本发明专利技术提供一种印刷法用油墨，其含有包含Cu和/或CuO的金属纳米粒子，该印刷法用油墨不使用分散剂等添加剂就可获得良好的分散性和连续的分散稳定性。本发明专利技术的印刷法用油墨含有包含Cu和/或CuO的金属纳米粒子，并且离子性杂质量在总固体成分中为2600ppm以下。本发明专利技术的印刷法用油墨可以通过将包含Cu和/或CuO的金属纳米粒子分散于分散介质中而得到，所述金属纳米粒子的离子性杂质量在总固体成分中为2600ppm以下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有包含Cu和/或CuO和/或Cu2O的金属纳米粒子的印刷法用油墨以及用于该油墨的金属纳米粒子，具体地说，涉及导体层、布线图案的形成中使用的印刷法用油墨以及用于该油墨的金属纳米粒子、以及使用该印刷法用油墨形成的布线、电路基板、 半导体封装。
技术介绍
通过以喷墨印刷等为代表的印刷法来印刷成形各种功能性油墨的技术备受关注。 其中，从印刷导体布线的形成的观点出发，对分散有包含Cu和/或Cu氧化物的粒子的油墨进行了研究。利用喷墨进行的印刷由于是从微小的喷嘴中喷射微小液滴的方式，所以如果油墨中含有尺寸接近油墨喷嘴的粗大粒子，则会发生喷嘴的堵塞，另外，如果因添加粒子而使粘度增加，则无法以液滴的形式喷射。对于其它的印刷法来说，粗大粒子也不适合细线的印刷。具体地，公开了一种使用分散有粒径为IOOnm以下的铜微粒的分散液来形成金属薄膜的方法，其中，所述分散液是通过在低真空气体气氛中并且在共存有溶剂的蒸气的气相中，使金属蒸发并获得分散液的气体中金属蒸发法来制作的(例如参照专利文献1)。但是，由上述的气体中金属蒸发法得到的金属超微粒会凝聚，即使尝试了在溶剂中分散，但也难以成为稳定的状态。因此，即使将上述的金属超微粒分散液作为喷墨用油墨使用，也存在着金属超微粒的凝聚体堵塞喷墨喷嘴的问题。如上所述，印刷法用的混有粒子的油墨中，必须使用小粒径的粒子、并使其无凝聚地分散。粒子尺寸以及粘度的上限根据装置设计的不同而不同，越是变为微小液滴，限制就越严格。另外，由于金属表面具有高的活化能，所以在制备包含具有金属表面的金属纳米粒子的分散液时，不用分散剂使其分散是困难的。因此，以往为了达到上述目的，一直是使用将粒子表面用分散剂处理后再进行分散而得到的分散液(例如参照专利文献2 10)。 特别是，在为铜的纳米粒子的情况，表面处理对防止粒子的氧化也是有效的，出于该原因也使用了各种保护/分散剂(例如参照专利文献11、12)。我们知道，对于将粒子表面用分散剂处理后再进行分散而得到的分散液，其能够使具有单位数纳米(single-digit nanometers)的平均粒径的粒子无凝聚地分散。但是， 使用了分散剂的油墨在进行导体化的时候，必须除去分散剂而使粒子之间接触，为此需要极大的能量，因而需要加热至200°C以上或与利用能量线的加热的并用(例如参照专利文献13、14)。在布线图案的形成中，导体化是通过以在基板上形成了含有铜纳米粒子的层的状态来加热而进行的，所以为了耐受高热而要求耐热性高的基板。因此，存在能够使用的基板受到限制的问题。再者，伴随分散剂的脱离而产生的体积收缩会引起导体层的开裂或剥离，无法获得导通也是问题。由以上原委来看，需要一种不用分散剂就可以无凝聚地分散了微小粒径的Cu和/ 或Cu氧化物的粒子的印刷法用油墨。对此，本专利技术者等人发现，通过使用极性高且无氢键键合性的溶剂，则有可能不使用分散剂就能够分散具有氧化铜表面的纳米粒子(例如参照专利文献15)。但是，获取出处不同的氧化铜纳米粒子会产生不能分散的分散性问题、或因沉淀的生成以及粒子的分离而引起的澄清液的产生等分散稳定性的问题(例如参照专利文献14、15)。因此，在印刷法用 Cu系油墨中只能使用有限的粒子，还留有改善的余地。