特許 6146723 導電性ポリアミド基材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6146723

(24)【登録日】2017年5月26日

(45)【発行日】2017年6月14日

(54)【発明の名称】導電性ポリアミド基材

(51)【国際特許分類】

   C23C 24/08 20060101AFI20170607BHJP

【ＦＩ】

   C23C24/08 A

【請求項の数】14

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-507555(P2015-507555)

(86)(22)【出願日】2013年4月26日

(65)【公表番号】特表2015-520800(P2015-520800A)

(43)【公表日】2015年7月23日

(86)【国際出願番号】EP2013058749

(87)【国際公開番号】WO2013160454

(87)【国際公開日】20131031

【審査請求日】2016年4月21日

(31)【優先権主張番号】12165949.4

(32)【優先日】2012年4月27日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】503220392

【氏名又は名称】ディーエスエム アイピー アセッツ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(72)【発明者】

【氏名】ブルグト ファン デル， フランク ピーター テオドルス ヨハネス

(72)【発明者】

【氏名】シュローダー， クリスティアン

【審査官】 坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１３４８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２４２４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１７５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２５９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３４２５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ ２４／０８

Ｃ０８Ｇ ６９／２６

Ｈ０５Ｋ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、前記基材に接着された導体トラックとを含む導電性システムであって、前記基材が半芳香族ポリアミドを含み、かつ前記導体トラックがジェット印刷により得られる導電性システム。

【請求項2】

前記導体トラックが金属または金属合金を含む請求項１に記載の導電性システム。

【請求項3】

前記金属が銀、金、銅もしくはニッケル、またはそれらの合金である請求項２に記載の導電性システム。

【請求項4】

前記導体トラックが１０ｎｍ〜１００μｍの厚さを有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電性システム。

【請求項5】

前記基材が
（Ａ）半芳香族ポリアミド ３０〜１００重量％
（Ｂ）少なくとも１種の他のポリマー ０〜５０重量％
（Ｃ）補強剤 ０〜６０重量％
（Ｄ）少なくとも１種の添加剤 ０〜１５重量％
からなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電性システム。

【請求項6】

前記基材が、脂肪族ポリアミドである（Ｂ）少なくとも１種の他のポリマーを１〜５０重量％含む請求項５に記載の導電性システム。

【請求項7】

前記半芳香族ポリアミドが低くとも２７０℃の融点（Ｔｍ）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の導電性システム。

【請求項8】

前記半芳香族ポリアミドが、ジアミンから誘導される繰り返し単位と、ジカルボン酸から誘導される繰り返し単位とを含み、ジアミンとジカルボン酸の全モル量の少なくとも１０モル％が芳香族ジアミンまたは芳香族ジカルボン酸からなる請求項１〜７のいずれか一項に記載の導電性システム。

【請求項9】

ジアミンとジカルボン酸の全量の少なくとも３０モル％が芳香族ジアミンまたは芳香族ジカルボン酸からなる請求項８に記載の導電性システム。

【請求項10】

・前記ジカルボン酸が、５〜６５モル％の脂肪族ジカルボン酸、および任意選択によるテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸と、３５〜９５モル％のテレフタル酸との混合物からなり、
・前記ジアミンが、脂肪族ジアミンであり、１０〜７０モル％の２〜５個のＣ原子を有する短鎖脂肪族ジアミンと、３０〜９０モル％の少なくとも６個のＣ原子を有する長鎖脂肪族ジアミンとの混合物からなり、
・テレフタル酸と前記長鎖脂肪族ジアミンの合計モル量が、前記ジカルボン酸とジアミンの全モル量に対して少なくとも６０モル％である請求項９に記載の導電性システム。

【請求項11】

基材と、前記基材に接着された導体トラックとを含む導電性システムの製造方法であって、
・半芳香族ポリアミドを含む基材を供給する工程、
・ジェット印刷手法により前記基材に導体トラック前駆体を塗布する工程、
・前記基材上に導体トラックを形成するために、低くとも１５０℃の温度で、前記基材上の前記導体トラック前駆体を焼結する工程
を含む導電性システムの製造方法。

【請求項12】

前記ジェット印刷法がエアロゾルジェット印刷法である請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

請求項１〜１０のいずれか一項に記載の導電性システムを含むモバイル機器用アンテナ。

【請求項14】

請求項１〜１０のいずれか一項に記載の導電性システムの、太陽電池、トランジスタ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、フレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）もしくは無線自動識別（ＲＦＩＤ）システムの電気回路またはコネクターの製造における使用。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【0001】

