[发明专利]金属薄膜的形成方法和金属薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及使用金属纳米粒子形成金属薄膜的方法和金属薄膜。

背景技术

作为低温形成电极的方法，提出过使用金属胶体溶液形成导电性涂膜的方法(例如，参照特许文献1)。在该方法中，用喷涂方式将金属胶体溶液涂布于基材上，形成导电性涂膜，作为进行上述涂布的基材，在其表面形成喷涂用收容层，涂布后在100℃以下进行干燥。按照这种方法，在基材喷涂专用纸上形成涂膜干燥后的体积电阻率就变得低至4.5×10^-6Ω·cm，而没有涂膜的普通复印纸上的表面电阻高达1.0×10⁸Ω/□以上(以膜厚450nm换算比电阻，体积电阻率为4.5×10⁷μΩ·cm以上)，为了低电阻化，喷墨的收容层是必须的。

另外，金属纳米粒子的制造方法有还原法(例如，特愿2003-317161号)和气相蒸发法(例如，特许文献2)。

[特许文献1]特开2004-207558号公报(权利要求1，0049及0050段)

[特许文献2]特开2002-121606号公报(权利要求6)

在电工电子工业领域中使用的配线等薄膜的形成方法，近年来成膜温度向低温化发展。另外，用于涂布·干燥·烧制金属纳米粒子而成膜的基材，有玻璃、聚酰亚胺、PET薄膜、PEN薄膜、聚碳酸酯等各种材料，除这些基材外，最近，在玻璃上载附TFT(薄膜三极管)的基板也可适用金属纳米粒子，以满足成膜温度(烧制温度)低温化的要求。烧制温度取决于该基材的性质，要求低的情况下，烧制温度在200℃以下。

在这样的情况下，特别要求无高温热处理，低温烧制，而且尽可能减少涂布次数或成膜次数，以达到所希望的厚度的薄膜。为此要寻求使用金属浓度高的金属纳米粒子分散液，无需高温热处理，可以形成低电阻薄膜的方法。

过去，这样用途的金属纳米粒子成膜时，有以下问题：可以实现低电阻化但需要高温烧制；或可以低温处理但涂布次数将变多等。另外，为了减少涂布次数，用某些方法增加涂布液的固相浓度，但得到的液体不稳定，有发生2次凝聚、金属粒子沉降的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的问题，提供以下方法，使用金属纳米粒子，与在其表面上形成收容层的喷墨专用纸作基板不同，是在没有形成这种收容层的基板上，不用高温处理，形成导电性的金属薄膜；和提供金属薄膜。

本发明的金属薄膜的形成方法，包括烧制金属纳米粒子的步骤，该金属纳米粒子由选自Ag、Au、Ni、Pd、Rh、Ru和Pt中的至少1种金属或由这些金属中的至少2种以上组成的合金、以及附着在金属或合金周围作为分散剂的有机物组成，其特征是，在含有水、有机酸、或水和有机酸的气体氛围下进行所述的烧制。

使用这样的烧制氛围，能够形成低电阻的金属薄膜。

上述有机酸，优选碳原子数4以下的饱和脂肪酸或不饱和脂肪酸。碳原子数大于4，即使烧制，电阻值也不降低，另外，烧制过程中还有产生令人非常不快气味的问题。

另外，本发明的金属薄膜，其特征在于按照上述金属薄膜形成方法而形成。

按照本发明可以得到以下效果，使用导电性的金属纳米粒子，与喷涂专用纸做基板不同，而是在表面没有形成收容层的基板上，在含有水、有机酸、或者是水和有机酸的气体氛围下，不用高温处理，在低温就可以形成低电阻的导电性金属薄膜。

附图说明

[图1]是在实施例2中制作的Ag薄膜的截面SEM照片。

具体实施方式

按照本发明，构成金属纳米粒子所使用的金属，如上所述，是选自由Ag、Au、Ni、Pd、Rh、Ru和Pt等导电金属组成的组中的至少1种金属、或由这些金属中的至少2种组成的合金，可以根据目的·用途作适当的选择。以下所称金属也包括合金。以上述金属构成的金属纳米粒子，在该金属的周围附着有作为分散剂的有机物。这里所谓“附着”是指有机物通过金属离子吸附在金属纳米粒子的表面。由此，有助于金属粒子稳定地分散在有机分散体中。

上述有机物选自脂肪酸类、胺类的至少1种。

该脂肪酸类，优选选自具有直链或支链结构、碳原子数6～22的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸中的至少1种脂肪酸。碳原子数小于6，不稳定，容易产生凝聚，而且限制金属浓度的提高；碳原子数大于22，在金属纳米粒子分散液的浓度高时，有分散液的黏度就上升，操作性稍有变差以及烧制后膜中容易碳残留，电阻率上升的问题。