(57)【要約】      （修正有）【課題】コストを低減し、基材上に形成されるより細かい印刷特性を可能にし、改善した特性、例えば、改善した粘度及び／又は導電特性を示す導電性インクの提供。【解決手段】導電性材料、下記式を有する熱可塑性ポリビニルブチラールターポリマーバインダー及びグリコールエーテル溶媒を含む導電性インク。前記導電性材料は、約０．５〜約１０ミクロンの平均サイズ、及び、少なくとも約３対１のアスペクト比を有する導電性粒子、例えば、銀フレークである導電性材料。2015007230.tif 000010【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料、熱可塑性ポリビニルブチラールターポリマーバインダーおよびグリコールエーテル溶媒から構成される、
導電性インク。
【請求項２】
前記導電性材料が、約０．５から約１０ミクロンの平均サイズ、および、少なくとも約３対１のアスペクト比を有する導電性粒子である、請求項１記載の導電性インク。
【請求項３】
前記導電性材料が、約２から約１０ミクロンの平均サイズを有する銀フレークである、請求項２記載の導電性インク。
【請求項４】
前記ポリビニルブチラールターポリマーが、式
【化１】
2015007230.tif 000008
を有し、前記式中、Ｒ１が、化学結合または、約１から約２０個の炭素を有する二価の炭化水素リンケージであり；Ｒ２およびＲ３が、独立して、アルキル基、約１から約２０個の炭素原子を有する芳香族基または置換されている芳香族基であり；ｘ、ｙおよびｚが、独立して、重量パーセントでそれぞれ表される、対応する繰り返しユニットの割合を表し、各繰り返しユニットが、ポリマー鎖に沿って、ランダムに分布され、ｘ、ｙおよびｚの合計が、約１００重量パーセントであり、および、ｘが、約３重量パーセントから約５０重量パーセントであり、ｙが、約５０重量パーセントから約９５重量パーセントであり、および、ｚが、約０．１重量パーセントから約１５重量パーセントである、請求項２記載の導電性インク。
【請求項５】
前記グリコールエーテル溶媒が、エチレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、プロピレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、ジエチレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、ジプロピレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテルまたはそれらの組み合わせである、請求項１記載の導電性インク。
【請求項６】
前記グリコールエーテル溶媒が、ジエチレングリコールモノブチルエーテルである、請求項５記載の導電性インク。
【請求項７】
前記インクが、１ｓ−１のせん断において、約４０Ｐａ・ｓ以上の粘度を有し、前記せん断が５０ｓ−１の場合、約２５Ｐａ・ｓ以下の粘度を有する、請求項１記載の導電性インク。
【請求項８】
前記導電性インクが、約１０，０００ｃｐｓから約７０，０００ｃｐｓの粘度を有する、請求項１記載の導電性インク。
【請求項９】
導電性材料、熱可塑性ポリビニルブチラールターポリマーバインダーおよびグリコールエーテル溶媒から構成され、１２．５ｍΩ／ｓｑ．／ミル以下のシート抵抗を有する、
導電性インク。
【請求項１０】
約２から約１０ミクロンの平均サイズを有する銀フレーク、
式
【化２】
2015007230.tif 000009
を有し、前記式中、Ｒ１が、化学結合または、約１から約２０個の炭素を有する二価の炭化水素リンケージであり；Ｒ２およびＲ３が、独立して、アルキル基、約１から約２０個の炭素原子を有する芳香族基または置換されている芳香族基であり；ｘ、ｙおよびｚが、独立して、重量パーセントでそれぞれ表される、対応する繰り返しユニットの割合を表し、各繰り返しユニットが、ポリマー鎖に沿って、ランダムに分布され、ｘ、ｙおよびｚの合計が、約１００重量パーセントであり、および、ｘが、約３重量パーセントから約５０重量パーセントであり、ｙが、約５０重量パーセントから約９５重量パーセントであり、および、ｚが、約０．１重量パーセントから約１５重量パーセントである、ポリビニルブチラールターポリマーバインダー、ならびに、