本発明は、基材および基材に接着された導体トラックを含む導電性システムに関する。

【0002】

導体トラックは、一般に、レーザーダイレクトストラクチャリング（ＬＤＳ）と称する方法によって基材に設けられる。そのような方法は、例えば、欧州特許第１２７４２８８号明細書に記載されている。この方法では、非導電性の重金属錯体が基材材料に導入され、その後、基材が成型される。その後、基材に、形成すべき導体トラックのパターンでレーザービームが照射される。レーザーの照射により、表面が活性化され、金属シードが生じ、基材の表面に露出する。この露出した金属シードは、次の工程で、化学的に還元されて金属となる。一般に、トラックは銅の無電解めっき浴内で、厚さ２．５〜１５μｍの層に形成され、無電解ニッケル（１〜２．５μｍ）、次いで、銀および／または金がめっきされる（０．０５〜０．２μｍ）。各めっき浴後、次のメッキ工程の前に数回の洗浄サイクルを行う必要がある。このプロセスにより、レーザービームの照射パターンに沿って金属導体トラックが形成される。

【0003】

このようなＬＤＳ法の欠点は、めっき工程が非常に重要で、多大な注意を払う必要があり、また、数種類の反応安定剤とともに、水酸化ナトリウム、ホルムアルデヒド、キレートおよび銅などの個々の成分の濃度や質を制御する必要がある。明らかに、このプロセスの工程は多くの知識や継続的な注意を必要とする。さらに、これらの浴で使用する化学物質と、発生する廃水流れは、環境の観点から、この方法を魅力のないものにし、そのため議論がされている。この方法で製造される導電性システムは、したがって、環境にあまり優しくない。さらに、ＬＤＳ法に必要な装置は、高価である。ＬＤＳシステムの他の不利な点は、多くの人がアレルギー反応を起こすか、または既に示しているニッケルを含んでいることである。

【0004】

したがって、環境によりやさしい方法で製造される導電性システムに対するニーズが存在している。そのような導電性システムを製造する方法が開発されており、例えば、Ｋａｍｙｓｈｎｙらの「Ｔｈｅ Ｏｐｅｎ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｊｏｕｒｎａｌ」，２０１１，４，１９−３６に記載されている。この方法は、インクジェット印刷法により、金属ベースのインクで電気回路を印刷することを含む。この方法では、プリントヘッドの小さなオリフィスから、基材の特定の位置に向けてインク液滴を直接噴出させる。普通の家庭用／事務所用とは異なり、電気回路の印刷に使用するインクは、金属をベースとしたもので、より詳しくは、インクは金属ナノ粒子、金属錯体または有機金属化合物を含む。インクジェット印刷工程の後には、一般に、トラックに導電性を付与するために焼結プロセスが続く。そのようなインクジェット印刷をベースとした手法により製造される導電性システムは環境によりやさしいが、あらゆる種類の基材に、基材と導体トラック間に要求されるレベルの接着力を備えた導電性システムを提供することはできないという欠点がある。

【0005】

今日、この不利な点を打開する解決策の多くは、新しい種類のインクを提供することであるが、これらの解決策は非常に複雑である。基材と導体トラック間の接着力を高めることができる代替基材を提供することに努力が向けられることはほとんどなかった。

【0006】

したがって、特に基材と導体トラック間の接着力に関する要求を依然満たしながら、環境により優しい方法で製造される導電性システムに対するニーズが存在する。これらのシステムを提供し、従来技術の欠点を解消するか、または少なくとも低減することが、本発明の目的である。

【0007】

驚いたことに、この目的は、基材と、基材に接着された導体トラックとを含む導電性システムであって、基材が半芳香族ポリアミドを含み、かつ導体トラックがジェット印刷により得られる導電性システムにより達成された。

【0008】

半芳香族ポリアミド基材を含む本発明の導電性システムでは、ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−０８ Ｄ、ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ Ｂに規定する、いわゆる「クロスハッチ試験」により測定される基材と導体トラック間の接着力が非常に高いレベルになることがわかった。

【0009】

したがって、本発明は、上記のような導電性システムであって、基材と導体トラック間の接着力の、ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−０８ Ｄ、ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ Ｂによる分類が４Ｂまたは５Ｂである導電性システムを提供する。

