[发明专利]铜粉末、铜膏、导电性涂膜的制造方法和导电性涂膜

说明书

技术领域

本发明涉及铜膏用铜粉末、铜膏、铜膏制造方法以及通过以下的制造方法制造的导电性高的导电性涂膜，该铜膏用铜粉末适于在导电性涂膜的制造中的非电解金属镀，在该导电性涂膜的制造方法中，通过对使用该铜膏形成的含铜粉末涂膜实施非电解金属镀而制造导电性涂膜，在该导电性涂膜的制造方法中，使用该导电性膏在绝缘基板上形成含铜粉末涂膜后，利用过热水蒸气进行加热处理，由此能够形成导电性涂膜。

背景技术

近年来，导电电路快速进行着高密度化。以往，形成导电电路所使用的、蚀刻贴合于绝缘基板上的铜箔而形成图案的消去法中，工序较长且复杂，而且产生大量废弃物。因此，代替消去法，导电电路形成中使用包含导电颗粒的导电性膏的印刷法或涂布法备受关注。例如，印刷电路中广泛使用的网版印刷中，作为使用的导电颗粒，使用粒径为数μm以上的片状金属粉等，使电路的厚度为10μm以上，以确保导电性。而且，为了能够形成更高密度的电路，进行着更微细的金属微粒的开发。

目前，一直采用使用了铜、银、铜合金、金、铂、银-钯等金属粉末的膏作为电路基板上的导体。作为导电颗粒使用的金属，从导电性、经时稳定性来看，广泛使用银、金、铂、银-钯，特别是广泛使用银，但金、铂、银-钯具有其本身昂贵或不久将来的资源枯竭等课题，且银具有在高温高湿度下的电路间所产生的离子迁移的问题。

因此，作为代替银而用于导电颗粒的金属，进行着想利用更廉价且资源丰富的铜、铜合金的尝试。例如100nm以下的金属微粉与通常的数微米以上的颗粒不同，由于极度活性，可见到熔点降低的现象，对铜也正在研究利用其熔点降低现象的低温烧制。

但是，铜粉末表面容易形成氧化层，且由于氧化层而具有导电性变差的缺点。而且，颗粒越小，氧化层的不良影响越显著。因此，为了还原铜粉末的氧化层，需要在氢等还原性气氛下以超过300℃的温度进行还原处理，或在更高温下进行烧结处理。此时，导电性虽然接近铜块，但可以使用的绝缘基板被限定于陶瓷、玻璃等耐热性高的材料。

作为用于形成导电性涂膜的方法，已知有镀覆。已知有仅对绝缘基板的配线部分实施非电解镀铜的全添加法或组合抗蚀印刷与镀覆的半添加法，或者在具有通孔的绝缘基板上实施非电解镀铜随后持续实施电解镀铜而得到镀铜层、并对其蚀刻的面板镀覆法等。

在现有技术中，已知在绝缘基板上设置用于非电解镀用的基底层后实施非电解镀。专利文献1中公开了使用含有Pd或Ag的复合金属氧化物水合物和粘合剂，作为非电解镀的基底层。专利文献2中公开对利用金属膏形成的图案表面进行增感处理后，实施非电解镀。专利文献3中公开了仅对利用导电膏得到的电阻率值为10Ωcm以下的电路部分实施非电解镀。

但是，上述技术中，在进行非电解镀的情况下，为了提高镀覆的附着性或选择性，而进行使用钯的活性化处理。不仅钯昂贵，而且包含用于活性化处理的前后工序，需要复杂的工序管理。

另外，用于形成电路使用的非电解镀铜中，广泛使用甲醛作为还原剂。在使用甲醛镀覆时，通常为了提高甲醛的活性，而在强碱且高温的条件下进行。其结果，容易产生镀层与绝缘基板的粘接性变差、镀层缺陷。这是妨碍在印刷铜膏电路后、以非电解镀铜形成导电电路这样的电路形成方法普及的原因之一。

另外，上述技术中，不向膏中添加Ag等贵金属，且未进行使用钯的活性化处理等或增感处理，并未进行在金属膏上形成非电解镀，未进行这些处理而用于形成非电解镀的铜粉末的特性是不清楚的。

另外，以往为了防止铜微粒的氧化，而尝试以苯并三唑或其衍生物、有机胺、脂肪酸、金属醇盐等处理颗粒表面的方法，专利文献4中公开有以脂肪酸处理的铜微粒，但使用形成上述表面处理层的铜粉末的膏中不能高品质地形成非电解镀层。

另外，专利文献5中公开了通过液相法得到20～41nm的铜微粒。专利文献6中公开有在液相中以多元醇为还原剂且利用金属化合物制造金属微粒的方法。

另外，专利文献5、7中也公开了通过在氮气氛下以300℃或350℃对铜膏涂膜进行1小时的加热处理，而得到导电性优异的薄膜。但是，微粒的表面积非常大，因此，极其易于氧化，而产生导电性的降低或烧制所需要的温度上升，难以在有机物等耐热性比较低的基板上形成体积电阻率较低的导电性涂膜。特别是铜微粒中，由于氧化而易于引起不利影响，容易引起导电性的降低。

另外，为了还原精制的铜粉末的氧化层，专利文献8中使用含有乙二醇的氧化铜分散体，利用250℃的氢气得到导电性优异的铜薄膜。然而，在爆炸性高的氢气中的高温处理难以说是生产性高的方法。