グリコールエーテル溶媒から構成される、
導電性インク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリビニルブチラールバインダーを含む導電性金属インクに関する。
【背景技術】
【０００２】
銀インクに関する現在の総市場価値は、毎年おおよそ８０億ドルであると推定される。銀インクについての現在の主要な用途は、導電線の印刷用であり、デバイスにおける電子部品間を相互接続する。銀インクを使用するデバイスとしては、家電、例えば、前記家電の操作パネル、例えば、平膜センサおよびスイッチ、一般電子機器、コンピュータ、携帯電話ならびに太陽光パネルがあげられる。
【０００３】
液相成長技術を使用する電子的要素の製造は、このような技術が、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＲＦＩＤタグ、光電池等の用途において、潜在的に低コストの代替手段を提供するとして、重要な関心の対象である。しかしながら、実際の用途における導電性、加工性およびコストの要求に合致する機能電極、ピクセルパッドおよび導電性トレース、ラインおよびトラックの堆積および／またはパターン化は、大きな挑戦であった。
【０００４】
銀ペーストに関する市場は、上記用途において十分確立されているが、銀インクについての問題、例えば、純粋な金属と比較した場合の低い導電性または高いシート抵抗、銀のコスト上昇の点についてのコストの問題が解決されれば、大きな好機がある。
【０００５】
最も商業的に利用できる導電性インク、例えば、導電性フレーク、例えば、銀、バインダーおよび溶媒から構成される導電性インクに対する性能の懸念は、純粋な金属と比較した場合、導電性が低すぎることである。供給元からの商業的な銀インクペーストに関して、前記インクのシート抵抗は、典型的には、１２から２５ｍΩ／ｓｑ．／ミルの範囲である。
【０００６】
低下したシート抵抗を有する導電性インクは、電子的要素、例えば、センサ、光電池パネル、フラットなＯＬＥＤ照明間で、非常に優れた導電性の相互接続を必要とする、幅広い範囲の製品への前記インクの使用を大きく可能にするであろう。向上した導電性を有する導電性インクは、より細いラインの印刷を可能にするため、材料コストを低減し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このため、低減したインクの使用を可能にし、基材上に形成されるより細かい印刷特性を可能にする、改善した特性、例えば、改善した粘度および／または導電特性を示す導電性インクの必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記および他の問題は、本願により解決される。実施形態では、本願は、導電性材料、熱可塑性ポリビニルブチラールターポリマーバインダーおよびグリコールエーテル溶媒から構成される、導電性インクに関する。
【０００９】
導電性材料、熱可塑性ポリビニルブチラールターポリマーバインダーおよびグリコールエーテル溶媒から構成され、１２．５ｍΩ／ｓｑ．／ミル以下のシート抵抗を有する、導電性インクも記載される。
【００１０】
約２から約５ミクロンの平均サイズを有する銀フレーク、式
【化１】
2015007230.tif 000002
を有し、前記式中、Ｒ１が、化学結合または、約１から約２０個の炭素を有する二価の炭化水素リンケージであり；Ｒ２およびＲ３が、独立して、約１から約２０個の炭素原子を有するアルキル基、芳香族基または置換されている芳香族基であり；ｘ、ｙおよびｚが、独立して、重量パーセントでそれぞれ表される、対応する繰り返しユニットの割合を表し、各繰り返しユニットが、ポリマー鎖に沿って、ランダムに分布され、ｘ、ｙおよびｚの合計が、約１００重量パーセントであり、および、ｘが、約３重量パーセントから約５０重量パーセントであり、ｙが、約５０重量パーセントから約９５重量パーセントであり、および、ｚが、約０．１重量パーセントから約１５重量パーセントである、ポリビニルブチラールターポリマーバインダー、ならびに、グリコールエーテル溶媒から構成される導電性インクが、さらに記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図は、２つの市販の導電性インクと比較して、本願の導電性インクにおけるインクせん断を要約するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
