導電性インク及び導体
酸化していない金属粒子をバインダへと混合させることによって、インクが製造される。このインクは、物体（５０２）に印刷され、導体を形成するために硬化される。このプロセスは、導体（５００）の導電性を維持するために、不活性雰囲気中又は真空中で行われる。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
分野
本発明は、導電性インク、導体及びそれらの製造方法に関する。
【０００２】
背景
電子工学には、導体を製造するための数多くの方法がある。導体は、導電性インクを使用し、このインクを室温か又は高速製造を可能にする例えば約１５０℃のオーブン内で硬化させることによって、基板上に印刷され得る。このインクは、通常、銀粉末をバインダ及び溶媒の混合物へと添加することによって作られる。銅及び金などの他の金属を使用することもできる。実際の導体へのインクの硬化中に溶媒が蒸発する際、銀粒子は、互いとの物理的接点を形成して、優れた導電性を導体にもたらすと考えられ得る。
【０００３】
使用される銀及び他の金属は優れた導電性を有しているが、それらの仕事関数は高い。使用される金属の仕事関数は、約４．５ｅＶであり、ほんの僅かなばらつきがある。仕事関数は、固体材料から１つの電子を解放するのに必要とされるエネルギーを意味している。使用される金属の間で事実上一定である高い仕事関数は、低い性能及び効率をもたらす。これは、これら材料からなる導体に動作電圧を通す電子デバイスにおいて、高い動作電圧として及び高いエネルギー消費量に見ることができる。しかしながら、多くの電子デバイスはそれらの電源として電池を有しており、これら電子デバイスのエネルギー消費用途の数は増加しているため、効率及び性能は、絶えず改善されるべきである。従って、例えば、エネルギー消費量を低下させ、再充電の間隔を延ばすために、動作電圧を低めることへの要求がある。
【０００４】
発明の簡単な説明
本発明の目的は、改善された解決策を提供することである。本発明の或る側面に従うと、導体を形成するための、金属粒子とバインダとを含んだインクが提供される。前記金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していない。
【０００５】
本発明の他の側面に従うと、金属粒子とバインダとを含んだインクを使用して形成される導体が提供される。前記金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していない。
【０００６】
本発明の他の側面に従うと、金属粒子とバインダとを含んだインクを使用して形成される電極が提供される。前記電極の前記金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していない。
【０００７】
本発明の他の側面に従うと、導体を形成するための、金属粒子を含んだインクの製造方法が提供される。前記方法は、インクを形成するために、酸化していない金属粒子を不活性雰囲気中でバインダへと混合させることを含んでおり、前記金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでいる。
【０００８】
本発明は幾つかの利点を提供する。先の解決策は、アルカリ土類金属及び／又はアルカリ金属を含んだインクを使用して導体を印刷することを可能にする。アルカリ土類金属及び／又はアルカリ金属の使用は、仕事関数を低め、動作電圧及びエネルギー消費量を制御すること及び必要な場合にこれらを減少させることを可能にする。
【０００９】
図面の一覧
以下において、態様及び添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、或る電子部品を示している。
【図２】図２は、共に微粉砕された（milled）金属粒子の混合物を示している。
【図３】図３は、別個に微粉砕され、その後混合された金属粒子の混合物を示している。
【図４】図４は、グラビア印刷法を示している。
【図５】図５Ａは、保護層を有した導体を示している。図５Ｂは、保護層及びワイヤを有した導体を示している。
【図６】図６は、インクの製造方法のフローチャートを示している。
【図７】図７は、導体の形成方法のフローチャートを示している。
【００１１】
態様の説明
図１を参照しながら、或る電子部品の一例について考察する。この部品は、ＯＬＥＤ部品（有機発光デバイス）、ＯＳＣ（有機太陽電池）、ＯＦＥＴ（有機電界効果トランジスタ）などの光電子部品であり得る。しかしながら、一般に、先の部品は、例えばアンテナなどの、電極間に作動部（operational parts）を含んでいると考えられ得る任意の電子部品でもよい。この例において、先の部品は、第１電極１００と、少なくとも１つの能動層（active layer）１０２と、第２電極１０４とを含み得る。電極１００、１０４は、適切な動作のための電気エネルギーをこの部品の能動層１０２に提供する導体である。ＯＬＥＤ部品の能動層１０２では、電流の電荷担体である電子と正孔との再結合が起こり得て、この例では、この再結合が、光放射の形態で、エネルギーを放出し得る。
【００１２】
この部品の電極１００、１０４の少なくとも一方は、適切なインクを使用して印刷され得る。このインクは、アルカリ土類金属、アルカリ金属又はアルカリ土類金属とアルカリ金属との両方を含んだ金属材料を使用して調製され得る。有用なアルカリ土類金属は、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）である。ベリリウム（Ｂｅ）は除外され得る。アルカリ金属は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）及びセシウム（Ｃｓ）である。放射性金属のラジウム（Ｒａ）及びフランシウム（Ｆｒ）は、実際には使用できない。先の金属材料は、元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属を更に含んでもよい。これらの金属の一例として、アルミニウム（Ａｌ）が、例えばマグネシウム又はカルシウムと混合され得る。
【００１３】
これらの金属又はこれら金属の組み合わせの仕事関数は、低められて、部品に高い性能及び効率を持たせることを可能にし得る。ここに、仕事関数の一覧を挙げる：マグネシウム３．７ｅＶ、カルシウム２．９ｅＶ、ストロンチウム２．６ｅＶ、バリウム２．５ｅＶ、リチウム２．９ｅＶ、ナトリウム２．４ｅＶ、カリウム２．３ｅＶ、ルビジウム２．３ｅＶ及びセシウム２．０ｅＶ（ここでの値は、CRC hand-book of chemistry and physicsに基づいている）。アルミニウムは高い仕事関数（４．２ｅＶ）を有しているが、アルミニウムと低仕事関数の少なくとも１種の金属との適切な混合物は、低い仕事関数をもたらす。低仕事関数は、この出願においては、約４ｅＶ未満を意味している。製造中、導体の仕事関数は、金属材料を適切に混合することによって制御され得る。従って、或る仕事関数が望まれる場合、金属材料は、この目的が達成され得るように混合され得る。適切な混合物は、例えば実験によって見つけられ得る。既製の導体では、アルカリ土類金属及び／又はアルカリ金属の量が仕事関数を決定する。
