、反応混合物の約５重量％〜約６０重量％の量を含めて、反応混合物の約２重量％〜約６０重量％の量で反応混合物に存在する場合がある。
【００２６】
本発明の組成物は、酸化銀を２つの溶媒においてカルボン酸と直接に反応させることによって調製することができ、または、事前に合成されたカルボン酸銀を２つの溶媒に溶解することによって調製することができることには留意しなければならない。
【００２７】
カルボン酸銀を作製する方法において、反応混合物が最初に形成される。反応混合物を作製することにおいて、反応混合物の成分はどのような順序で加えてもよい。様々な実施形態において、カルボン酸が溶媒に加えられ、その後で、酸化銀が増分的様式で溶媒に加えられる。用語「増分的（な）」または用語「増分的に」は、酸化銀が、実質的に一定の速度で反応混合物に時間をかけてゆっくり加えられ、その結果、反応混合物が実質的に低い固体成分を有するようにすることを意味する。様々な実施形態において、反応混合物における固体成分（酸化銀）は、１０重量％未満または５重量％未満を含めて、１５重量％未満である。増分的添加および総量が、カルボン酸銀化合物の形成を保証するために、また、銀ナノ粒子を反応期間中に形成する可能性を小さくするために制御される。
【００２８】
反応が、室温において、例えば、約２３℃〜約２７℃の温度で行われ、したがって、反応混合物を加熱に供することは必要でない。反応混合物は必要な場合には、溶媒における酸化銀の溶解を助けるために、また、反応を進めることを助けるために撹拌または他の混合作用に供される場合がある。
【００２９】
反応において、カルボン酸が酸化銀と直接に反応し、これにより、カルボン酸銀および水が生じる。生じた水は、いずれかの好適な様式で反応生成物から除かれる場合がある。したがって、溶媒におけるカルボン酸銀の溶液が得られる。溶液は約１０重量％〜約６０重量％のカルボン酸銀（例えば、約２０重量％〜約５０重量％のカルボン酸銀など）を含む場合がある。
【００３０】
溶媒におけるカルボン酸銀の得られた溶液は、設置のための導電性インクまたは他の材料として反応から得られるようにそのまま使用される場合がある。代替において、カルボン酸銀が、非溶媒（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトンおよびアセトニトリルなど）を使用して沈殿化によって溶媒から単離される場合があり、単離されたカルボン酸銀が、設置のための導電性インクまたは他の材料を形成するために２つの溶媒に再溶解される場合がある。
【００３１】
様々な実施形態において、カルボン酸銀はネオデカン酸銀である。さらなる実施形態において、分岐型カルボン酸銀は６個〜１８個の炭素原子を含む。カルボン酸銀が、導電性組成物の総重量比で約５重量パーセント〜約７０重量パーセントの量で、または、約５重量パーセント〜約５０重量パーセントの量で、または、約２０重量パーセント〜約５０重量パーセントの量で導電性組成物に存在する場合がある。２つ以上の溶媒が、組成物の総重量の約３０重量％〜約８０重量％の合計量または約３５重量％〜約７０重量％の合計量を含めて、約３０重量％〜約９０重量％の合計量で導電性組成物に存在する場合がある。
【００３２】
特定の実施形態において、２つ以上の溶媒には、トリメチルベンゼン／テルピネオール混合物またはトリメチルベンゼン／デカリン混合物などの組合せが含まれる。上記で議論されるように、デカリン共溶媒またはテルピネオール共溶媒の使用により、粘度を様々な印刷技術のために、例えば、インクジェット印刷のための低粘度インク、グラビア印刷またはフレキソ印刷のための比較的高粘度のインクなどのために適正に調節することが容易になる。非常に導電性で、かつ、均一な配線が、インクジェット印刷により適用されるとき、本発明の組成物から得られる。少量のカルボン酸（例えば、ネオデカン酸）の添加が焼結温度を下げることができ、かつ、アニーリング時間を短縮することができたことが見出された。何らかの理論によりとらわれることはないが、酸性環境が金属カルボン酸塩の分解を容易にし、また、周囲空気からの金属の酸化を妨げていると考えられる。少量のカルボン酸の添加は導電性組成物の貯蔵寿命を延ばすことができたこともまた見出された。導電性組成物における何らかの酸化銀の形成はカルボン酸銀の形態で溶媒に再溶解されるであろう。様々な実施形態において、本発明の実施形態の導電性組成物は焼結温度が約１００℃〜約３００℃であり、または、約１００℃〜約２５０℃であり、または、約１２０℃〜約２００℃である。本発明の実施形態の導電性組成物のためのアニーリング時間が約１分〜約１２０分であり、または、約５分〜約６０分であり、または、約５分〜約３０分である。様々な実施形態において、約６個〜１８個の炭素原子を含むカルボン酸添加剤（例えば、ネオデカン酸など）が、導電性組成物の総重量の約０．０５ｗｔ％〜約５ｗｔ％の量で、または、約０．１ｗｔ％〜約２ｗｔ％の量で存在する。
