[發明專利]用有機物質包覆的銀微粉的制備方法及銀微粉

有效

• 申請號: 200880018331.0
• 申請日: 2008-05-28
• 公開（公告）號: CN101678452A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 佐藤王高;B·賈亞德萬;田路和幸
• 申請（專利權）人: 同和電子科技有限公司;國立大學法人東北大學
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F9/24;H01B13/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李 帆

技術領域

本發明涉及一種銀微粉及其制備方法，所述銀微粉是包含被有機物質包覆的銀納米粒子、適合用于構筑微細配線基板的油墨或漿料的燒結性良好的銀微粉。本說明書中所說的“微粉”，在沒有特別說明的情況下，為構成金屬粒子的平均粒徑20nm以下的物質。?

背景技術

由于金屬微粉活性高，即使在低溫下，燒結也可以進行，因此，作為對于耐熱性低的材料的圖案成形材料被關注已久。特別是近年來，隨著納米技術的進步，單一納米級粒子的制造也已經可以比較簡單地進行。?

專利文獻1中公開了一種將氧化銀作為初始材料，使用胺化合物大量合成銀納米粒子的方法。另外，專利文獻2中公開了一種通過混合胺和銀化合物原料并使其熔化從而合成銀納米粒子的方法。非專利文獻1中記載了一種制備使用了銀納米粒子的漿料的方法。另一方面，專利文獻3中公開了一種如下所述的方法：通過在存在用有機保護材料A進行保護的金屬納米粒子的非極性溶劑中，加入溶解有具有與金屬粒子的親和性良好的巰基等官能團的有機保護材料B的極性溶劑，進行攪拌混合，由此將金屬納米粒子的保護材料從A交換為B。?

專利文獻1：日本特開2006-219693號公報?

專利文獻2：國際公開第04/012884號小冊子?

專利文獻3：日本特開2006-89786號公報?

非專利文獻：中許昌美等，“銀ナノ粒子の導電性ペ一ストヘの応用”，化學工業，化學工業社，2005年10月號，p.749-754?

發明內容

金屬微粉的表面通常被有機保護材料包覆。該保護材料在銀粒子合成反應時具有將粒子相互之間隔離的作用。因此，選擇某種程度的分子量大的物質是有利的。如果分子量小，則粒子間距離就變窄，在濕式合成反應中，存在反應中燒結加快的情況。由此，粒子變粗大而難以制備微粉。?

另一方面，使用被有機保護材料保護的金屬微粉，在基板上形成微細配線時，描畫配線后，需要使金屬微粒子之間燒結。燒結時，必須通過揮發等除去粒子間存在的有機保護材料。有時也容許若干的碳殘留在燒結體(配線)中，但是由于會導致電阻上升，因此，期待將碳完全除去。?

但是，對于分子量大的有機保護材料，由于通常進行加熱也很難使其揮發除去，因此，例如銀微粉的情況，如果不置于250℃以上的高溫中就難以構筑導電性高的燒結體(配線)。因此，可適用的基板的種類僅限于例如聚酰亞胺、玻璃、芳族聚酰胺等耐熱溫度高的部分材料。近來正在開發在180℃左右也可以燒結的銀微粉，但即使這樣，對基板的限制依然大。?

如果在燒結溫度100～180℃、優選100～150℃左右的這樣低的溫度下也可以工業化地生產金屬微粉，則其用途必將顯著擴大。例如，如果將透明的聚碳酸酯用于基板，則可以在CD、DVD等媒介及透鏡的表面上直接描畫微細配線，從而可以賦予各種功能。并且認為，在PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)基板上描畫有微細配線的廉價天線及以紙作為材料的IC標簽等也將可以實現。進而認為，還可以對導電性高分子直接描畫金屬配線，并且可以期待各種電極材料等的用途的擴大。如果使用銀作為金屬微粉，則可以活化其抗菌作用。除此以外，還有其它數不盡的用途。?

專利文獻3中公開了一種將包覆金屬粒子表面的保護材料與其它的保護材料進行交換的技術。但是，在該技術中合成金屬納米粒子的階段，采用通過之后在溶解有金屬供給物質和保護材料的溶劑中滴加?還原劑，從而得到被保護材料包覆的金屬粒子的手段。像這樣在溶劑中滴加還原劑的反應的情況，由于還原劑自身被溶劑所稀釋，因此需要使用具有強還原性的還原劑，即使攪拌溶液，也不容易以完全一致的還原力使金屬納米粒子析出。另外，還原劑的成分容易混入粒子中。因此，使粒徑分布一致化、或減少金屬粒子中的雜質等品質管理方面的控制較難。另外，專利文獻3的發明中示出了作為粒子合成階段中使其形成的保護材料，使用環烷酸及辛胺等分子量為100左右的分子量小的有機化合物的例子，但未示出合成用分子量比其大的有機化合物保護的金屬納米粒子的具體方法。保護材料的分子量如上所述較小的金屬納米粒子在液體介質中容易凝聚而沉淀。實際上，在專利文獻3的發明中，在合成階段使金屬納米粒子集合體沉淀而進行回收的工序是必須進行的。認為這樣的容易凝集而沉淀的粒子在液體介質中難以保持分散狀態，并且包括清洗的中間工序中的處理麻煩，另外在交換保護材料的工序中為了維持一致的品質，劇烈地進行攪拌混合是不可缺少的。因此，專利文獻3的技術在一致的還原反應的控制較難方面、粒子容易凝集而沉淀(分散性不良)等方面，為了適用于工業化大量生產，期待進行進一步改善。?