【００１４】
金属材料は、不活性雰囲気中又は真空中で、少なくとも１種のプロセス制御剤（process control agent）を用いて微粉砕され得る。不活性材料は、化学的に反応するものではない。また、金属粒子は、微粉砕せずとも、それ自体で適切であり得る。
【００１５】
金属材料は、金属粒子を含んだ金属粉末でもよい。径などの金属粒子の大きさは、約１０マイクロメートルであり得る。しかしながら、金属粒子は、それよりも大きくても又は小さくてもよい。金属粒子は、例えば酸化を原因とした電気絶縁性の表面を有し得る。典型的には、低仕事関数の金属は容易に酸化する。微粉砕中、絶縁性表面を除去することができ、導電性表面が金属粒子に形成され得る。微粉砕が不活性雰囲気中で又は真空中で行われ、この不活性雰囲気又は真空は再酸化を防ぐので、導体表面は、導電性のままである。微粉砕は、粒子の形状を変化させ、微粉砕された粒子の大きさが約５マイクロメートルであり得るように粒子の大きさを減少させ得るが、前記粒子は、それよりも大きくてもよいし、それよりも小さくてもよい。形状及び大きさの双方は、インクの品質に影響を及ぼす。
【００１６】
微粉砕プロセスは、プロセス制御剤を用いずに行われてもよい。しかしながら、１種以上のプロセス制御剤が微粉砕プロセスに必要であることが通常である。少なくとも１種のプロセス制御剤が使用される場合、それは、先の金属粒子と反応するものでなくてもよい。考えられるプロセス制御剤は、炭化水素（ヘプタン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、エーテルなど）などの有機溶媒である。例えば、ヘキサン及びステアリン酸の組み合わせが、プロセス制御剤として使用され得る。ヘキサンはステアリン酸を溶解させる溶媒であり、ステアリン酸などは、金属粒子が凝集するのを防ぐ。
【００１７】
１種以上の金属がインクを作るのに使用される場合、各々の金属材料は別個に微粉砕されてもよく、微粉砕後に、微粉砕された金属粒子が混合されてもよい。或いは、幾つかの金属材料が、同じ微粉砕機内で、同時に微粉砕されてもよい。
【００１８】
図２は、共に粉砕された金属粒子の混合物を示している。各粒子２００中の金属は、この例では、マグネシウム及びアルミニウムである。微粉砕プロセスは、これら粒子を、それらが合金を形成するように密に圧縮してもよい。
【００１９】
図３は、別個に微粉砕され、その後混合された金属粒子の混合物を示している。この例における微粒子３００、３０２は、アルミニウム及びカルシウムからなる。また、共に微粉砕するか又は別個に粉砕するかに拘わらず、２種を超える金属を混合することもできる。
【００２０】
最後に、微粉砕された金属粉末を不活性雰囲気中でバインダ及び溶媒と混合することによって、インクが作られ得る。バインダは、先の金属粒子と反応しない材料であり得る。バインダは、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどであり得る。混合は、例えば、ハイシアミキサを使用して行われ得る。また、この製造は、大きさ及び形状が適切であり、酸化していない表面を有した金属粒子から始まってもよく、それらは、バインダと直接混合されて、インクを形成し得る。
【００２１】
インクが準備された後、導体が印刷され得る。これは、このインクを物体に印刷することで行われ得る。印刷方法は、グラビア印刷でもよいし、スクリーン印刷でもよいし、又はフレキソ印刷でもよい。先の物体は、部品又は基板であり得る。
【００２２】
図４を参照しながら、印刷の一例としてのグラビア印刷法について考察する。適切である多くの他の機械的な印刷方法が存在するが、印刷方法自体は、それだけで知られており、説明する必要はないことが想定される。硬いか又は柔軟な物体４００が、２つのロール４０２、４０４の間を通り得る。物体４００は、多層構造を有した部品における或る層を構成し得る。ロール４０２は、ロール４０２の表面がインク４０６を収容したポット４０８中に浸されたときにインク４０６が転写される複数のセル４０２０を有し得る。これらセルは、ロール４０２における溝部であり得る。ロール４０２上の過剰なインクを除去するために、ドクターブレード４１０が使用され得る。ロール４０４は、インク４０６を物体４００の表面に転写させるために、物体４００及びロール４０２を動かして互いに直接接触させ得る。直接接触において、ロール４０２は、物体４００に物理的に接触し得る。ロール４０４は、ロール４０２が物体４００の印刷可能表面に対して押し付けられるように、ロール４０２、４０４の間の圧縮を強い得る。この部品のインク４０６が転写させられる層は、物体４００でもよいし、又は予め物体４００上に処理された層であってもよい。転写は、回転ロール４０２、４０４を使用して、連続基板をroll-to-rollプロセスに通すことによって行われてもよい。
【００２３】
インク４０６の粘度及び表面張力は、別々のセル４０２０から転写されるインクの液滴が結合して、それらが転写される層上に均一な層４１２を形成するように制御され得る。粘度及び表面張力が低いほど、インク４０６が塗られて均一な層を形成するのがより容易になる。インクは、所望の形状の導体パターンで印刷される。
【００２４】
インクの粘度は、印刷方法に依存した広範囲において多様であり得る。出来上がった層の品質は、例えば、印刷速度並びにロール４０２に対するドクターブレードの角度及び力などによって制御され得る。グラビア塗布法を用いると、非常に多数の部品を同一のロールで製造することができ、処理速度は、分当たり数百メートルを上回り得る。回転ロールから部品の層へのインクの転写における利点の１つは、それが低温プロセスにおける高速製造を可能にすることである。
【００２５】
物体４００上のインクは、導体を形成するために、不活性雰囲気中又は真空中で硬化され得る。硬化が紫外線または赤外線照射によって行われ得る、及び／又は、乾燥が室温で又は高められた温度、例えば１５０℃で行われ得る。硬化中、溶媒が気化し、得られた導体は硬い固体となる。
【００２６】
導電パターンのインクが硬化したら、この製品は、他の場所に搬送されてもよいし、又は販売されてもよい。しかしながら、導体は、酸化を防ぐために、常に、不活性雰囲気中又は真空中で保存されねばならない。
【００２７】
