镍油墨及用该镍油墨形成的导体膜制造技术

本发明专利技术提供将镍粒子分散在分散介质中而形成的镍油墨。上述分散介质是将选自在常压下的沸点在３００℃以下的醇类、二醇类中的１种或２种以上组合而成的介质。上述镍粒子的构成粒子的平均一次粒径为５０ｎｍ以下。用该镍油墨形成的导体膜具有平均表面粗糙度（Ｒａ）在１０ｎｍ以下、最大表面粗糙度（Ｒｍａｘ）在２００ｎｍ以下的平滑表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及镍油墨及其制造方法，具体来说，涉及例如能够减小通过 利用喷墨法等描绘电路形状等并使其固化而形成的电路表面的粗糙度的镍 油墨。
技术介绍
近年来，作为利用纳米级粒径的金属纳米粒子的电路图案形成(布图) 技术，提出了许多通过使用喷墨印刷装置或分配器涂布装置将导电性金属 油墨(含有金属纳米粒子的金属油墨)直接描画在各种基板上之后进行烧 成来获得作为导体的布线或电极的方法。作为上述的利用金属纳米粒子在各种各样的基板上通过低温烧成来形成电路图案的技术， 一直提倡的是日本特开2002-334618号公报记载的技 术。而且，作为使用导电性金属油墨并利用喷墨印刷法来形成电路的技术， 日本特开2002-324966号公报中有记载。一直以来，与普遍使用的利用光刻法的电路图案形成技术相比，用这 种喷墨方式等将导电性金属油墨直接印刷到基板上的方法由于其工序数 少、且由工序中排出的废弃物量也少，因此作为能够显著削减生产成本的 技术而受到关注。作为这种现有方法，例如作为在各种基板上形成电路图 案的方法，有日本特开平9-246688号公报中公开的光刻法。由上述的光刻法开始，产生了向喷墨印刷法、分配器涂布法的技术进 步，从而在基板上的电路形成可以变得更加简便、便宜。然而，这种通过喷墨印刷法、分配器涂布法并利用导电性油墨来形成 电路的技术还没有成为广泛普及的技术。作为其原因，主要列举出如下(i) (ii)的理由。(i) 由于形成后的导体膜的特性即对各种基板的粘附性有所欠缺，因 此还是难以满足作为电路基板的基本特性。(ii) 无法得到作为形成后的导体膜的特性的导体表面的平滑性。通常，由于电路是包含基材层的层叠构造体，因此，如果导体膜表面的平滑性不 足，就会在各种意义上限制其利用的领域。例如，即使想要在其粗糙的导 体膜表面上形成异种成分层，也会产生受到基底的导体膜表面粗糙度的影 响，异种成分层不能维持良好的膜厚均匀性等不良情况。对于上述(i)的问题，构成导电性油墨的分散介质方面的特性有着较 大的影响。即，这是由于，通过加热来烧结、固化而形成导体膜时的与基 材的粘附性依赖于分散介质中含有的粘合剂成分与基材之间的化学反应。 另外，对于(ii)的问题，构成导电性油墨的金属粉(金属粒子)和分散介 质双方的特性都有影响。即，可知，若金属粒子自身较粗，则根本不可能 形成具有光滑表面的导体膜。除此以外，在烧成加工时，如果分散介质气 化并由导体膜内部挥发时的气体产生等非常激烈，则导体表面的粗糙度也 不可能光滑。根据以上所述，作为对使用导电性油墨形成的导体膜的要求，要求与 各种基板的粘附性优异、其导体膜的表面尽可能光滑。尤其在使用镍油墨形成导体膜的情况下，根据其应用领域，要求其平均表面粗糙度(Ra)为 10nm以下，最大表面粗糙度(Rmax)为200nm以下。
技术实现思路
因此，为了达到上述目的，以使用纳米镍粒子为前提，本专利技术人等进 行了深入的研究，结果发现，通过采用以下构成的镍油墨而形成的导体膜 能够得到与各种基材的良好的粘附性，显示出低电阻，能形成平均表面粗 糙度(Ra)为10nm以下、最大表面粗糙度(Rmax)为200nm以下的光滑导体膜。本专利技术的镍油墨为使镍粒子分散在分散介质中而形成的镍油墨，其特 征在于，上述分散介质为将选自常压下的沸点在300'C以下的醇类、二醇类中的1种或2种以上组合而成的介质，上述镍粒子使用构成粒子的平均一次粒径在50nm以下的镍粒子。另外，为了得到导体表面的平滑性，本专利技术的镍油墨中含有的镍粒子 更优选其构成粒子的平均一次粒径为10nm 30nm。本专利技术的镍油墨优选进一步含有选自硅烷偶联剂、钛偶联剂、氧化锆偶联剂、铝偶联剂中的1种或2种以上。这些偶联剂根据下层基材来适当 选择使用。另外，优选将本专利技术的镍油墨的表面张力调整至15mN/m 50mN/m的范围内。优选将本专利技术的镍油墨在25C下的粘度调整至60cP以下。