JP2015124416A - Coated copper nanoparticle, coated nanoparticle dispersion, and method for manufacturing conductive substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体、及びこれらを用いた導電性基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a coated copper nanoparticle, a copper nanoparticle dispersion, and a method for producing a conductive substrate using these.
金属粒子を分散させた金属粒子分散体を用いて、スクリーン印刷やインクジェット印刷などの印刷プロセスにより、基材に直接パターンを印刷し、金属粒子を焼結させることにより、回路パターンを形成する手法が注目されている。基材に直接パターンを印刷する手法によれば、従来のフォトレジスト法等と比較して、生産性が飛躍的に向上する。 A method of forming a circuit pattern by printing a pattern directly on a base material by a printing process such as screen printing or ink jet printing using a metal particle dispersion in which metal particles are dispersed, and sintering the metal particles. Attention has been paid. According to the technique of printing a pattern directly on a substrate, productivity is dramatically improved as compared with a conventional photoresist method or the like.
金属粒子は、微細化することにより、劇的に融点が低下することが知られている。これは、金属粒子の粒径が小さくなるのに伴って、粒子の比表面積が増加し、表面エネルギーが増大することによるものである。この効果を利用すれば、金属粒子同士の焼結を従来よりも低温で進行させることができ、従来用いることが困難であった、耐熱性の低い樹脂基材に対しても、印刷による回路形成が可能となると期待される。しかしながら、金属粒子の粒径を小さくするにつれて凝集しやすくなり、分散性や分散安定性を確保できなくなり、塗布適性に問題が生じる。塗布適性に問題が生じて均一性の高い塗膜が形成できないと、回路パターンの精度が悪くなったり、金属粒子同士が均一且つ密に存在できず、焼結後の導電性が悪くなる。このように、金属粒子分散体の分散安定性や塗布適性と低温焼結性を両立することは、従来、困難であった。 It is known that the melting point of the metal particles dramatically decreases as the metal particles are refined. This is because the specific surface area of the particles increases and the surface energy increases as the particle size of the metal particles decreases. If this effect is utilized, the sintering of metal particles can proceed at a lower temperature than in the past, and circuit formation by printing is possible even for resin substrates with low heat resistance that have been difficult to use conventionally. Is expected to be possible. However, as the particle size of the metal particles is reduced, aggregation tends to occur, dispersibility and dispersion stability cannot be ensured, and a problem arises in coating suitability. If there is a problem in coating suitability and a highly uniform coating film cannot be formed, the accuracy of the circuit pattern will deteriorate, the metal particles will not be present uniformly and densely, and the conductivity after sintering will deteriorate. Thus, it has been difficult in the past to achieve both dispersion stability and coating suitability of the metal particle dispersion and low-temperature sintering.
また、銀粒子を用いた金属粒子分散体は、酸化し難く、導電性にも優れているが、銀自体が高価であったり、イオンマイグレーションの問題などがある。そこで、安価で耐マイグレーションに優れた金属として、銅を用いた金属粒子分散体の開発が求められている。しかしながら、銅粒子は一般的に銀粒子と比較して酸化されやすいため、導電性が発現しにくい課題がある。 Further, a metal particle dispersion using silver particles is difficult to oxidize and is excellent in conductivity, but silver itself is expensive or has problems of ion migration. Therefore, development of a metal particle dispersion using copper as an inexpensive metal with excellent migration resistance is required. However, since copper particles are generally more easily oxidized than silver particles, there is a problem that conductivity is difficult to be expressed.
特許文献1には、銅を含む化合物と還元性化合物を混合して、アルキルアミン中で熱分解して銅を生成可能な複合化合物を生成する工程と、当該複合化合物をアルキルアミン中で加熱してアルキルアミンで被覆された銅微粒子を生成する工程とを有することを特徴とする被覆銅微粒子の製造方法が記載されている。特許文献1によれば、当該被覆銅微粒子は、粒径分布が狭く微細であり、保存性に優れると共に低温での焼結が可能であると記載されている。
しかしながら、特許文献1の技術によれば、後述の比較例のように、銅微粒子の分散性が悪く、塗布適性が悪く、PETフィルム等の樹脂基材上に塗布する際にムラが生じるという課題があった。更に、分散性を高めようとするとアルキルアミンを大量に使用する必要があり、焼結性が悪化するという問題があった。
In Patent Document 1, a compound containing copper and a reducing compound are mixed, and a step of producing a composite compound that can be thermally decomposed in an alkylamine to form copper, and the composite compound is heated in an alkylamine. And a process for producing copper fine particles coated with an alkylamine. According to Patent Document 1, it is described that the coated copper fine particles have a narrow and fine particle size distribution, excellent storage stability and can be sintered at a low temperature.
However, according to the technique of Patent Document 1, the dispersibility of copper fine particles is poor, the coating suitability is poor, and unevenness occurs when coating on a resin substrate such as a PET film, as in the comparative example described later. was there. Furthermore, when trying to improve dispersibility, it is necessary to use a large amount of alkylamine, and there is a problem that the sinterability deteriorates.
また、特許文献2には、脂肪族モノカルボン酸で表面が被覆された銅微粒子が分散している銅微粒子分散液の製造方法が記載されている。特許文献2によれば、当該銅微粒子分散液は、微細な粒子径を有し、かつ低温度での焼結性に優れると記載されている。
しかしながら、特許文献2の手法によれば、低分子量の化合物を用いて銅微粒子を分散するため、銅微粒子の分散性が悪く、塗布適性が悪く、PETフィルム等の樹脂基材上に塗布する際にムラが生じるという課題があった。更に、脂肪族モノカルボン酸で表面が被覆された銅微粒子は、焼結温度が高く、PETフィルム等の低耐熱フィルム上で使用するには更なる焼結温度の低温化が必要であった。
However, according to the technique of
一方、特許文献3には、特定の金属粒子と、特定のポリエステル骨格を有する高分子分散剤と、分散媒を含有する金属粒子分散体が記載されている。特許文献3によれば、上記特定の高分子分散剤が金属粒子の分散性に高い効果を示し、しかも後の焼結工程で容易に揮散されると記載されている。
しかしながら、特許文献3の手法によれば、銅ナノ粒子塗膜の焼成には高いマイクロ波出力による長時間焼成が必要となっている。実際には実施例に記載の通りポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム上での銅ナノ粒子塗膜の焼成が限界であり、より安価で汎用的な低耐熱基材であるPETフィルム等に塗布して特許文献3と同条件で焼成しようすると導電性が発現する前に基材が変形し焼成できないという課題があった。PETフィルム等に塗布して焼成するには更なる焼結温度の低温化が必要であった。
On the other hand, Patent Document 3 describes a metal particle dispersion containing specific metal particles, a polymer dispersant having a specific polyester skeleton, and a dispersion medium. According to Patent Document 3, it is described that the specific polymer dispersant exhibits a high effect on the dispersibility of the metal particles and is easily volatilized in a subsequent sintering step.
However, according to the technique of Patent Document 3, firing of the copper nanoparticle coating film requires long-time firing with a high microwave output. In practice, as described in the examples, the firing of the copper nanoparticle coating film on the polyethylene naphthalate (PEN) film is the limit, and it is applied to a PET film or the like which is a cheaper and versatile low heat-resistant substrate. When firing under the same conditions as in Patent Document 3, there is a problem that the base material is deformed and cannot be fired before the conductivity is developed. In order to apply and fire it on a PET film or the like, it was necessary to further lower the sintering temperature.
また、特許文献4には、金属プレカーサー、酸、アミン、および還元剤を含む溶液から合成された金属ナノ粒子を用いる、導電性金属薄膜の製造方法が記載されている。しかしながら、特許文献4は、還元性雰囲気を用いて200℃以上の高温での焼成により導電性を向上することに着目した技術である。そのためPETフィルム等に塗布して焼成するには更なる焼結温度の低温化の検討が必要であった。 Patent Document 4 describes a method for producing a conductive metal thin film using metal nanoparticles synthesized from a solution containing a metal precursor, an acid, an amine, and a reducing agent. However, Patent Document 4 is a technique that focuses on improving the conductivity by firing at a high temperature of 200 ° C. or higher using a reducing atmosphere. For this reason, in order to apply and fire it on a PET film or the like, it has been necessary to further reduce the sintering temperature.
上述のように、従来、銅粒子分散体は、焼成時に有機成分が残存するのを抑制するために、アルキルアミンや脂肪族物カルボン酸といった比較的低分子量の分散剤が用いられてきた。しかしながら、低分子量の分散剤では、分散性や塗布適性が不十分であり、更に低温又は短時間での焼結性も不十分であった。一方、銅粒子の分散性や分散安定性を向上するために、分散剤として高分子分散剤を用いて銅粒子を分散させると、高温焼成が必要なため使用可能な基板が限定されたり、低温焼成では金属膜に当該高分子分散剤が残存して得られた基板の体積抵抗率が高くなり、導電性基板として十分な性能が得られない場合があった。一方で、銅粒子は酸化されやすいという問題もあった。そのため、銅の酸化を抑制しながら、分散性、及び塗布適性に優れ、且つ、低温又は短時間での焼成後に高い導電性を有する膜が形成可能な分散体を得ることは非常に難しい課題であった。
本発明は、このような状況下になされたものであり、耐酸化性、分散性、塗布適性、及び低温又は短時間での焼結性に優れた、被覆銅ナノ粒子及び銅ナノ粒子分散体、並びに、低温又は短時間での焼成により、優れた導電性を有する導電性基板を得ることができる、導電性基板の製造方法を提供することを目的とする。
As described above, conventionally, copper particle dispersions have used relatively low molecular weight dispersants such as alkylamines and aliphatic carboxylic acids in order to prevent organic components from remaining during firing. However, low molecular weight dispersants have insufficient dispersibility and coating suitability, and furthermore, have low sinterability at low temperatures or in a short time. On the other hand, in order to improve the dispersibility and dispersion stability of the copper particles, if the copper particles are dispersed using a polymer dispersant as a dispersant, the substrate that can be used is limited because high temperature firing is required, In the firing, the volume resistivity of the substrate obtained by leaving the polymer dispersant in the metal film is increased, and there are cases where sufficient performance as a conductive substrate cannot be obtained. On the other hand, there is a problem that copper particles are easily oxidized. Therefore, it is a very difficult problem to obtain a dispersion that is excellent in dispersibility and coating suitability while suppressing copper oxidation, and that can form a film having high conductivity after firing at a low temperature or in a short time. there were.
The present invention has been made under such circumstances, and is coated copper nanoparticles and a copper nanoparticle dispersion excellent in oxidation resistance, dispersibility, applicability, and low temperature or short-time sinterability. And it aims at providing the manufacturing method of the electroconductive board | substrate which can obtain the electroconductive board | substrate which has the outstanding electroconductivity by baking at low temperature or a short time.
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、銅ナノ粒子に、アルキルアミンと、特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体とを組み合わせて被覆することにより、耐酸化性、分散性、及び塗布適性に優れるとともに、低温又は短時間で焼成した場合であっても、膜中から有機成分が分解乃至除去されやすく、その結果、高い導電性を有する膜が形成できるとの知見を得た。
本発明は、係る知見に基づいて完成したものである。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have coated copper nanoparticles in combination with an alkylamine and a polyallylamine derivative having a specific structure, thereby providing oxidation resistance, Knowledge that dispersibility and coating suitability are excellent and that organic components are easily decomposed or removed from the film even when baked at a low temperature or in a short time, and as a result, a film having high conductivity can be formed. Got.
The present invention has been completed based on such knowledge.
本発明に係る被覆銅ナノ粒子は、銅ナノ粒子がアルキルアミンと、下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体とで被覆されていることを特徴とする。
また、本発明に係る銅ナノ粒子分散体は、銅ナノ粒子と、アルキルアミンと、下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体と、溶剤とを含有することを特徴とする。
また、本発明に係る第一の態様の導電性基板の製造方法は、銅ナノ粒子と、アルキルアミンと、下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体と、溶剤とを含有する銅ナノ粒子分散体を含む塗布液を、基材上に塗布して塗膜を形成する工程と、当該塗膜を焼成する工程とを有することを特徴とする。
The coated copper nanoparticles according to the present invention are characterized in that the copper nanoparticles are coated with an alkylamine and a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the following general formula (I).
Moreover, the copper nanoparticle dispersion according to the present invention comprises copper nanoparticles, an alkylamine, a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the following general formula (I), and a solvent. To do.
Moreover, the manufacturing method of the electroconductive board | substrate of the 1st aspect which concerns on this invention is a copper nanoparticle, an alkylamine, the polyallylamine derivative which has a structural unit represented by the following general formula (I), and a solvent. It has the process of apply | coating the coating liquid containing the copper nanoparticle dispersion to contain on a base material, and forming a coating film, and the process of baking the said coating film.