図５Ａは、部品５０２上の導体５００の正面図を示している。導体５００は、保護外層５０４により、不活性雰囲気中で保護され得る。任意の適切な材料からなり得る保護外層５０４は、導電性材料が不活性雰囲気とは異なる媒体と反応するのを防ぎ、それにより、この保護外層５０４は、部品５０２が、例えば、標準の空気（normal air）又は反応性雰囲気へと移動されるときに、導体５００の導電性を確保し且つ維持する。適切な材料は、例えば実験により見つけられ得る。
【００２８】
図５Ｂは、部品５０２上の導体５００の側面図を示している。この図においても、導体５００は、保護外層５０４により、不活性雰囲気中で保護され得る。更に、導体５００との電気的接点を有したワイヤが示されており、このワイヤ５０６は、保護外層５０４を通り抜けている。ワイヤ５０６は、電源（図５Ｂには図示していない）に接続していてもよい。
【００２９】
不活性雰囲気又は真空は、微粉砕から硬化までの前記処理において連続的に必要とされる。不活性ガスは、希ガスなどの単体の不活性ガス又は希ガスの混合物であり得る。非放射性の希ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）及び／又はクリプトン（Ｋｒ）である。また、不活性ガスは、窒素などの分子ガスでもよいし、適切な分子
ガスの混合物でもよい。また、不活性ガスは、１種以上の希ガスと１種以上の分子ガスとの組み合わせでもよい。
【００３０】
図６は、導体を形成するためのインクを製造する方法を再度示している。工程６００では、インクを形成するために、酸化していない金属粒子が、不活性雰囲気中でバインダへと混合され、先の金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでいる。
【００３１】
図７は、導体を形成する方法を再度示している。工程７００では、図６に記載した方法によって製造されたインクが、導体を形成するために、不活性雰囲気中又は真空中で、先の物体上に硬化される。インク及び導体は、導体が保護外層を手に入れる瞬間まで、酸化から保護される。
【００３２】
上では、添付の図面に従った一例を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明は、それらに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内において幾つかの方法で変更され得ることは明らかである。
【発明の概要】
【０００１】
分野
本発明は、導電性インク、導体及びそれらの製造方法に関する。
【０００２】
背景
電子工学には、導体を製造するための数多くの方法がある。導体は、導電性インクを使用し、このインクを室温か又は高速製造を可能にする例えば約１５０℃のオーブン内で硬化させることによって、基板上に印刷され得る。このインクは、通常、銀粉末をバインダ及び溶媒の混合物へと添加することによって作られる。銅及び金などの他の金属を使用することもできる。実際の導体へのインクの硬化中に溶媒が蒸発する際、銀粒子は、互いとの物理的接点を形成して、優れた導電性を導体にもたらすと考えられ得る。
【０００３】
使用される銀及び他の金属は優れた導電性を有しているが、それらの仕事関数は高い。使用される金属の仕事関数は、約４．５ｅＶであり、ほんの僅かなばらつきがある。仕事関数は、固体材料から１つの電子を解放するのに必要とされるエネルギーを意味している。使用される金属の間で事実上一定である高い仕事関数は、低い性能及び効率をもたらす。これは、これら材料からなる導体に動作電圧を通す電子デバイスにおいて、高い動作電圧として及び高いエネルギー消費量に見ることができる。しかしながら、多くの電子デバイスはそれらの電源として電池を有しており、これら電子デバイスのエネルギー消費用途の数は増加しているため、効率及び性能は、絶えず改善されるべきである。従って、例えば、エネルギー消費量を低下させ、再充電の間隔を延ばすために、動作電圧を低めることへの要求がある。
【０００４】
発明の簡単な説明
本発明の目的は、改善された解決策を提供することである。本発明の或る側面に従うと、導体を形成するための、金属粒子とバインダとを含んだインクが提供される。前記金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していない。
【０００５】
本発明の他の側面に従うと、金属粒子とバインダとを含んだインクを使用して形成される導体が提供される。前記金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していない。
【０００６】
本発明の他の側面に従うと、金属粒子とバインダとを含んだインクを使用して形成される電極が提供される。前記電極の前記金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していない。
【０００７】
本発明の他の側面に従うと、導体を形成するための、金属粒子を含んだインクの製造方法が提供される。前記方法は、インクを形成するために、酸化していない金属粒子を不活性雰囲気中でバインダへと混合させることを含んでおり、前記金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでいる。
【０００８】
本発明は幾つかの利点を提供する。先の解決策は、アルカリ土類金属及び／又はアルカリ金属を含んだインクを使用して導体を印刷することを可能にする。アルカリ土類金属及び／又はアルカリ金属の使用は、仕事関数を低め、動作電圧及びエネルギー消費量を制御すること及び必要な場合にこれらを減少させることを可能にする。
【０００９】
図面の一覧
以下において、態様及び添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、或る電子部品を示している。
【図２】図２は、共に微粉砕された（milled）金属粒子の混合物を示している。
【図３】図３は、別個に微粉砕され、その後混合された金属粒子の混合物を示している。
【図４】図４は、グラビア印刷法を示している。
【図５】図５Ａは、保護層を有した導体を示している。図５Ｂは、保護層及びワイヤを有した導体を示している。
【図６】図６は、インクの製造方法のフローチャートを示している。
【図７】図７は、導体の形成方法のフローチャートを示している。
【００１１】
態様の説明
図１を参照しながら、或る電子部品の一例について考察する。この部品は、ＯＬＥＤ部品（有機発光デバイス）、ＯＳＣ（有機太陽電池）、ＯＦＥＴ（有機電界効果トランジスタ）などの光電子部品であり得る。しかしながら、一般に、先の部品は、例えばアンテナなどの、電極間に作動部（operational parts）を含んでいると考えられ得る任意の電子部品でもよい。この例において、先の部品は、第１電極１００と、少なくとも１つの能動層（active layer）１０２と、第２電極１０４とを含み得る。電極１００、１０４は、適切な動作のための電気エネルギーをこの部品の能動層１０２に提供する導体である。ＯＬＥＤ部品の能動層１０２では、電流の電荷担体である電子と正孔との再結合が起こり得て、この例では、この再結合が、光放射の形態で、エネルギーを放出し得る。