導電性材料、ポリビニルブチラールターポリマーバインダーおよびグリコールエーテル溶媒から構成される、導電性インク組成物が記載される。
【００１３】
前記導電性材料として、粒子状の任意の材料が使用されてもよく、前記粒子は、例えば、０．５から１５ミクロン、例えば、１から１０ミクロンまたは２から１０ミクロンの平均サイズを有する。前記粒子は、どのような形状でもよいが、望ましくは、前記導電性材料は、２次元の形状、例えば、フレーク形状、例えば、ロッド、コーンおよびプレート、または針形状であり、例えば、少なくとも約３対１、例えば、少なくとも約５対１のアスペクト比を有する。
【００１４】
前記導電性材料は、任意の導電性金属または金属アロイ材料から構成されてもよい。適切な導電性材料は、金属、例えば、金、銀、ニッケル、インジウム、亜鉛、チタン、銅、クロム、タンタル、タングステン、プラチナ、パラジウム、鉄、コバルトから選択される少なくとも１つ、ならびにそれらのアロイを含み得る。前述の少なくとも１つを含む組み合わせが、使用され得る。前記導電性材料は、１つ以上の前述の金属またはアロイでコートまたはメッキされた基材材料、例えば、銀メッキされた銅フレークでもよい。コスト、可用性および性能の理由のために、望ましい導電性材料は、銀または銀メッキされた材料を含む。
【００１５】
１から１０ミクロン、例えば、２から１０ミクロンの平均フレークサイズを有する銀フレークが使用され得る。
【００１６】
前記導電性材料は、前記インクの、約５０から約９５重量パーセント、約６０から約９０重量パーセントまたは約７０から約９０重量パーセントの量で、導電性ペーストに存在してもよい。
【００１７】
前記インクは、少なくとも１つのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）ターポリマー熱可塑性バインダーも含む。前記ＰＶＢターポリマーバインダーは、望ましくは、前記熱可塑性材料を、理想的な温度（この態様に関しては、より低いＴｇが望ましい）で、融解または軟化させ、薄くせん断するのを可能にし、（より高いＴｇを必要とする）前記印刷されたインクを、強固にすることもさらに可能にする、Ｔｇにおいて、前記インクが印刷後のパターンを保持するのを可能にする、理想的に高い粘度を有する材料である。前記ポリビニルブチラールターポリマーは、約１０，０００から約６００，０００Ｄａ、例えば、約４０，０００から約３００，０００Ｄａまたは約４０，０００から約２５０，０００Ｄａの重量平均分子量（Ｍｗ）を有してもよい。前記ＰＶＢターポリマーバインダーのＴｇは、例えば、約６０℃から約１００℃、例えば、約６０℃から約８５℃または約６２℃から約７８℃である。
【００１８】
前記ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）ターポリマーは、下記式：
【化２】
2015007230.tif 000003
を有し、前記式中、Ｒ１は、化学結合、例えば、共有化学結合、または、約１から約２０個の炭素、約１から約１５個の炭素原子、約４から約１２個の炭素原子、約１から約１０個の炭素原子、約１から約８個の炭素原子または約１から約４個の炭素原子を有する二価の炭化水素リンケージであり；Ｒ２およびＲ３は、独立して、アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルおよびヘプチル基、約１から約２０個の炭素原子、約１から約１５個の炭素原子、約４から約１２個の炭素原子、約１から約１０個の炭素原子、約１から約８個の炭素原子または約１から約４個の炭素原子を有する芳香族基または置換されている芳香族基であり；ｘ、ｙおよびｚは、重量パーセントでそれぞれ表される、対応する繰り返しユニットの割合を表し、各繰り返しユニットは、ポリマー鎖に沿って、ランダムに分布され、ｘ、ｙおよびｚの合計は、約１００重量パーセントであり；ｘは、独立して、約３重量パーセントから約５０重量パーセント、約５重量パーセントから約４０重量パーセント、約５重量パーセントから約２５重量パーセントおよび約５重量パーセントから約１５重量パーセントであり；ｙは、独立して、約５０重量パーセントから約９５重量パーセント、約６０重量パーセントから約９５重量パーセント、約７５重量パーセントから約９５重量パーセントおよび約８０重量パーセントから約８５重量パーセントであり；ｚは、独立して、約０．１重量パーセントから約１５重量パーセント、約０．１重量パーセントから約１０重量パーセント、約０．１重量パーセントから約５重量パーセントおよび約０．１重量パーセントから約３重量パーセントである。