また、銅ナノ粒子分散体の製造方法は、銅を含む化合物、還元性化合物、及びアルキルアミンを含む混合物を加熱することにより銅ナノ粒子を調製する工程と、前記銅ナノ粒子を、溶剤中で下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体により分散する工程とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る第二の態様の導電性基板の製造方法は、銅を含む化合物、還元性化合物、及びアルキルアミンを含む混合物を加熱することにより銅ナノ粒子を調製する工程と、前記銅ナノ粒子を、溶剤中で下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体により分散することにより分散体を調製する工程と、前記分散体を含む塗布液を、基材上に塗布して塗膜を形成する工程と、当該塗膜を焼成する工程とを有することを特徴とする。
In addition, the method for producing a copper nanoparticle dispersion includes a step of preparing a copper nanoparticle by heating a mixture containing a compound containing copper, a reducing compound, and an alkylamine, and the copper nanoparticle in a solvent. And a step of dispersing with a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the following general formula (I).
Moreover, the manufacturing method of the electroconductive board | substrate of the 2nd aspect which concerns on this invention is a process which prepares a copper nanoparticle by heating the mixture containing the compound containing a copper, a reducing compound, and an alkylamine, The said copper A step of preparing a dispersion by dispersing nanoparticles in a solvent with a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the following general formula (I), and a coating liquid containing the dispersion on a substrate It has the process of apply | coating and forming a coating film, and the process of baking the said coating film.
本発明に係る導電性基板の製造方法においては、前記焼成する工程が、フラッシュ光の照射により焼成する工程であることが、低温乃至短時間焼成が可能であり、低耐熱性の基材上にも優れた導電性を有する導電性基板を得ることができる点から好ましい。 In the method for manufacturing a conductive substrate according to the present invention, the step of baking is a step of baking by flash light irradiation, which can be performed at a low temperature or for a short time, on a low heat resistant substrate. Is preferable from the viewpoint that a conductive substrate having excellent conductivity can be obtained.
本発明によれば、耐酸化性、分散性、塗布適性、及び低温又は短時間での焼結性に優れた、被覆銅ナノ粒子及び銅ナノ粒子分散体、並びに、低温又は短時間での焼成により、優れた導電性を有する導電性基板を得ることができる、導電性基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, coated copper nanoparticles and a copper nanoparticle dispersion excellent in oxidation resistance, dispersibility, applicability, and sinterability at a low temperature or in a short time, and firing at a low temperature or in a short time Thus, it is possible to provide a method for manufacturing a conductive substrate, which can obtain a conductive substrate having excellent conductivity.
以下、本発明に係る被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体、及び導電性基板の製造方法について説明する。
なお、本発明において(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルのいずれかであることを意味し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートのいずれかであることを意味する。
Hereinafter, the manufacturing method of the covering copper nanoparticle which concerns on this invention, a copper nanoparticle dispersion, and an electroconductive board | substrate is demonstrated.
In the present invention, (meth) acryl means either acryl or methacryl, and (meth) acrylate means either acrylate or methacrylate.
[被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体]
本発明に係る被覆銅ナノ粒子は、銅ナノ粒子が、アルキルアミンと、下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体とで被覆されていることを特徴とする。
また、本発明に係る銅ナノ粒子分散体は、銅ナノ粒子と、アルキルアミンと、下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体と、溶剤とを含有することを特徴とする。
なお、本発明において被覆とは、粒子表面の全部が覆われている形態のみならず、粒子表面の一部に付着している形態をも含むものとする。
[Coated copper nanoparticles, copper nanoparticle dispersion]
The coated copper nanoparticles according to the present invention are characterized in that the copper nanoparticles are coated with an alkylamine and a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the following general formula (I).
Moreover, the copper nanoparticle dispersion according to the present invention comprises copper nanoparticles, an alkylamine, a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the following general formula (I), and a solvent. To do.
In the present invention, the term “coating” includes not only the form in which the entire particle surface is covered, but also the form in which it is attached to a part of the particle surface.
本発明においては、銅ナノ粒子に、比較的低分子量のアルキルアミンと、上記特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体とを組み合わせて被覆することから、以下のようなそれらの相乗作用により、上述のような特定の効果を発揮すると推定される。
銅ナノ粒子の分散性を付与するには、銅ナノ粒子表面に比較的強く吸着する官能基を有する化合物を用いることが望ましいが、一方で、化合物の吸着が強すぎると焼成工程で当該化合物が銅ナノ粒子から脱離し難くなり、結果として低温焼結が困難になり、更に結果として導電性悪化の要因となると考えられる。その点、本発明においては、銅ナノ粒子表面に比較的強く吸着し得る−NH3+−OCO−基や−NHCO−基を有するポリアリルアミン誘導体と、銅ナノ粒子表面に弱く吸着する比較的低分子量のアルキルアミンとの両方が、銅ナノ粒子を被覆している。本発明に係る銅ナノ粒子分散体においても、銅ナノ粒子表面にアルキルアミンと上記ポリアリルアミン誘導体とが付着して、溶剤中に当該銅ナノ粒子が分散されてなる。
本発明においては、銅ナノ粒子表面に比較的強く吸着し得る−NH3+−OCO−基や−NHCO−基を有するポリアリルアミン誘導体が、比較的強い吸着により溶剤中でも銅ナノ粒子を取り囲んで安定して存在し、ポリマー鎖の立体障害により銅ナノ粒子同士の凝集がより生じ難くなり、銅ナノ粒子の分散性が優れると推定される。また、本発明においては、銅ナノ粒子が上記特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体に取り囲まれて安定して均一に分散されていることから、ポリマー鎖の成膜性によって、銅ナノ粒子分散体の塗布適性が優れると推定される。一方、銅ナノ粒子表面に特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体と共に存在しているアルキルアミンは、銅ナノ粒子表面に弱く吸着しており、且つ比較的低分子量であるため、低温や短時間の焼成でも脱離し易い。そのため、焼成時には、銅ナノ粒子表面に上記ポリアリルアミン誘導体と混在しているアルキルアミンが脱離することにより、銅ナノ粒子表面に存在している上記ポリアリルアミン誘導体も脱離し易くなって、本発明の銅ナノ粒子は低温又は短時間での焼結性に優れていることが推定される。
更に、アルキルアミンは、アミノ基がプロトンを捕捉する機能を有するため、銅ナノ粒子表面に付着することにより、銅原子が酸化されることを抑制していると推定される。更に、アミノ基も含むポリアリルアミンが、銅ナノ粒子を被覆して取り囲んでいることから、本発明においては、銅ナノ粒子の酸化を抑制する効果がより高くなっていることが推定される。そのため、焼成時の酸化による焼結阻害も生じ難くなり、焼成後に高い導電性を有する膜を形成可能になると推定される。
In the present invention, copper nanoparticles are coated with a combination of a relatively low molecular weight alkylamine and a polyallylamine derivative having the specific structure described above. It is estimated that a specific effect is exhibited.
In order to impart dispersibility of the copper nanoparticles, it is desirable to use a compound having a functional group that adsorbs relatively strongly on the surface of the copper nanoparticles. On the other hand, if the compound is too strongly adsorbed, It is considered that it becomes difficult to detach from the copper nanoparticles, resulting in difficulty in low-temperature sintering, and as a result, a cause of deterioration in conductivity. In that respect, in the present invention, a polyallylamine derivative having a —NH 3 + —OCO— group or a —NHCO— group that can be relatively strongly adsorbed on the surface of the copper nanoparticles, and a relatively low molecular weight that is weakly adsorbed on the surface of the copper nanoparticles. Both of the alkylamines coat the copper nanoparticles. Also in the copper nanoparticle dispersion which concerns on this invention, the alkylamine and the said polyallylamine derivative adhere to the copper nanoparticle surface, and the said copper nanoparticle is disperse | distributed in a solvent.
In the present invention, a polyallylamine derivative having a —NH 3 + —OCO— group or a —NHCO— group, which can be adsorbed relatively strongly on the surface of the copper nanoparticles, surrounds the copper nanoparticles even in a solvent and is stable due to relatively strong adsorption. It is presumed that aggregation of copper nanoparticles is less likely to occur due to steric hindrance of the polymer chain, and the dispersibility of the copper nanoparticles is excellent. Further, in the present invention, the copper nanoparticles are surrounded by the polyallylamine derivative having the above specific structure and are stably and uniformly dispersed. It is estimated that the application suitability is excellent. On the other hand, the alkylamine present together with the polyallylamine derivative having a specific structure on the surface of the copper nanoparticle is weakly adsorbed on the surface of the copper nanoparticle and has a relatively low molecular weight. But it is easy to detach. Therefore, at the time of firing, the alkylamine mixed with the polyallylamine derivative is desorbed on the surface of the copper nanoparticle, whereby the polyallylamine derivative existing on the surface of the copper nanoparticle is also easily desorbed, and the present invention. It is estimated that the copper nanoparticles are excellent in sinterability at a low temperature or in a short time.
Furthermore, since the alkylamine has a function of capturing protons, the alkylamine is presumed to suppress oxidation of copper atoms by attaching to the surface of the copper nanoparticles. Furthermore, since the polyallylamine containing an amino group covers and surrounds the copper nanoparticles, it is estimated that the effect of suppressing the oxidation of the copper nanoparticles is higher in the present invention. For this reason, sintering inhibition due to oxidation during firing hardly occurs, and it is estimated that a film having high conductivity can be formed after firing.
本発明の被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体は、上記必須成分の他、本発明の効果が損なわれない限り、他の成分を含有してもよいものである。
以下、本発明の被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体の各成分について順に詳細に説明する。
The coated copper nanoparticles and the copper nanoparticle dispersion of the present invention may contain other components in addition to the above essential components as long as the effects of the present invention are not impaired.
Hereinafter, each component of the coated copper nanoparticles and the copper nanoparticle dispersion of the present invention will be described in detail in order.
<銅ナノ粒子>
本発明において銅ナノ粒子は、典型的には金属状態の銅粒子であるが、銅は非常に酸化され易い金属のため、金属状態の銅ナノ粒子の表面が一部酸化されて酸化物となっている場合が含まれていてもよいものである。
<Copper nanoparticles>
In the present invention, the copper nanoparticles are typically metallic copper particles. However, since copper is a metal that is very easily oxidized, the surface of the metallic copper nanoparticles is partially oxidized into an oxide. It may be included.
また、銅ナノ粒子とは、直径がnm(ナノメートル)オーダー、すなわち1μm未満の粒子をいう。本発明では、1μm未満の銅ナノ粒子を用いることにより、低温での焼結が進行し易く、また微細配線の印刷性が良好になる。本発明で用いられる銅ナノ粒子としては、中でも、分散性と微細配線の印刷性、低温焼成、導電性を両立させる点から、10nm以上1μm未満の粒子であることが好ましい。10nm未満だと、分散安定性や塗布適性を付与するために、特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体が多量に必要となり、結果として導電性の悪化につながる恐れがあるからである。
なお、上記銅ナノ粒子の平均一次粒径は、電子顕微鏡写真から一次粒子の大きさを直接計測する方法で求めることができる。具体的には、透過型電子顕微鏡写真(TEM)(例えば、日立ハイテク製 H−7650)にて粒子像を測定し、ランダムに選択した100個の一次粒子の最長部の長さの平均値を平均一次粒径とすることができる。
The copper nanoparticles mean particles having a diameter of the order of nm (nanometer), that is, less than 1 μm. In the present invention, by using copper nanoparticles having a size of less than 1 μm, sintering at a low temperature is easy to proceed, and the printability of fine wiring is improved. The copper nanoparticles used in the present invention are preferably particles of 10 nm or more and less than 1 μm from the viewpoint of achieving both dispersibility, printability of fine wiring, low-temperature firing, and conductivity. If the thickness is less than 10 nm, a large amount of polyallylamine derivative having a specific structure is required to impart dispersion stability and coating suitability, which may result in deterioration of conductivity.
In addition, the average primary particle diameter of the said copper nanoparticle can be calculated | required by the method of measuring the magnitude | size of a primary particle directly from an electron micrograph. Specifically, a particle image was measured with a transmission electron micrograph (TEM) (for example, H-7650 manufactured by Hitachi High-Tech), and the average value of the length of the longest part of 100 randomly selected primary particles was calculated. The average primary particle size can be obtained.
上記銅ナノ粒子の調製方法は、従来公知の方法から適宜選択すればよい。例えば、メカノケミカル法などにより金属粉を粉砕する物理的な方法;化学気相法(CVD法)や蒸着法、スパッタ法、熱プラズマ法、レーザー法のような化学的な乾式法;熱分解法、化学還元法、電気分解法、超音波法、レーザーアブレーション法、超臨界流体法、マイクロ波合成法等による化学的な湿式法等を用いて銅ナノ粒子を得ることができる。 What is necessary is just to select the preparation method of the said copper nanoparticle suitably from a conventionally well-known method. For example, a physical method of pulverizing metal powder by mechanochemical method, etc .; chemical dry method such as chemical vapor deposition method (CVD method), vapor deposition method, sputtering method, thermal plasma method, laser method; thermal decomposition method The copper nanoparticles can be obtained using a chemical wet method such as a chemical reduction method, an electrolysis method, an ultrasonic method, a laser ablation method, a supercritical fluid method, or a microwave synthesis method.