【００１２】
この部品の電極１００、１０４の少なくとも一方は、適切なインクを使用して印刷され得る。このインクは、アルカリ土類金属、アルカリ金属又はアルカリ土類金属とアルカリ金属との両方を含んだ金属材料を使用して調製され得る。有用なアルカリ土類金属は、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）及びバリウム（Ｂａ）である。ベリリウム（Ｂｅ）は除外され得る。アルカリ金属は、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）及びセシウム（Ｃｓ）である。放射性金属のラジウム（Ｒａ）及びフランシウム（Ｆｒ）は、実際には使用できない。先の金属材料は、元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属を更に含んでもよい。これらの金属の一例として、アルミニウム（Ａｌ）が、例えばマグネシウム又はカルシウムと混合され得る。
【００１３】
これらの金属又はこれら金属の組み合わせの仕事関数は、低められて、部品に高い性能及び効率を持たせることを可能にし得る。ここに、仕事関数の一覧を挙げる：マグネシウム３．７ｅＶ、カルシウム２．９ｅＶ、ストロンチウム２．６ｅＶ、バリウム２．５ｅＶ、リチウム２．９ｅＶ、ナトリウム２．４ｅＶ、カリウム２．３ｅＶ、ルビジウム２．３ｅＶ及びセシウム２．０ｅＶ（ここでの値は、CRC hand-book of chemistry and physicsに基づいている）。アルミニウムは高い仕事関数（４．２ｅＶ）を有しているが、アルミニウムと低仕事関数の少なくとも１種の金属との適切な混合物は、低い仕事関数をもたらす。低仕事関数は、この出願においては、約４ｅＶ未満を意味している。製造中、導体の仕事関数は、金属材料を適切に混合することによって制御され得る。従って、或る仕事関数が望まれる場合、金属材料は、この目的が達成され得るように混合され得る。適切な混合物は、例えば実験によって見つけられ得る。既製の導体では、アルカリ土類金属及び／又はアルカリ金属の量が仕事関数を決定する。
【００１４】
金属材料は、不活性雰囲気中又は真空中で、少なくとも１種のプロセス制御剤（process control agent）を用いて微粉砕され得る。不活性材料は、化学的に反応するものではない。また、金属粒子は、微粉砕せずとも、それ自体で適切であり得る。
【００１５】
金属材料は、金属粒子を含んだ金属粉末でもよい。径などの金属粒子の大きさは、約１０マイクロメートルであり得る。しかしながら、金属粒子は、それよりも大きくても又は小さくてもよい。金属粒子は、例えば酸化を原因とした電気絶縁性の表面を有し得る。典型的には、低仕事関数の金属は容易に酸化する。微粉砕中、絶縁性表面を除去することができ、導電性表面が金属粒子に形成され得る。微粉砕が不活性雰囲気中で又は真空中で行われ、この不活性雰囲気又は真空は再酸化を防ぐので、導体表面は、導電性のままである。微粉砕は、粒子の形状を変化させ、微粉砕された粒子の大きさが約５マイクロメートルであり得るように粒子の大きさを減少させ得るが、前記粒子は、それよりも大きくてもよいし、それよりも小さくてもよい。形状及び大きさの双方は、インクの品質に影響を及ぼす。
【００１６】
微粉砕プロセスは、プロセス制御剤を用いずに行われてもよい。しかしながら、１種以上のプロセス制御剤が微粉砕プロセスに必要であることが通常である。少なくとも１種のプロセス制御剤が使用される場合、それは、先の金属粒子と反応するものでなくてもよい。考えられるプロセス制御剤は、炭化水素（ヘプタン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、ペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、エーテルなど）などの有機溶媒である。例えば、ヘキサン及びステアリン酸の組み合わせが、プロセス制御剤として使用され得る。ヘキサンはステアリン酸を溶解させる溶媒であり、ステアリン酸などは、金属粒子が凝集するのを防ぐ。
【００１７】
１種以上の金属がインクを作るのに使用される場合、各々の金属材料は別個に微粉砕されてもよく、微粉砕後に、微粉砕された金属粒子が混合されてもよい。或いは、幾つかの金属材料が、同じ微粉砕機内で、同時に微粉砕されてもよい。
【００１８】
図２は、共に粉砕された金属粒子の混合物を示している。各粒子２００中の金属は、この例では、マグネシウム及びアルミニウムである。微粉砕プロセスは、これら粒子を、それらが合金を形成するように密に圧縮してもよい。
【００１９】
図３は、別個に微粉砕され、その後混合された金属粒子の混合物を示している。この例における微粒子３００、３０２は、アルミニウム及びカルシウムからなる。また、共に微粉砕するか又は別個に粉砕するかに拘わらず、２種を超える金属を混合することもできる。
【００２０】
最後に、微粉砕された金属粉末を不活性雰囲気中でバインダ及び溶媒と混合することによって、インクが作られ得る。バインダは、先の金属粒子と反応しない材料であり得る。バインダは、例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどであり得る。混合は、例えば、ハイシアミキサを使用して行われ得る。また、この製造は、大きさ及び形状が適切であり、酸化していない表面を有した金属粒子から始まってもよく、それらは、バインダと直接混合されて、インクを形成し得る。
【００２１】
インクが準備された後、導体が印刷され得る。これは、このインクを物体に印刷することで行われ得る。印刷方法は、グラビア印刷でもよいし、スクリーン印刷でもよいし、又はフレキソ印刷でもよい。先の物体は、部品又は基板であり得る。
【００２２】
図４を参照しながら、印刷の一例としてのグラビア印刷法について考察する。適切である多くの他の機械的な印刷方法が存在するが、印刷方法自体は、それだけで知られており、説明する必要はないことが想定される。硬いか又は柔軟な物体４００が、２つのロール４０２、４０４の間を通り得る。物体４００は、多層構造を有した部品における或る層を構成し得る。ロール４０２は、ロール４０２の表面がインク４０６を収容したポット４０８中に浸されたときにインク４０６が転写される複数のセル４０２０を有し得る。これらセルは、ロール４０２における溝部であり得る。ロール４０２上の過剰なインクを除去するために、ドクターブレード４１０が使用され得る。ロール４０４は、インク４０６を物体４００の表面に転写させるために、物体４００及びロール４０２を動かして互いに直接接触させ得る。直接接触において、ロール４０２は、物体４００に物理的に接触し得る。ロール４０４は、ロール４０２が物体４００の印刷可能表面に対して押し付けられるように、ロール４０２、４０４の間の圧縮を強い得る。この部品のインク４０６が転写させられる層は、物体４００でもよいし、又は予め物体４００上に処理された層であってもよい。転写は、回転ロール４０２、４０４を使用して、連続基板をroll-to-rollプロセスに通すことによって行われてもよい。
