金属纳米粒子分散体制造技术

提供了一种金属纳米粒子分散体，包括有机溶剂及分散在上述有机溶剂中的含金属粒子。上述含金属粒子包括第一金属纳米粒子和第二金属纳米粒子。每个上述第一金属纳米粒子在至少部分表面具有重均分子量1000以上的高分子化合物。每个上述第二金属纳米粒子在至少部分表面具有重均分子量500以下的低分子化合物。所有第二金属纳米粒子的低分子化合物总量中包括一级胺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及金属纳米粒子分散体。
技术介绍
粒径为100nm以下的金属纳米粒子作为电子用配线形成材料的主要成分而被应用。例如，特开2010-177084号公报提出了以工业规模制备分散稳定性优良的金属纳米粒子的方法。近年来，已研发了用喷墨法将含金属纳米粒子的油墨直接喷射在基板上从而描绘目标配线图案的方法。用于喷墨法的油墨要求金属纳米粒子稳定地分散。通过将描绘的图案烧固而使金属纳米粒子烧结得到的膜需要具有良好的导电性。金纳米粒子和银纳米粒子表面都不易氧化。用含这种粒子的油墨描绘电路图案，再将其烧固，可形成导电性良好的膜。但是，金纳米粒子和银纳米粒子价格都很昂贵。铜纳米粒子比金纳米粒子和银纳米粒子廉价，电迁移耐性高。然而，铜纳米粒子在溶剂中的分散稳定性差，容易凝集。而且，要烧结铜纳米粒子来获得导电膜，与金纳米粒子或银纳米粒子的情况相比必须在更高的温度下烧固。因为铜纳米粒子表面容易氧化，所以烧固在还原性气体氛下进行。获得的导电膜随着氧化成分还原无法避免体积收缩，因此无法获得良好的导电性。
技术实现思路
本专利技术一实施方式的金属纳米粒子分散体包含：有机溶剂；以及分散在上述有机溶剂中的含金属粒子，上述含金属粒子包括第一金属纳米粒子和第二金属纳米粒子，每个上述第一金属纳米粒子至少在其表面的一部分具有高分子化合物，每个上述第二金属纳米粒子至少在其表面的一部分具有低分子化合物，全部上述第二金属纳米粒子上的低分子化合物的总量包括一定量的作为低分子化合物的一级胺。附图说明图1是示出一实施方式的金属纳米粒子分散体的粒度分布图。图2是实施例的金属纳米粒子分散体形成的导电膜的SEM(扫描电镜)照片。图3是比较例的金属纳米粒子分散体形成的导电膜的SEM(扫描电镜)照片。图4是示出实施例的金属纳米粒子分散体形成的金属配线的显微镜照片。具体实施方式下面，说明本专利技术的实施方式。在本实施方式的金属纳米粒子分散体中，含金属粒子分散在有机溶剂中，含金属粒子包括第一金属纳米粒子和第二金属纳米粒子。第一金属纳米粒子在其表面具有重均分子量1000以上的高分子化合物。第一金属纳米粒子表面上的高分子化合物保护该粒子并作为提高分散性的分散剂而起作用。高分子化合物可使用具有包覆第一金属纳米粒子表面的作用的化合物，但不需要一定密集地包覆每个第一金属纳米粒的整个表面。至少在第一金属纳米粒子的部分表面存在高分子化合物，就能达到预期效果。这些高分子化合物在后面说明。第一金属纳米粒子的主要成分可以是选自例如由铜、银、金、铁、铂、钯、锡、镍、钴、钌以及铑组成的组中的金属。所谓主要成分，指占第一金属纳米粒子质量的50％以上的成分。从体积电阻率低的角度，首选铜、银、金及铂，若考虑成本，则优选廉价的铜。在此，以主要成分是铜的情况为例，说明铜纳米粒子的制备方法。作为铜纳米粒子的制备方法，通常所知的有机械破碎法和沉积(build up)法两种。在用机械破碎法的纳米粒子制备中，利用球磨机等粉碎机将块等粉碎产生纳米粒子。用这种机械破碎法制备纳米级的粒子是很困难的。而利用沉积法的纳米粒子制备方法是由金属原子构成纳米粒子的方法。制备纳米粒子主要用沉积法。在本实施方式中，也希望能使用以沉积法制备的纳米粒子。根据沉积法的纳米粒子制备方法大致分为气相法、液相法和固相法。作为气相法，存在以CVD(化学气相沉积(chemical vapor deposition))为中心的化学法和以PVD(物理气相沉积(physical vapor deposition))为中心的物理法。其中，近年来，作为能大量合成纳米粒子的方法，已经开发了作为物理法的“气体中蒸发法”和“热等离子体法”等。液相法是将可溶性铜盐化合物溶液中的铜离子用还原剂还原为铜原子的方法。作为可溶性铜盐化合物溶液，可举出硫酸铜、硝酸铜、氯化铜及焦磷酸铜等。