例えば、蒸着法では、高真空下で分散剤を含む低蒸気圧液体中に加熱蒸発した金属の蒸気を接触させて微粒子を製造する。
また、化学還元法の1種としては、錯化剤及び有機保護剤の存在下で、金属化合物と還元剤とを溶剤中で混合して生成する方法が挙げられる。
なお、上記の方法の他、市販の銅ナノ粒子を適宜用いることができる。
本発明においては、銅ナノ粒子にアルキルアミンを被覆させることから、中でも、後に詳述するように、有機保護剤としてアルキルアミンを用いて、金属化合物と還元剤とを溶剤中で混合して銅ナノ粒子を生成する方法が好適に用いられる。
For example, in the vapor deposition method, fine particles are produced by bringing a vapor of a metal heated and brought into contact with a low vapor pressure liquid containing a dispersant under a high vacuum.
Further, as one type of chemical reduction method, there is a method in which a metal compound and a reducing agent are mixed in a solvent in the presence of a complexing agent and an organic protective agent.
In addition to the above method, commercially available copper nanoparticles can be used as appropriate.
In the present invention, since copper nanoparticles are coated with alkylamine, as described in detail later, alkylamine is used as an organic protective agent, and a metal compound and a reducing agent are mixed in a solvent to form copper. A method for producing nanoparticles is preferably used.
本発明の銅ナノ粒子分散体において、銅ナノ粒子の含有量は、用途に応じて適宜選択されれば良いが、分散性の点から、銅ナノ粒子分散体の全量に対して、0.01〜90質量%であることが好ましく、更に、0.1〜85質量%の範囲内であることがより好ましい。
また、本発明の被覆銅ナノ粒子において、銅ナノ粒子の含有量は、用途に応じて適宜選択されれば良いが、分散性の点から、被覆銅ナノ粒子の全量に対して、50〜99.9質量%であることが好ましく、更に、70〜99.9質量%の範囲内であることがより好ましい。
In the copper nanoparticle dispersion of the present invention, the content of the copper nanoparticles may be appropriately selected according to the use, but from the viewpoint of dispersibility, 0.01% with respect to the total amount of the copper nanoparticle dispersion. It is preferable that it is -90 mass%, and it is still more preferable that it exists in the range of 0.1-85 mass%.
In the coated copper nanoparticles of the present invention, the content of the copper nanoparticles may be appropriately selected depending on the application, but from the viewpoint of dispersibility, the content of the copper nanoparticles is 50 to 99 with respect to the total amount of the coated copper nanoparticles. It is preferable that it is 9.9 mass%, and it is more preferable that it exists in the range of 70-99.9 mass%.
<アルキルアミン>
本発明において使用されるアルキルアミンは、製造される被覆銅ナノ粒子に期待される特性等に応じて、公知のアルキルアミンから適宜選択して用いることができる。
アルキルアミンは、プロトンを捕捉する機能を有することにより、銅原子が酸化されることを防止していると推定される。
アルキルアミンはアルキル基の一部にアミノ基の結合した構造を有している。銅原子に対して配位結合を形成するために、使用するアルキルアミンに含まれるアミノ基の少なくとも1つが一級アミノ基であるRNH2(Rは炭化水素鎖)または二級アミノ基であるR1R2NH(R1、R2は炭化水素鎖で同じであっても異なっていてもよい)であることが望ましい。また、炭化水素鎖には酸素、珪素、窒素、硫黄、リンなどの炭素以外の原子が含有されても良い。
<Alkylamine>
The alkylamine used in the present invention can be appropriately selected from known alkylamines according to properties expected for the coated copper nanoparticles to be produced.
It is presumed that the alkylamine has a function of capturing protons, thereby preventing the copper atom from being oxidized.
Alkylamine has a structure in which an amino group is bonded to a part of an alkyl group. In order to form a coordination bond to a copper atom, RNH 2 (R is a hydrocarbon chain) in which at least one of the amino groups contained in the alkylamine used is a primary amino group or R 1 is a secondary amino group R 2 NH (R 1 and R 2 may be the same or different in the hydrocarbon chain) is desirable. The hydrocarbon chain may contain atoms other than carbon such as oxygen, silicon, nitrogen, sulfur, and phosphorus.
分子内に一つのアミノ基を有するアルキルアミン(モノアミン)としては、例えば、2−エトキシエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、3−メトキシプロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン、3−ブトキシプロピルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン等のアルキルアミンは工業的に生産され入手が容易な点で実用的である。 Examples of the alkylamine (monoamine) having one amino group in the molecule include 2-ethoxyethylamine, dipropylamine, dibutylamine, hexylamine, cyclohexylamine, heptylamine, 3-methoxypropylamine, and 3-ethoxypropyl. Alkylamines such as amine, 3-butoxypropylamine, octylamine, nonylamine, decylamine, 3-aminopropyltriethoxysilane, dodecylamine, hexadecylamine, octadecylamine and oleylamine are industrially produced and easily available. It is practical.
一方、分子内に二つのアミノ基を有するアルキルジアミンとして、例えば、エチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジエチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチルエチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、2,2-ジメチル−1,3−プロパンジアミン、N,N−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N’−ジメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N−ジエチル−1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、N,N’−ジメチル−1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、3−ジメチルアミノプロピルアミン、3−ジエチルアミノプロピルアミン、3−ジブチルアミノプロピルアミン、3−メチルアミノプロピルアミン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 On the other hand, examples of the alkyldiamine having two amino groups in the molecule include ethylenediamine, N, N-dimethylethylenediamine, N, N′-dimethylethylenediamine, N, N-diethylethylenediamine, N, N′-diethylethylenediamine, 1 , 3-propanediamine, 2,2-dimethyl-1,3-propanediamine, N, N-dimethyl-1,3-diaminopropane, N, N′-dimethyl-1,3-diaminopropane, N, N— Diethyl-1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diamino-2-methylpentane, 1,6-diaminohexane, N, N′-dimethyl-1,6-diaminohexane, 1, 7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 3-dimethylaminopropylamine, 3-diethylamino Examples thereof include, but are not limited to, propylamine, 3-dibutylaminopropylamine, 3-methylaminopropylamine and the like.
本発明で用いられるアルキルアミンは、1種のアルキルアミンを使用しても良いが、2種以上のアルキルアミンを混合して使用してもよい。
本発明で用いられるアルキルアミンは、極性が比較的弱く、焼成時に脱離しやすい点から、分子内に1つもしくは2つのアミノ基を有するアルキルアミンを用いることが好ましい。
また、本発明で用いられるアルキルアミンは、焼成時に脱離しやすい点から、分子量が高過ぎないことが好ましく、分子量が300以下であることが好ましく、更に200以下であることが好ましい。また、沸点が300℃以下であることが好ましく、更に200℃以下であることが好ましい。一方で、ナノ粒子作製時、保管時の脱離、揮発防止の点から、アルキルアミンの分子量は50以上であることが好ましい。また、沸点が50℃以上であることが好ましい。
As the alkylamine used in the present invention, one type of alkylamine may be used, or two or more types of alkylamine may be mixed and used.
The alkylamine used in the present invention is preferably an alkylamine having one or two amino groups in the molecule from the viewpoint that the polarity is relatively weak and that it is easily eliminated during firing.
In addition, the alkylamine used in the present invention is preferably not too high in molecular weight, and preferably has a molecular weight of 300 or less, more preferably 200 or less, from the viewpoint of easy desorption during firing. Moreover, it is preferable that a boiling point is 300 degrees C or less, Furthermore, it is preferable that it is 200 degrees C or less. On the other hand, the molecular weight of the alkylamine is preferably 50 or more from the viewpoints of desorption during storage and storage and prevention of volatilization. Moreover, it is preferable that a boiling point is 50 degreeC or more.
本発明の銅ナノ粒子分散体において、アルキルアミンの含有量は、用途に応じて適宜選択されれば良いが、耐酸化性、低温焼結性の点から、銅ナノ粒子分散体の全量に対して、0.05〜15質量%であることが好ましく、更に、0.05〜10質量%の範囲内であることがより好ましい。
また、本発明の被覆銅ナノ粒子において、アルキルアミンの含有量は、用途に応じて適宜選択されれば良いが、耐酸化性、低温焼結性の点から、被覆銅ナノ粒子の全量に対して、0.1〜30質量%であることが好ましく、更に、0.1〜20質量%の範囲内であることがより好ましい。
In the copper nanoparticle dispersion of the present invention, the content of the alkylamine may be appropriately selected according to the use, but from the viewpoint of oxidation resistance and low-temperature sinterability, the total amount of the copper nanoparticle dispersion The content is preferably 0.05 to 15% by mass, and more preferably 0.05 to 10% by mass.
Moreover, in the coated copper nanoparticles of the present invention, the content of the alkylamine may be appropriately selected depending on the use, but from the viewpoint of oxidation resistance and low-temperature sinterability, the total amount of the coated copper nanoparticles. The content is preferably 0.1 to 30% by mass, and more preferably 0.1 to 20% by mass.
<ポリアリルアミン誘導体>
本発明において用いられるポリアリルアミン誘導体は、下記一般式(I)で表される構成単位を有する重合体である。
<Polyallylamine derivative>
The polyallylamine derivative used in the present invention is a polymer having a structural unit represented by the following general formula (I).
上記特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体は、−NH3+−OCO−基や−NHCO−基により銅ナノ粒子に比較的強く吸着し、一方でポリマー鎖部分により立体障害をもたらし、銅ナノ粒子同士の凝集を安定して防止していると推定される。上記特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体が、銅ナノ粒子と比較的強く吸着することにより、分散性及び分散安定性が向上するため、銅ナノ粒子の分散粒径を小さくすることができる。また、そのため、上記ポリアリルアミン誘導体を用いると銅ナノ粒子分散体を含む塗布液の塗膜の平滑性、均一性が優れたものとなる。従って、焼結が均一に進行しやすい。また当該ポリアリルアミン誘導体は、導電性基板を製造する際の焼成により分解乃至揮散されやすく、得られた導電性基板は、有機成分の残存が抑制される。更に、含まれるアミノ基が、還元性を有し、焼成時に金属粒子の酸化を抑制するため、焼成後に得られた金属膜は、金属酸化物が少ない。これらの結果、得られた金属膜は導電性に優れると推定される。 The polyallylamine derivative having the above specific structure is relatively strongly adsorbed to the copper nanoparticles by the —NH 3 + —OCO— group or —NHCO— group, while causing steric hindrance by the polymer chain portion, It is presumed that aggregation is stably prevented. Since the polyallylamine derivative having the above specific structure is relatively strongly adsorbed with the copper nanoparticles, the dispersibility and dispersion stability are improved, so that the dispersed particle diameter of the copper nanoparticles can be reduced. Therefore, when the polyallylamine derivative is used, the smoothness and uniformity of the coating film of the coating liquid containing the copper nanoparticle dispersion are excellent. Therefore, sintering is likely to proceed uniformly. In addition, the polyallylamine derivative is easily decomposed or volatilized by firing when the conductive substrate is manufactured, and the resulting conductive substrate suppresses the remaining organic components. Furthermore, since the contained amino group has reducibility and suppresses the oxidation of the metal particles during firing, the metal film obtained after firing has few metal oxides. As a result, the obtained metal film is presumed to be excellent in conductivity.
上記一般式(I)で表されるポリアリルアミン誘導体は、例えばアリルアミン重合体と、遊離のカルボキシル基を有するポリエステル、ポリアミド又はエステルとアミドの共縮合物(ポリエステルアミド)の3種の化合物の中から選ばれる1種以上の化合物とを反応させて得られる。
更に具体的には、上記一般式(I)で表されるポリアリルアミン誘導体は、アリルアミン重合体と、遊離のカルボキシル基を有する、下記一般式(IV)または下記一般式(V)で表されるポリエステル、及び下記一般式(VI)または下記一般式(VII)で表されるポリアミドよりなる群から選択される少なくとも1種を用いて、アミノ基とカルボキシル基を反応させて得ることができる。
The polyallylamine derivative represented by the general formula (I) includes, for example, allylamine polymers and polyesters having a free carboxyl group, polyamides, or co-condensates of esters and amides (polyesteramides). It is obtained by reacting with one or more selected compounds.
More specifically, the polyallylamine derivative represented by the general formula (I) is represented by the following general formula (IV) or the following general formula (V) having an allylamine polymer and a free carboxyl group. It can be obtained by reacting an amino group and a carboxyl group using polyester and at least one selected from the group consisting of polyamides represented by the following general formula (VI) or the following general formula (VII).
なお、本発明に用いられるポリアリルアミン誘導体はアリルアミン重合体に、一般式(IV)と一般式(V)の繰り返し成分がランダムに重合したポリエステル、一般式(VI)と一般式(VII)の繰り返し成分がランダムに重合したポリアミド、更に一般式(IV)並びに/又は(V)、及び一般式(VI)並びに/又は(VII)の繰り返し成分がランダムに重合したポリエステルアミドを反応させても製造することができる。 The polyallylamine derivative used in the present invention is an allylamine polymer, a polyester in which repeating components of the general formula (IV) and the general formula (V) are randomly polymerized, a repetition of the general formula (VI) and the general formula (VII). Manufactured by reacting a polyamide in which the components are randomly polymerized, and further a polyester amide in which the repeating components of the general formulas (IV) and / or (V) and general formulas (VI) and / or (VII) are randomly polymerized. be able to.