【００３３】
導電性組成物はまた、接着促進剤（例えば、接着性ポリマー（例えば、ポリエステルポリマー、ポリアクリラートポリマー、ポリカルボナートポリマー、ポリアミドポリマー、ポリスチレンポリマーおよびエポキシポリマーなど）などを含めて、他の成分を含む場合がある。
【００３４】
本発明の実施形態のインクは、強化された性質を達成する、インクビヒクルまたは溶媒の特定の混合物を含む。例えば、混合溶媒により、約１ｃＰから約３，０００ｃＰにまで、または、約２ｃＰから約１，５００ｃＰにまで、または、約２ｃＰから約１，０００ｃＰにまで及ぶ調節可能な粘度が室温においてもたらされ、また、約１ｃＰから約１０００ｃＰにまで、または、約１ｃＰから約５００ｃＰにまで、または、約２ｃＰから約５００ｃＰにまで及ぶ調節可能な粘度が約２５℃〜約９５℃のジェット噴出温度（インクジェットおよびエアロゾルの両方のジェット噴出）においてもたらされる。この調節可能な粘度により、インクジェットノズルの目詰まりがほとんどないか、または皆無であるインクジェット用インクとして使用することができる導電性組成物がもたらされる。このインクはまた、約２５ｍＮ／ｍ〜約３５ｍＮ／ｍの表面張力または約２８ｍＮ／ｍ〜約３２ｍＮ／ｍの表面張力を含めて、約２５ｍＮ／ｍ〜約４０ｍＮ／ｍの表面張力を有する場合がある。
【００３５】
導電性形体物（例えば、電気伝導性の要素など）をカルボン酸銀組成物から製造することを、当該組成物を、必要に応じた他の層（１つまたは複数）を基体上に形成する前または形成した後のどのような時期であれ、好適な時期において、いずれかの好適な液相設置技術を使用して基体に設置することによって行うことができる。したがって、基体表面における組成物の液相設置を、基体において、または、層状物（例えば、半導体層および／または絶縁層など）を既に含有する基体においてそのどちらでも行うことができる。
【００３６】
「液相設置」は、例えば、液相がカルボン酸銀組成物である液相プロセス（例えば、印刷または液相コーティングなど）を使用して組成物を設置することを示す。カルボン酸銀組成物は、基体上に設置されるためにインクジェットプリンターまたは類似する印刷デバイスにおいて使用されるときにはインクとして示される場合がある。液相コーティングプロセスの例には、例えば、スピンコーティング、ブレードコーティング、ロッドコーティングおよび浸漬コーティングなどが含まれる場合がある。印刷技術の例には、例えば、リソグラフィー印刷またはオフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、ステンシル印刷、インクジェット印刷、スタンピング（例えば、マイクロコンタクト印刷など）およびエアロゾルジェット印刷などが含まれる場合がある。液相設置により、約５ナノメートルから約５ミリメートルにまで及ぶ厚さ（例えば、約１０ナノメートルから約１０００マイクロメートルにまで及ぶ厚さなど）を基体上に有する組成物の層または配線が設置される。この段階での設置されたカルボン酸銀組成物は、感知できる電気伝導性を示す場合があり、または示さない場合がある。
【００３７】
銀金属形体物が設置される基体は、好適な基体であれば、どのような基体であってもよく、これには、例えば、ケイ素、ガラス板、プラスチックフィルム、シート、布地または紙が含まれる。構造的に柔軟なデバイスのためには、プラスチック基体、例えば、ポリエステルシート、ポリカーボナートシートおよびポリイミドシートなどが使用される場合がある。基体の厚さは、約１０マイクロメートルから１０ミリメートル超までである場合があり、例示的な厚さが、とりわけ、柔軟なプラスチック基体については約５０マイクロメートル〜約２ミリメートルであり、堅い基体（例えば、ガラスまたはケイ素など）については約０．４ミリメートル〜約１０ミリメートルである。
【００３８】
設置された組成物を、例えば、約２５０℃以下の温度（例えば、約８０℃〜約２００℃の温度、約８０℃〜約１８０℃の温度、約８０℃〜約１６０℃の温度、約１００℃〜約１４０℃の温度など）で加熱することにより、組成物は、カルボン酸銀を還元し、かつ、電気伝導性の形体物を形成するように「アニーリング」される。加熱時に、カルボン酸銀は自己還元を受けて、ナノ粒子を形成し、一方、有機成分は蒸発させられる。
