[发明专利]银粒子复合粉末及其制造方法

说明书

 

银粒子复合粉末、银粒子复合粉末分散液、银烧成膜和/或其制造方法

 

技术领域

本发明涉及微细的(尤其是粒径为纳米级的)银粒子粉末，详细地讲，涉及可适用于形成微细的电路图形用的配线形成用材料，例如，采用喷墨法的配线形成用材料或代替采用作为真空成膜工艺的溅射法进行成膜的膜形成用材料和代替采用作为湿式工艺的镀敷进行成膜的成膜材料等的银粒子粉末、银粒子粉末分散液和银烧成膜。 

背景技术

固体物质的大小变成nm级(纳米级)时，比表面积变得非常大，因此虽然是固体，其与气体或液体的界面变得极大。所以其表面的特性在很大程度上控制着固体物质的性质。众知在金属粒子粉末的场合，熔点比块状的场合急剧地降低，因此具有与μm(微米)级粒子相比，能够描绘出微细的配线，而且能够低温烧结等的优点。金属粒子粉末中银粒子粉末具有低电阻且高的耐候性，价格也比其他的贵金属便宜。因此特别期待着作为具有微细的配线宽度的新一代的配线材料。 

作为用于形成电子元件等的电极或电路的方法在广泛采用厚膜糊法。厚膜糊是除了金属粉末外还使玻璃料、无机氧化物等分散在有机媒介物中的糊，通过印刷或浸渍将该糊形成设定的图形后，在500℃以上的温度下加热烧除有机成分使粒子相互烧结成导体。利用厚膜糊法形成的配线与基板的粘附是在烧成工序中通过软化、流动的玻璃料将基板润湿，并且，通过软化、流动的玻璃料浸渍到形成配线的金属的烧结膜中(玻璃粘结)，再在氧化铝基板上通过氧化铜或氧化镉等的无机氧化物与基板形成反应性氧化物(化学粘结)确保粘附。 

与以往的厚膜糊中使用的微米尺寸的粒子相比，纳米尺寸的粒子能够在低温下烧结，例如，若是银纳米粒子则可在300℃以下烧结。 如果只针对纳米粒子的烧结考虑，则也能够在比300℃高的温度下进行烧成，但高温下的烧成受作为电极或电路形成对象的基板的耐热性的制约，除了能够使用的基板种类受到限制外，在不能有效利用低温烧结性这种纳米粒子特征的方面是不利的。为了增加作为对象的基板种类，烧成温度为300℃以下、优选250℃以下、更优选200℃以下、再优选为100℃以下，越是低温则变得越有利。 

烧成温度为300℃以下这种低温的场合，即使按照以往的厚膜糊法的方法添加玻璃料，由于玻璃料不软化、流动，因此不湿润基板，其结果产生与基板的粘附性差的问题。尤其是与玻璃基板或聚酰亚胺薄膜基板为首的各种基板的粘附性差，因此期望改善与玻璃基板或聚酰亚胺薄膜基板等的粘附性。 

有关对基板的粘附提出了以下的方案：将含有金属微粒分散在有机溶剂中的金属微粒分散液和硅烷偶联剂的糊涂布在玻璃基板上，在250℃～300℃的温度下进行烧成的方法(专利文献1)，将平均粒径0.5～20μm与平均粒径1～100nm的粒子并用，使它们分散在热固性树脂中，利用热固性树脂获取粘附的方法(专利文献2)，使用在300℃以下有最低的放热峰的金属胶体的方法(专利文献3)等。 

专利文献1：特开2004-179125号公报 

专利文献2：国际公开第02/035554号小册子 

专利文献3：特开2003-176455号公报 

专利文献1中，通过将含有金属微粒分散在有机溶剂中的金属微粒分散液和硅烷偶联剂的糊涂布在玻璃基板上，在250℃～300℃的温度下进行烧成，显示出对玻璃基板的优异的粘附性，并且得到高密度且低电阻的金属薄膜。该方法没有将溶解有高分子量的乙基纤维素等的有机媒介物添加到油墨中。因此，在烧成时不特别需要500℃以上的温度，也能够在300℃以下烧成。然而，由于将硅烷偶联剂添加到了油墨中，因此在油墨粘度的随时间变化方面存在问题，也存在在基板与配线(金属薄膜)之间难以获得导通的问题。 

专利文献2中，将平均粒径0.5～20μm与平均粒径1～100nm的 粒子并用，使它们分散在热固性树脂中，能够利用热固性树脂得到粘附。由于利用热固性树脂确保粘合性，可在300℃以下进行烧成，但有机物残留时，在已形成的配线上形成介电体层的场合或配线置于真空气氛中的场合，担心有机成分的脱离导致的介电体层起泡或真空气氛的环境污染等造成的电路的可靠性降低。另外，由于含有树脂，因此存在糊难以低粘度化的问题。 

专利文献3中，通过使用在300℃以下有最低的放热峰的金属胶体，能够在低温下加热得到高导电性且强韧的被膜。然而，在200℃烧成的比电阻为10μΩ·cm以上，要适用于配线存在电阻高的问题。 

发明内容