[发明专利]铜微粒和其制造方法及铜微粒分散液

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜微粒及其制造方法、以及该铜微粒的分散液。更详细来说，涉及一种粒径微细且杂质含量少，可以进行低温烧结，特别是作为电子材料的配线形成用而有用的铜微粒。

背景技术

目前，金属微粒作为电子材料用导电性浆料那样的配线形成材料，用于与印刷配线、半导体的内部配线、印刷线路板和电子部件的连接等。特别是粒径在100nm以下的金属微粒由于与通常的亚微米以上的颗粒不同而可以使烧结温度极低，所以可考虑用于低温烧结浆料等。

特别是最近，正在着眼于使用喷墨打印机通过含有金属微粒的油墨进行配线图案的印刷，低温烧结而形成配线的技术，并正在进行研究开发。但是，在喷墨打印机的情况下，油墨中所含的金属微粒要求在油墨中保持长时间的分散性，因此，必须比现有的金属微粒更微细化。另外，在现在实际应用的喷墨打印机用的颜料系油墨中，一般要求油墨中所含的有机颜料或炭黑的粒径为50～200nm。

另一方面，对于用于喷墨打印机用油墨的金属微粒的粒径，从分散性的观点考虑希望为50nm以下。即，作为金属微粒以铜为例时，金属铜的密度为8.96g/cm³，相对于有机颜料或炭黑的密度1.5～2.5g/cm³为约4～6倍。因此，从关于分散液中微粒沉淀速度的公知的斯托克斯方程，假设分散介质为水，将有机颜料的密度设定为1.5g/cm³，考虑上述密度差算出成为与有机颜料或炭黑同程度的沉淀速度的铜微粒的粒径时，几乎为12.5～50nm的程度。

另外，在作为电子部件的配线用材料使用的导电性浆料中，在配线中残存的杂质的影响成为问题，特别是公知卤元素有害。即，当配线中存在较多杂质元素时，促进配线中的金属的腐蚀，并且在绝缘部分也会产生金属元素移动的迁移，其结果容易产生绝缘不良。而且，在近年的推进微间距化的电子仪器中，其影响比以往更大。特别是在300℃以下的低温范围的烧结中，与高温的烧结相比，由于几乎不能期待由于烧结时的挥发造成的除去，所以需要极力减少有害的杂质的混入。

作为用于导电性浆料的金属微粒的制造方法，提出了从液相中制造金属微粒的化学的方法。作为一般的方法，有在溶液中通过还原剂将金属化合物还原的方法，作为以生产率高的稠密系合成金属微粒的方法，公知的为多元醇法。例如，如特开昭59-173206号公报中公开的那样，多元醇法是将如氧化铜那样的铜的氧化物或盐在多元醇中加热还原的方法，多元醇具有溶剂、还原剂、保护剂三个作用。

根据该多元醇法，稠密系也可以得到亚微米至微米级的金属微粒。特别是作为金属化合物，通过将氧化物或氢氧化物作为起始原料，可以得到不混入工业应用上不希望的元素的金属微粒。另外，公知的是通过调整多元醇的种类、反应温度、原料等，可得到微细的金属微粒。但是，在通常的多元醇法中，特别是在铜微粒的情况下，粒径在100nm以下的分散性优良的铜微粒的合成极为困难。

另外，在特开2003-166006号公报中提出了作为利用多元醇法的铜微粒的制造方法，使具有小于200nm的粒径的铜化合物在多元醇溶剂中悬浮后，以小于150℃的温度在加压氢气下进行还原处理的方法。但是，在该方法中，由于需要在加压氢气下进行加热，所以不仅装置复杂而且伴随危险性。另外，得到铜微粒最小只是50nm左右。

进一步提出了使用多元醇法，将氧化铜或氢氧化铜作为起始原料，将贵金属离子作为成核材料而投入，由此得到平均粒径50nm以下的铜微粒的方法。例如，在特开2005-307335号公报中提出了在乙二醇、二甘醇或三甘醇的溶液中，添加用于晶核生成的贵金属离子，同时，添加作为分散剂的聚乙烯基吡咯烷酮、作为还原反应控制剂的胺系有机化合物，将铜的氧化物、氢氧化物或盐进行加热还原，得到铜微粒的方法。另外，在特开2005-330552号公报中提出了同样在多元醇溶液中，添加用于晶核生成的钯离子，同时，添加作为分散剂的聚乙烯亚胺并进行加热还原，得到铜微粒的方法。