【００１９】
前記ポリビニルブチラールターポリマーは、ビニルブチラール、ビニルアルコールおよびビニルアセテート由来であり得る。ポリビニルブチラールターポリマーの典型的な組成は、重量に基づいて、ポリビニルアルコールとして算出される、約１０から約２５％のヒドロキシル基、ポリビニルアセテートとして算出される、約０．１から約２．５％のアセテート基であり、残りがビニルブチラール基である。前記ターポリマーのＭｗおよびＴｇは、前記ｘ、ｙおよびｚの値の調節により調節され得る。
【００２０】
前記ＰＶＢターポリマーでは、Ｒ１は、望ましくは結合であり、ｘは、前記ターポリマーにおけるビニルアルコールユニットの量を表わす。Ｒ２は、望ましくは３つの炭素のアルキル基であり、ｙは、前記ターポリマーにおけるビニルブチラールユニットの量を表わす。Ｒ３は、１つの炭素原子のアルキル基であり、ｚは、前記ターポリマーにおけるビニルアセテートユニットの量を表わす。前記ＰＶＢターポリマーは、ランダムターポリマーである。
【００２１】
前記ＰＶＢターポリマーの特性は、前記ターポリマーを構成する種々のユニットの含量を調節することにより調節され得る。より多い量のビニルアセテートユニット、および、より少ない量のビニルブチラールユニット（少ないｙおよび多いｚ）を含むことにより、より強く、より良好な接着性となる、より高い熱変形温度を有する、より疎水性のポリマーを産生し得る。より少ない量のビニルアルコール（ヒドロキシル）ユニットを含むことにより、溶解特性を広くし得る。
【００２２】
ポリビニルブチラールターポリマーとしては、例えば、商品名ＭＯＷＩＴＡＬ（Ｋｕｒａｒａｙ  Ａｍｅｒｉｃａ）、Ｓ−ＬＥＣ（Ｓｅｋｉｓｕｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）ＢＵＴＶＡＲ（Ｓｏｌｕｔｉａ）およびＰＩＯＬＯＦＯＲＭ（Ｗａｃｋｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）に基づいて製造されたポリマーがあげられる。前記ＰＶＢターポリマーは、米国特許出願公開第２０１２／００４３５１２号明細書に記載のように調製され得る。
【００２３】
前記ＰＶＢターポリマーバインダーに加えて、更なる熱可塑性バインダーを含むことが可能であり得る。前記少なくとも１つの更なる熱可塑性バインダーは、ポリエステル、例えば、テレフタレート、テルペン、スチレンブロックコポリマー、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンコポリマー、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンコポリマーおよびスチレン−エチレン／プロピレンコポリマー、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、エチレン−ビニルアセテート−マレイン酸無水物ターポリマー、エチレンブチルアクリレートコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレートおよび他のポリ（アルキル）メタクリレート、ポリオレフィン、ポリブテン、ポリアミドならびにそれらの混合物を含み得る。
【００２４】
前記導電性インクのバインダーは、前記インクの、約１０重量％未満、例えば、前記インクの、約０．１から約１０重量パーセントまたは約０．５から約５重量パーセントの量で存在し得る。
【００２５】