ポリアリルアミン誘導体は、主鎖のアリルアミン重合体として、一般式(I)で表される繰り返し単位を、2〜2500含むことが好ましく、2〜1000含むことがより好ましく、更に2〜300含むことがより好ましい。中でも、主鎖のアリルアミン重合体としては、アリルアミン単独重合体である重合度2〜2500のポリアリルアミンを用いることが好ましく、重合度2〜1000のポリアリルアミンを用いることがより好ましく、更に重合度2〜300のポリアリルアミンを用いることがより好ましい。
本発明においては、重合度2〜1000のポリアリルアミンと、遊離のカルボキシル基を有する、下記一般式(IV)または(V)で表されるポリエステルおよび下記一般式(VI)または(VII)で表されるポリアミドの1種を単独でまたは2種以上を併用して反応させて得られたポリアリルアミン誘導体が好ましい。
The polyallylamine derivative preferably contains 2 to 2500 repeating units represented by the general formula (I) as the main chain allylamine polymer, more preferably 2 to 1000, and more preferably 2 to 300. More preferred. Among them, as the allylamine polymer of the main chain, it is preferable to use a polyallylamine having a polymerization degree of 2 to 2500 which is an allylamine homopolymer, more preferably a polyallylamine having a polymerization degree of 2 to 1000, and further a polymerization degree of 2 More preferably, ~ 300 polyallylamine is used.
In the present invention, a polyallylamine having a polymerization degree of 2 to 1000, a polyester having a free carboxyl group, represented by the following general formula (IV) or (V), and represented by the following general formula (VI) or (VII): A polyallylamine derivative obtained by reacting one kind of polyamide to be used alone or in combination of two or more kinds is preferred.
本発明に用いられるポリアリルアミン誘導体は、中でもR2が遊離のカルボン酸を有するポリエステルからカルボキシル基を除いた残基であることが好ましい。また、上記ポリエステルは300〜20000の範囲内の数平均分子量を有することが好ましく、更に500〜15000の範囲内の数平均分子量を有することが好ましい。
また、式(I)において、n個のR1中、一般式(III)で表される基の割合が60〜95モル%であることが好ましい。
The polyallylamine derivative used in the present invention is preferably a residue obtained by removing a carboxyl group from a polyester in which R 2 has a free carboxylic acid. The polyester preferably has a number average molecular weight in the range of 300-20000, and more preferably in the range of 500-15000.
In the formula (I), the ratio of the group represented by the general formula (III) in the n R 1 is preferably 60 to 95 mol%.
上記ポリアリルアミン誘導体の重量平均分子量は、3000〜50000であることが好ましく、更に5000〜40000であることが好ましい。なお、本発明における重量平均分子量、及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法(ポリスチレンン換算)で測定することができる。 The weight average molecular weight of the polyallylamine derivative is preferably 3000 to 50000, and more preferably 5000 to 40000. The weight average molecular weight and number average molecular weight in the present invention can be measured by gel permeation chromatography (GPC) method (polystyrene conversion).
上記ポリアリルアミン誘導体の市販品としてはアジスパーPB821、PB822、PB824、PB880等(味の素ファインテクノ製)を挙げることができる。 Commercially available products of the polyallylamine derivatives include Azisper PB821, PB822, PB824, PB880 (manufactured by Ajinomoto Fine Techno).
本発明の被覆銅ナノ粒子、及び銅ナノ粒子分散体において、上記特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体としては、1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の銅ナノ粒子分散体において、上記特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体の含有量は、用途に応じて適宜選択されれば良いが、分散性、塗布適性、低温焼結性の点から、銅ナノ粒子分散体の全量に対して、0.05〜25質量%であることが好ましく、更に、0.5〜15質量%の範囲内であることがより好ましい。
また、本発明の被覆銅ナノ粒子において、上記特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体の含有量は、用途に応じて適宜選択されれば良いが、分散性、塗布適性、低温焼結性の点から、被覆銅ナノ粒子の全量に対して、0.1〜50質量%であることが好ましく、更に、1〜25質量%の範囲内であることがより好ましい。
特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体の含有量が上記下限値以上であれば、銅ナノ粒子分散体の分散性及び塗布適性を優れたものとすることができる。また上記上限値以下であれば、焼成後の膜の導電性に優れている。
In the coated copper nanoparticles and the copper nanoparticle dispersion of the present invention, the polyallylamine derivative having the specific structure may be used alone or in combination of two or more.
In the copper nanoparticle dispersion of the present invention, the content of the polyallylamine derivative having the above specific structure may be appropriately selected according to the use, but from the viewpoint of dispersibility, applicability, and low-temperature sinterability, It is preferable that it is 0.05-25 mass% with respect to the whole quantity of a copper nanoparticle dispersion, and it is still more preferable that it exists in the range of 0.5-15 mass%.
Further, in the coated copper nanoparticles of the present invention, the content of the polyallylamine derivative having the above specific structure may be appropriately selected according to the use, but from the viewpoint of dispersibility, coating suitability, and low temperature sintering properties. The content of the coated copper nanoparticles is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 1 to 25% by mass.
If content of the polyallylamine derivative which has a specific structure is more than the said lower limit, the dispersibility and application | coating property of a copper nanoparticle dispersion can be made excellent. Moreover, if it is below the said upper limit, it is excellent in the electroconductivity of the film | membrane after baking.
<溶剤>
本発明の銅ナノ粒子分散体おいて、溶剤は、銅ナノ粒子分散体中の各成分とは反応せず、これらを溶解もしくは分散可能な有機溶剤であればよく、特に限定されない。銅ナノ粒子分散体に従来用いられている有機溶剤を適宜選択して用いれば良い。
中でも、本発明に用いられる溶剤としては、MBA(酢酸3−メトキシブチル)、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、DMDG(ジエチレングリコールジメチルエーテル)、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)又はこれらを混合したものが、特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体の溶解性や塗布適性の点から好ましい。
<Solvent>
In the copper nanoparticle dispersion of the present invention, the solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent that does not react with each component in the copper nanoparticle dispersion and can dissolve or disperse them. An organic solvent conventionally used for the copper nanoparticle dispersion may be appropriately selected and used.
Among them, as the solvent used in the present invention, MBA (3-methoxybutyl acetate), PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate), DMDG (diethylene glycol dimethyl ether), diethylene glycol methyl ethyl ether, PGME (propylene glycol monomethyl ether) or these can be used. What mixed is preferable from the point of the solubility of the polyallylamine derivative which has a specific structure, and the applicability | paintability.
本発明の銅ナノ粒子分散体における溶剤の含有量は、該銅ナノ粒子分散体の各構成を均一に溶解又は分散することができるものであればよく、特に限定されない。本発明においては、該銅ナノ粒子分散体中の固形分含有量が、5〜95質量%の範囲が好ましく、20〜90質量%の範囲がより好ましい。上記範囲であることにより、塗布に適した粘度とすることができる。 The content of the solvent in the copper nanoparticle dispersion of the present invention is not particularly limited as long as each component of the copper nanoparticle dispersion can be uniformly dissolved or dispersed. In the present invention, the solid content in the copper nanoparticle dispersion is preferably in the range of 5 to 95 mass%, more preferably in the range of 20 to 90 mass%. By being the said range, it can be set as the viscosity suitable for application | coating.
<その他の成分>
本発明の被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、従来被覆金属ナノ粒子や金属粒子分散体に用いられているその他の成分を含有してもよい。
その他の成分としては、例えば、錯化剤、有機保護剤、還元剤、濡れ性向上のための界面活性剤、密着性向上のためのシランカップリング剤、消泡剤、ハジキ防止剤、酸化防止剤、凝集防止剤、粘度調製剤等が挙げられる。また、本発明の効果が損なわれない限り、他の分散剤が含まれていてもよい。
<Other ingredients>
In the coated copper nanoparticles and copper nanoparticle dispersion of the present invention, other components that have been used in conventional coated metal nanoparticles and metal particle dispersions may be added as necessary, as long as the effects of the present invention are not impaired. You may contain.
Other components include, for example, complexing agents, organic protective agents, reducing agents, surfactants for improving wettability, silane coupling agents for improving adhesion, antifoaming agents, repellency inhibitors, and antioxidants. Agents, anti-aggregation agents, viscosity modifiers and the like. Moreover, as long as the effect of this invention is not impaired, the other dispersing agent may be contained.
<被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体の製造方法>
本発明において、被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体の製造方法は、銅ナノ粒子が良好に分散できる方法であればよく、従来公知の方法から適宜選択して用いることができる。例えば、まずアルキルアミンが付着した銅ナノ粒子を準備し、銅ナノ粒子を、従来公知の方法により、溶剤中で特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体により分散する方法が挙げられる。
アルキルアミンが付着した銅ナノ粒子を準備する方法としては、製造時に保護剤としてアルキルアミンを用いて製造された銅ナノ粒子を用いても良いし、他の保護剤を用いて製造された銅ナノ粒子の保護剤を公知の方法でアルキルアミンに置換しても良い。
<Method for producing coated copper nanoparticles and copper nanoparticle dispersion>
In the present invention, the method for producing the coated copper nanoparticles and the copper nanoparticle dispersion may be any method as long as the copper nanoparticles can be well dispersed, and can be appropriately selected from conventionally known methods. For example, first, copper nanoparticles having an alkylamine attached thereto are prepared, and the copper nanoparticles are dispersed with a polyallylamine derivative having a specific structure in a solvent by a conventionally known method.
As a method for preparing copper nanoparticles having an alkylamine attached thereto, copper nanoparticles produced using alkylamine as a protective agent during production may be used, or copper nanoparticles produced using other protective agents. You may substitute the alkylamine for the protective agent of particle | grains by a well-known method.
中でも、本発明において、銅ナノ粒子分散体の製造方法は、銅を含む化合物、還元性化合物、及びアルキルアミンを含む混合物を加熱することにより銅ナノ粒子を調製する工程と、前記銅ナノ粒子を、溶剤中で特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体により分散する工程とを有することが好ましい。
また、本発明において、被覆銅ナノ粒子の製造方法は、銅を含む化合物、還元性化合物、及びアルキルアミンを含む混合物を加熱することにより銅ナノ粒子を調製する工程と、前記銅ナノ粒子を、溶剤中で特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体により分散することにより分散体を調製する工程と、前記分散体中の溶剤を除去する工程とを有することが好ましい。
Among them, in the present invention, a method for producing a copper nanoparticle dispersion includes a step of preparing a copper nanoparticle by heating a mixture containing a compound containing copper, a reducing compound, and an alkylamine; And a step of dispersing with a polyallylamine derivative having a specific structure in a solvent.
Moreover, in the present invention, the method for producing coated copper nanoparticles comprises a step of preparing copper nanoparticles by heating a mixture containing a compound containing copper, a reducing compound, and an alkylamine, and the copper nanoparticles, It is preferable to have a step of preparing a dispersion by dispersing with a polyallylamine derivative having a specific structure in a solvent, and a step of removing the solvent in the dispersion.
(銅ナノ粒子を調製する工程)
上記銅ナノ粒子を調製する工程において、銅を含む化合物は、還元性化合物との間で錯体等の複合化合物を生成可能な含銅化合物が、銅ナノ粒子の金属源として用いられる。また、製造する銅ナノ粒子に含まれる不純物を軽減するために、銅以外の金属元素を含有しない含銅化合物を用いることが望ましい。
(Step of preparing copper nanoparticles)
In the step of preparing the copper nanoparticles, a copper-containing compound that can form a complex compound such as a complex with the reducing compound is used as the metal source of the copper nanoparticles. Moreover, in order to reduce impurities contained in the copper nanoparticles to be produced, it is desirable to use a copper-containing compound that does not contain a metal element other than copper.
還元性化合物との間で錯体等の複合化合物を生成可能な含銅化合物としては、化合物中において銅原子に配位子が配位可能なものであればよいが、特に酸素系の配位子により銅が結合しているものが好ましい。つまり、銅原子に対して窒素による配位結合を生じる還元性化合物を用いた際に、酸素系の配位子により銅が結合している化合物であれば配位結合の強度の点で銅の還元が生じやすく好ましい。
このような含銅化合物としては、例えば、シュウ酸銅、酢酸銅、プロピオン酸銅、酪酸銅、イソ酪酸銅、吉草酸銅、イソ吉草酸銅、カプロン酸銅、エナント酸銅、カプリル酸銅、ノナン酸銅、カプリン酸銅、ピバリン酸銅、マロン酸銅、コハク酸銅、マレイン酸銅、安息香酸銅、クエン酸銅、酒石酸銅、硝酸銅、亜硝酸銅、亜硫酸銅、硫酸銅、リン酸銅のような銅の有機酸塩や無機酸塩等が例示される他、アセチルアセトンが配位結合したアセチルアセトナト銅に代表される錯化合物が例示される。中でも、炭素原子数10以下の脂肪酸銅を用いることが、より低い温度で銅ナノ粒子を製造でき、且つ、低温焼結性が良好になる点から好ましい。なお、ここで脂肪酸銅とは、炭素数が2以上の脂肪酸と銅との塩化合物であって、当該脂肪酸は、飽和、不飽和のどちらでもよい。
また、含銅化合物として用いる脂肪酸銅としては、例えば、水酸化銅と脂肪酸との組み合わせのように、脂肪酸銅が生成する原料を組み合わせて用いても良い。
The copper-containing compound capable of forming a complex compound such as a complex with the reducing compound is not particularly limited as long as the ligand can be coordinated to the copper atom in the compound. A copper bond is preferred. In other words, when a reducing compound that generates a nitrogen-based coordination bond to a copper atom is used, if the compound is a compound in which copper is bound by an oxygen-based ligand, the strength of the coordination bond can be reduced. Reduction is likely to occur and is preferable.