【0010】

後述するように、液晶ポリマー、すなわちＬＣＰなどの他の高性能ポリマーは、接着試験に不合格であるから、半芳香族ポリアミド基材がそのような良好な接着力を示すことは驚くべきことである。さらに、本発明の半芳香族ポリマーは、２００℃を超える高い焼結温度に耐えることができる。

【0011】

また、高温高湿条件に長時間曝露された後でさえ、接着力は高く維持される。このことが、この導電性システムを、モバイル機器用アンテナなどの、電子機器のある特定の用途に特に適するものにしている。

【0012】

本発明のジェット印刷法で作られる導電性システムのさらなる利点は、ＬＤＳ法により形成される導電性システムで調製されたものより、導体トラックの高さを低くできることである。一般に、インクジェットをベースとした方法で、導体トラック用材料として銀が使用されると、約数μｍの高さで十分であるが、ＬＤＳ法で得られるトラックの高さは、一般に少なくとも１５〜２０μｍである。トラックの高さがより低いことは、製造に必要な貴金属または貴金属合金がより少なくて済み、したがって、従来技術のシステムと比べて導電性システム全体のコストが低減されることを意味する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、接着性試験結果の分類を示す。

【0014】

本発明においては、基材は半芳香族ポリアミドを含む。したがって、基材は、また他の成分またはポリマーを含み得る。しかしながら、基材は、基材の全重量に対し少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも４０重量％の半芳香族ポリマーを含むことが好ましい。

【0015】

特に、本発明は、基材が
（Ａ）半芳香族ポリアミド ３０〜１００重量％
（Ｂ）少なくとも１種の他のポリマー ０〜５０重量％
（Ｃ）補強剤 ０〜６０重量％
（Ｄ）少なくとも１種の添加剤 ０〜１５重量％
からなる導電性システムを提供する。

【0016】

基材は、半芳香族ポリアミド以外に、他のポリマーも含み得る。好ましい他のポリマーは、脂肪族ポリアミドである。しかしながら、本発明の利点を得るためには、脂肪族ポリアミドの量は、基板の全重量に対して、多くとも５０重量％である。脂肪族ポリアミドの量は、好ましくは、基材の全重量に対して、多くとも４０重量％である。脂肪族ポリアミドは、半芳香族ポリアミドと相溶性を有するものでなければならない。脂肪族ポリアミドの例としては、ポリアミド（ＰＡ）６、ＰＡ１１もしくはＰＡ１２などのホモポリアミド、またはＰＡ４６、ＰＡ６６、ＰＡ６９、ＰＡ６１０、ＰＡ６１２およびＰＡ１２１２などのコポリアミドが挙げられる。

【0017】

本発明の半芳香族ポリアミドは、比較的高い融点Ｔｍを有することが好ましい。したがって、融点は低くとも２５０℃、好ましくは低くとも２７０℃である。Ｔｍの上限は特にないが、実際には、Ｔｍは高くとも３５０℃であろう。

【0018】

本発明の半芳香族ポリアミドは、ジアミンから誘導される繰り返し単位と、ジカルボン酸から誘導される繰り返し単位とを含み、ジアミンとジカルボン酸の全モル量の少なくとも１０モル％が芳香族ジアミンまたは芳香族ジカルボン酸からなることが好ましい。

【0019】

芳香族ジカルボン酸は、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸およびそれらの混合物から選択することができる。芳香族ジアミンの例としては、フェニレンジアミンおよびキシレンジアミンが挙げられる。

【0020】

適切な半芳香族ポリアミドの例としては、融点が２７０〜３５０℃の範囲にあるＰＡ６Ｔ、ＰＡ７Ｔ、ＰＡ９Ｔ、ＰＡ１０ＴおよびＰＡ１２Ｔなどのホモポリアミド、並びにＰＡ４Ｔ、ＰＡ５Ｔ、ＰＡ６Ｔおよび／またはＰＡ８Ｔと、例えば、ＰＡ７Ｔ、ＰＡ９Ｔ、ＰＡ１０Ｔ、ＰＡ１１ＴＰＡ１２Ｔ、ＰＡ６、ＰＡ６６、および／またはＰＭＸＤ６とのコポリアミドが挙げられる。ポリアミドは、上記のコポリアミドで記載のもの以外に、したがって、より複雑なコポリアミドを形成する、他のジアミンおよび二塩基酸の他の繰り返し単位を含んでもよい。適切な半芳香族コポリアミドのさらなる例については、Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ Ｈａｎｄｂｕｃｈ，（Ｃａｒｌ Ｈａｎｓｅｒ Ｖｅｒｌａｇ １９９８）Ｂａｎｄ ３／４ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｃｈａｐｔｅｒ ６を参照されたい。

