一种在衬底上形成导电部件的方法，所述方法包括使一种金属化合物与一种还原剂在一种稳定剂的存在下在包含所述金属化合物、所述还原剂和所述稳定剂的反应混合物中反应——其中所述反应混合物基本无溶剂——以形成表面上带有所述稳定剂分子的多个金属纳米颗粒。在分离出所述多个金属纳米颗粒之后，将一种包含聚合物粘合剂、液体和表面上带有所述稳定剂的分子的多个金属纳米颗粒的液体组合物通过液相沉积技术沉积在衬底上以形成沉积组合物。然后加热所述沉积组合物以在所述衬底上形成导电部件。
【技术实现步骤摘要】
本公开内容总体而言涉及制造导电部件的方法，更具体而言，涉及采用液相沉积 技术制造导电部件的方法及所使用的液体组合物。
技术介绍
使用液相沉积技术制造电路元件受到极大关注，因为这些技术为用于电子应用的 常规主流非晶硅技术提供了低成本的替代方案，所述电子应用例如薄膜晶体管(TFT)、发光 二极管(LED)、RFID标签、光电技术等。然而，能满足实际应用的电导率、加工和成本要求的 功能电极、像素垫(Pixel pads)以及导电痕迹、线路和轨迹的沉积和/或图案制作已成为 极大挑战。银作为用于电子器件的导电元素特别受到关注，因为银比金的成本低得多，并且 银具有比铜好得多的环境稳定性。美国专利7，270，694公开了一种方法，包括使一种银化合物与一种含有胼化合 物的还原剂在一种可热除去的稳定剂的存在下在含有所述银化合物、所述还原剂、所述稳 定剂和一种任选地溶剂的反应混合物中反应，以形成表面上带有所述稳定剂的分子的多个 含银纳米颗粒，所述专利通过引用的方式全文纳入本文。美国专利7，494，608公开了一种包含一种液体和多个带有稳定剂的含银纳米颗 粒的组合物，其中所述含银纳米颗粒为一种银化合物与一种含有胼化合物的还原剂在一种 可热除去的稳定剂的存在下在含有所述银化合物、所述还原剂、所述稳定剂和一种有机溶 剂的反应混合物中反应的产物，其中所述胼化合物是烃基胼、烃基胼盐、酰胼、胼基甲酸酯 (carbazate)、磺酰胼(sulfonohydrazide)，或其混合物，并且其中所述稳定剂包括一种有 机胺，所述专利通过引用的方式全文纳入本文。银纳米颗粒已经通过使用1)胺稳定的银纳米颗粒和2、用羧酸稳定剂替换所述胺 稳定剂而制备得到，例如如美国公布文本2007/0099357A1所述，该申请通过引用的方式全 文纳入本文。然而，此方法通常需要碳链长度超过12个碳原子的羧酸来为溶液处理提供足 够的溶解度。由于这些长链羧酸的高沸点以及所述羧酸与所述银纳米颗粒之间的强结合作 用，获得导电银膜所需的退火温度通常高于200°C。尽管目前制备电子器件的导电元件的可得方法适用于其预期目的，然而仍然需要 一种适于制备具有数微米厚度和低退火温度的导电结构的方法，其中用于制备所述导电结 构的金属纳米颗粒具有较长的保存期。尽管某些特制塑料衬底可耐受250°C的退火温度，然 而大多数塑料衬底不能耐受所述温度，因此尺寸稳定性仍然是一个问题。而且，低成本塑料 衬底适于低于150°C的退火温度。此外，仍然需要制备可液相加工的、稳定的金属纳米颗粒 组合物的更低成本的、环境安全的方法，所述金属纳米颗粒组合物适于制造电子器件的导 电元件并具有较长的保存期。
技术实现思路
因此需要一种形成厚度为数微米的导电部件且金属纳米颗粒的退火(后处理)在 低于至少约130°C的温度下进行的方法，这通过本文公开的主题得以解决。本申请解决了上述和其他问题，其中在实施方案中，本申请涉及一种在衬底上形 成导电部件的方法，所述方法包括使金属化合物与还原剂在稳定剂的存在下在包含所述 金属化合物、所述还原剂和所述稳定剂的反应混合物中反应——其中所述反应混合物基本 无溶剂——以形成表面上带有所述稳定剂的分子的多个金属纳米颗粒；分离出所述表面上 带有所述稳定剂的分子的多个金属纳米颗粒；制备一种包含聚合物粘合剂、液体和所述表 面上带有所述稳定剂的分子的多个金属纳米颗粒的液体组合物；通过液相沉积技术使所述 液体组合物沉积在衬底上以形成一种沉积组合物；然后加热所述沉积组合物以在所述衬底 上形成导电部件。在实施方案中，描述了一种包含聚合物粘合剂、液体和表面上附着有稳定剂的多 个金属纳米颗粒的液体组合物，其中所述金属纳米颗粒是金属化合物与还原剂在稳定剂的 存在下在含有所述金属化合物、所述还原剂和所述稳定剂的反应混合物中反应的产物，其 中所述反应混合物基本无溶剂。