As such a copper-containing compound, for example, copper oxalate, copper acetate, copper propionate, copper butyrate, copper isobutyrate, copper valerate, copper isovalerate, copper caproate, copper enanthate, copper caprylate, Copper nonanoate, copper caprate, copper pivalate, copper malonate, copper succinate, copper maleate, copper benzoate, copper citrate, copper tartrate, copper nitrate, copper nitrite, copper sulfite, copper sulfate, phosphoric acid Examples include copper organic acid salts and inorganic acid salts such as copper, and complex compounds represented by acetylacetonato copper coordinated with acetylacetone. Among them, it is preferable to use fatty acid copper having 10 or less carbon atoms because copper nanoparticles can be produced at a lower temperature and low-temperature sinterability is improved. Here, the fatty acid copper is a salt compound of a fatty acid having 2 or more carbon atoms and copper, and the fatty acid may be either saturated or unsaturated.
Moreover, as fatty acid copper used as a copper-containing compound, you may use combining the raw material which fatty acid copper produces | generates, for example like the combination of copper hydroxide and a fatty acid.
まず上記含銅化合物に対して、還元作用を有する還元性化合物を混合して、金属化合物と還元性化合物との錯体等の複合化合物を生成させることが好ましい。銅イオンの還元を生じ易いため、使用した含銅化合物と比較して自発的な熱分解による銅原子の遊離を生じ易いからである。
この際に使用される還元性化合物としては、例えば、特開2012−72418号公報に記載の還元性化合物を適宜選択して用いることができる。
中でも、ヒドラジン、ヒドラジンの水和物、ヒドロキシルアミン及びこれらの誘導体等のアミノ基を有する還元性化合物が、好適に用いられる。
First, it is preferable that a reducing compound having a reducing action is mixed with the copper-containing compound to form a composite compound such as a complex of a metal compound and a reducing compound. This is because reduction of copper ions is likely to occur, and thus liberation of copper atoms due to spontaneous pyrolysis is likely to occur compared to the copper-containing compound used.
As the reducing compound used in this case, for example, the reducing compound described in JP 2012-72418 A can be appropriately selected and used.
Among these, reducing compounds having an amino group such as hydrazine, hydrazine hydrate, hydroxylamine, and derivatives thereof are preferably used.
また、脂肪酸銅等の含銅化合物と還元性化合物とを混合した際に、直接的に還元反応を生じる場合には、冷却した環境で混合することで還元反応を抑制することが望ましい。例えば、脂肪酸銅等の銅を含む化合物と還元性化合物とを、30℃以下に冷却して混合を行うことが好ましく、更に好ましくは25℃以下、最も好ましくは20℃以下である。
また、錯体等の複合化合物の生成のために脂肪酸銅等の含銅化合物に混合される還元性化合物の比率は、含銅化合物と還元性化合物から生成する錯体等の複合化合物における両者のモル比率(以下、「定比」という。)と等しい比率か、還元性化合物を定比の1〜3倍とすることが、銅ナノ粒子の収率を向上する点から好ましい。
When a reducing compound is directly generated when a copper-containing compound such as fatty acid copper and a reducing compound are mixed, it is desirable to suppress the reduction reaction by mixing in a cooled environment. For example, a compound containing copper such as fatty acid copper and a reducing compound are preferably mixed by cooling to 30 ° C. or lower, more preferably 25 ° C. or lower, and most preferably 20 ° C. or lower.
Moreover, the ratio of the reducing compound mixed with the copper-containing compound such as fatty acid copper for the production of a complex compound such as a complex is the molar ratio of both in the complex compound such as a complex produced from the copper-containing compound and the reducing compound. It is preferable from the viewpoint of improving the yield of the copper nanoparticles that the ratio is equal to (hereinafter referred to as “constant ratio”) or the reducing compound is 1 to 3 times the constant ratio.
また、脂肪酸銅等の含銅化合物と還元性化合物を混合する際に、系内の物質と反応を生じることなく、かつこれらを溶解可能な極性溶媒を反応媒として存在させることが、錯体等の複合化合物の生成が促進されて均一な錯体等の複合化合物を速やかに生成することができる点から好ましい。このような極性溶媒としては、室温において水(H2O)に対する溶解度を有するものであることが望ましい。水に対する溶解度を示すアルコールとしては、1個の水酸基を有する直鎖のアルキルアルコールとして炭素数1のメタノールから炭素数8のオクタノールや、2個の水酸基を有するグリコール類や、3個の水酸基を有するグリセリン、フェノールや、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の分子内にエーテル結合を有する炭化水素の水素原子を水酸基で置換したもの等が挙げられ、適宜選択して用いることができる。 In addition, when mixing a copper-containing compound such as fatty acid copper and a reducing compound, it is possible to cause a polar solvent capable of dissolving them without causing a reaction with a substance in the system and to be present as a reaction medium. It is preferable in that the formation of a complex compound is promoted and a complex compound such as a uniform complex can be rapidly formed. As such a polar solvent, it is desirable to have solubility in water (H 2 O) at room temperature. As alcohol which shows the solubility with respect to water, it has C1-C8 methanol to C8 octanol as a linear alkyl alcohol which has one hydroxyl group, glycols which have two hydroxyl groups, and three hydroxyl groups Examples include glycerin, phenol, propylene glycol monomethyl ether, and the like in which hydrocarbon hydrogen atoms having an ether bond are substituted with a hydroxyl group, and the like can be appropriately selected and used.
本発明における銅ナノ粒子を調製する工程においては、上記で生成した脂肪酸銅等の含銅化合物と還元性化合物との混合物を、十分な量のアルキルアミンと混合して加熱し、脂肪酸銅等の含銅化合物の自発的分解反応により銅原子が生成して凝集することで銅ナノ粒子を得ることが好ましい。この際に、銅ナノ粒子表面が、アルキルアミンにより被覆されることから、空気中の酸化で酸化され難い、安定な被覆銅ナノ粒子を得ることができる。
使用する含銅化合物と還元性化合物によって銅原子を生成する反応は相違するが、例えば、例えばノナン酸銅のような炭素原子数10以下の脂肪酸銅とヒドラジン、ヒドラジンの水和物又はその誘導体を使用した場合には、銅−ヒドラジン錯体が生成し、これをアルキルアミンと混合して加熱することで、ノナン酸銅のような炭素原子数10以下の脂肪酸銅が100℃程度の低温においても熱分解を生じて銅ナノ粒子が調製される点から好ましい。脂肪酸銅等の含銅化合物やアルキルアミンの分子量を調整することで、生成する銅微粒子の粒子径を所望の大きさに調節することが可能である。
上記含銅化合物と還元性化合物との混合物に対する、アルキルアミンの混合比は、用途に応じて適宜選択されれば良いが、耐酸化性、低温焼結性の点から、含銅化合物1モルに対して、1〜10モルであることが好ましく、更に、2〜6モルの範囲内であることがより好ましい。
In the step of preparing the copper nanoparticles in the present invention, the mixture of the copper-containing compound such as fatty acid copper and the reducing compound generated above is mixed with a sufficient amount of alkylamine and heated, and the fatty acid copper or the like is heated. It is preferable to obtain copper nanoparticles by forming and aggregating copper atoms by spontaneous decomposition reaction of the copper-containing compound. At this time, since the surface of the copper nanoparticles is coated with alkylamine, stable coated copper nanoparticles that are hardly oxidized by oxidation in the air can be obtained.
Although the reaction for generating copper atoms differs depending on the copper-containing compound used and the reducing compound, for example, a fatty acid copper having 10 or less carbon atoms such as copper nonanoate and hydrazine, a hydrazine hydrate or a derivative thereof. When used, a copper-hydrazine complex is formed, and this is mixed with an alkylamine and heated, so that a fatty acid copper having 10 or less carbon atoms such as copper nonanoate can be heated even at a low temperature of about 100 ° C. It is preferable from the point that copper nanoparticles are prepared by causing decomposition. By adjusting the molecular weight of the copper-containing compound such as fatty acid copper and the alkylamine, it is possible to adjust the particle diameter of the generated copper fine particles to a desired size.
The mixing ratio of the alkylamine to the mixture of the copper-containing compound and the reducing compound may be appropriately selected depending on the use, but from the viewpoint of oxidation resistance and low-temperature sinterability, 1 mol of the copper-containing compound. On the other hand, it is preferably 1 to 10 mol, and more preferably in the range of 2 to 6 mol.
銅ナノ粒子を調製する工程の実施形態において、脂肪酸銅等の含銅化合物と還元性化合物とを混合して錯体等の複合化合物を調製する第1工程と、当該錯体等の複合化合物をアルキルアミンの存在下に加熱して銅ナノ粒子を生成させる第2工程とを、1つの容器内で同時に又は逐次に行うことができる。「同時に」とは、脂肪酸銅等の含銅化合物と還元性化合物とアルキルアミンとを同時に混合することであり、好ましくはこれに極性溶媒を添加して可溶化した後に、加熱することにより銅ナノ粒子を生成することができる。アルキルアミンの存在下に加熱する温度としては、60℃〜150℃であることが好ましい。
銅ナノ粒子を調製する際には、前記第1工程と第2工程とを、逐次的に行うことが好ましく、前記第1の工程が約30℃以下に冷却して行われ、前記第2の工程が60℃〜150℃に加熱して行われることが好ましい。
In the embodiment of the step of preparing the copper nanoparticles, the first step of preparing a complex compound such as a complex by mixing a copper-containing compound such as fatty acid copper and a reducing compound, and the complex compound such as the complex as an alkylamine The second step of producing copper nanoparticles by heating in the presence of can be performed simultaneously or sequentially in one container. “Simultaneously” means mixing a copper-containing compound such as fatty acid copper, a reducing compound, and an alkylamine at the same time. Preferably, after adding a polar solvent to this and solubilizing it, the copper nano-particles are heated by heating. Particles can be generated. The heating temperature in the presence of alkylamine is preferably 60 ° C to 150 ° C.
When preparing copper nanoparticles, it is preferable to sequentially perform the first step and the second step, the first step is performed by cooling to about 30 ° C. or less, and the second step It is preferable that the process is performed by heating to 60 ° C to 150 ° C.
(分散体を調製する工程)
前記調製工程で得られた銅ナノ粒子を、溶剤中で特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体により分散することにより分散体を調製する。
例えば、前記特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体を前記溶剤に混合、攪拌し、ポリマー溶液を調製した後、当該ポリマー溶液に、前記調製工程で得られた銅ナノ粒子と、必要に応じて他の成分を混合し、公知の攪拌機、又は分散機等を用いて分散させることよって、被覆銅ナノ粒子、及び銅ナノ粒子分散体を調製することができる。
(Process for preparing a dispersion)
A dispersion is prepared by dispersing the copper nanoparticles obtained in the preparation step with a polyallylamine derivative having a specific structure in a solvent.
For example, after the polyallylamine derivative having the specific structure is mixed and stirred in the solvent to prepare a polymer solution, the polymer solution is further mixed with the copper nanoparticles obtained in the preparation step, as necessary. Coated copper nanoparticles and a copper nanoparticle dispersion can be prepared by mixing the components and dispersing them using a known stirrer or disperser.
分散体中に存在する被覆銅ナノ粒子は、銅ナノ粒子分散体から溶剤を除去することにより単離することもできる。
なお、銅ナノ粒子表面を被覆している化合物については、例えば、被覆銅ナノ粒子を不活性ガス雰囲気で加熱した際に揮発するガス成分を捕集することで分析することができる。ガス成分を、例えば、各種質量分析、赤外吸収スペクトル、NMRなどで分析することで被覆化合物の構造を明らかにすることができる。
The coated copper nanoparticles present in the dispersion can also be isolated by removing the solvent from the copper nanoparticle dispersion.
In addition, about the compound which coat | covers the copper nanoparticle surface, it can analyze by collecting the gas component which volatilizes, for example, when a coated copper nanoparticle is heated by inert gas atmosphere. The structure of the coating compound can be clarified by analyzing the gas component by, for example, various mass spectrometry, infrared absorption spectrum, NMR or the like.
