(57)【要約】【課題】  インクとしての分散安定性に優れるとともに保存安定性に優れた配線材用インクとその製造方法とを提供すること。【解決手段】  配線材用インクは、金属イオンと導電性高分子水溶液の混合溶液から、前記金属イオンを還元して、金属コロイドとした配線材用のインクにおいて、前記導電性高分子はポリアニリン、ポリチオフェン、およびそれらの誘導体の内の少なくとも一種からなる。この配線材用インクを用いて配線基板が作製される。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属イオンと導電性高分子水溶液の混合溶液から、前記金属イオンを還元して、金属コロイドとした配線材用のインクにおいて、前記導電性高分子はポリアニリン、ポリチオフェン、およびそれらの誘導体の内の少なくとも一種からなることを特徴とする配線材用インク。
【請求項２】
請求項１に記載の配線材用インクにおいて、前記金属イオンは還元剤によって還元されて前記金属コロイドを生成していることを特徴とする配線材用インク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の配線材用インクにおいて、前記導電性高分子は３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅの骨格を持つことを特徴とする配線材用インク。
【請求項４】
導電性高分子水溶液と金属イオンとを混合し、得られた混合溶液から、前記金属イオンを還元して金属コロイドを形成する配線材用のインクの製造方法であって、前記導電性高分子はポリアニリン、ポリチオフェン、およびそれらの誘導体の内の少なくとも一種からなることを特徴とする配線材用インクの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の配線材用インクの製造方法において、前記導電性高分子として、３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅの骨格を持つものを用いることを特徴とする配線材用インクの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至３の内の何れか一つに記載の配線材用インクを用いたことを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線材用インクとその製造方法に関し、詳しくは、電子電気回路用材料である導電体、抵抗体、発熱体等の印刷に使用されるインクジェット用の配線材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のインクジェットインクに用いられるコロイド状の金属ナノ粒子は、凝集防止用の安定化剤としてポリピロールを用いている。
【０００３】
しかし、特許文献１においては、安定化剤としてポリピロールを使用しているので、インクとしての分散安定性が充分でなく、また、長期間保存すると沈殿する等保存安定性が悪いという欠点を備えていた。
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５０７４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の一技術的課題は、インクとしての分散安定性に優れるとともに保存安定性に優れた配線材用インクとその製造方法とを提供することにある。
【０００６】
また、本発明のもう一つの技術的課題は、前記分散性の優れた配線材用インクを用いた配線基板を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の特別な技術的課題は、前記配線材用インクを用いたインクジェット用インクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、金属イオンと導電性高分子水溶液の混合溶液から、前記金属イオンを還元して、金属コロイドとした配線材用のインクにおいて、前記導電性高分子はポリアニリン、ポリチオフェン、およびそれらの誘導体の内の少なくとも一種からなることを特徴とする配線材用インクが得られる。
【０００９】
また、本発明によれば、前記配線材用インクにおいて、前記金属イオンは還元剤によって還元されて前記金属コロイドを生成していることを特徴とする配線材用インクが得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、前記いずれか一つの配線材用インクにおいて、前記導電性高分子は３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅの骨格を持つことを特徴とする配線材用インクが得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、導電性高分子水溶液と金属イオンとを混合し、得られた混合溶液から、前記金属イオンを還元して金属コロイドを形成する配線材用のインクの製造方法であって、前記導電性高分子はポリアニリン、ポリチオフェン、およびそれらの誘導体の内の少なくとも一種からなることを特徴とする配線材用インクの製造方法が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、前記配線材用インクの製造方法において、前記導電性高分子として、３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅの骨格を持つものを用いることを特徴とする配線材用インクの製造方法が得られる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、前記何れか一つの配線材用インクを用いたことを特徴とする配線基板が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ポリピロールからポリアニリン又はポリチオフェン又はそれらの誘導体とすることで、インクとしての分散安定性に優れるとともに保存安定性に優れた配線材用インクとその製造方法とを提供することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、前記分散性の優れた配線材用インクを用いた配線基板を提供することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、特に、前記配線材用インクを用いたインクジェット用インクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明をさらに具体的に説明する。