【0021】

本発明の好ましい半芳香族ポリアミドは、脂肪族ジアミンから誘導される単位と、ジカルボン酸から誘導される単位を含み、
・ジカルボン酸は、５〜６５モル％の脂肪族ジカルボン酸、および任意選択によるテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸と、３５〜９５モル％のテレフタル酸との混合物からなり、
・ジアミンは、脂肪族ジアミンであって、１０〜７０モル％の２〜５個のＣ原子を有する短鎖脂肪族ジアミンと、３０〜９０モル％の少なくとも６個のＣ原子を有する長鎖脂肪族ジアミンとの混合物からなり、
・テレフタル酸と長鎖脂肪族ジアミンの合計モル量が、ジカルボン酸とジアミンの全モル量に対して少なくとも６０モル％である。

【0022】

短鎖脂肪族ジアミンは、エチレンジアミン、１，４−ブタンジアミンおよび１，５−ペンタンジアミン、並びにその混合物からなる群から選択されることが好ましい。長鎖脂肪族ジアミンは、ヘキサンジアミン、２−メチル−，１，５−ペンタンジアミン、Ｃ８−ジアミン、Ｃ９−ジアミン、２−メチル−，１，８−オクタンジアミン、Ｃ１０−ジアミン、Ｃ１１−ジアミン、Ｃ１２−ジアミン、およびその混合物からなる群から選択されることが好ましい。脂肪族ジカルボン酸は、アジピン酸（Ｃ６）、スベリン酸（Ｃ８）、セバシン酸（Ｃ１０）、ドデカン酸（Ｃ１２）、およびその混合物からなる群から選択されることが好ましい。

【0023】

そのような半芳香族ポリアミドの例は、国際公開第２００７／０８５４０６号パンフレットに記載されており、それは参照により本明細書に組み込まれる。

【0024】

また、本発明の基材として使用されるポリアミドの分子量が最終特性、特に接着強度に影響し得ることがわかった。ここで使用される分子量は数平均分子量であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィにより測定される。本明細書でいう数平均分子量（Ｍｎ）は、種々の検出器と組み合わせたサイズ排除クロマトグラフィ（ＳＥＣ）により測定される。ＳＥＣシステムは、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｓｅｒｖｉｃｅから入手の３本のＰＦＧ Ｌｉｎｅａｒ ＸＬカラム（３００ｍｍ×内径８ｍｍ）から構成され、０．４ｍｌ／ｍｉｎで動作させ、３５℃に温度調節した。測定には、屈折率検出器（ＲＩ）、粘度計および直角レーザー光散乱検出器を使用し、モル質量については、モル質量を得るためのこれら３種の検出器信号を使用して計算した。注入量は７５μｌであった。０．１％（Ｗ／Ｗ）のトリフルオロ酢酸カリウムを含むヘキサフルオロイソプロパノールを溶離液として使用した。全ての試料を、注入前に、０．１μｍのろ紙でろ過した。

【0025】

数平均分子量Ｍ_ｎは９０００ｇ／ｍｏｌ未満であることが好ましい。分子量Ｍ_ｎは少なくとも２０００ｇ／ｍｏｌであることが好ましく、分子量Ｍ_ｎは３０００〜７５００ｇ／ｍｏｌであることがより好ましい。半芳香族ポリアミドの分子量の好ましい範囲は３２００〜７０００ｇ／ｍｏｌである。特に、半芳香族ポリアミドの分子量が過小であると、基材がかなり脆くなる。したがって、本発明に使用する半芳香族ポリアミドはＭ_ｎで定義される分子量が少なくとも３２００ｇ／ｍｏｌであることが好ましく、少なくとも３５００ｇ／ｍｏｌであることがより好ましい。