【００２３】
インク４０６の粘度及び表面張力は、別々のセル４０２０から転写されるインクの液滴が結合して、それらが転写される層上に均一な層４１２を形成するように制御され得る。粘度及び表面張力が低いほど、インク４０６が塗られて均一な層を形成するのがより容易になる。インクは、所望の形状の導体パターンで印刷される。
【００２４】
インクの粘度は、印刷方法に依存した広範囲において多様であり得る。出来上がった層の品質は、例えば、印刷速度並びにロール４０２に対するドクターブレードの角度及び力などによって制御され得る。グラビア塗布法を用いると、非常に多数の部品を同一のロールで製造することができ、処理速度は、分当たり数百メートルを上回り得る。回転ロールから部品の層へのインクの転写における利点の１つは、それが低温プロセスにおける高速製造を可能にすることである。
【００２５】
物体４００上のインクは、導体を形成するために、不活性雰囲気中又は真空中で硬化され得る。硬化が紫外線または赤外線照射によって行われ得る、及び／又は、乾燥が室温で又は高められた温度、例えば１５０℃で行われ得る。硬化中、溶媒が気化し、得られた導体は硬い固体となる。
【００２６】
導電パターンのインクが硬化したら、この製品は、他の場所に搬送されてもよいし、又は販売されてもよい。しかしながら、導体は、酸化を防ぐために、常に、不活性雰囲気中又は真空中で保存されねばならない。
【００２７】
図５Ａは、部品５０２上の導体５００の正面図を示している。導体５００は、保護外層５０４により、不活性雰囲気中で保護され得る。任意の適切な材料からなり得る保護外層５０４は、導電性材料が不活性雰囲気とは異なる媒体と反応するのを防ぎ、それにより、この保護外層５０４は、部品５０２が、例えば、標準の空気（normal air）又は反応性雰囲気へと移動されるときに、導体５００の導電性を確保し且つ維持する。適切な材料は、例えば実験により見つけられ得る。
【００２８】
図５Ｂは、部品５０２上の導体５００の側面図を示している。この図においても、導体５００は、保護外層５０４により、不活性雰囲気中で保護され得る。更に、導体５００との電気的接点を有したワイヤが示されており、このワイヤ５０６は、保護外層５０４を通り抜けている。ワイヤ５０６は、電源（図５Ｂには図示していない）に接続していてもよい。
【００２９】
不活性雰囲気又は真空は、微粉砕から硬化までの前記処理において連続的に必要とされる。不活性ガスは、希ガスなどの単体の不活性ガス又は希ガスの混合物であり得る。非放射性の希ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）及び／又はクリプトン（Ｋｒ）である。また、不活性ガスは、窒素などの分子ガスでもよいし、適切な分子
ガスの混合物でもよい。また、不活性ガスは、１種以上の希ガスと１種以上の分子ガスとの組み合わせでもよい。
【００３０】
図６は、導体を形成するためのインクを製造する方法を再度示している。工程６００では、インクを形成するために、酸化していない金属粒子が、不活性雰囲気中でバインダへと混合され、先の金属粒子は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでいる。
【００３１】
図７は、導体を形成する方法を再度示している。工程７００では、図６に記載した方法によって製造されたインクが、導体を形成するために、不活性雰囲気中又は真空中で、先の物体上に硬化される。インク及び導体は、導体が保護外層を手に入れる瞬間まで、酸化から保護される。
【００３２】
上では、添付の図面に従った一例を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明は、それらに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内において幾つかの方法で変更され得ることは明らかである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体を形成するためのインクであって、前記インクは金属粒子とバインダとを含んでおり、前記金属粒子（２００、３００、３０２）は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していないことを特徴とするインク。
【請求項２】
請求項１記載のインクであって、各金属粒子（２００、３００、３０２）は、アルカリ土類金属、アルカリ金属の少なくとも１種を少なくとも部分的に含んでいることを特徴とするインク。
【請求項３】
請求項１記載のインクであって、前記金属粒子（３００、３０２）の一部はアルカリ土類金属を含んでおり、前記金属粒子（３００、３０２）の一部はアルカリ金属を含んでいることを特徴とするインク。
【請求項４】
請求項１記載のインクであって、前記インク中のアルカリ土類金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を決定するために使用されることを特徴とするインク。
【請求項５】
請求項１記載のインクであって、前記インク中のアルカリ金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を決定するために使用されることを特徴とするインク。
【請求項６】
請求項１記載のインクであって、前記金属粒子（２００、３００、３０２）はマグネシウムを含んでいることを特徴とするインク。
【請求項７】
請求項１記載のインクであって、金属粒子（２００、３００、３０２）はカルシウムを含んでいることを特徴とするインク。
【請求項８】
請求項１記載のインクであって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、マグネシウム及びカルシウムを含んでいることを特徴とするインク。
【請求項９】
請求項１記載のインクであって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属を更に含んでいることを特徴とするインク。
【請求項１０】
請求項９記載のインクであって、元素の周期表の第３族乃至第１５族の前記少なくとも１種の金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を調節するために使用されることを特徴とするインク。