本発明で得られる被覆銅ナノ粒子及び銅ナノ粒子分散体は、後述する導電性基板用に好適に用いられ、特に導電性パターン印刷用に好適に用いられる。本発明の被覆銅ナノ粒子及び銅ナノ粒子分散体は、低温や短時間で焼成可能なため、後述するプラズマ焼成やフラッシュ光焼成等の低温又は短時間焼成用途に好適に用いられる。
本発明の被覆銅ナノ粒子及び銅ナノ粒子分散体は、上記用途に限られず、各種金属膜に応用することができ、例えば、光学装置用の鏡面や、各種装飾用途等に用いることができる。
The coated copper nanoparticles and copper nanoparticle dispersion obtained in the present invention are suitably used for a conductive substrate described later, and particularly preferably for conductive pattern printing. Since the coated copper nanoparticles and the copper nanoparticle dispersion of the present invention can be fired at a low temperature or in a short time, they are suitably used for low-temperature or short-time firing applications such as plasma firing and flash light firing described later.
The coated copper nanoparticles and the copper nanoparticle dispersion of the present invention are not limited to the above applications, and can be applied to various metal films. For example, they can be used for mirror surfaces for optical devices, various decoration applications, and the like.
[導電性基板の製造方法]
本発明に係る第一の態様の導電性基板の製造方法は、銅ナノ粒子と、アルキルアミンと、下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体と、溶剤とを含有する銅ナノ粒子分散体を含む塗布液を、基材上に塗布して塗膜を形成する工程と、当該塗膜を焼成する工程とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る第二の態様の導電性基板の製造方法は、銅を含む化合物、還元性化合物、及びアルキルアミンを含む混合物を加熱することにより銅ナノ粒子を調製する工程と、前記銅ナノ粒子を、溶剤中で、下記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体により分散することにより分散体を調製する工程と、前記分散体を含む塗布液を、基材上に塗布して塗膜を形成する工程と、当該塗膜を焼成する工程とを有することを特徴とする。
[Method of manufacturing conductive substrate]
The manufacturing method of the electroconductive board | substrate of the 1st aspect which concerns on this invention contains a copper nanoparticle, an alkylamine, the polyallylamine derivative which has a structural unit represented by the following general formula (I), and a solvent. It has the process of apply | coating the coating liquid containing a copper nanoparticle dispersion on a base material, and forming a coating film, and the process of baking the said coating film.
Moreover, the manufacturing method of the electroconductive board | substrate of the 2nd aspect which concerns on this invention is a process which prepares a copper nanoparticle by heating the mixture containing the compound containing a copper, a reducing compound, and an alkylamine, The said copper A step of preparing a dispersion by dispersing nanoparticles in a solvent with a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the following general formula (I), and a coating liquid containing the dispersion on a substrate It has the process of apply | coating to and forming a coating film, and the process of baking the said coating film.
本発明の導電性基板の製造方法によれば、上述のように、耐酸化性、分散性、塗布適性、及び低温又は短時間での焼結性に優れた、被覆銅ナノ粒子及び銅ナノ粒子分散体を用いることから、酸化が抑制された銅ナノ粒子が均一且つ密に存在している、均一性の高い回路パターンの塗膜を形成でき、パターン精度が良好で、焼結後に優れた導電性を有する導電性基板を得ることができる。 According to the method for producing a conductive substrate of the present invention, as described above, coated copper nanoparticles and copper nanoparticles having excellent oxidation resistance, dispersibility, coating suitability, and low temperature or short-time sintering properties. Since the dispersion is used, it is possible to form a coating film with a highly uniform circuit pattern in which copper nanoparticles with suppressed oxidation are present uniformly and densely, with good pattern accuracy, and excellent conductivity after sintering. A conductive substrate having properties can be obtained.
本発明に係る第二の態様の導電性基板の製造方法における、銅を含む化合物、還元性化合物、及びアルキルアミンを含む混合物を加熱することにより銅ナノ粒子を調製する工程と、前記銅ナノ粒子を、溶剤中で特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体により分散することにより分散体を調製する工程については、上述した銅ナノ粒子を調製する工程と分散体を調製する工程と同様であってよいので、ここでの説明を省略する。
以下、第一の態様と第二の態様に共通する、塗膜を形成する工程と、当該塗膜を焼成する工程の各工程について、順に説明する。
なお、本発明に係る上記導電性基板の製造方法は、本発明の効果が損なわれない限り、必要に応じて他の工程を有していてもよいものである。
In the method for producing a conductive substrate according to the second aspect of the present invention, a step of preparing copper nanoparticles by heating a mixture containing a compound containing copper, a reducing compound, and an alkylamine, and the copper nanoparticles The step of preparing the dispersion by dispersing with a polyallylamine derivative having a specific structure in a solvent may be the same as the step of preparing the copper nanoparticles and the step of preparing the dispersion described above. The description here is omitted.
Hereafter, each process of the process of forming a coating film and the process of baking the said coating film which are common to a 1st aspect and a 2nd aspect is demonstrated in order.
In addition, the manufacturing method of the said electroconductive board | substrate which concerns on this invention may have another process as needed, unless the effect of this invention is impaired.
<銅ナノ粒子分散体を含む塗布液を、基材上に塗布して塗膜を形成する工程>
(銅ナノ粒子分散体を含む塗布液)
銅ナノ粒子分散体を含む塗布液は、上記本発明に係る銅ナノ粒子分散体をそのまま塗布液とすることもできるが、必要に応じて、溶剤や、その他の成分を加えて塗布液としてもよいものである。
溶剤及びその他の成分としては、例えば、上記本発明に係る銅ナノ粒子分散体で挙げられた溶剤や、界面活性剤、シランカップリング剤、消泡剤、ハジキ防止剤、酸化防止剤、凝集防止剤、粘度調整剤等を用いることができる。更に、本発明の効果が損なわれない範囲で、造膜性、印刷適性や分散性の点から、アクリル樹脂やポリエステル樹脂等の樹脂バインダーを添加してもよい。
<The process of apply | coating the coating liquid containing a copper nanoparticle dispersion | distribution on a base material, and forming a coating film>
(Coating solution containing copper nanoparticle dispersion)
The coating liquid containing the copper nanoparticle dispersion can be used as it is as the coating liquid of the copper nanoparticle dispersion according to the present invention, but if necessary, a solvent or other components may be added to form a coating liquid. It ’s good.
Examples of the solvent and other components include the solvents mentioned in the copper nanoparticle dispersion according to the present invention, surfactants, silane coupling agents, antifoaming agents, anti-repelling agents, antioxidants, and aggregation prevention agents. An agent, a viscosity modifier, etc. can be used. Furthermore, a resin binder such as an acrylic resin or a polyester resin may be added from the viewpoints of film forming properties, printability, and dispersibility within a range that does not impair the effects of the present invention.
(基材)
本発明に用いられる基材は、導電性基板に用いられる基材の中から、用途に応じて適宜選択すればよい。例えば、ガラス、アルミナ、シリカなどの無機材料を用いることができ、さらに高分子材料や、紙などを用いることもできる。前記本発明に係る導電性基板用金属微粒子分散体は、従来よりも低温で焼成しても導電性に優れた金属膜が得られることから、従来適用が困難であったソーダライムガラスや、高分子材料であっても好適に用いることができ、特に樹脂フィルムを用いることができる点で非常に有用である。
(Base material)
What is necessary is just to select the base material used for this invention suitably from the base materials used for an electroconductive board | substrate according to a use. For example, an inorganic material such as glass, alumina, or silica can be used, and a polymer material or paper can also be used. Since the metal fine particle dispersion for conductive substrate according to the present invention can obtain a metal film having excellent conductivity even when fired at a lower temperature than before, soda lime glass, which has been difficult to apply conventionally, Even molecular materials can be suitably used, and are particularly useful in that a resin film can be used.
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ガラス−エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリノルボルネン等のポリシクロオレフィン、液晶性高分子化合物等が挙げられる。特に本発明においては、ガラス転移温度が100℃以下の樹脂フィルムを用いることも可能である。なお、ここでのガラス転移温度は、JIS−K 7121に準じて測定した示差走査熱量分析(DSC)測定によるものである。 Examples of the resin film include polyimide, polyamide, polyamideimide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polycarbonate, polyether imide, epoxy resin, and phenol resin. , Glass-epoxy resins, polyphenylene ethers, acrylic resins, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polycycloolefins such as polynorbornene, and liquid crystalline polymer compounds. In particular, in the present invention, a resin film having a glass transition temperature of 100 ° C. or lower can be used. In addition, the glass transition temperature here is based on the differential scanning calorimetry (DSC) measurement measured according to JIS-K7121.
また、基材表面には、前記銅ナノ粒子分散体を含む塗布液の塗膜をパターン状に形成した場合におけるパターンの形状を制御したり、前記銅ナノ粒子分散体を含む塗布液の塗膜との間の密着性を付与するための処理を行ってもよい。基材表面の処理方法としては、従来公知の方法の中から適宜選択することができる。具体的には、例えば、コロナ処理、UV処理、真空紫外ランプ処理、プラズマ処理などのドライ処理、アミン系シランカップリング剤、イミダゾール系シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミニウムカップリング剤処理などの薬液処理、多孔質シリカや、セルロース系受容層などの多孔質膜形成処理、活性エネルギー線硬化型樹脂層、熱硬化型樹脂層、熱可塑性樹脂層などの樹脂層形成処理を行うことができる。当該処理により、基材表面に撥液性を持たせることにより、基材に銅ナノ粒子分散体を含む塗布液の塗膜をパターン状に形成した際、塗布液の濡れ広がりを抑え、高精細なパターンを形成することが可能である。また、基材表面に多孔質膜などのインク受容層を形成することにより、溶媒成分が浸透し、高精細なパターンを形成することが可能である。逆に、基材表面に親液性を持たせることで、基材に対する塗布性を向上させることができる。これらの基材表面の処理は、用途や目的に応じて使い分けることができる。 Further, on the surface of the substrate, the shape of the pattern when the coating film of the coating liquid containing the copper nanoparticle dispersion is formed in a pattern is controlled, or the coating film of the coating liquid containing the copper nanoparticle dispersion You may perform the process for providing adhesiveness between. The treatment method for the substrate surface can be appropriately selected from conventionally known methods. Specifically, for example, corona treatment, UV treatment, vacuum ultraviolet lamp treatment, dry treatment such as plasma treatment, amine silane coupling agent, imidazole silane coupling agent, titanium coupling agent, aluminum coupling agent treatment, etc. Chemical layer treatment, porous silica, porous membrane formation treatment such as cellulose-based receiving layer, active energy ray curable resin layer, thermosetting resin layer, thermoplastic resin layer and other resin layer formation treatment . By providing the substrate surface with liquid repellency by this treatment, when the coating film of the coating solution containing the copper nanoparticle dispersion is formed in a pattern on the substrate, wetting and spreading of the coating solution is suppressed and high definition is achieved. It is possible to form a simple pattern. In addition, by forming an ink receiving layer such as a porous film on the surface of the substrate, it is possible to penetrate the solvent component and form a high-definition pattern. On the contrary, the applicability | paintability with respect to a base material can be improved by giving lyophilic property to the base-material surface. These treatments on the surface of the substrate can be used properly according to the purpose and purpose.
当該基材の形状は、用途に応じて適宜選択すればよく、平板状であっても、曲面を有するものであってもよいが、通常は平板状である。平板状の基材を用いる場合、当該基材の厚みは、用途に応じて適宜設定すればよく、例えば10μm〜1mm程度のものとすることができる。 What is necessary is just to select the shape of the said base material suitably according to a use, and although it may be flat form or may have a curved surface, it is usually flat form. In the case of using a flat substrate, the thickness of the substrate may be appropriately set according to the application, and may be, for example, about 10 μm to 1 mm.
(塗布方法)
上記塗布液を上記基材上に塗布する方法は、従来公知の方法の中から適宜選択すればよい。中でも、導電性パターンを印刷するに当たり、微細なパターニングを行うことができる点から、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷、反転オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、及びインクジェット印刷が好ましい。
(Application method)
What is necessary is just to select the method of apply | coating the said coating liquid on the said base material suitably from a conventionally well-known method. Among these, gravure printing, gravure offset printing, reverse offset printing, flexographic printing, screen printing, and ink jet printing are preferable because fine patterning can be performed when printing a conductive pattern.
基材上の塗布液は、印刷後、通常の方法で乾燥してもよい。乾燥後の印刷部分の膜厚は、適宜塗布量や銅ナノ粒子の平均一次粒子径等を変化させて制御することができ、用途に応じて適宜調整すればよいものであるが、通常、0.01〜50μmの範囲であり、好ましくは、0.1〜20μmである。 The coating solution on the substrate may be dried by a usual method after printing. The film thickness of the printed part after drying can be controlled by appropriately changing the coating amount, the average primary particle diameter of the copper nanoparticles, etc., and can be appropriately adjusted according to the application, but is usually 0. The range is 0.01 to 50 μm, and preferably 0.1 to 20 μm.