前記バインダーは、前記インクに種々の粘性を付与するのに役立てるために、種々のＭｗおよびＴｇを有するように製造され得る。種々の液相成長技術、例えば、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア／フレキソグラフ印刷は、上記の種々の粘性要求を有するインクの使用を必要とする。本願明細書におけるＰＶＢターポリマーバインダーを含む（本願明細書における導電性材料を含む）インクは、約１０，０００から約７０，０００ｃｐｓの範囲における粘度を有してもよい。前記粘度は、各種の方法により測定され得るが、本願明細書では、Ａｒｅｓ  Ｇ２（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）で測定したとして報告される。前記インクにおけるより多くのバインダーおよび／またはより少ない溶媒の使用は、前記インクの粘度を向上させるのに作用し得る。
【００２６】
前記インクは、少なくとも１つの溶媒も含む。上記ＰＶＢバインダーに関して、前記溶媒は、グリコールエーテル溶媒である。前記グリコールエーテル溶媒は、前記熱可塑性ＰＶＢバインダーを溶解し、温和な乾燥条件、例えば、約５０℃から約２５０℃下において乾燥させながら、印刷後に蒸発させることができる、単独の溶媒または溶媒の混合物でもよい。グリコールエーテル溶媒としては、例えば、エチレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、プロピレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、ジエチレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテル、例えば、ブチルカルビトール（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）、ジプロピレングリコールジ−Ｃ１−Ｃ６−アルキルエーテルまたはそれらのいずれかの組み合わせがあげられる。
【００２７】
前記溶媒は、前記インクの、約５から５０重量パーセント、約５から約３５重量パーセントまたは約５から約２５重量パーセントの量で使用され得る。前記１つ以上の溶媒の量は、具体的な印刷法、装置速度に関して、前記インクによる印刷を最適化するのに調節され得る。
【００２８】
前記導電性インクは、任意の添加剤、例えば、可塑剤、潤滑剤、分散剤、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、酸化防止剤およびキレート剤を含んでもよい。
【００２９】
前記インクは、望ましくは、前記粘度が、１ｓ−１のせん断において、約４０Ｐａ・ｓ以上、例えば、５０−７５Ｐａ・ｓ以上であり、前記せん断が５０ｓ−１の場合、前記粘度が、約２５Ｐａ・ｓ以下に低下し得るレオロジーを示す。これにより、前記インクが、印刷法、例えば、スクリーン印刷による塗工に適するのが可能となる。前記インクは、スクリーン印刷の塗工用に薄くせん断され得るが、その後、せん断の除去により、急速に粘度を増して、前記基材上に強固な印刷パターンを形成する。この出願における前記インクのレオロジープロファイルは、例えば、図に示され、以下にさらに説明される。
【００３０】
前記導電性インクは、任意に適切な方法で製造され得る。１つの方法は、まず、前記バインダーを、前記インクの溶媒に溶解することであり、加熱および／または攪拌の使用を伴って行われてもよい。ついで、前記導電性材料が、望ましくは、ランピングを防止するために、段階的な速度の添加で添加される。加熱および／または攪拌が、前記導電性材料の添加中に、再度適用されてもよい。
【００３１】
前記導電性インクは、印刷により基材上に導電特性を形成するのに使用される。前記印刷は、任意の適切な印刷技術を使用して、基材上に前記インクを堆積させることにより行われ得る。前記基材上への前記インクの印刷は、基材上または、積層材料、例えば、半導体層および／または絶縁層を予め含む基材上のいずれかに生じ得る。
【００３２】
本願明細書において、印刷は、前記基材上への前記インク組成物の堆積を意味する。印刷は、前記基材上に、前記インクを所望のパターンに形成可能な任意のコーティング技術も含み得る。適切な技術としては、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、ディップコーティング、リソグラフィーまたはオフセット印刷、グラビア、フレキソグラフィー、スクリーン印刷、ステンシル印刷、スタンピング（例えば、マイクロコンタクト印刷）があげられる。
【００３３】