【００３９】
加熱温度は、以前に設置された層または基体（単層基体または多層基体にかかわらず）の性質における有害な変化を引き起こさない温度である。また、上記で記載される低い加熱温度により、低コストのプラスチック基体の使用が可能になる（この場合、そのようなプラスチック基体は２００℃未満のアニーリング温度を有する）。
【００４０】
加熱を、例えば、０．０１秒から約１０時間にまで及ぶ時間にわたって、また、約１０秒から約１時間にまで及ぶ時間にわたって行うことができる。加熱を、空気中において、不活性な雰囲気において、例えば、窒素またはアルゴンのもとで、あるいは、還元性の雰囲気において、例えば、１体積パーセント〜約２０体積パーセントの水素を含有する窒素のもとで行うことができる。加熱はまた、通常の大気圧のもとで行うことができ、または、例えば、約１０００ｍｂａｒ〜約０．０１ｍｂａｒの減圧において行うことができる。
【００４１】
本明細書中で使用される場合、用語「加熱（する）」は、どのような技術であれ、十分なエネルギーを加熱された材料または基体に与えて、カルボン酸銀をアニーリングすることができる技術を包含する。加熱技術の例には、熱的加熱（例えば、ホットプレート、オーブンおよびバーナー）、赤外（「ＩＲ」）線、レーザービーム、閃光、マイクロ波またはＵＶ線あるいはそれらの組合せが含まれる場合がある。
【００４２】
加熱前において、設置されたペーストの層は電気的に絶縁されている場合があるか、または、非常に低い電気伝導性を有する場合があり、しかし、加熱により、電気伝導性物がもたらされる。
【００４３】
設置されたカルボン酸銀組成物を加熱することによって生じる得られた要素の電気伝導率は、例えば、約１００ジーメンス／センチメートル（「Ｓ／ｃｍ」）超、約１０００Ｓ／ｃｍ超、約２，０００Ｓ／ｃｍ超、約５，０００Ｓ／ｃｍ超、あるいは、約１０，０００Ｓ／ｃｍ超または５０，０００Ｓ／ｃｍ超である。得られた要素は、導電性の要素または成分を必要とする電子デバイス（例えば、薄膜トランジスター、有機発光ダイオード、ＲＦＩＤ（無線自動識別）タグ、光電池、ディスプレー、印刷アンテナおよび他の電子デバイスなど）において、電極、導電性パッド、相互接続体、導電性配線および導電性トラックなどとして使用される場合がある。
【００４４】
本明細書中に記載されるインクが下記の実施例においてさらに例示される。すべての部および百分率が、別途示される場合を除き、重量比である。
【００４５】
上記で開示された特徴および機能ならびに他の特徴および機能のいくつかまたはそれらの代替が望ましくは、多くの他の異なるシステムまたは応用に組み合わされることがあることが理解されるであろう。また、それらにおける現時点で予想されないか、または予期されない様々な代替、改変、変化または改善がその後、当業者によってなされることがあり、これらもまた、下記の請求項によって包含されることが意図される。
【実施例】
【００４６】
本明細書中下記で示される実施例により、本発明の実施形態を実施する際に使用することができる種々の組成物および条件が例示される。すべての割合が、別途示される場合を除き、重量比である。しかしながら、本発明の実施形態は多くのタイプの組成物とともに実施することができ、かつ、上記の開示に従って、また、本明細書中下記で指摘されるように多くの異なる使用を有することができることが明らかであろう。
【００４７】
実施例１：
インク配合およびインクジェット印刷
ネオデカン酸銀を溶媒混合物において４０ｗｔ％で溶解して、インク組成物を得た。トリメチルベンゼンを、ネオデカン酸銀がそれにおける優れた溶解性を有しているので、一次溶媒として使用した。テルピネオールおよびデカリンを共溶媒として使用して、配合物の粘度およびインクの粘着を良好な印刷適性のために調節した。図１は、異なるトリメチルベンゼン対デカリン比を有するインク配合物の粘度を示す。すべての配合物がニュートン挙動を幅広い剪断速度において示したことを認めることができる（このことはインクジェット印刷のために非常に重要である）。トリメチルベンゼンのみを有する溶液は、インクジェット印刷のためには適していない２ｃＰ前後の低い粘度を示した。デカリン共溶媒を加えたとき、粘度を２ｃＰから１００ｃＰ超にまで操作または調節することができる。約３０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％のデカリンが溶媒混合物において使用されたとき、組成物は、インクジェット印刷のための、約４．３ｃＰ〜約１１ｃＰの好適な粘度を示した。
【００４８】