【0026】

基材はまた１種以上の補強剤、好ましくは繊維補強剤を含有することができる。繊維補強剤の例としては、グラファイト繊維、炭素繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、ケイ酸アルミニウム繊維、加工鉱物繊維、リン酸塩繊維、硫酸カルシウム繊維またはチタン酸カリウム繊維が挙げられる。補強剤は、グラファイト繊維、炭素繊維、ガラス繊維およびその組み合わせから選択することが好ましい。基材に含まれる補強剤の量は、広い範囲から選択することができる。その量は、一般に、機械的特性、例えば、想定される用途で要求される剛性などに基づいて決定され、当業者であれば、その用途に適合する剛性の範囲がわかる。例えば、補強材や容器の用途では、０〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重量％の範囲で添加することができる。付加的部品やねじ式部品の用途では、一般に適用される範囲は０〜２５重量％である。補強剤の量の上記重量パーセントは、基材の全組成物に対するものである。

【0027】

本発明の導電性システムの基材は、上述した半芳香族ポリアミドのみを含み得るが、ポリアミド、および任意に選択により添加される１種以上の補強剤以外に、さらに他の添加剤を基材に含有させることもできる。添加剤の１つは、１種以上の黒色顔料である。適切な黒色顔料の例としては、カーボンブラック、グラファイト、ニグロシンまたはＣｕＣｒ_２Ｏ_４が挙げられる。黒色顔料を組み合わせて使用することも可能である。基材に含まれる黒色顔料の量は、広い範囲に亘って選択することができる。黒色顔料の量の適切な範囲は、基材の全組成物に対して、０．１〜２重量％、好ましくは０．２〜０．７重量％、より好ましくは０．３〜０．５重量％である。コンパウンディング技術分野に精通した者であれば、ベースのポリマー材料に数種の成分を添加およびブレンドする手法および可能性をよく知っている。上記黒色顔料は、例えば、マスターバッチの形態でポリアミドに添加することができる。黒色顔料をポリアミドに混入するために使用される担体ポリマーは、さほど重要ではない。適切な担体ポリマーとしては、例えば、他のタイプのポリアミド、例えば、ポリアミド−６（ＰＡ６）等が挙げられる。本発明において使用する特に有利な基材は、ポリアミドの他に、繊維補強剤および黒色顔料をともに含有する。

【0028】

添加剤の他の例としては、フィラー、難燃材、サイジング剤、非導電性添加剤および助剤が挙げられる。助剤とは、成型用ポリアミド組成物の製造分野に精通した者に知られた、前記ポリアミド組成物に通常含まれる添加剤をいう。助剤は、例えば、ＵＶ安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、着色処理剤および衝撃改質剤であり得る。ポリアミドの他に含まれ得るこれらの他の成分の量は、広い範囲で変え得るが、適切には、組成物の全量に対して０〜１０重量％の範囲である。他の成分の量は、好ましくは０．５〜５重量％であり、より好ましくは０．５〜３重量％である。

【0029】

本発明の基材が作られる組成物は、半芳香族ポリアミド、任意選択の補強剤、任意選択の黒色顔料、および任意選択の他の成分を溶融ブレンドする方法により調製することができる。材料の一部を溶融ミキサーで混合し、その後、残りの材料を添加して、さらに均一になるまで溶融混合するようにしてもよい。溶融ブレンドは当業者に知られた任意の適当な方法を用いて行うことができる。適切な方法としては、単軸または二軸押出機、ブレンダー、ニーダ、バンバリーミキサー、成型機などを使用する方法を挙げることができる。特に、その方法を、難燃剤および補強剤などの添加剤を含む組成物の調製に使用する場合に、二軸押出機が好ましい。

【0030】

基材自体は、最終の導電性システムの使用に応じて、従来の成型手法、例えば、溶融加工によって成形することができる。最終形状は、電子部品用容器などの三次元形状とすることができるが、例えば、材料の平らなプラーク（ｐｌａｑｕｅ）または膜などの二次元形状とすることもできる。

【0031】

本発明の一態様においては、基材は、薄膜、例えば、厚さ０．５〜１０００μｍ、好ましくは５〜１００μｍの膜の形状を有する。

【0032】

導電性システムは、基材の他に、基材上に接着された少なくとも１つの導体トラックを含む。導体トラックは、少なくとも以下の工程
・少なくとも１種のポリアミドからなる基材を供給する工程、
・任意選択により、基材を予備処理する工程、
・ジェット印刷手法により基材に導体トラック前駆体を塗布する工程、
・基材上に導体トラックを形成するために、高温で基材上の導体トラック前駆体を焼結する工程
・導体トラックを有する基材を冷却する工程
を含む方法によって、基材に形成される。