前記導電性インクが堆積される基材は、任意の適切な基材、例えば、シリコン、ガラス板、プラスチックフィルム、シート、布または紙であり得る。構造的にフレキシブルなデバイス用に、プラスチック基材、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドのシートが使用され得る。
【００３４】
印刷後に、前記パターン化して堆積されたインクは、硬化工程に供される。前記硬化工程は、前記インクにおける実質的に全ての溶媒が除去され、前記インクが、前記基材に対して強固に接着される工程である。本願明細書において、硬化は、前記バインダーの架橋または他の変換を必要としないが、架橋性のバインダーが前記インクに使用される場合、必要に応じて、前記硬化工程中に架橋されてもよい。前記硬化工程は、前記堆積されてパターン化されたインクを、約５０℃から約２５０℃、約８０℃から約２２０℃または約１００℃から約２１０℃の温度に供することにより行われる。前記硬化工程が完了した時点で、前記溶媒は、本質的に蒸発される。前記実質的に全ての溶媒を除去することは、９０％より多くの前記溶媒が、前記系から除去されることを意味する。残った前記インクの薄膜は、本質的に、導電性材料およびバインダーのみである。前記印刷は、接触により傷を付けられない、または、言い換えれば、タックフリーである。前記インクの薄膜は、前記バインダーのＴｇ未満の温度で維持される場合、接触により別の基材上にオフセットまたはトランスファーをするべきでない。硬化のための時間の長さは、前記インクにおける溶媒量、前記インクの粘度、前記印刷パターンを形成するのに使用される方法、硬化に使用される温度に基づいて変動し得る。スクリーン印刷に関して、前記硬化は、約５分から約１２０分行われ得る。オフセット印刷に関して、前記硬化は、２０秒から２分行われ得る。グラビアおよびフレキソグラフ印刷に関して、前記硬化は、２０秒から２分行われ得る。より長い時間またはより短い時間が、必要に応じて使用されてもよい。
【００３５】
前記硬化のための加熱は、空気中、不活性雰囲気中、例えば、窒素またはアルゴン下、または、還元雰囲気中、例えば、１から約２０体積パーセントの水素を含む窒素下において行われ得る。前記加熱は、大気圧または約１０００ｍｂａｒから約０．０１ｍｂａｒの減圧下でも行われ得る。
【００３６】
「加熱」は、前記インクを硬化するのに前記パターン化されたインクに対して、十分なエネルギーを付与し得る、任意の技術を包含する。加熱技術としては、例えば、熱加熱、赤外（「ＩＲ」）照射、レーザービーム、フラッシュライト、マイクロ波照射、ＵＶ照射またはそれらの組み合わせがあげられる。
【００３７】
硬化後に、前記パターン化されたインクは、例えば、その内容が参照により本願明細書に取り込まれる、米国特許出願番号１３／９２５，４３８（Ｉｆｔｉｍｅらにより、本願と同日付で出願された、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  Ｏｆ  Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  Ｓｈｅｅｔ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ  Ｏｆ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｉｎｋｓ」に記載の、任意の溶融工程に供されてもよい。前記溶融工程では、前記硬化され、パターン化されたインクは、前記インクにおけるバインダーのＴｇより２０℃から１３０℃高い温度、例えば、前記バインダーのＴｇより２０℃から１００℃または３０℃から８０℃高い温度に供される。前記溶融温度は、例えば、上記の加熱により達成される。前記インク、溶融デバイスおよび方法は、前記導電性ペーストが、オフセット（前記溶融装置、例えば、溶融器ロール上にトランスファー）しないようにする。
【００３８】
前記温度に加えて、前記任意の溶融は、前記硬化され、パターン化されたインクを、圧力にも供する。前記圧力は、約５０ｐｓｉから約１５００ｐｓｉ、例えば、約５０ｐｓｉから約１２００ｐｓｉまたは約１００ｐｓｉから約１０００ｐｓｉであり得る。前記温度および圧力は、望ましくは、必要または所望の温度およびニップ圧の条件に維持された、１つ以上のセットの溶融器ロールを通して、前記硬化され、パターン化されたインクを有する前記基材を供給することにより適用される。前記１つ以上のセットの溶融器ロールを通す供給速度は、約１ｍ／分から約１００ｍ／分、約５ｍ／分から約７５ｍ／分または約５ｍ／分から約６０ｍ／分である。