<塗膜を焼成する工程>
本工程は、上記工程で得られた塗膜を焼成して、金属膜を形成する工程である。
焼成方法は、従来公知の焼成処理方法の中から適宜選択して用いることができる。焼成方法の具体例としては、例えば、焼成炉(オーブン)により加熱する方法の他、赤外線加熱、還元ガス雰囲気下での焼成、レーザーアニールによる焼成、マイクロ波加熱などの方法が挙げられる。
本発明の銅ナノ粒子分散体は、低温や、短時間で焼成可能なため、従来の方法よりも低温で焼成することができる。
<Step of baking the coating film>
This step is a step of baking the coating film obtained in the above step to form a metal film.
The firing method can be appropriately selected from conventionally known firing methods. Specific examples of the firing method include, for example, methods such as heating in a firing furnace (oven), infrared heating, firing in a reducing gas atmosphere, firing by laser annealing, microwave heating, and the like.
Since the copper nanoparticle dispersion of the present invention can be fired at a low temperature or in a short time, it can be fired at a lower temperature than the conventional method.
本発明においては、中でも、焼成する工程が、マイクロ波エネルギーの印加により発生する表面波プラズマにより焼成する工程(以下、プラズマ焼成と称することがある。)、又は、フラッシュ光の照射により焼成する工程(以下、フラッシュ光焼成と称することがある。)のいずれかであることが好ましい。
これらの方法を用いると、基材への熱ダメージを少なくすることができると共に、焼成時の金属の酸化も抑制できる。また、短時間焼成であるため、生産性が高いというメリットもある。
In the present invention, in particular, the firing step is a step of firing with surface wave plasma generated by application of microwave energy (hereinafter sometimes referred to as plasma firing), or a step of firing by flash light irradiation. (Hereinafter, it may be called flash light baking.)
When these methods are used, thermal damage to the substrate can be reduced, and oxidation of the metal during firing can be suppressed. Moreover, since it is baking for a short time, there also exists a merit that productivity is high.
(プラズマ焼成)
マイクロ波表面波プラズマを用いた焼成は、不活性ガス雰囲気下又は還元性ガス雰囲気下で行うのが、得られる焼結膜の導電性の観点から好ましい。
特に、本発明においては、マイクロ波表面波プラズマを、還元性ガス雰囲気下で発生させることが好ましく、中でも、水素ガス雰囲気下で発生させることがより好ましい。これにより、銅ナノ粒子表面に存在する絶縁性の酸化物が還元除去され、導電性能の良好な導電パターンが形成される。
(Plasma firing)
Firing using microwave surface wave plasma is preferably performed in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere from the viewpoint of the conductivity of the obtained sintered film.
In particular, in the present invention, the microwave surface wave plasma is preferably generated in a reducing gas atmosphere, and more preferably generated in a hydrogen gas atmosphere. Thereby, the insulating oxide which exists in the copper nanoparticle surface is reduced and removed, and the conductive pattern with favorable conductive performance is formed.
マイクロ波表面波プラズマ処理の前に、銅ナノ粒子分散体を含む塗布液を塗布した塗膜に含まれるアルキルアミンや特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体等の有機物を除去するために、大気下又は酸素を含む雰囲気下、50〜200℃程度の温度で1分から2時間程度焼成してもよい。なお、この処理は減圧下で行ってもよい。この焼成により、有機物が酸化分解除去され、マイクロ波表面波プラズマ処理において、銅ナノ粒子の焼結が促進される。 Before the microwave surface wave plasma treatment, in order to remove organic substances such as alkylamine and polyallylamine derivatives having a specific structure contained in the coating film coated with the coating liquid containing the copper nanoparticle dispersion, You may bake for about 1 minute to 2 hours at the temperature of about 50-200 degreeC in the atmosphere containing oxygen. This treatment may be performed under reduced pressure. By this firing, organic substances are oxidatively decomposed and removed, and the sintering of the copper nanoparticles is promoted in the microwave surface wave plasma treatment.
前記マイクロ波表面波プラズマの発生方法は、従来公知の方法の中から適宜選択すればよい。例えば、国際公開第2011/040189号パンフレットに記載の方法を用いることができる。 The generation method of the microwave surface wave plasma may be appropriately selected from conventionally known methods. For example, the method described in International Publication No. 2011/040189 pamphlet can be used.
(フラッシュ光焼成)
フラッシュ光焼成とは、フラッシュ光の照射により極めて短時間で焼成する方法である。ここで、本発明においてフラッシュ光とは、点灯時間が比較的短時間の光のことをいい、当該点灯時間をパルス幅という。フラッシュ光の光源は特に限定されないが、キセノン等の希ガスが封入されたフラッシュランプやレーザー等が挙げられる。中でも、紫外線から赤外線までの連続的な波長スペクトルをもつ光を照射することが好ましく、具体的には、キセノンフラッシュランプを用いることが好ましい。このような光源を用いた場合には、加熱と同時にUV照射を行ったのと同様の効果を得ることができ、極めて短時間で焼成が可能となる。また、このような光源を用いた場合には、パルス幅と照射エネルギーを制御することにより、銅ナノ粒子分散体を含む塗布液の塗膜、及びその近傍のみを加熱することができ、基材に対する熱の影響を抑えることができる。特に、本発明で用いられるアルキルアミン及び上記アリルアミン誘導体は、フラッシュ光の照射により容易に分解乃至揮発しやすく、金属膜に残存しにくいため、極短時間のフラッシュ光の照射であっても容易に焼結させることができることから、本発明においてフラッシュ光焼成は好適に用いられる。
(Flash light firing)
Flash light firing is a method of firing in an extremely short time by irradiation with flash light. Here, in the present invention, flash light refers to light having a relatively short lighting time, and the lighting time is referred to as a pulse width. The light source of the flash light is not particularly limited, and examples thereof include a flash lamp and a laser in which a rare gas such as xenon is sealed. Among them, it is preferable to irradiate light having a continuous wavelength spectrum from ultraviolet to infrared, and specifically, it is preferable to use a xenon flash lamp. When such a light source is used, the same effect as when UV irradiation is performed simultaneously with heating can be obtained, and baking can be performed in an extremely short time. In addition, when such a light source is used, by controlling the pulse width and irradiation energy, only the coating film of the coating liquid containing the copper nanoparticle dispersion and the vicinity thereof can be heated. The influence of heat on the can be suppressed. In particular, the alkylamine and the allylamine derivative used in the present invention are easily decomposed or volatilized by irradiation with flash light and hardly remain on the metal film. Since it can be sintered, flash light firing is preferably used in the present invention.
本発明において、フラッシュ光のパルス幅は、適宜調整すればよいものであるが、1μs〜10000μsの間で設定されることが好ましく、10μs〜5000μsの範囲内とすることがより好ましい。また、フラッシュ光の1回あたりの照射エネルギーは、0.1J/cm2〜100J/cm2が好ましく、0.5J/cm2〜50J/cm2がより好ましい。
フラッシュ光焼成においてフラッシュ光の照射回数は、塗膜の組成や、膜厚、面積などに応じて適宜調整すればよく、照射回数は1回のみであってもよく、2回以上繰り返し行ってもよい。中でも、照射回数を1〜100回とすることが好ましく、1〜50回とすることが好ましい。フラッシュ光を複数回照射する場合には、フラッシュ光の照射間隔は適宜調整すればよい。中でも照射間隔を10μ秒〜2秒の範囲内で設定することが好ましく、100μ秒〜1秒の範囲内に設定することがより好ましい。
フラッシュ光を上記のように設定することにより、基材への影響を抑えるとともに、銅ナノ粒子の酸化を抑制することが可能であり、且つ、銅ナノ粒子分散体に含まれるアルキルアミンや特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体も脱離乃至分解しやすく導電性に優れた導電性基板を得ることができる。
In the present invention, the pulse width of the flash light may be appropriately adjusted, but is preferably set between 1 μs and 10,000 μs, and more preferably within the range of 10 μs to 5000 μs. The irradiation energy per one flash light is preferably 0.1J / cm 2 ~100J / cm 2 , 0.5J /
In flash light firing, the number of times of flash light irradiation may be appropriately adjusted according to the composition, film thickness, area, etc. of the coating film, and the number of times of irradiation may be only once or may be repeated two or more times. Good. Especially, it is preferable to set the frequency | count of irradiation to 1-100 times, and it is preferable to set it as 1-50 times. When the flash light is irradiated a plurality of times, the irradiation interval of the flash light may be adjusted as appropriate. In particular, the irradiation interval is preferably set within a range of 10 μsec to 2 seconds, and more preferably set within a range of 100 μsec to 1 second.
By setting the flash light as described above, it is possible to suppress the influence on the base material, and to suppress the oxidation of the copper nanoparticles, and the alkylamine or the specific contained in the copper nanoparticle dispersion A polyallylamine derivative having a structure can be easily detached or decomposed to obtain a conductive substrate having excellent conductivity.
このようなフラッシュ光焼成は、銅ナノ粒子分散体を含む塗布液の塗膜、及びその近傍のみを加熱することができ、前記塗膜を低温かつ短時間で焼成することが可能であり、緻密かつ平滑な銅ナノ粒子焼結膜を形成することができる。フラッシュ光焼成は、フラッシュ光のパルス幅と照射エネルギーを適宜調整することで、加熱温度と処理深さを制御することができる。その結果、不均一な膜が形成されることが少なく、また粒成長を防ぐことができるため、非常に緻密で、平滑な膜が得られる。また、極めて短時間で焼成が可能であるので、銅ナノ粒子の酸化を抑えることができ、導電性に優れた焼結膜を得ることができる。
上記フラッシュ光焼成は、大気中、大気圧下で行うことが可能であるが、不活性雰囲気下、還元雰囲気下、減圧下で行ってもよい。また、塗膜を加熱しながら、フラッシュ光焼成を行ってもよい。
Such flash light baking can heat only the coating film of the coating liquid containing the copper nanoparticle dispersion and the vicinity thereof, and can burn the coating film at a low temperature and in a short time. Moreover, a smooth copper nanoparticle sintered film can be formed. In the flash light firing, the heating temperature and the processing depth can be controlled by appropriately adjusting the pulse width and irradiation energy of the flash light. As a result, a non-uniform film is rarely formed and grain growth can be prevented, so that a very dense and smooth film can be obtained. Moreover, since baking is possible in a very short time, the oxidation of copper nanoparticles can be suppressed, and a sintered film having excellent conductivity can be obtained.
The flash light baking can be performed in the air under atmospheric pressure, but may be performed under an inert atmosphere, a reducing atmosphere, or under reduced pressure. Moreover, you may perform flash light baking, heating a coating film.
このようにして得られた導電性基板の金属膜の厚みは、用途に応じて適宜調整すればよいものであるが、通常、厚みが0.01〜50μm程度であり、0.05nm〜30μmであることが好ましく、0.1〜20μmであることがより好ましい。
また、上記金属膜の体積抵抗率は、1.0×10−4Ω・cm以下であることが好ましい。
The thickness of the metal film of the conductive substrate thus obtained may be appropriately adjusted according to the use, but the thickness is usually about 0.01 to 50 μm, and 0.05 to 30 μm. It is preferable that the thickness is 0.1 to 20 μm.
The volume resistivity of the metal film is preferably 1.0 × 10 −4 Ω · cm or less.
本発明の製造方法は、基材上に、銅ナノ粒子分散体を含む塗布液をパターン状に塗布して、塗膜を形成し、該塗膜を焼成して、パターン状の金属膜を形成するパターン状導電性基板の製造方法であってもよい。
本発明の導電性基板の製造方法により得られた導電性基板は、パターン精度が良好で、優れた導電性を有する。このような導電性基板を用いた電子部材としては、表面抵抗の低い電磁波シールド用フィルム、導電膜、フレキシブルプリント配線板などに有効に利用することができる。
In the production method of the present invention, a coating solution containing a copper nanoparticle dispersion is applied in a pattern on a substrate to form a coating film, and the coating film is baked to form a patterned metal film. It may be a method for manufacturing a patterned conductive substrate.
The conductive substrate obtained by the method for producing a conductive substrate of the present invention has good pattern accuracy and excellent conductivity. An electronic member using such a conductive substrate can be effectively used for an electromagnetic wave shielding film having a low surface resistance, a conductive film, a flexible printed wiring board, and the like.
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。
(実施例1)
(1)銅ナノ粒子の合成
200ml三ッ口フラスコ中に、水酸化銅 10.0g(0.1mol、和光純薬工業株式会社)、ノナン酸 31.5g(0.2mol、東京化成工業株式会社)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME) 18.5g(20ml、関東化学株式会社)を量り取った。この混合液を撹拌しながら100℃まで加熱し、その温度を20分維持した。その後、ヘキシルアミン 40.5g(0.4mol、東京化成工業株式会社、沸点130℃)を添加し、100℃で10分加熱、撹拌した。この混合液を、氷浴を用いて10℃まで冷却した後、氷浴中でヒドラジン一水和物 10.0g(0.2mol、関東化学株式会社)をPGME 18.5g(20ml、関東化学株式会社)に溶解させた溶液を添加し、10分撹拌した。その後、反応溶液を100℃まで加熱し、その温度を10分維持した。30℃まで冷却後、ヘキサン 33g(50ml、関東化学株式会社)を添加した。遠心分離後、上澄み液を除去した。沈殿物をヘキサンで洗浄し、ヘキシルアミンで被覆された銅ナノ粒子を得た。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. These descriptions do not limit the present invention.
