干粉形式的细金属粒子和细金属氧化物粒子及它们的应用制造技术

干粉形式的细金属粒子或细金属氧化物粒子，其是通过包括以下步骤的方法制备的：用涂覆剂的分子覆盖金属粒子或金属氧化物粒子的表面，该涂覆剂在其末端含有含氧、氮或硫原子的官能团，利用在其表面具有氧化涂层的细金属粒子或细金属氧化物粒子在有机溶剂中的稳定分散液，去除分散溶剂，通过用对用于覆盖所述粒子表面的涂覆剂分子层无害的极性溶剂的洗涤来去除过量的涂覆剂的分子，并且最后蒸发用于洗涤的极性溶剂，接着干燥。上述的细金属粒子或细金属氧化物粒子在不使用分散溶剂的情况下长期没有凝聚，并且可以被用作具有良好分散液形式的特细粒子，并且该方法可以容易而简单地制备上述细金属粒子或细金属氧化物粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及干粉形式的细金属粒子和细金属氧化物粒子，它们的制备方法以及使用含有粉状细金属粒子或粉状细金属氧化物粒子的干印刷涂层，通过在低温下烧结通过干式还原粉状细金属氧化物粒子而得到的粉状细金属粒子，或低温下烧结原样的粉状细金属粒子，而形成低温烧结导体层的方法。更具体而言，本专利技术涉及通过使用干式印刷，特别是电子照相印刷，使用通过干式还原粉状细金属氧化物粒子而得到的粉状细金属粒子，或使用原样的粉状细金属粒子，形成具有适宜的图案并且含有粉状细金属粒子或粉状细金属氧化物粒子的干印刷涂层，来形成低温烧结导体层的方法。本专利技术还涉及作为以下物质的用途专利技术，干粉形式的细金属粒子和细金属氧化物粒子，含有上述分散在分散溶剂的粉状细金属粒子的细金属粒子分散液，含有上述分散在分散溶剂的粉状细金属氧化物粒子的细金属氧化物粒子分散液，还涉及使用所述的细金属粒子分散液或细金属氧化物粒子分散液涂层，通过在低温下烧结通过还原粉状细金属氧化物粒子而得到的细金属粒子，或在低温下烧结原样的粉状细金属粒子，而形成低温烧结导体层的方法。
技术介绍
作为制备具有非常小粒子大小的细金属粒子，例如平均粒子大小为100nm或更小的细金属粒子的方法之一，日本专利申请公开No.3-34211公开了一种分散液及其制备方法，在所述的分散液中，将通过气相蒸发法而制备的10nm或更小的细金属粒子以胶体状态分散在分散溶剂中。日本专利申请公开No.11-319538和其它文献公开了一种分散液及其制备方法，在所述的分散液中，将通过使用还原/沉积方法的湿式工艺而制备的平均粒子大小为数nm至数十nm的细金属粒子以胶体状态分散，所述的还原/沉积方法使用胺化合物用于还原。公开于日本专利申请公开No.11-319538和其它文献中的通过湿式工艺而制备的平均粒子大小为数nm至数十nm的细金属粒子(金属纳米粒子)的表面覆盖有聚合物树脂等，以保持胶体状态。通常已知的是，平均粒子大小为数nm至数十nm的细金属粒子是在适宜地低于熔点(例如，在具有清洁表面的细银粒子(纳米粒子)的情况下，甚至在200℃或更低)的温度烧结的。这是因为，在细金属粒子(纳米粒子)的粒子大小足够小时，在全部粒子中，在粒子表面上存在的处于高能态的原子的比例在整个粒子中增加，并且金属原子的表面扩散增加至不能被忽略的水平，结果，晶粒间界由于此表面扩散而生长，从而引起烧结。在使平均粒子大小为数nm至数十nm的细金属粒子的表面直接接触时，细金属粒子相互融合，形成聚集体，这恶化了在分散溶剂中的均匀分散性。