含金属微粒的分散液、其制造方法及具有金属膜的物品技术

本发明专利技术提供耐氧化性和分散稳定性良好的可形成导电性良好的金属膜的含有金属微粒的分散液、其制造方法及具有导电性良好的金属膜的物品。含有金属微粒的分散液的制造方法是在惰性气氛下于６０～３５０℃对含有分散介质、分散于该分散介质中的平均粒径５０ｎｍ以下的氢化金属微粒和具有氨基的碳数４～１０００的有机化合物的含氢化金属微粒的分散液进行加热；利用该制造方法获得的含有金属微粒的分散液；具备将含有金属微粒的分散液涂布于基材上并烧成而形成的金属膜的物品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含金属微粒的分散液、其制造方法及具有由含有该金属微粒的分散液形成的金属膜的物品。
技术介绍
近年，提出了以所要的图案形状涂布使铜等金属微粒分散于分散介质而形成的含金属微粒的分散液，再对涂膜进行烧成，藉此使金属微粒之间互相烧结而形成金属膜的方法。(1)通过喷墨印刷法涂布含金属微粒的分散液并烧成，进行印刷配线等的电路图的形成及修复、半导体封装内的层间配线、印刷配线板和电子元器件的接合等方法(专利文献1)。(2)替代锡焊，涂布含金属微粒分散液并烧成，将金属间接合的方法(专利文献2)。(3)涂布含金属微粒的分散液并烧成，形成电子材料领域的镀膜的方法(专利文献3)。(1)～(3)的方法是利用了金属微粒的表面融化现象的方法。已知金属微粒的表面融化现象是由粒子表面原子的异常晶格振动引起的，该现象中，金属微粒的粒径越小表面原子比例越高表面熔化温度越低。已知金属为铜时，块体的熔点为1083℃，但为粒径10nm左右的微粒时，从约150℃起就发生表面熔化。该现象由于依赖于金属微粒的粒径，因此只要微粒间不完全粘合，如果一个一个微粒都具有规定的粒径，则即使是缔合状态也会发生。但是，金属微粒易被氧化，特别是粒径为100nm以下时，由于表面积变大，因此表面氧化的影响变得明显，在形成金属膜时金属微粒的表面被氧化，所以存在不易获得导电性的问题。专利文献1：日本专利特开2002-324966号公报-->专利文献2：日本专利特开2002-126869号公报专利文献3：日本专利特开2002-334618号公报专利技术的揭示本专利技术提供耐氧化性和分散稳定性良好的可形成导电性良好的金属膜的含金属微粒的分散液(本说明书中也将其简称为金属微粒分散液)、其制造方法及具有导电性良好的金属膜的物品。本专利技术的金属微粒分散液的制造方法的特征在于，在惰性气氛下于60～350℃对含氢化金属微粒的分散液(本说明书中也将其简称为氢化金属微粒分散液)进行加热，使所述氢化金属微粒变为金属微粒；所述含氢化金属微粒的分散液含有分散介质、分散于该分散介质中的平均粒径为50nm以下的氢化金属微粒和具有氨基的碳数4～1000的有机化合物。本专利技术中，较好的是通过具有下述(a)～(e)的步骤的方法获得所述氢化金属微粒分散液。(a)将水溶性金属化合物溶于水而调制含有金属离子的水溶液的步骤。(b)在水溶液中加入酸将pH调整为3以下的步骤。(c)在pH被调整为3以下的水溶液中加入具有氨基的有机化合物及非水溶性有机溶剂后对它们进行搅拌而获得悬浮液的步骤。(d)在对悬浮液进行搅拌的同时在悬浮液中加入还原剂来还原金属离子，生成平均粒径50nm以下的氢化金属微粒的步骤。(e)使悬浮液分离成水层和油层后，将油层作为氢化金属微粒分散液回收的步骤。较好的是所述金属为铜或镍。较好的是所述惰性气氛含有1000ppm以下的氧。较好的是所述金属微粒分散液含有平均粒径50nm以下的金属微粒。较好的是100质量％所述金属微粒分散液中含有5～60质量％的金属微粒。较好的是所述氢化金属微粒分散液中，相对于100质量份氢化金属微粒含有1～50质量份的具有氨基的碳数4～1000的有机化合物。-->较好的是100质量％所述氢化金属微粒分散液中含有1～40质量％的氢化金属微粒。本专利技术的金属微粒分散液是利用本专利技术的金属微粒分散液的制造方法获得的分散液。本专利技术的物品具备基材和在该基材上涂布利用本专利技术的金属微粒分散液的制造方法获得的金属微粒分散液并烧成而形成的金属膜。本专利技术的金属微粒分散液的耐氧化性和分散稳定性良好。此外，利用本专利技术的金属微粒分散液可形成导电性良好的金属膜。利用本专利技术的金属微粒分散液的制造方法可制得耐氧化性和分散稳定性良好的能够形成导电性良好的金属膜的金属微粒分散液。本专利技术的物品具有导电性良好的金属膜。实施专利技术的最佳方式<金属微粒分散液的制造方法>本专利技术的金属微粒分散液的制造方法是在惰性气氛下于60～350℃对含有分散介质、分散于该分散介质中的平均粒径为50nm以下的氢化金属微粒和具有氨基的碳数4～1000的有机化合物(以下称为保护剂)的氢化金属微粒分散液进行加热的方法。加热于在容器内加入氢化金属微粒分散液，将容器内部置换为惰性气氛后实施。