【請求項１１】
金属粒子とバインダとを含んだインクを使用して形成される導体であって、前記金属粒子（２００、３００、３０２）は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含み、前記金属粒子は酸化していないことを特徴とする導体。
【請求項１２】
請求項１１記載の導体であって、前記導体（５００）は、反応性雰囲気中で前記導体（５００）の導電性を維持するための保護外層（５０４）を有していることを特徴とする導体。
【請求項１３】
請求項１１記載の導体であって、各金属粒子（２００、３００、３０２）は、アルカリ土類金属、アルカリ金属の少なくとも１種を少なくとも部分的に含んでいることを特徴とする導体。
【請求項１４】
請求項１１記載の導体であって、前記金属粒子（２００、３００、３０２）の一部はアルカリ土類金属を含んでおり、前記金属粒子の一部はアルカリ金属を含んでいることを特徴とする導体。
【請求項１５】
請求項１１記載の導体であって、前記導体中のアルカリ土類金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を決定するために使用されていること特徴とする導体。
【請求項１６】
請求項１１記載の導体であって、前記導体中のアルカリ金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を決定するために使用されていることを特徴とする導体。
【請求項１７】
請求項１１記載の導体であって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、マグネシウムを含んでいることを特徴とする導体。
【請求項１８】
請求項１１記載の導体であって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、カルシウムを含んでいることを特徴とする導体。
【請求項１９】
請求項１１記載の導体であって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、マグネシウム及びカルシウムを含んでいることを特徴とする導体。
【請求項２０】
請求項１１記載の導体であって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属を更に含んでいることを特徴とする導体。
【請求項２１】
請求項２０記載のインクであって、元素の周期表の第３族乃至第１５族の前記少なくとも１種の金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を調節するために使用されることを特徴とするインク。
【請求項２２】
金属粒子とバインダとを含んだインクを使用して形成される電極であって、前記電極の前記金属粒子（２００、３００、３０２）は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していないことを特徴とする電極。
【請求項２３】
導体を形成するためのインクを製造する方法であって、前記インクは金属粒子を含んでおり、
放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んだ、酸化していない金属粒子（２００、３００、３０２）を、インクを形成するために、不活性雰囲気中でバインダへと混合させること（６００）
を特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法であって、粉末中の金属粒子（２００、３００、３０２）に酸化していない導電性表面を形成するために、粉末の形態にある金属材料を、不活性雰囲気中又は真空中で微粉砕することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法であって、前記微粉砕が、少なくとも１種のプロセス制御剤を用いて行われることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、前記インク中のアルカリ土類金属の量によって調節することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、前記インク中のアルカリ金属の量によって調節することを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属と前記金属粒子（２００、３００、３０２）とを混合させることによって調節することを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２３記載の方法であって、プロセス制御剤は、炭化水素であることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２３記載の方法であって、プロセス制御剤は、ステアリン酸又はオクタン酸であることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２３記載の方法であって、前記バインダは、ポリスチレン又はポリメチルメタクリレートであることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２３記載の方法であって、前記不活性雰囲気は、分子の窒素であることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２３記載の方法であって、前記不活性雰囲気は、希ガスであることを特徴とする方法。
【請求項３４】
導体を形成する方法であって、前記方法は金属粒子とバインダとを含んだ導電性インクを使用して導体を印刷することを含んでおり、
前記インクを物体（４００、５０２）に印刷することと、
導体を形成するために、前記物体（４００、５０２）上の前記インクを不活性雰囲気中又は真空中で硬化させること（７００）と、
前記インクは、請求項２３記載のインクの製造方法によって製造されていることと