作为还原剂，可使用例如硼氢化钠和肼等。根据这种方法，可获得粒径分布比较窄的铜纳米粒子。固相法是将含铜有机金属络合化合物热分解，直接制备铜纳米粒子的方法。作为含铜有机金属络合化合物，可举出例如β酮羧酸铜盐和长链脂肪族羧酸铜盐等。在例如惰性气体、胺化合物等催化剂存在时，加热至100～300℃左右，这些化合物可热分解。在本实施方式中，使用任何方法制备的铜纳米粒子都可以。液相法一般是在水系液体中合成纳米粒子。实际使用时被有机溶剂取代。铜纳米粒子中也可含有选择由银、金、铁、铂、钯、锡、镍、钴、钌及铑组成的组中的至少一种。这些金属具有抑制铜纳米粒子表面氧化的作用。第一金属纳米粒子可只由金属构成。只由金属构成的纳米粒子烧结后能获得导电性高的膜，这是其优势。这种情况下的金属，既可以是一种金属，也可以是含二种以上金属的合金。若氧含量在规定范围内，则第一金属纳米粒子也可以是金属氧化物粒子。含金属氧化物的纳米粒子具有粒子的分散性提高的优势。也可以将不同构成的多种第一金属纳米粒子组合起来使用。如后所述，第二金属纳米粒子也可以是金属氧化物。本实施方式的金属纳米粒子分散体在规定的基体材料上成膜，烧固，形成导电膜。金属纳米粒子中存在过量氧时，通过金属纳米粒子烧结而获得导电膜时其成膜性受损。金属纳米粒子中的含氧量若在第一金属纳米粒子和第二金属纳米粒子的总质量的10％以下，就可在形成导电膜时避免这些缺点。本实施方式的金属纳米粒子分散体中的第一或第二金属纳米粒子中的氧含量可利用例如下面方法测定。首先，从金属纳米粒子分散体中只分取出含金属粒子，利用真空干燥机等干燥。这里的含金属粒子在其表面具有高分子化合物或低分子化合物。而后，在氧浓度100ppm以下的真空中加热至300℃～500℃，使表面的高分子化合物等碳化而得到金属纳米粒子。含金属粒子的加热也可以在氩或氮等惰性气体氛下进行。最后，进行红外线吸收分析，求得金属纳米粒子中的氧含量。第一金属纳米粒子的一次粒径过大时，因与第二金属纳米粒子比重不同而在分散体中剧烈沉降。在这种情况下，可能无法得到稳定的分散体。这里，对于第一金属纳米粒子和第二金属纳米粒子，“一次粒径”指的是“平均一次粒径”，例如，可用利用“动态光散射法”的粒度分布测定仪来求得。另一方面，第一和第二金属纳米粒子的一次粒径过小时，为了在分散体中维持分散，需要大量分散剂。若分散体中含大量分散剂，在烧固时膜的体积收缩变大，可能无法得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.10.14 JP 2010-2319011.一种金属纳米粒子分散体，包含：
有机溶剂；以及
分散在所述有机溶剂中的含金属粒子，
所述含金属粒子包括第一金属纳米粒子和第二金属纳米粒子，
每个所述第一金属纳米粒子至少在其表面的一部分具有高分子化合
物，每个所述第二金属纳米粒子至少在其表面的一部分具有低分子
化合物，全部所述第二金属纳米粒子上的低分子化合物的总量包括
一定量的作为低分子化合物的一级胺。
2.根据权利要求1所述的金属纳米粒子分散体，其中，所述第一金属
纳米粒子是选自由铜、银、金、铁、铂、钯、锡、镍、钴、钌以及
铑组成的组中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的金属纳米粒子分散体，其中，所述第一金属
纳米粒子以铜为主要成分。
4.根据权利要求1所述的金属纳米粒子分散体，其中，所述高分子化
合物含有参与向所述第一金属纳米粒子的表面的吸附的官能团或原
子。
5.根据权利要求1所述的金属纳米粒子分散体，其中，所述高分子化
合物的重均分子量在1000以上。
6.根据权利要求1所述的金属纳米粒子分散体，其中，所述高分子化合
物的重均分子量在3000～100000的范围内。
7.根据权利要求1所述的金属纳米粒子分散体，其中，所述第二金属
纳米粒子以贵金属为主要成分。
8.根据权利要求7所述的金属纳米粒子分散体，其中，所述贵金属包
括银。
9.根据权利要求1所述的金属纳米粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀田康之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝泰格有限公司，
类型：发明
国别省市：