【0033】

導体トラックの形成材料は、印刷された導体トラックに良好な導電性を付与する限り、かなり自由に選択することができる。導体トラック用の材料は、一般に、金属または金属合金である。適切な導体トラック用材料の例としては、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、プラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）およびアルミナ（Ａｌ）、並びにそれらの２種以上の任意の組み合わせが挙げられる。材料は、好ましくは、Ａｇ、Ｃｕ、ＮｉまたはＡｕ、並びにそれらの２種以上の任意の組み合わせである。より好ましくは、材料はＡｇである。

【0034】

インクは、適切な液体担体中に金属またはその前駆体を含むであろう。適切な液体担体は、例えば、水または有機溶媒であり得る。金属またはその前駆体は、一般に、インク中に分散または溶解した状態で入手できるであろう。好ましい状態はナノ粒子の形態である。ナノ粒子とは、その寸法の少なくとも１つがナノメートルの範囲にある粒子を意味する。導体トラックとして使用される好ましい材料は、ナノ銀粒子である。「ナノ銀粒子」とは、その寸法の少なくとも１つがナノメートルの範囲にある銀粒子を意味する。導体トラック調製用のジェット印刷用インクの技術分野に精通した者であれば、これらの種類の金属および／またはそれらの前駆体の調製方法および取扱い方法を知っている。ジェット印刷法のためのインクは、例えば、書物「Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ ｉｎｋｊｅｔ ｉｎｋｓ」、Ｓ．Ｍａｇｄａｓｓｉ編、Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ ＵＫ、Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００８に記載されている。

【0035】

導体トラック前駆体は、ジェット印刷法により塗布される。適切なジェット印刷法の例としては、インクジェット印刷法およびエアロゾルジェット印刷法が挙げられる。エアロゾルジェット印刷法はよく知られており、例えば、２０１２年３月１４〜１５日にベルリンで開催のＤＤＭＣ ２０１２ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅで発表されたＭａｒｔｉｎ Ｈｅｄｇｅｓらによる論文「３Ｄ ａｅｒｏｓｏｌ ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ−ａｄｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｔｏ ＲＰ／ＲＭ」に記載されている。

【0036】

したがって、本発明はまた、基材と基材に接着された導体トラックとを含む導電性システムの製造方法であって、
・半芳香族ポリアミドを含む基材を供給する工程、
・ジェット印刷法により基材に導体トラック前駆体を塗布する工程、
・基材上に導体トラックを形成するために、少なくとも１５０℃の温度で基材上の導体トラック前駆体を焼結する工程
を含む方法に関する。

【0037】

導体トラックは、連続的接続性を獲得するために、塗布されたインクの焼結後、導体トラック前駆体から形成される。ここでは、またこれ以降は、焼結は、導体トラック前駆体粒子をその融点未満の温度で一体に接合するプロセスを意味する。焼結は熱焼結、光焼結、マイクロ波焼結、プラズマ焼結、電子焼結、化学物質による焼結によって行うことができる。導体トラックを適用する技術分野に精通している者であれば、これらの手法を熟知しており、それぞれのケースに最適な方法の見出し方を知っている。熱焼結を使用するなら、好ましい温度は少なくとも１５０℃、好ましくは少なくとも１８０℃、より好ましくは少なくとも２００℃である。上限温度は使用する材料の熱分解によって決められる。一般に、温度は高くとも３５０℃であろう。適切な焼結プロセスは、１５０〜３００℃の温度で１０〜３０分間により、適切な焼結プロセスが行われ得る。

【0038】

本発明の導電性システムは、驚いたことに、基材と導体トラック間の接着力が良好である。基材と導体トラック間の接着力は、以下に記載するように、ｔｈｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｄｈｅｓｉｏｎ ｂｙ Ｔａｐｅ Ｔｅｓｔ，ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−０８ Ｄ，ｍｅｔｈｏｄ Ｂに記載の方法により測定することができる。

【0039】

図１は、この方法による接着性試験結果の分類を示している。

【0040】

導電性システムが使用される用途に応じて、適切な半芳香族ポリアミドが決定され、調製される。半芳香族ポリアミドの一部は、ポリアミド以外の他の成分、例えば、１種以上の繊維補強剤、カーボンブラックおよび／または他の成分とすることができる。ポリアミド組成物のためのこれらの成分は全て、上に記載されており、そこで記載のものがまたここでも適用される。ポリアミド組成物は、ポリマー基材を製造する技術分野に精通している者にはよく知られた１つ以上の方法で、基材に製造される。

