[发明专利]银微粒及其制造方法以及含有该银微粒的导电性膏、导电性膜和电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及热收缩性和低温烧结性优异、并且在基板上形成的电极、电路图案中填充性优异的平均粒径30～100nm的银微粒及其制造方法、以及含有该银微粒的导电性膏、导电性膜和电子设备。

背景技术

电子设备的电极和电路图案的形成如下进行：通过使用含有金属颗粒的导电性膏，在基板上印刷电极或电路图案之后，进行加热烧制，使导电性膏所含的金属颗粒烧结，但是，近年来，该加热烧制温度有低温化的趋势。

例如，作为电子设备的安装基板，通常由于能够加热到300℃左右、耐热性优异，所以使用聚酰亚胺制挠性基板，但是其昂贵，因此最近，研究更廉价的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)基板或PEN(聚萘二甲酸乙二酯)基板作为替代材料。但是，PET基板、PEN基板与聚酰亚胺制挠性基板相比，耐热性低，特别是，在膜配线板中使用的PET膜基板需要在150℃以下进行加热烧制。

此外，如果能够在低于200℃的温度下进行加热烧制，则也可能在聚碳酸酯、纸等基板上形成电极、电路图案，可以期待拓宽各种电极材料等的用途。

作为这样的能够低温烧制的导电性膏的原料的金属颗粒，期待使用纳米级的银微粒。作为其理由，金属颗粒的大小成为纳米级时，表面活性变高，熔点远低于金属块体的熔点，因此，能够在低温烧结。此外，虽然与铜等其他的导电性颗粒相比，银微粒有昂贵且即使在金属颗粒中也容易引起迁移的缺点，但是，可以举出与具有同程度的电阻率的铜相比，难以氧化所以容易操作的情况。

此外，纳米级的银微粒能够在低温烧结，并且一次烧结就能够维持耐热性，这是以往的焊料没有的性质，也期待作为利用该性质的无铅的焊料替代材料。

另一方面，银微粒通常具有颗粒尺寸越小，振实密度越小的趋势，因此，通过包含该银微粒的导电膏形成的微细的配线，难以提高银微粒的填充率，不利于电阻值的降低。

此外，颗粒的结晶性低的银微粒有加热烧制时的热收缩率变大的趋势，因此，例如，电子部件的情况下，会有如下问题：由包含该银微粒的导体膏形成的微细的配线从基材剥离，或配线过细而形成高电阻。此外，粉末冶金中，会产生烧结体的尺寸精度变差等的问题。

目前为止，作为能够形成低温烧结性优异的硬质覆膜的包含金属纳米颗粒的金属胶体颗粒，提出了包含金属纳米颗粒和分散剂的在颗粒尺寸上具有分布的金属胶体颗粒(专利文献1)。此外，作为在包含水的极性溶剂中也能够稳定存在的微小银颗粒，提出了与作为保护剂的碳原子数6以下的直链脂肪酸结合的银颗粒(专利文献2)。此外，作为分散性高、兼具焊料润湿性和耐焊接性的银粉，已知由至少含有晶粒粒径最小值为0.3μm以上的一个晶粒且振实密度为4g/cm³以上的多晶的银颗粒构成的银粉(专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-229544

专利文献2：日本特开2009-120949号公报

专利文献3：日本特开2011-1581号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述专利文献1中，公开了包含金属纳米颗粒和分散剂的在颗粒尺寸上具有分布的金属胶体颗粒，但是，专利文献1中记载的制造方法没有考虑到硝酸银溶液和还原剂溶液混合时的温度控制，此外，干燥工程中，只通过加压过滤机回收银胶体颗粒凝聚体。因此，由专利文献1记载的制造方法得到的银胶体颗粒，如后述的比较例所示，振实密度为3g/cm³以下，包含该银胶体颗粒的导电膏形成的微细的配线，难以提高银微粒的填充率，不利于电阻值的降低。此外，银微粒表面的有机物残留量为2.5重量％以上，因此，难以说低温烧结性优异。

此外，专利文献2中公开了与作为保护剂的碳原子数6以下的直链脂肪酸结合的银颗粒，但是，如后述的比较例所示，得到的银颗粒的振实密度在3g/cm³以下，此外，BET比表面积值也在7m²/g以上，因此，由包含该银颗粒的导电膏形成的微细的配线，难以提高银颗粒的填充率，不利于电阻值的降低。

专利文献3中公开了由至少含有晶粒粒径最小值为0.3μm以上的一个晶粒且振实密度为4g/cm³以上的多晶的银颗粒构成的银粉，但是，最小粒径在0.21μm以上，颗粒尺寸大，因此，不利于近年来在基板上形成的微细的电极或电路图案印刷的微细化。此外，由于颗粒尺寸大，所以难以说低温烧结性优异。