作为形成惰性气氛的气体，可例举含氮、氩、氦等的气体。该气体中的氧浓度较好为1000ppm以下，更好为200ppm以下。气体中的氧浓度如果为1000ppm以下，则可抑制金属微粒的氧化。加热温度较好为60～350℃，更好为80～200℃。加热温度如果为600℃以上，则可有效进行氢化金属微粒的分解。加热温度如果为350℃以下，则保护剂不会从金属微粒脱离，能够抑制金属微粒的凝集。加热时间可根据加热温度适当选择，通常较好为5～180分钟，更好为30～60℃分钟。加热时间如果为5分钟以上，则可充分地从整体上加热分散液。加热时间如果为180分钟以下，则可缩短处理时间。-->(分散介质)作为分散液的分散介质，从与后述的水溶液混合时可抑制分散介质在水中的溶解、分散介质的特性变化小的角度考虑，优选非水溶性有机溶剂(以下称为有机溶剂)。非水溶性是指在100g室温(20℃)下的水中的溶解度为0.5g以下。作为有机溶剂，优选极性低的溶剂。极性低的有机溶剂与保护剂的亲和性良好。作为有机溶剂，优选不会因制造金属微粒分散液时或者形成金属膜时的加热而热分解的溶剂。有机溶剂的沸点较好为60～350℃，更好为80～200℃。有机溶剂的沸点如果为60℃以上，则氢化金属微粒的分解充分进行。有机溶剂的沸点如果为350℃以下，则有机溶剂的粘度不会变得过高，可均匀地加热分散液。作为有机溶剂，可例举选自辛烷(不溶于水)、癸烷(不溶于水)、十二烷(不溶于水)、十四烷(不溶于水)、癸烯(不溶于水)、十二烯(不溶于水)、十四烯(不溶于水)、二聚戊烯(在100g水中的溶解度为0.001g(20℃))、萜品烯(在100g水中的溶解度为0.5g(20℃))、甲苯(不溶于水)、二甲苯(不溶于水)及(不溶于水)的1种以上的溶剂。(保护剂)保护剂抑制氢化金属微粒及金属微粒的凝集，且抑制氢化金属微粒及金属微粒的氧化。保护剂是具有氨基的碳数4～1000的有机化合物。碳数如果为4以上，则由碳链带来的空间位阻效果显现，分散稳定性提高。碳数如果为1000以下，则分子链不会过长，可抑制保护剂之间的缠绕，分散稳定性不会劣化。碳数较好为4～200，更好为4～20，特好为4～18。保护剂可以是饱和也可以是不饱和的。保护剂优选为直链状。保护剂中的氨基可以存在于分子内的任意位置，从具有热稳定性和合适的蒸气压及处理性良好的角度考虑，优选存在于末端。作为保护剂，从利用氢化金属微粒或金属微粒而牢固地配位结合的角度考虑，优选具有2个以上的氨基的保护剂。作为保护剂，优选在通常的保存环境的温度范围及加热温度范围内不会从氢化金属微粒或金属微粒脱离的保护剂。-->作为具有氨基的碳数4～20的有机化合物，可例举十二烷胺、辛胺、氨基癸烷、硬脂胺、油胺、苯甲胺、硬脂酰胺、油酰胺等。作为保护剂，从使分散稳定性提高的角度考虑，优选具有氨基的碳数4～1000的高分子分散剂。作为高分子分散剂，可例举以下的市售品。毕克(BYK)化学公司制：Anti-Terra-U(本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有金属微粒的分散液的制造方法，其特征在于，在惰性气氛下于６０～３５０℃对含氢化金属微粒的分散液进行加热，使所述氢化金属微粒变为金属微粒；所述含氢化金属微粒的分散液含有分散介质、分散于该分散介质中的平均粒径５０ｎｍ以下的氢化金属微粒和具有氨基的碳数４～１０００的有机化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-7-28 206454/20061.含有金属微粒的分散液的制造方法，其特征在于，在惰性气氛下于60～350℃对含氢化金属微粒的分散液进行加热，使所述氢化金属微粒变为金属微粒；所述含氢化金属微粒的分散液含有分散介质、分散于该分散介质中的平均粒径50nm以下的氢化金属微粒和具有氨基的碳数4～1000的有机化合物。2.如权利要求1所述的含有金属微粒的分散液的制造方法，其特征在于，通过具有下述(a)～(e)的步骤的方法获得所述含氢化金属微粒的分散液：(a)将水溶性金属化合物溶于水而调制含有金属离子的水溶液的步骤，(b)在水溶液中加入酸将pH调整为3以下的步骤，(c)在pH被调整为3以下的水溶液中加入具有氨基的有机化合物及非水溶性有机溶剂后对它们进行搅拌而获得悬浮液的步骤，(d)对悬浮液进行搅拌的同时在其中加入还原剂来还原金属离子，生成平均粒径50nm以下的氢化金属微粒的步骤，(e)使悬浮液分离成水层和油层后，将油层作为含氢化金属微粒的分散液回收的步骤。3.如权利要求1或2所述的含有金属微粒的分散液的制造方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：平社英之，阿部启介，真田恭宏，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]