由于此原因，将细金属粒子的表面均匀地覆盖烷基胺等，使得粒子具有覆盖分子层的表面，从而细金属粒子显示出高的分散性。另一方面，在近来的电子相关领域中，正在进行对将使用的布线板上的布线图的微型化。此外，考虑到用于形成各种电极图案的金属薄膜层，已经开发出具有特别薄的膜厚度的金属薄膜层的应用。例如，通过由丝网印刷形成细布线或薄膜，将具有特别小的粒子大小的细金属粒子的分散液用于绘制超精细图案，或用于形成具有特别薄的膜厚度的薄膜涂层。目前，可以用于上述目的的金和银的细粒子分散液已经出现在市场上。更具体而言，至于使用细金属粒子分散液来形成超细布线图的方法，已经建立了例如用于使用细金粒子或细银粒子的方法论。如，通过使用含有细金粒子或细银粒子的用于超细印刷的分散液绘制特别细的电路图案，并且通过随后细金属粒子的烧结，可以在得到的烧结制品布线层上形成线宽和行间距为5至50μm并且体积电阻率为1×10-5Ω·cm或更低的布线。此外，由于线宽和行间距降低，由于电移引起的断路已经成为另一个问题。具体而言，在具有级差的台阶中形成的具有小的布线膜厚度和窄的线宽度的部件中，在台阶边的布线膜厚度倾向于比其它部分中的薄，因此，局部地提高了电流密度，并且增大了由于电移而发生断路的频率。为了避免由于该电移现象而引起的断路，使用铜布线是有效的。例如，随着集成度变得更高，正在深入研究将用于布线图的铜材料用在半导体器件上。
技术实现思路
常规地，对于使用通过焙烧细金属粒子而得到的导体层而形成精细图案布线层或形成具有特别薄的膜厚度的导体薄膜层，已经使用这样一种技术，该技术使用均匀地分散在分散溶剂中的细金属粒子的分散液或膏来绘制想要的精细图案或薄膜形状的涂膜层。将使用细金属粒子的分散液或膏绘制的涂膜层干燥，以蒸发分散溶剂，并且在使细金属粒子由于溶剂的蒸发而相互紧密接触之后，进行加热处理，以焙烧细金属粒子，从而制备出极其紧密填充的烧结制品导体层。此外，提出了这样一种技术，其中使用细金属氧化物粒子的分散液或膏来绘制想要的精细图案或薄膜形状的涂膜层，在所述的细金属氧化物粒子分散液或膏中，将在细金属粒子表面上具有氧化物膜层的细金属氧化物粒子代替细金属粒子均匀地分散在分散溶剂中；使在绘制的涂膜层中含有的细金属氧化物粒子与还原剂反应进行还原处理，使得它们被还原成细金属粒子；并且在使细金属粒子相互紧密接触之后，进行加热处理，以焙烧细金属粒子，从而制备出极其紧密填充的烧结制品导体层。尽管这些使用细金属粒子的分散液或膏或细金属氧化物粒子的分散液或膏的湿式绘制方法是有效的，但是，需要将所述的分散液或膏用于其它的绘制方法，以更广泛地利用通过焙烧细金属粒子而得到的导体层，或通过进行还原处理而得到的导体层，所述的还原处理是通过使细金属氧化物粒子与还原剂反应，将它们一次还原成细金属粒子，并且焙烧细金属粒子而进行的。更具体而言，为了重复地形成许多相同的绘制图案，适宜的是对于电子照相绘制方法的应用，所述的电子照相绘制方法是具有高重复绘制性的干式印刷方法。本专利技术意欲解决上述问题，并且本专利技术的一个目的在于提供一种制备极其紧密填充的烧结制品导体层的方法，该方法包括在用于印刷布线板的衬底表面上，利用电子照相绘制方法(一种干式印刷方法)以调色剂粒子的形式形成细粒子涂层的所需图案，所述的调色剂粒子含有粉状细金属粒子或粉状细金属氧化物粒子，并且使用通过还原在干涂层含有的细金属氧化物粒子而得到的细金属粒子，或使用在调色剂细粒中含有的细金属粒子，进行加热处理，从而使细金属粒子相互焙烧。