を特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、アルカリ土類金属の量によって決定することを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、アルカリ金属の量によって決定することを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３４記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、前記金属粒子（２００、３００、３０２）中における元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属の量によって決定することを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３４記載の方法であって、印刷がグラビア印刷によって行われることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３４記載の方法であって、印刷がスクリーン印刷によって行われることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３４記載の方法であって、印刷がフレキソ印刷によって行われることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３４記載の方法であって、前記不活性雰囲気は、分子窒素であることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項３４記載の方法であって、前記不活性雰囲気は、希ガスであることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項３４記載の方法であって、反応性媒体において前記導体（５００）の導電性を維持するために、前記導体（５００）を保護外層（５０４）で保護することを特徴とする方法。
【請求項１】
導体を形成するためのインクであって、前記インクは金属粒子とバインダとを含んでおり、前記金属粒子（２００、３００、３０２）は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していないことを特徴とするインク。
【請求項２】
請求項１記載のインクであって、各金属粒子（２００、３００、３０２）は、アルカリ土類金属、アルカリ金属の少なくとも１種を少なくとも部分的に含んでいることを特徴とするインク。
【請求項３】
請求項１記載のインクであって、前記金属粒子（３００、３０２）の一部はアルカリ土類金属を含んでおり、前記金属粒子（３００、３０２）の一部はアルカリ金属を含んでいることを特徴とするインク。
【請求項４】
請求項１記載のインクであって、前記インク中のアルカリ土類金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を決定するために使用されることを特徴とするインク。
【請求項５】
請求項１記載のインクであって、前記インク中のアルカリ金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を決定するために使用されることを特徴とするインク。
【請求項６】
請求項１記載のインクであって、前記金属粒子（２００、３００、３０２）はマグネシウムを含んでいることを特徴とするインク。
【請求項７】
請求項１記載のインクであって、金属粒子（２００、３００、３０２）はカルシウムを含んでいることを特徴とするインク。
【請求項８】
請求項１記載のインクであって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、マグネシウム及びカルシウムを含んでいることを特徴とするインク。
【請求項９】
請求項１記載のインクであって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属を更に含んでいることを特徴とするインク。
【請求項１０】
請求項９記載のインクであって、元素の周期表の第３族乃至第１５族の前記少なくとも１種の金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を調節するために使用されることを特徴とするインク。
【請求項１１】
金属粒子とバインダとを含んだインクを使用して形成される導体であって、前記金属粒子（２００、３００、３０２）は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含み、前記金属粒子は酸化していないことを特徴とする導体。
【請求項１２】
請求項１１記載の導体であって、前記導体（５００）は、反応性雰囲気中で前記導体（５００）の導電性を維持するための保護外層（５０４）を有していることを特徴とする導体。
【請求項１３】
請求項１１記載の導体であって、各金属粒子（２００、３００、３０２）は、アルカリ土類金属、アルカリ金属の少なくとも１種を少なくとも部分的に含んでいることを特徴とする導体。
【請求項１４】
請求項１１記載の導体であって、前記金属粒子（２００、３００、３０２）の一部はアルカリ土類金属を含んでおり、前記金属粒子の一部はアルカリ金属を含んでいることを特徴とする導体。
【請求項１５】
請求項１１記載の導体であって、前記導体中のアルカリ土類金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を決定するために使用されていること特徴とする導体。
【請求項１６】
請求項１１記載の導体であって、前記導体中のアルカリ金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を決定するために使用されていることを特徴とする導体。
【請求項１７】
請求項１１記載の導体であって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、マグネシウムを含んでいることを特徴とする導体。
【請求項１８】
請求項１１記載の導体であって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、カルシウムを含んでいることを特徴とする導体。
【請求項１９】
請求項１１記載の導体であって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、マグネシウム及びカルシウムを含んでいることを特徴とする導体。
【請求項２０】
請求項１１記載の導体であって、金属粒子（２００、３００、３０２）は、元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属を更に含んでいることを特徴とする導体。
【請求項２１】
請求項２０記載のインクであって、元素の周期表の第３族乃至第１５族の前記少なくとも１種の金属の量は、前記インクからなる前記導体の仕事関数を調節するために使用されることを特徴とするインク。
【請求項２２】
金属粒子とバインダとを含んだインクを使用して形成される電極であって、前記電極の前記金属粒子（２００、３００、３０２）は、放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んでおり、前記金属粒子は酸化していないことを特徴とする電極。
【請求項２３】
導体を形成するためのインクを製造する方法であって、前記インクは金属粒子を含んでおり、