粘度はまた、テルピネオールを共溶媒として使用することによって調節することができる。同様に、すべての組成物がニュートン挙動を幅広い剪断速度において示した。図２は粘度を溶媒組成の関数として示す（丸：トリメチルベンゼン−テルピネオール系；四角：トリメチルベンゼン−デカリン系）。組成物は、約３０ｗｔ％〜約４５ｗｔ％のテルピネオールが溶媒混合物において使用されたとき、インクジェット印刷のための好適な粘度を示したことを認めることができる。組成物の粘度が、異なる溶媒または溶媒組合せを使用することによって、２ｃＰから８００ｃＰにまで制御され得ることには留意しなければならない。いくつかの高粘度組成物はインクジェット印刷のためには使用することができないにもかかわらず、他の印刷方法のためには、例えば、フレキソ印刷およびグラビア印刷などのためには好適である場合がある。
【００４９】
粘度が４ｃＰ〜１０ｃＰである３つのインク組成物をインクジェット印刷研究のために選んだ。インク組成物は４０ｗｔ％のネオデカン酸銀を含有しており、これは約１５ｗｔ％〜１６ｗｔ％の銀をもたらした。溶媒および溶媒比が図３にまとめられる。印刷研究を、１０ｐＬのカートリッジを備えるＤＭＰ−２８００インクジェット印刷を使用して行った。図３に示されるように、インクは、まっすぐなテールを有する非常に正確な小液滴を形成することができた。残留インクがプリントヘッドのフェースプレートにおいて何ら認められない。その後、細かい線をガラス基体に印刷し、続いて、熱的アニーリングを１６０℃で２０分間行った。液滴間隔が４０マイクロメートルである場合、約５０マイクロメートル〜６０マイクロメートルの線幅および約１００ナノメートルの厚さが認められた。印刷された線の抵抗を測定することによって、電気伝導率が、１．０×１０５Ｓ／ｃｍ前後であると計算された。これは、溶液加工された導体についての最高値の１つである。明瞭な縁を有する非常にまっすぐな線が得られた。テルピネオールを伴う配合物は、デカリンを伴う配合物よりも良好な線均一性を示した。アンテナパターンを、テルピネオール配合物を使用してＰＥＴ基体に印刷した。図４に示されるように、インクは、欠落／未噴出の液滴が皆無であるか、またはほとんどない良好な印刷精度を示した。
【００５０】
実施例２：
溶液の安定化および焼結温度の低温化
上記インク組成物のいくつかは、周囲条件で貯蔵されたときには特に、時間とともに、黄色から橙褐色までの色を示した。この色は、インク調製期間中および貯蔵時における銀ナノ粒子または酸化銀ナノ粒子の形成に起因する場合がある。銀前駆体組成物の安定性を高めるために、少量のネオデカン酸（インク組成物の約０．１ｗｔ％〜２ｗｔ％）をインク調製プロセスの期間中に加えた。この少量のカルボン酸により、銀ナノ粒子または酸化銀粒子の形成が妨げられ、これにより、１ヶ月超にわたる非常に安定な透明な溶液がもたらされた。したがって、本発明の実施形態の利点の１つには、組成物のより長い貯蔵寿命が含まれる。本発明者らが驚いたことに、この組成物が、導電層を印刷するために、または塗布するために使用されたとき、銀前駆体組成物が、同じ導電性レベルを達成するために、より低い温度で短時間にわたって焼結することができた。例えば、１ｗｔ％のネオデカン酸を伴う組成物は１３０℃で１０分間アニーリングすることができ、一方、この酸を伴わない組成物では、１６０℃での２０分間のアニーリングが要求された。他のカルボン酸が、ネオデカン酸に代わって添加剤として使用される場合があり、このようなカルボン酸には、６個〜１８個の炭素原子を有する酸（分岐型または非分岐型）が含まれる。
【００５１】
請求項（出願時に示された請求項、および、補正されることがある場合の請求項）は、本明細書中に開示される実施形態および教示の様々な変化、代替、改変、改善、均等物および実質的均等物を、現時点では予想または予期されないもの、ならびに、例えば、出願者／特許権者および他者から生じる場合があるものを含めて包含する。請求項において具体的に示される場合を除き、請求項の工程または構成要素を、何らかの特定の順序、数字、位置、サイズ、形状、角度、色または材料に関して明細書またはいずれかの他の請求項から暗示してはならず、また持ち込んではならない。
【００５２】
本明細書中で参照される特許および特許出願のすべてが本明細書により具体的に、かつ、全体的に、本明細書においてそれらの全体が参照によって本明細書中に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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