【００１８】
本発明の配線材用インクは、導電性高分子水溶液と金属イオンと還元剤の混合溶液から、金属イオンを還元して金属微粒子のコロイドとしたものである。この導電性高分子は、導電性高分子はポリアニリン、ポリチオフェン、およびそれらの誘導体の少なくとも一種からなる。ここで、導電性高分子として、ポリピロールから、ポリアニリン又はポリチオフェン又はそれらの誘導体とすることで、保存安定性の向上とインクとしての分散性の向上に寄与する。
【００１９】
本発明の配線材用インクは、１０−３Ω程度と抵抗値が金属よりも大きいために、厚さ等によってその抵抗値を調整できるので、電子電気回路用材料としての導電体、抵抗体、および発熱体等として使用できる。この配線材用インクは、粘度をあげてスクリーン印刷用のペーストや、通常の金属ペーストの密着性を向上させ導電率を上げるために添加してもかまわない。また、微粒子のインクであるために、インクジェット印刷用インクに最適である。
【００２０】
この配線材用インクは、ナノ粒子を含む金属微粒子のコロイドと導電性高分子とを含有している。この導電性組成物において、金属コロイド粒子は、導電性高分子の存在下で作製されている。
【００２１】
金属ナノ粒子を含む金属微粒子のコロイドの金属種として、銀、銅、ニッケル、金、白金、パラジウム、ロジウム、ビスマス、錫、およびチタンなどの導電性金属であれば用いることが出来る。また、これらの導電性金属の合金、ハイブリッドなどでもかまわない。高温をかけることにより還元させることが出来る銅、銀についてはそれらの酸化物も用いることが出来る。
【００２２】
導電性高分子としては、金属イオンを配位することか出来ればよく、置換基にＳＯ３−、ＣＯＯ−なとのアニオン性の基を有するもの、水酸基、δ−程度のエーテル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
この導電性高分子は、任意の溶媒に可溶性であることが好ましく、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、およびそれらの誘導体の内の少なくとも一種からなることが好ましい。
【００２４】
特に、３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅユニットを含むことが好ましい。また、Ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルフォン酸ＰＳＳとの混合物の様に、混合物で溶解しているものも使用することが出来る。
【００２５】
導電性高分子は、高い導電性のものほど有利であり、特に作製法が溶液法であるため溶解性に優れたものが便利である。
【００２６】
本発明の配線材用インクを製造するには、導電性高分子を含む溶液中に、金属イオンを溶解させ還元させる。溶解方法等は既知の手法を用いることが出来る。
【００２７】
還元方法は、既知の還元剤を用いた手法を用いることが出来る。例えば、水素、ジボランガスを用いた手法、還元剤であるヒドラジン、ＮａＢＨ４、アミノ類、一級又は二級アルコール、ホルムアルデヒド、次亜リン酸、ジメチルアミンボロン、グリオキシル酸、ホスフィン誘導体、トルエンスルフォン酸、ハイドロキノン、カテコール、アスコルビン酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、酸化還元電位が銅よりも負にある金属類、還元性のある樹脂などを用いることが出来る。
【００２８】
さらに、溶解の際に超音波などをかける手法も取ることが出来る。
【００２９】
作製した金属ナノ粒子／導電性高分子のコロイド溶液は、減圧濃縮によって濃度を調整可能である。必要に応じて安定化剤、粘度調整剤などを混入してもかまわない。高揮発物質は、使用しない方が除去が容易であり高純度のインクを作製することが出来るが、ドーパントとして使用してもかまわない。
【００３０】
また、原料に金属塩類が残るようなものは使用しない方がよいが、それらがドーパントとして働く場合はその限りでない。
【００３１】
不必要なイオン類は、イオン交換等の手法で取り除くことも可能である。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではないことは勿論である。
【００３３】
（実施例１）
導電性高分子であるＢａｙｔｒｏｎ  ＰはＰｏ１ｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルフォン酸ＰＳＳとの混合物の水溶液であり、混合比率はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（１：２．５）である。Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ、および硝酸銀を下記表１に示す通り混合し、導電性高分子／銀ナノ粒子を作製した。
【００３４】
ＢａｙｔｒｏｎＰを蒸留水で希釈し、更に、攪拌により分散させた。硝酸銀を所定量溶解し、攪拌することにより、分散およびコロイド溶液にした。硝酸銀を直接入れたことによる凝集を防ぐため、硝酸銀が高濃度の場合は、あらかじめ硝酸銀を少量の水に溶解させたうえで、Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ混合溶液に少量ずつ投入した。Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ混合溶液を、攪拌子で攪拌しなから、ヒドラジン水溶液を数滴滴下した。滴下することにより、色が濃くなった。
