[发明专利]使用铜类纳米颗粒高浓度分散液的导体膜及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及以铜纳米颗粒(是指纳米尺寸的铜微颗粒)或作为其氧化物的铜氧化物纳米颗粒(是指纳米尺寸的铜氧化物的微颗粒)为主成分的导体膜及其制造方法。以下，将铜纳米颗粒和铜氧化物纳米颗粒总称为“铜类纳米颗粒”。

背景技术

物质的熔点随着使材料的尺寸微细化而降低。因此，将金属类纳米颗粒(是指纳米尺寸的金属微颗粒或金属化合物微颗粒)的高浓度分散液在基材上以薄膜状涂布并干燥，与基材一同进行加热处理，以远低于块体的熔点的温度、例如以用绝对温度表示的熔点的一半以下的温度进行颗粒间的烧结，可以得到表现与块体金属薄膜相近物性的导体膜、所谓的“金属类纳米颗粒膜”(以下，在本说明书中仅称为“导体膜”)。

已知有金属类纳米颗粒的高浓度分散液作为金属类纳米颗粒膜的原料的技术，以金纳米颗粒或银纳米颗粒作为原料的技术(非专利文献1)，但近年来，研究着使用了比金或银材料本身的单价便宜的铜或铜的氧化物的铜配线基板的制造方法(专利文献1～4)。

在专利文献1中公开了如下的方法等：利用具有表面氧化层的铜微颗粒的分散液描绘微细的图案后，在比较低的温度下对涂布膜中所含的铜微颗粒或氧化铜微颗粒实施还原处理，对生成的铜微颗粒进行烧制，形成显示优异的导电性的铜微颗粒烧结体型的微细形状导电体。

在专利文献2、3中，公开了使用具有由铜和氧化铜得到的芯/鞘结构(即，中心部为铜、表皮部为氧化铜的结构)的颗粒或由氧化铜构成的颗粒制造的导电性基板及其制造方法等。此外，在该研究之前，本发明的发明人还发现了具有中心部为金属、表皮部为金属氧化物的“芯/鞘结构”的金属纳米颗粒分散液，不添加表面活性剂等而具有优异的分散稳定性，作为其具体例，公开了芯部为纯铜(Cu)、鞘部为氧化亚铜即由氧化铜(I)(Cu₂O)构成的金属微颗粒分散液及其制造方法(专利文献4)。

一般而言，要求作为导体膜的主要的原料的金属纳米颗粒的分散液以凝集被抑制的状态长期稳定地分散，因此大多添加表面活性剂等的表面处理剂。另一方面，表面活性剂等用于抑制凝集的各种凝集抑制物质均含有有机物，是抑制导电性的杂质，因此要求尽量不在作为最终产物的分散液中含有。

除此之外，与已经研究的现有的金纳米颗粒和银纳米颗粒相比，铜纳米颗粒具有容易被氧化的性质。而且，一般而言，物质纯度越高，越接近本来物质具有的物性，因此在基材上涂布作为0价铜的纯铜的纳米颗粒分散液后，为了通过烧结而得到与块体铜相近的导体膜，在非氧化气氛中需要至少超过300℃的高温处理，在基材上涂布铜类纳米颗粒分散液后进行这样的高温的热处理时，基材所要求的耐热温度为超过300℃的高温。但是，作为印刷配线基板等的导体膜的基材的材料一般使用耐热性为200℃以下的热固化性树脂(例如环氧树脂)等，因此，产生选择耐热性高的基材的需要。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-146999号公报

专利文献2：日本特开2009-218167号公报

专利文献3：日本特开2009-218497号公报

专利文献4：国际公开第2008/114866号小册子

非专利文献

非专利文献1：Mituo Kawasaki et.al，″Laser-Induced Fragmentative Decomposition of ketone-Suspended Ag2O Micropowders to Novel Self-Stabilized Ag Nanopaticles″，J.Phys.Chem.C，2008，112，15647-15655.

发明内容

发明所要解决的课题

从以上的背景出发，为了通过相对低温的热处理得到具有高导电性的铜的导体膜，可以考虑不使用没有氧化的纯金属状态的铜纳米颗粒，而优选使用氧化铜等的氧化物类铜纳米颗粒。这是由于在以没有氧化的纯金属状态的铜纳米颗粒作为初始物质而得到导体膜时，为了通过烧结这样的物理扩散反应而生成块体铜，需要大的热能，相对于此，还原氧化铜的反应，不是通过物理扩散而主要是通过化学反应进行。还原反应时也需要施加一定的热能，但这只不过是为了促进还原反应的辅助性能量。