另外，对于使用以上所述的本专利技术的镍油墨、在各种基板上进行烧成而形成的导体膜，可以使其平均表面粗糙度(Ra)为10nm以下、最大表面粗糙度(Rmax)为200nm以下。附图说明图1为表示实施例1中得到的导体膜的表面状态的扫描型电子显微镜 观察图像。图2为表示比较例2中得到的导体膜的表面状态的扫描型电子显微镜 观察图像。具体实施例方式<本专利技术的镍油墨〉如上所述，本专利技术的导电性油墨是将镍粒子分散在分散介质中而形成 的镍油墨，其特征在于，上述分散介质是将选自常压下的沸点在30(TC以下 的醇类、二醇类中的一种或2种以上组合而成的介质，上述镍粒子使用构 成粒子的平均一次粒径在50nm以下的镍粒子。由这样的基本组成可知，该 镍油墨的特正在于其中使用的镍粒子和分散介质。进而，其特征还在于， 在以形成电路为目的而将该镍油墨印刷在基板表面上时，可以根据其印刷 方法，通过调整表面张力和粘度来容易地调整各印刷方法的印刷精度。另 外，其特征还在于，根据必要，可以通过在镍油墨中添加偶联剂来调整与 基板材质的粘附性。另外，若从不同的观点来捕捉本专利技术的镍油墨的特征，则会发现，近 年来的导电性油墨为了寻求多功能化，作为分散介质的组成，有添加其它 多种组合物的趋势。与之相对，本专利技术的镍油墨使用非常简单组成的分散 介质而使整体的构成简单化，因而，可以根据镍油墨的印刷方法以及根据形成镍导体的基板材质来选择适宜的添加剂，因而在解决上述问题这一点 上也具有特征。本专利技术的镍油墨中使用的镍粒子这里所说的镍粒子使用平均一次粒径在50nm以下的粒子。使用这样的 镍粒子是为了使形成的导体膜的平均表面粗糙度(Ra)在10nm以下、最大 表面粗糙度(Rmax)在200nm以下。因而，该镍粒子优选具有以下的粉体 特性。首先，若考虑到在喷墨方式等中的使用，则镍粒子的平均一次粒径优 选600nm以下。平均一次粒径超过600nm时'，极端情况下，导电性油墨容 易堵塞喷墨喷嘴而难以连续印刷。即使可以印刷，形成的布线或电极的膜 厚也会过厚，因此不能形成目标的微细布线。但是，仅仅凭借这个条件， 形成的导体膜的表面粗糙度并不能光滑到目标水平。艮口，为了降低形成的导体膜的表面粗糙度，要适当选择使用具有合适 的一次粒径的微粒镍粒子。即，镍粒子的平均一次粒径需要在50nm以下。 进而，为了使形成的导体膜的表面粗糙度(Ra)在10nm以下而得到平滑的 表面，镍粒子的平均一次粒径优选在3nm 50nm的范围，尤其优选3nm 30nm的范围。此处，使粒子的一次粒径的优选下限值为3nm的理由为，实 际上在现阶段，用于制造粒子分散性优异的制品的制法还并未确立。因此， 如果确立了粒子分散性优异的微粒的镍 粒子的制造方法，则粒子的平均一 次粒径的下限值也可以小于3nm。另一方面，若平均一次粒径超过50nm， 则得不到目标的导体膜的表面粗糙度，是不合适的。作为趋势，镍粒子的 一次粒径越细微，则导体表面的平滑性指标Ra为越低的值。本专利技术中所说 的平均一次粒径指的是用扫描型电子显微镜观察时，观察一个视野中含有 的最少200个粒子的粒径，通过将它们累计并平均而得到的粒径。粒子的 形状为球状时，粒径指的就是直径。粒子的形状为针状时，粒径指的是短 轴的长度。粒子的形状为片状时，粒径指的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍油墨，其特征在于，其是将镍粒子分散在分散介质中而形成的镍油墨，所述分散介质为将选自常压下的沸点为３００℃以下的醇类、二醇类中的１种或２种以上组合而成的介质，所述镍粒子的构成粒子的平均一次粒径为５０ｎｍ以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-11-4 321423/2005;JP 2006-9-7 242793/20061.一种镍油墨，其特征在于，其是将镍粒子分散在分散介质中而形成的镍油墨，所述分散介质为将选自常压下的沸点为300℃以下的醇类、二醇类中的1种或2种以上组合而成的介质，所述镍粒子的构成粒子的平均一次粒径为50nm以下。2. 根据权利要求1中记载的镍油墨，其特征在于，所述镍粒子的平均 一次粒径为10nm 30nm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：上郡山洋一，泽本裕树，堀内干正，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]