【００３５】
紫外可視分光により、生成したコロイド溶液において、銀ナノ粒子の存在を確認できた。ナノ粒子はＴＥＭ（透過電子顕微鏡）により確認した。
【００３６】
【表１】
2008081550.tif 000002
【００３７】
ここで、実施例1にて作製した配線材用インクのコロイド状の銀ナノ粒子のサイズは紫外可視分光光度計にて測定することが可能である。コロイド状の銀ナノ粒子は、微粒子であれば、プラズモン吸収を示すことが良く知られている。このプラズモン吸収の変化を測定することによって、粒子の分散安定性を測定することが可能である。図１は実施例1で作製した銀ナノ粒子由来の吸収波長の時間変化をプロットした図である。図１のグラフ中の銀濃度３３％，４９％，７５％は、表１中の銀濃度３２．８２％、４９．４２％、７４．５６6％に夫々対応している。図1に示すように、吸収波長の変動は小さく３日以上経過すると粒子径は殆んど変化しないことから分散安定性が良いことが確認できた。また、１年以上分散溶液を放置しても沈殿等が生じず、保存安定性に優れていることが確認できた。
【００３８】
（実施例２）
Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ、酢酸銅を混合し、導電性高分子／銅ナノ粒子を作製した。混合比率は、表２に示すとおりである。Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐを蒸留水で希釈し、更に、攪拌により分散させた。酢酸銅を所定量溶解し、攪拌することにより、分散およびコロイド溶液にした。酢酸銅を直接入れたことによる凝集を防ぐため、酢酸銅が高濃度の場合は、あらかじめ酢酸銅を少量の水に溶解させたうえで、Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ混合溶液に少量ずつ投入した。Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ混合溶液を、攪拌子で激しく攪拌しながら、ヒドラジン水溶液を数滴滴下した。滴下することにより、色が濃くなった。得られた金属コロイド溶液中の紫外可視分光により、銅ナノ粒子が存在することが確認できた。
【００３９】
【表２】
2008081550.tif 000003
【００４０】
（実施例３）
次のように、Ｂｙｔｒｏｎ  Ｐ、塩化金溶液を混合し、導電性高分子／金ナノ粒子を作製した。まず、Ｂｙｔｒｏｎ  Ｐ  １０ｍｇを蒸留水で希釈し、更に、攪拌することにより分散した。塩化金酸５０ｍｇを所定量溶解し、攪拌することにより、分散およびコロイド溶液にした。Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ混合溶液を、攪拌子で攪拌しながら、ヒドラジン水溶液を数滴滴下した。滴下することにより、色
が濃くなった。得られた金属コロイド溶液中の紫外可視分光により、金ナノ粒子の存在が確認できた。
【００４１】
（実施例４）
本発明の実施例４では、ポリチオフェン誘導体に代わりポリアニリンを用いた実施例を示す。
【００４２】
次のように、ポリアニリンスルフォン酸（ＰＡＮＳ）（アルドリッチ社製）、硝酸銀を混合し、ＰＡＮＳ／銀ナノ粒子を作製した。まず、ＰＡＮＳ５０ｍｇを蒸留水で希釈し、更に攪拌することにより、分散させた。硝酸銀１ｇを所定量溶解し、２０分攪拌することにより、分散およびコロイド溶液にした。ＰＡＮＳ混合溶液を、攪拌子で攪拌しなから、ヒドラジン水溶液を数滴滴下した。滴下することにより、色が濃くなった。得られた金属コロイド溶液の紫外可視分光により、銀ナノ粒子の存在を確認できた。
【００４３】
（実施例５）
次に本発明の実施例５では、非水溶媒中での例について示す。
【００４４】
Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐを減圧濃縮により水分を除去した。Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ：５０ｍｇをジエチレングリコールジエチルエーテル５ｇに溶解させた。硝酸銀を１００ｍｇ溶解し、攪拌することにより、分散およびコロイド溶液にした。Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ混合溶液を、攪拌子で攪拌しながら、ヒドラジンを数滴滴下した。滴下することにより、色が濃くなった。紫外可視分光により、金属コロイド溶液中の銀ナノ粒子の存在が確認できた。なお、実施例２から５による導電性インクも実施例１に示すものと同様に分散安定性および保存安定性に優れていることが確認できた。
【００４５】
（実施例６）
本発明の実施例１にて作製したナノ粒子を含む配線材用インクを市販のインクジェットプリンターを用いて吐出し、配線を形成できることを確認した。
【００４６】
なお、本発明の実施例６においては、実施例また、上記実施例２乃至５に係る配線材用インクも勿論インクジェットプリンターに用いることができる。
【００４７】
また、以上説明した本発明の実施例において、導電性高分子水溶液と金属イオンの混合溶液から、還元剤を用いて金属コロイドを生成したが、超音波印加や加熱によっても金属コロイドを生成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上の説明の通り、本発明に係る配線材用インクは、電子電気回路用材料に導電体、抵抗体、発熱体等に使用されるインクジェット用インクに最適である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施例１で作製した銀ナノ粒子由来の吸収波長の時間変化をプロットした図である。
【図１】
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