【0041】

基材は、導電性システムを製造するプロセスで使用される前に、予備処理を施すことができるが、さらなる予備処理工程なしで基材を使用することも可能である。予備処理の例としては、洗浄処理またはプラズマ処理が挙げられる。

【0042】

次の工程で、導体トラック前駆体がジェット印刷法により基材に塗布される。導体トラック前駆体の正確な性質は、導体トラックの種類と要求特性に依存するであろう。

【0043】

導体トラックの最終的な厚さはその用途によって大きく変わるであろう。一般には、厚さは１０ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは０．５μｍ〜１０μｍである。各層の塗布の間に焼結および冷却する工程を含んで、複数の連続層で導体トラックを塗布することも可能である。

【0044】

本発明はまた、本発明の導電性システムの使用に関する。基材に対する導電性システムの接着性が、先行技術のシステムと比較して向上するため、これまでに知られた用途以外に、新しい用途領域が利用可能になる。有利な用途の例としては、例えば、モバイル機器（例えば、電話など）などのアンテナにおける用途が挙げられる。これまで、レーザーダイレクトストラクチャリングなどのそのとき利用可能であった手法では、カーボンファイバを含む基材上にアンテナを作ることは不可能であった。

【0045】

さらに他の用途としては、例えば、太陽電池、トランジスタ、ＯＬＥＤおよびＲＦＩＤ技術などの各種の物体で使用できる電気回路およびコネクターが挙げられる。基材が膜であれば、本発明の導電性システムは、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）に特に適している。

【0046】

以下の実施例により本発明を説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

【0047】

［実施例］
［方法］
［接着性］
基材に印刷したコーティングの接着性を調べるために、ＡＳＴＭ ｔｅｓｔ ＡＳＴＭ Ｄ３３５９−０８ Ｄ：「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｄｈｅｓｉｏｎ ｂｙ Ｔａｐｅ Ｔｅｓｔ」を用いる。試験法Ｂにしたがい、基材のコーティングに、各方向６本の切り込みを入れ格子状のパターンを作成する。格子上に粘着テープを貼着する。テープを一定の速度および力で、角度１８０°剥離する。接着性試験結果の分類（図１を参照）と下記表１により接着性を評価する。さらなる詳細のためには、ＡＳＴＭ規格が参照される。

【0048】

【表1】

【0049】

［粘度：相対粘度（ＲＶ）］
相対粘度（ＲＶ）は、ＩＳＯ ３０７、第４版にしたがい測定した。測定には、予備乾燥したポリマー試料を使用し、その乾燥は高真空下（すなわち、５０ｍｂａｒ未満）、８０℃で２４時間行った。溶媒１００ｍｌにポリマー１ｇの濃度、２５．００±０．０５℃で、相対濃度を決定した。

【0050】

［ＤＳＣ測定：ＴｇおよびＴｍ］
ポリマーの融点（Ｔｍ）を、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−０３にしたがい、昇温速度１０℃／ｍｉｎの第２昇温過程のＤＳＣにより測定した。

【0051】

ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）を、ＡＳＴＭ Ｅ１３５６−９１にしたがい、昇温速度１０℃／ｍｉｎの第２昇温過程で、ガラス転移域で下降し、最も高いガラス転移速度を示すＤＳＣにより測定した。

【0052】

［使用材料］
［ポリマー］
Ｐ１ ポリアミド６Ｔ／４Ｔ／６６、半芳香族ポリアミド、Ｔｍ３２５℃、Ｔｇ１２５℃、ＲＶ１．９、商品名Ｓｔａｎｙｌ（登録商標）ＦｏｒＴｉｉで、ＤＳＭ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｌａｓｔｉｃｓから入手可能
Ｐ２ ポリアミド６Ｔ／４Ｔ／６６、半芳香族ポリアミド、Ｔｍ３２５℃、Ｔｇ１２５℃、ＲＶ２．１、商品名Ｓｔａｎｙｌ（登録商標）ＦｏｒＴｉｉで、ＤＳＭ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｌａｓｔｉｃｓから入手可能
Ｐ３ ポリアミド６Ｔ、半芳香族ポリアミド、Ｔｍ２６０℃、Ｔｇ１１０℃、商品名ＨＴＮ５３で、Ｄｕｐｏｎｔから入手可能
Ｐ４ ポリアミド６Ｉ／６Ｔ／６６、Ｔｍ２６０℃、Ｔｇ１１０℃、商品名Ｇｒｉｖｏｒｙ ＧＶＸで、ＥＭＳから入手可能
Ｐ５ ポリアミド４６、商品名Ｓｔａｎｙｌ（登録商標）で、ＤＳＭ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｌａｓｔｉｃｓから入手可能
Ｐ６ ポリアミド６、商品名Ａｋｕｌｏｎ（登録商標）で、ＤＳＭ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｌａｓｔｉｃｓから入手可能
Ｐ７ ポリカーボネート、商品名Ｘａｎｔａｒで、三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｌａｓｔｉｃｓ）から入手可能
Ｐ８ 液晶ポリマー（ＬＣＰ）、商品名Ｖｅｃｔｒａ（登録商標）で、Ｔｉｃｏｎａから入手可能
Ｐ９ ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、商品名Ａｒｎｉｔｅ（登録商標）で、ＤＳＭ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｌａｓｔｉｃｓから入手可能