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特许第2561537号公报专利文献2 日本特开2003-3；34618号公报专利文献3 日本特开2003-311944号公报专利文献4 日本特许第3764349号公报专利文献5 国际公开第2005/025787号专利文献6 日本特开2004-211108号公报专利文献7 日本特开2008-127679号公报专利文献8 日本特开2008-88518号公报专利文献9 国际公开第2006/019144号专利文献10 日本特开2008_13拟86号公报专利文献11 日本特许第3953237号公报专利文献12 日本特开2004-315853号公报专利文献13 日本特开2009-215501号公报专利文献14 日本特开2004-119686号公报专利文献15 日本特开2007-83288号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是鉴于以上的以往的问题点而完成的，以实现下述目的为问题。即，本专利技术的目的是提供一种含有包含Cu和/或CuO和/或Cu2O的金属纳米粒子(以下有时称作“铜系纳米粒子”)以及其它的金属纳米粒子、并且不使用分散剂等添加剂就能够获得良好的分散性和连续的分散稳定性的印刷法用油墨、以及适合于该印刷法用油墨的调制的金属纳米粒子、使用该印刷法用油墨形成的布线、电路基板、半导体封装。解决问题的手段本专利技术者等人对于由于Cu系纳米粒子的种类不同而无法获得分散性、分散稳定性的问题，认为l.Cu系纳米粒子表面的氧化铜的氧缺陷状态、2.有机杂质的附着、3.吸附水分量的差异、4.离子性杂质量的差异之中的任一者都是原因，并且分别对1.由在空气中 200°C的加热对表面氧化的影响、2.基于RF等离子体处理的Cu粒子表面的清洗处理、3.基于真空干燥或氮气下加热干燥的Cu系纳米粒子粉的干燥、4.使用了离子色谱仪的离子性杂质的定量进行了研究，确认1 3不会对粒子的分散性、分散稳定性产生影响，另一方面发现，离子性杂质量与分散性、分散稳定性之间有相关性，从而完成了本专利技术。另外发现，除了离子性杂质量的减少以外，分散液的zeta电位的绝对值如果为 30mV以上，则可以获得分散性和分散稳定性高的金属纳米粒子分散液。进而，本专利技术者等人详细研究了上述那样的缺点，结果发现，如果含有一次粒子的体积平均粒径为D(nm)的金属纳米粒子和分散介质，并且金属纳米粒子之间的平均粒子间距离L(nm)满足1. 6彡L/D彡3. 5的关系，则可以不用分散剂地获得分散性优良的印刷法用油墨。再者，如果使用该印刷法用油墨，则能够利用以喷墨法为代表的印刷法进行布线描画，无需成膜后的图案加工就能够形成所期望的布线图案。即，解决上述问题的本专利技术如下所述。(1) 一种印刷法用油墨，其特征在于，其至少含有金属纳米粒子，并且总固体成分中的碳原子的含量为0. ^iassW以下。(2)根据上述(1)所述的印刷法用油墨，其特征在于，其含有包含Cu和/或CuO和 /或Cu2O的金属纳米粒子，并且离子性杂质量在总固体成分中为^OOppm以下。(3)根据上述⑴或(2)所述的印刷法用油墨，其特征在于，其是通过将包含Cu和 /或CuO和/或Cu2O的金属纳米粒子分散于分散介质中而形成的，所述金属纳米粒子的离子性杂质量在金属纳米粒子干燥粉中为1600ppm以下。(4)根据上述⑴ (3)中任一项所述的印刷法用油墨，其特征在于，所述包含Cu 和/或CuO和/或Cu2O的金属纳米粒子的90%分散粒径为IOnm 500nm。(5)根据上述(2)所述的印刷法用油墨，其特征在于，zeta电位的绝对值为30mV 以上。(6)根据上述(2) (5)中任一项所述的印刷法用油墨，其特征在于，所述金属纳米粒子的体积平均粒径为2nm 500nm。(7)根据上述(1) (6)中任一项所述的印刷法用油墨，其特征在于，所述包含Cu 和/或CuO和/或Cu2O的金属纳米粒子分散于25°C时的蒸气压低于1. 34X IO3Pa的分散介质中本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：中子伟夫，山本和德，神代恭，横泽舜哉，江尻芳则，增田克之，黑田杏子，稻田麻希，
申请(专利权)人：日立化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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