放射性金属を除く、アルカリ土類金属、アルカリ金属及びベリリウムの少なくとも１種を含んだ、酸化していない金属粒子（２００、３００、３０２）を、インクを形成するために、不活性雰囲気中でバインダへと混合させること（６００）
を特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３記載の方法であって、粉末中の金属粒子（２００、３００、３０２）に酸化していない導電性表面を形成するために、粉末の形態にある金属材料を、不活性雰囲気中又は真空中で微粉砕することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法であって、前記微粉砕が、少なくとも１種のプロセス制御剤を用いて行われることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、前記インク中のアルカリ土類金属の量によって調節することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、前記インク中のアルカリ金属の量によって調節することを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属と前記金属粒子（２００、３００、３０２）とを混合させることによって調節することを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２３記載の方法であって、プロセス制御剤は、炭化水素であることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２３記載の方法であって、プロセス制御剤は、ステアリン酸又はオクタン酸であることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２３記載の方法であって、前記バインダは、ポリスチレン又はポリメチルメタクリレートであることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２３記載の方法であって、前記不活性雰囲気は、分子の窒素であることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２３記載の方法であって、前記不活性雰囲気は、希ガスであることを特徴とする方法。
【請求項３４】
導体を形成する方法であって、前記方法は金属粒子とバインダとを含んだ導電性インクを使用して導体を印刷することを含んでおり、
前記インクを物体（４００、５０２）に印刷することと、
導体を形成するために、前記物体（４００、５０２）上の前記インクを不活性雰囲気中又は真空中で硬化させること（７００）と、
前記インクは、請求項２３記載のインクの製造方法によって製造されていることと
を特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、アルカリ土類金属の量によって決定することを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、アルカリ金属の量によって決定することを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３４記載の方法であって、前記インクからなる前記導体の仕事関数を、前記金属粒子（２００、３００、３０２）中における元素の周期表の第３族乃至第１５族の少なくとも１種の金属の量によって決定することを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３４記載の方法であって、印刷がグラビア印刷によって行われることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３４記載の方法であって、印刷がスクリーン印刷によって行われることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３４記載の方法であって、印刷がフレキソ印刷によって行われることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３４記載の方法であって、前記不活性雰囲気は、分子窒素であることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項３４記載の方法であって、前記不活性雰囲気は、希ガスであることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項３４記載の方法であって、反応性媒体において前記導体（５００）の導電性を維持するために、前記導体（５００）を保護外層（５０４）で保護することを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１０−５２６１６５（Ｐ２０１０−５２６１６５Ａ）
【公表日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０４７７７（Ｐ２０１０−５０４７７７）
【出願日】平成２０年４月２９日（２００８．４．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＩ２００８／０５０２３５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１３５６３２
【国際公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（５０１３７４３９０）バルティオン テクニリーネン トゥトキムスケスクス (16)
【住所又は居所原語表記】Ｖｕｏｒｉｍｉｅｈｅｎｔｉｅ ５， Ｆｉｎ−０２１５０， Ｅｓｐｏｏ， Ｆｉｎｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２９日（２００８．４．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＩ２００８／０５０２３５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１３５６３２
【国際公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【出願人】（５０１３７４３９０）バルティオン テクニリーネン トゥトキムスケスクス (16)
【住所又は居所原語表記】Ｖｕｏｒｉｍｉｅｈｅｎｔｉｅ ５， Ｆｉｎ−０２１５０， Ｅｓｐｏｏ， Ｆｉｎｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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