本专利技术的另一个目的在于在使用电子照相绘制方法(一种干式印刷方法)以含有粉状细金属粒子或粉状细金属氧化物粒子的调色剂粒子形式形成细粒子的涂层时，提供干粉形式的细金属粒子或细金属氧化物粒子及它们的制备方法，所述的细金属粒子或细金属氧化物粒子适宜于制备含有粉状细金属粒子或细金属氧化物粒子的调色剂粒子形式的细粒。直到现在，已经开发出大量含有纳米级细金属粒子的分散液，并且存在几种在分散溶剂中长期保持良好分散状态的技术。但是，尽管试图通过去除和蒸发分散溶剂而从这种分散液中回收和分离干粉形式的细金属粒子，但是用于保持和改善在分散液中的分散性的分散剂不必要地被留下，并且容易凝结形成块体。在其它的情况下，尽管细金属粒子以干粉形式一次回收，但是相邻纳米级细金属粒子的金属表面直接接触并且容易融合，因此，长期贮存的稳定性尚须改善。另一方面，只由金属氧化物组成的细粒子在室温左右不引起相互凝结。因此，可以相对容易地制备干粉形式的细金属氧化物粒子。例如，当还原干粉形式的纳米级细金属氧化物粒子(纳米粒子)来制备细金属粒子时，通过在相对低的温度下焙烧，可以制备烧结制品导本文档来自技高网...

【技术保护点】
干粉形式的细金属粒子，其特征在于：在１至１００ｎｍ的范围内选择细金属粒子的平均粒子大小；所述的细金属粒子本身的表面覆盖有一种或多种化合物，所述化合物含有含氮原子、氧原子或硫原子并且能够通过所述原子的孤电子对形成配位键的基团作为能够与在所述细金属粒子中含有的金属元素形成配位键的基团，基于１００质量份的细金属粒子，通过在５至３５质量份的范围内选择所述的一种或多种含有含氮原子、氧原子或硫原子的基团的化合物的总量，调节所述的一种或多种含有含氮原子、氧原子或硫原子的基团的化合物的覆盖量；和所述覆盖量的调节是通过下面的处理进行的，所述的处理包括以下步骤：预先使所述的一种或多种含有含氮原子、氧原子或硫原子的基团的化合物与具有在１至１００ｎｍ的范围内选择的平均粒子大小的细金属粒子的表面接触，从而将所述一种或多种含有含氮原子、氧原子或硫原子的基团、通过配位键与在细金属粒子中含有的金属元素结合的化合物，基于１００质量份细金属粒子，以大于所述一种或多种含有含氮原子、氧原子或硫原子的基团的化合物的总的目标覆盖量的量一次涂覆，以形成其覆盖层，然后，制备作为原料的分散液，其中将具有所述的一种或多种含有含氮原子、氧原子或硫原子的基团的化合物的覆盖层的细金属粒子分散在包含一种或多种有机溶剂的分散溶剂中，在减压下去除作为分散溶剂的在分散液中含有的有机溶剂，从而浓缩分散液，向进行过浓缩处理的分散液中加入一种或多种极性溶剂，在所述一种或多种极性溶剂中，所述的一种或多种化合物在室温下的溶解度高于在所述有机溶剂中的溶解度，从而将过量的一种或多种含有含氮原子、氧原子或硫原子的基团的化合物溶解于所述的一种或多种极性溶剂中，然后通过过滤从得到的分散液中分离作为固相组分的细金属粒子，其中覆盖量的调节是通过去除过量的一种或多种含有含氮原子、氧原子或硫原子的基团的化合物而实现的，蒸发剩余的一种或多种极性溶剂至干燥。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊东大辅，上田雅行，畑宪明，松叶赖重，
申请(专利权)人：播磨化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]