【００３９】
前記溶融器ロールとしては、任意の溶融器ロール材料が使用され得る。トップロールは、非常に硬い材料、例えば、場合により、オフセットを防止するのに役立つ剥離剤でコートされた鉄であり得る。ボトムロールは、より軟らかいロール、例えば、ゴムでコートされたロールであり得る。
【００４０】
実施形態では、前記印刷されたインクと接触する前記一対の溶融器ロールの一方は、前記印刷パターンのオフセットを防止するのに役立つ、前記ロールの表面上に除去可能な剥離層、例えば、オイルまたはワックスを含むように製造され得る。適切なオイルは、シリコーンオイルおよび官能化シリコーンオイルから選択される。適切なシリコーンオイルの具体例としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）があげられる。適切な官能化オイルは、アミノ−官能化ＰＤＭＳオイルおよびメルカプト−官能化ＰＤＭＳオイルから選択される。
【００４１】
前記印刷された薄膜と接触する前記一対の溶融器ロールの一方は、例えば、良好な剥離特性を有する材料から構成される層またはコーティングとしての表面を有するように製造され得る。適切な表面は、ポリマー、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）、ポリ（テトラフルオロエチレン−コ−パーフルオロプロピルビニルエーテル）、フッ素化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとのコポリマー、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのターポリマーおよび、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのテトラポリマーならびにそれらの組み合わせで製造され得る。
【００４２】
前記パターン化されたインクを基材上に形成する方法、前記パターン化されたインクを硬化する方法、任意の溶融方法は、直列方式の連続的な方法で行われてよいし、または、断続的な工程において行われてもよい。前記インクがスクリーン印刷の方法で堆積される場合、前記方法は、直列方式の連続的な方法で行われるには、典型的には、時間がかかりすぎる。スクリーン印刷および他の断続的な方法では、前記基材上の前記パターン化されたインクは、前記硬化工程と任意の溶融工程との間のいくらかの時間保存されてもよい。堆積法を使用する方法、例えば、オフセット印刷およびグラビア／フレキソグラフ印刷は、直列方式の連続的な方法で使用するのに値する。
【００４３】
前記直列方式の連続的な方法では、ロールに保存され得るか、または、前記連続的な方法による連続的な供給により容易に形状を積層される前記基材材料は、まず、印刷装置に供給される。前記インクは、前記基材上に、所定の所望のパターンに印刷される。ついで、前記印刷された基材は、前記印刷装置から硬化位置に、連続的に進められ、硬化を行うための加熱が適用される。ついで、前記アイテムは、任意の溶融システムに連続的に供給され、圧力および加熱が、前記インクを溶融するのに適用され得る。ついで、最終生成物は、前記溶融システムから出た後に収集されてもよく、更なる加工に供されてもよい。前記最終生成物は、可能であれば、引取りロール上に収集されてもよく、切断および収集されてもよい。前記方法による前記材料の供給速度は、印刷および硬化に必要な速度に設定され得るか、または、前記溶融供給速度に関する上記と同じ供給速度であり得る。
【００４４】
前記硬化工程および溶融工程は、別々に記載されているが、これらの工程は、同時に行われてもよく、例えば、両方が前記溶融工程と併せて行われる。前記溶融工程中に適用される加熱は、前記印刷されたインクを硬化するのにも作用し得るため、プロセス効率をもたらす。このような実施形態では、硬化装置は、前記装置が全く同一と見なされるべきであるように、溶融装置内にある。
【００４５】
得られた素子は、電極、導電性パッド、相互接続、導電線、導電性トラックとして使用されてもよく、電子デバイス、例えば、薄膜トランジスタ、有機発光ダイオード、ＲＦＩＤ（電波方式認識）タグ、光電池、ディスプレイ、印刷アンテナおよび、導電性素子または部品を必要とする他の電子デバイスに使用されてもよい。
