[发明专利]银纳米粒子的制造方法及银纳米粒子以及银涂料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种银纳米粒子的制造方法及银纳米粒子。另外，本发明也涉及含所述银纳米粒子的银涂料组合物。并且本发明可应用于含有银以外的金属的金属纳米粒子的制造方法以及该金属纳米粒子。

背景技术

银纳米粒子即使在低温下也可烧结。在各种电子元件的制造中，为了利用该性质在基板上形成电极或导电电路图案，使用含有银纳米粒子的银涂料组合物。银纳米粒子通常分散在有机溶剂中。银纳米粒子具有数nm～数十nm左右的平均一次粒径，通常其表面用有机稳定剂(保护剂)包覆。在基板为塑料膜或片材的情况下，需要在低于塑料基板的耐热温度的低温(例如200℃以下)下烧结银纳米粒子。

特别是最近，进行有如下尝试：不仅对已经使用的耐热性聚酰亚胺上，而且对比聚酰亚胺的耐热性低但容易加工且廉价的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或聚丙烯等各种塑料制基板上形成微细的金属布线(例如银布线)从而制成柔性印刷布线基板。在使用耐热性低的塑料制基板的情况下，需要在更低温下烧结金属纳米粒子(例如银纳米粒子)。

例如在日本特开2008-214695号公报中公开有一种银超微粒的制造方法，其包含使草酸银和油胺反应而生成至少含有银、油胺和草酸离子的络合物，将生成的所述络合物加热分解而生成银超微粒(权利要求1)。另外，公开了在所述方法中使所述草酸银和所述油胺以及总碳原子数1～18的饱和脂肪族胺反应(权利要求2、3)，则容易生成络合物，可缩短制造银超微粒所需要的时间，而且，可以以更高收率生成这些用胺保护的银超微粒(段落[0011])。

在日本特开2010-265543号公报中公开有一种包覆银超微粒的制造方法，其包含如下工序：第一工序，将通过加热分解而生成金属银的银化合物和沸点为100℃～250℃的中短链烷基胺及沸点为100℃～250℃的中短链烷基二胺混合，制备含有银化合物和所述烷基胺及所述烷基二胺的络合物；第二工序，使所述络合物加热分解(权利要求3、段落[0061]、[0062])。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-214695号公报

专利文献2：日本特开2010-265543号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

银纳米粒子具有数nm～数十nm左右的平均一次粒径，与微米(μm)尺寸的粒子相比容易凝聚。因此，为了用有机稳定剂(脂肪族胺或脂肪族羧酸等保护剂)包覆得到的银纳米粒子的表面，在有机稳定剂的存在下进行银化合物的还原反应(上述专利文献中的热分解反应)。

另一方面，银纳米粒子被制成有机溶剂中包含该粒子的银涂料组合物(银油墨、银糊剂)。为了表现出导电性，在涂布于基板后进行烧结时，需要除去包覆银纳米粒子的有机稳定剂而烧结银粒子。如果烧结的温度低，则不易除去有机稳定剂。如果银粒子的烧结程度不充分，则无法得到低电阻值。即，存在于银纳米粒子的表面的有机稳定剂虽然有助于银纳米粒子的稳定化，但另一方面妨碍银纳米粒子的烧结(特别是低温烧结时的烧结)。

如果使用较长链(例如碳原子数8以上)的脂肪族胺化合物和/或脂肪族羧酸化合物作为有机稳定剂，则容易确保各银纳米粒子彼此的相互间隔，因此，容易使银纳米粒子稳定化。另一方面，如果烧结的温度低，则长链的脂肪族胺化合物和/或脂肪族羧酸化合物不易除去。

如上所述，银纳米粒子的稳定化和低温烧结的低电阻值的表现存在背反(trade off)关系。

在日本特开2008-214695号公报中，如上所述，组合使用碳原子数18的油胺和碳原子数1～18的饱和脂肪族胺作为脂肪族胺化合物。然而，如果使用油胺作为保护剂的主要成分，则会妨碍低温烧结时银纳米粒子的烧结。另外，油胺和草酸银的络合物形成反应的反应速度不够快。

在日本特开2010-265543号公报中，如上所述，组合使用沸点为100℃～250℃的中短链烷基胺(段落[0061])和沸点为100℃～250℃的中短链烷基二胺(段落[0062])作为脂肪族胺化合物。根据该方法，可改善使用油胺作为保护剂的主要成分所带来的上述问题。然而，期望进一步改善银纳米粒子的制造工序或进一步提高所制造的银纳米粒子的性能(低温烧结时表现低电阻值)。

因此，本发明的目的在于提供一种稳定性优异且通过低温烧结表现出优异的导电性(低电阻值)的银纳米粒子、特别是在例如通过低温烧结形成1μm以上膜厚的银烧结膜的情况下也表现出导电性(低电阻值)的银纳米粒子及其制造方法。另外，本发明的目的在于提供一种含有所述银纳米粒子的银涂料组合物。

解决问题的方法