在实施方案中，描述了一种在衬底上形成导电部件的方法，所述方法包括使金属 化合物与还原剂在稳定剂的存在下在包含所述金属化合物、所述还原剂和所述稳定剂的反 应混合物中反应一其中所述反应混合物基本无溶剂一以在所述无溶剂还原过程中形 成表面上带有所述稳定剂的分子的多个金属纳米颗粒；分离出表面上带有所述稳定剂的分 子的多个金属纳米颗粒；制备一种包含聚合物粘合剂、液体和表面上带有所述稳定剂的分 子的多个金属纳米颗粒的液体组合物；通过液相沉积技术使所述液体组合物沉积在衬底上 以形成一种沉积组合物；然后加热所述沉积组合物以在所述衬底上形成厚度为约1微米到 约100微米的导电部件。具体实施例方式本专利技术方法用于制备稳定的——在实施方案中为有机胺稳定的——金属纳米颗 粒，以用于包括导电油墨应用的多种应用。在实施方案中，所述方法包括用还原剂(例如苯 胼)在稳定剂例如有机胺稳定剂的存在下在一种基本无溶剂的反应混合物中对金属化合 物(例如乙酸银)进行化学还原。在本专利技术的无溶剂还原过程中形成的金属纳米颗粒比通 过现有方法、包括基于溶剂的方法所制备的金属纳米颗粒要稳定得多。本文的方法摆脱了 之前在形成金属纳米颗粒过程中对必需的环境有害溶剂例如甲苯的需要。本文的化学反应 过程还通过基本不使用溶剂而降低了生产成本。所述方法可特别方便地用于制备退火温度 为例如约130°c或更低的低温可加工金属纳米颗粒，以适合当导电部件厚度最高达数微米 至超过10微米时需要低温退火的情况。金属纳米颗粒所述金属纳米颗粒通过使一种金属化合物进行化学还原制备。任何合适的金属化 合物都可用于本文所述的方法。所述金属化合物的实例包括金属氧化物、金属硝酸盐、金属 亚硝酸盐、金属羧酸盐、金属乙酸盐、金属碳酸盐、金属高氯酸盐、金属硫酸盐、金属氯化物、 金属溴化物、金属碘化物、金属三氟乙酸盐、金属磷酸盐、金属苯甲酸盐、金属乳酸盐、金属烃基磺酸盐，或其混合物。“金属纳米颗粒”中使用的术语“纳米”是指例如粒径小于约lOOOnm，例如约0. 5nm 到约IOOOnm,例如约Inm到约500nm、约Inm到约lOOnm、约Inm到约25nm或约Inm到约 lOnm。所述粒径是指通过TEM(透射电子显微镜)或其他合适方法测定的所述金属颗粒的 平均直径。通常，由本文所述方法获得的金属纳米颗粒可存在多种粒径。在实施方案中，可 容许存在不同尺寸的含银纳米颗粒。在实施方案中，所述金属纳米颗粒由(i) 一种或多种金属或(ii) 一种或多种金属 复合物构成。合适的金属可包括例如Al、Ag、Au、Pt、Pd、Cu、Co、Cr、In和Ni，特别是过渡金 属例如Ag、Au、Pt、Pd、Cu、Cr、Ni，以及其混合物。银可作为合适的金属使用。合适的金属 复合物可包括 Au-Ag、Ag-Cu, Ag-Ni、Au-Cu, Au-Ni、Au-Ag-Cu 和 Au-Ag-Pd。所述金属复合 物还可包括非金属例如Si、C和Ge。所述金属复合物的各种组分可以以例如约0. 01%到约 99. 9重量％，特别是约10%到约90重量％的量存在。在实施方案中，所述金属复合物是由银和一种、两种或更多种其他金属组成的金 属合金，其中银占例如所述纳米颗粒的至少约20重量％，特别是所述纳米颗粒的大于约50重量％。除非另有指明，本文所述的金属纳米颗粒的组分的重量百分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在衬底上形成导电部件的方法，所述方法包括：使金属化合物与还原剂在稳定剂的存在下在包含所述金属化合物、所述还原剂和所述稳定剂的反应混合物中反应－－其中所述反应混合物基本无溶剂－－以形成表面上带有所述稳定剂的分子的多个金属纳米颗粒；分离出所述表面上带有稳定剂的分子的多个金属纳米颗粒；制备一种包含聚合物粘合剂、液体和所述表面上带有稳定剂的分子的多个金属纳米颗粒的液体组合物；通过液相沉积技术使所述液体组合物沉积在衬底上以形成一种沉积组合物；以及加热所述沉积组合物以在所述衬底上形成导电部件。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳平，吴贻良，A维格勒斯沃斯，胡南星，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。