【0053】

ガラス繊維には、標準球状ガラス繊維を使用した。難燃剤には、商品名Ｅｘｏｌｉｔで入手可能なハロゲンフリー難燃剤を使用した。

【0054】

［実施例１〜９および比較例１〜５］
下記表２に示す難燃剤およびガラス繊維を含むポリマー組成物から、標準の製造技術により、プラークを成型した。成型は、汎用の射出成型機を用い、２７５〜３４５℃のバレル加熱条件で、金型温度を８０℃から１４０℃の間で変化させて行った。銀のインク組成物（１０μｍ未満のナノ銀粒子、ポリビニルピロリドン、グリセリン、をベースとしたインク、商品名Ｃａｂｏｔ ＣＳＤ６６で入手可能）の液滴をプラークの表面に滴下した。メイヤーバーによりインクを拡げ、厚さ５μｍの層を得た。

【0055】

その後、プラークを、２３０℃（表２に別段の明示がなければ）で１５分間、加熱炉で焼結した。接着力を上記接着力試験により試験した。結果を「接着力結果 乾燥」として下記表２に示す。

【0056】

上記のようにして、銀インクをコーティングした第２のプラークを作製した。焼結後、プラークに、次のような蒸気熱処理を施した。プラークを相対湿度約９５％加熱炉内に置き、次の温度サイクルを行った。すなわち温度を１．５時間かけて徐々に６５℃まで上昇させた。プラークを６５℃で４時間保持した。その後、温度を１．５時間かけて徐々に３０℃まで降下させた。温度を３０℃で１時間保持した。この８時間のサイクルを８回（計７２時間）繰り返した。その後、炉温を＋２５℃、相対湿度を５０％にセットし、プラークをそこで２時間保持した。このように処理したプラークの接着力を上記接着性試験により試験した。結果を「接着力結果 湿潤」として下記表２に示す。

【0057】

【表2】

【0058】

表２の結果は、初期接着力および湿潤条件での処理後の接着力がともに本発明のポリマー組成物で非常に良好であることを示している。比較例のポリマーでは、結果は不良であった。また、これらの例から、ガラス繊維または難燃剤の添加により、測定結果が変わらないことがわかった。

【0059】

［実施例１０］
実施例３にしたがって、プラークを成型し、銀インクでコーティングした。プラークを異なる焼結温度で処理し、その後、乾燥および湿潤接着力を測定した。結果を表３に示す。

【0060】

【表3】

【0061】

この表は、この実施例の最適焼結温度が２１５℃超であることを示している。

【0062】

［実施例１１］
実施例３にしたがって、表２に示したポリマー組成物から成型したプラークを、標準的な製造技術によって作製した。成型は、汎用の射出成型機を用い、２７５〜３４５℃のバレル加熱条件で、金型温度を８０℃から１４０℃の間で変化させて行った。銀のインク組成物（１０μｍ未満のナノ銀粒子、ポリビニルピロリドン、グリセリン、をベースとしたインク、商品名Ｃａｂｏｔ ＣＳＤ６６で入手可能）の液滴をプラークの表面に、エアロゾルインクジェット印刷機により印刷した。プラークを２３０〜３００℃の異なる焼結温度で処理し、その後、乾燥および湿潤接着力を測定した。全ての焼結温度で乾燥および湿潤接着力がいずれもカテゴリー５Ｂであることが確認された。

【図1】