【００４６】
本願明細書に開示の実施形態は、これから、具体的な例示となる実施形態に関して、詳細に記載されるであろう。これらの実施例は、説明することのみを意図しており、本願明細書に開示の実施形態は、本願明細書で列挙された材料、条件または方法のパラメータに限定することを意図していないことが理解される。全てのパーセントおよび部は、特に断らない限り、重量による。
【実施例】
【００４７】
実施例１
試料インクを、２から５ミクロンの銀フレーク、ＰＶＢバインダーおよびグリコールエーテル溶媒を使用して調製した。前記試料インクは、下記組成を有した。
【表１】
2015007230.tif 000004
【００４８】
前記インクを下記のように調製した：ステンレス鋼のアンカー混合ブレードを備える２５０ｍＬのビーカーに、ブチルカルビトール（各インクに関して表１で特定した量）における、１５ｗｔ％のバインダー溶液を添加した。前記混合物を、ホットプレートで５５℃に加熱し、５００ＲＰＭで攪拌した。次に、前記銀フレークを、ランピングを防止するために、段階的に前記混合物に徐々に添加した。前記混合物を、１時間ブレンドし、ついで、３−ロールミル（Ｅｒｗｅｋａ  モデルＡＲ４００）に３回通過させた。最終的なインクを単離し、アンバーガラスのジャーに移した。
【００４９】
前記試料インクならびに２つの市販の導電性インク（ＤｕＰｏｎｔ  ５０２５およびＨｅｎｋｅｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ  ７２５Ａ）を、せん断試験におけるレオロジー特性に関して評価した。前記試験では、レオロジーを、Ａｒｅｓ  Ｇ２機器（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）上で、スクリーン印刷法（スクリーンのフラッド、スクリーンによるスキージおよび印刷した基材上の回復）をシミュレートするのに設計された下記のインクせん断プロトコル：１ｓ−１で６０秒、ついで、５０ｓ−１で３０秒、ついで、１ｓ−１で１２０秒、に基づいて測定した。前記レオロジー（粘度対時間）を、前記各試料、インク（前記図における１）、ＤｕＰｏｎｔ  ５０２５（前記図における２）およびＨｅｎｋｅｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ  ７２５Ａ（前記図における３）に関して、図に示す。前記試料インクは、前記試料インクにおける前記ＰＶＢターポリマーバインダーおよびグリコールエーテル溶媒に起因し得る、優れた粘度プロファイルを示す。これらの材料の組み合わせは、高いずり減粘インデックスに寄与する。前記ずり減粘インデックスは、低せん断速度での粘度対高せん断速度での粘度の比である。
【００５０】
前記試料インクおよび２つの市販のインクを、２ミルのＭｙｌａｒフィルム上に、Ｇａｒｄｃｏ自動ドローダウン装置を使用する、１および２ミルの湿潤厚みでのドローダウンスクエアを使用して、室温でコートした。前記フィルムを、熱対流炉において、１２０℃で３０分間、熱的に硬化させた。
【００５１】
前記堆積したインクの導電性を測定するために、２点プローブ測定を、下記のように行った：長さ約１００ｍｍおよび幅約２ｍｍのラインを、前記フィルムを試験用に切った。抵抗を、マルチメータで測定した。前記ラインコーティングの厚みを、前記ライン上の複数の位置で測定し、平均厚みを算出した。シート抵抗を、下記式：
【数１】
2015007230.tif 000005
により取得した。前記式中：
【数２】
2015007230.tif 000006
である。
【００５２】
前記シート抵抗は、前記インクに特有である。より低いシート抵抗値、より良好な導電性。目的は、シート抵抗を最小化することである。
【００５３】
各試料の導電性を測定し、その値を、表２に報告する。
【表２】
2015007230.tif 000007
【００５４】
前述の結果は、本願のインクに関して、改善された導電性／シート抵抗が、優れた粘度プロファイルと共に達成されていることを説明する。本願明細書では、前記インクは、望ましくは、１２．５ｍΩ／ｓｑ．／ミル以下のシート抵抗を示す。
【図１】
2015007230.tif 000011