Example 1
(1) Synthesis of copper nanoparticles In a 200 ml three-necked flask, 10.0 g of copper hydroxide (0.1 mol, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 31.5 g of nonanoic acid (0.2 mol, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) ), 18.5 g (20 ml, Kanto Chemical Co., Inc.) of propylene glycol monomethyl ether (PGME). The mixture was heated to 100 ° C. with stirring and the temperature was maintained for 20 minutes. Thereafter, 40.5 g (0.4 mol, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., boiling point 130 ° C.) of hexylamine was added, and the mixture was heated and stirred at 100 ° C. for 10 minutes. After cooling this mixed solution to 10 ° C. using an ice bath, 10.0 g (0.2 mol, Kanto Chemical Co., Ltd.) of hydrazine monohydrate was added to 18.5 g (20 ml, Kanto Chemical Co., Inc.) in an ice bath. The solution dissolved in the company was added and stirred for 10 minutes. Thereafter, the reaction solution was heated to 100 ° C., and the temperature was maintained for 10 minutes. After cooling to 30 ° C., 33 g of hexane (50 ml, Kanto Chemical Co., Inc.) was added. After centrifugation, the supernatant was removed. The precipitate was washed with hexane to obtain copper nanoparticles coated with hexylamine.
得られた銅ナノ粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、平均一次粒径は39nmであった。具体的には、得られた銅ナノ粒子をトルエンに分散させ、これをTEM基板(日立ハイテクフィールディング製、エラスチックカーボン支持膜付Cuグリッド)へ滴下し、乾燥させることで観察用サンプルを作製した。TEM(日立ハイテク製 H−7650)にて粒子像を測定し、ランダムに選択した100個の一次粒子の最長部の長さの平均値を平均一次粒径とした。
またX線回折装置にて得られた銅ナノ粒子の結晶構造を測定したところ、銅ナノ粒子の主構造はCu(Cubic)で一部Cu2O(Cubic)構造が見られ、Cu(111)に対するCu2O(111)のピーク強度は約3%であった。
When the obtained copper nanoparticles were observed with a transmission electron microscope (TEM), the average primary particle size was 39 nm. Specifically, the obtained copper nanoparticles were dispersed in toluene, and this was dropped onto a TEM substrate (manufactured by Hitachi High-Tech Fielding Co., Ltd., Cu grid with elastic carbon support film) and dried to prepare a sample for observation. The particle image was measured with TEM (H-7650 manufactured by Hitachi High-Tech), and the average value of the length of the longest part of 100 randomly selected primary particles was defined as the average primary particle size.
Moreover, when the crystal structure of the copper nanoparticle obtained by the X-ray diffractometer was measured, the main structure of the copper nanoparticle was Cu (Cubic), and a part of Cu 2 O (Cubic) structure was observed, and Cu (111) The peak intensity of Cu 2 O (111) relative to was about 3%.
(2)被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体の調製
上記で得られたヘキシルアミンで被覆された銅ナノ粒子 0.75質量部、前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体を含む分散剤(味の素ファインテクノ製、アジスパーPB821) 0.075質量部、PGMEA 6.675質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、被覆銅ナノ粒子が含まれる銅ナノ粒子分散体1を得た。
(2) Preparation of coated copper nanoparticles and copper nanoparticle dispersion Copper nanoparticles coated with hexylamine obtained above 0.75 parts by mass, poly having a structural unit represented by the general formula (I) Dispersant containing allylamine derivative (manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd., Addisper PB821) 0.075 parts by mass, PGMEA 6.675 parts by mass are mixed, and pre-dispersed with a paint shaker (manufactured by Asada Tekko) for 1 hour with 2 mm zirconia beads. Further, as the main dispersion, 0.1 mm zirconia beads were dispersed for 2 hours to obtain a copper nanoparticle dispersion 1 containing coated copper nanoparticles.
(実施例2)
(1)銅ナノ粒子の合成
実施例1において、ヘキシルアミン 40.5g(0.4mol)の代わりに、3−エトキシプロピルアミン 41.3g(0.4mol、広栄化学工業株式会社、沸点135℃)を用い、ヘキサン 33g(50ml)を添加する代わりに、ヘキサン 66g(100ml)を添加した以外は、実施例1と同様にして、3−エトキシプロピルアミンで被覆された銅ナノ粒子を得た。
(Example 2)
(1) Synthesis of copper nanoparticles In Example 1, instead of 40.5 g (0.4 mol) of hexylamine, 41.3 g of 3-ethoxypropylamine (0.4 mol, Guangei Chemical Industry Co., Ltd., boiling point 135 ° C.) The copper nanoparticles coated with 3-ethoxypropylamine were obtained in the same manner as in Example 1 except that, instead of adding 33 g (50 ml) of hexane, 66 g (100 ml) of hexane was added.
得られた銅ナノ粒子を、実施例1と同様にして透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、平均一次粒径は65nmであった。
またX線回折装置にて得られた銅ナノ粒子の結晶構造を測定したところ、銅ナノ粒子の主構造はCu(Cubic)で一部Cu2O(Cubic)構造が見られ、Cu(111)に対するCu2O(111)のピーク強度は約5%であった。
When the obtained copper nanoparticles were observed with a transmission electron microscope (TEM) in the same manner as in Example 1, the average primary particle size was 65 nm.
Moreover, when the crystal structure of the copper nanoparticle obtained by the X-ray diffractometer was measured, the main structure of the copper nanoparticle was Cu (Cubic), and a part of Cu 2 O (Cubic) structure was observed, and Cu (111) The peak intensity of Cu 2 O (111) relative to was about 5%.
(2)被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体の調製
上記で得られた3−エトキシプロピルアミンで被覆された銅ナノ粒子 0.75質量部、前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体を含む分散剤(味の素ファインテクノ製、アジスパーPB821) 0.075質量部、PGMEA 6.675質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、被覆銅ナノ粒子が含まれる銅ナノ粒子分散体2を得た。
(2) Preparation of coated copper nanoparticles and copper nanoparticle dispersion Copper nanoparticles coated with 3-ethoxypropylamine obtained above 0.75 part by mass, structural unit represented by general formula (I) Dispersing agent containing polyallylamine derivative (Ajinomoto Fine Techno Co., Ajisper PB821) 0.075 parts by mass and PGMEA 6.675 parts by mass are mixed, and 2 mm zirconia beads are preliminarily dispersed in a paint shaker (manufactured by Asada Tekko). The dispersion was further dispersed with 0.1 mm zirconia beads for 1 hour as a main dispersion for 2 hours to obtain a
(実施例3)
(1)銅ナノ粒子の合成
実施例1において、ヘキシルアミン 40.5g(0.4mol)の代わりに、ジメチルアミノプロピルアミン 40.9g(0.4mol、広栄化学工業株式会社、沸点135℃)を用いた以外は、実施例1と同様にして、ジメチルアミノプロピルアミンで被覆された銅ナノ粒子を得た。
(Example 3)
(1) Synthesis of copper nanoparticles In Example 1, instead of 40.5 g (0.4 mol) of hexylamine, 40.9 g of dimethylaminopropylamine (0.4 mol, Guangei Chemical Industry Co., Ltd., boiling point 135 ° C.) was used. Copper nanoparticles coated with dimethylaminopropylamine were obtained in the same manner as in Example 1 except that it was used.
得られた銅ナノ粒子を、実施例1と同様にして透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、平均一次粒径は64nmであった。
またX線回折装置にて得られた銅ナノ粒子の結晶構造を測定したところ、銅ナノ粒子の主構造はCu(Cubic)で一部Cu2O(Cubic)構造が見られ、Cu(111)に対するCu2O(111)のピーク強度は約1%であった。
When the obtained copper nanoparticles were observed with a transmission electron microscope (TEM) in the same manner as in Example 1, the average primary particle size was 64 nm.
Moreover, when the crystal structure of the copper nanoparticle obtained by the X-ray diffractometer was measured, the main structure of the copper nanoparticle was Cu (Cubic), and a part of Cu 2 O (Cubic) structure was observed, and Cu (111) The peak intensity of Cu 2 O (111) relative to was about 1%.
(2)被覆銅ナノ粒子、銅ナノ粒子分散体の調製
上記で得られたジメチルアミノプロピルアミンで被覆された銅ナノ粒子 0.75質量部、前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体を含む分散剤(味の素ファインテクノ製、アジスパーPB821) 0.075質量部、PGMEA 6.675質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、被覆銅ナノ粒子が含まれる銅ナノ粒子分散体3を得た。
(2) Preparation of coated copper nanoparticles and copper nanoparticle dispersion Copper nanoparticles coated with dimethylaminopropylamine obtained above 0.75 part by mass, the structural unit represented by the general formula (I) Dispersing agent containing polyallylamine derivative (Ajinomoto Fine Techno Co., Ajisper PB821) 0.075 parts by mass and PGMEA 6.675 parts by mass are mixed, and 1 mm with 2 mm zirconia beads as a preliminary dispersion in a paint shaker (manufactured by Asada Tekko) Dispersion was performed for 2 hours with 0.1 mm zirconia beads as the main dispersion for a time, and a copper nanoparticle dispersion 3 containing coated copper nanoparticles was obtained.
(比較例1)
実施例1の(1)と同様にして、ヘキシルアミンで被覆された銅ナノ粒子を得た。
当該ヘキシルアミンで被覆された銅ナノ粒子 3.0質量部、PGMEA 4.5質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散したが、銅ナノ粒子が凝集して分散されず、銅ナノ粒子分散体を得ることはできなかった。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1 (1), copper nanoparticles coated with hexylamine were obtained.
3.0 parts by mass of copper nanoparticles coated with the hexylamine and 4.5 parts by mass of PGMEA are mixed and pre-dispersed with 2 mm zirconia beads for 1 hour using a paint shaker (manufactured by Asada Tekko), and further dispersed as 0%. Although the dispersion was performed for 2 hours with 1 mm zirconia beads, the copper nanoparticles were not aggregated and dispersed, and a copper nanoparticle dispersion could not be obtained.
(比較例2)
(1)銅ナノ粒子の合成
実施例1において、ヘキシルアミン 40.5g(0.4mol)の代わりに、1−ヘキサノール 40.9g(0.4mol、関東化学株式会社、沸点157℃)を用い、ヘキサン 33g(50ml)を添加する代わりに、ヘキサン 66g(100ml)を添加した以外は、実施例1と同様にして、1−ヘキサノールで被覆された銅ナノ粒子を得た。得られた銅ナノ粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察したところ、平均一次粒径は24nmであった。またX線回折装置にて得られた銅ナノ粒子の結晶構造を測定したところ、銅ナノ粒子はCu(Cubic)とCu2O(Cubic)が含まれた構造が見られ、Cu(111)に対するCu2O(111)のピーク強度は約85%であった。
(Comparative Example 2)
(1) Synthesis of copper nanoparticles In Example 1, instead of hexylamine 40.5 g (0.4 mol), 1-hexanol 40.9 g (0.4 mol, Kanto Chemical Co., Inc., boiling point 157 ° C.) was used. Instead of adding 33 g (50 ml) of hexane, copper nanoparticles coated with 1-hexanol were obtained in the same manner as in Example 1 except that 66 g (100 ml) of hexane was added. When the obtained copper nanoparticles were observed with a transmission electron microscope (TEM), the average primary particle size was 24 nm. Moreover, when the crystal structure of the copper nanoparticle obtained by the X-ray diffractometer was measured, the copper nanoparticle was found to have a structure containing Cu (Cubic) and Cu 2 O (Cubic). The peak intensity of Cu 2 O (111) was about 85%.
(2)比較被覆銅ナノ粒子、比較銅ナノ粒子分散体の調製
上記で得られた銅ナノ粒子 0.75質量部、前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体を含む分散剤(味の素ファインテクノ製、アジスパーPB821) 0.075質量部、PGMEA 6.675質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、比較被覆銅ナノ粒子が含まれる比較銅ナノ粒子分散体2を得た。
(2) Preparation of comparative coated copper nanoparticles, comparative copper nanoparticle dispersion 0.75 parts by mass of the copper nanoparticles obtained above, including a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the general formula (I) Dispersant (Ajinomoto Fine Techno Co., Ajisper PB821) 0.075 parts by mass and PGMEA 6.675 parts by mass are mixed and pre-dispersed with a paint shaker (manufactured by Asada Tekko) for 1 hour with 2 mm zirconia beads, and further as main dispersion. Dispersion was carried out with 0.1 mm zirconia beads for 2 hours to obtain a comparative
(実施例4 プラズマ焼成による導電性基板の作製)
実施例1の(1)と同様にして、ヘキシルアミンで被覆された銅ナノ粒子を得た。
上記で得られたヘキシルアミンで被覆された銅ナノ粒子 3.0質量部、前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体を含む分散剤(味の素ファインテクノ製、アジスパーPB821) 0.3質量部、PGMEA 4.2質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、銅ナノ粒子分散体4を得た。
上記銅ナノ粒子分散体4を、厚さ100μmのPETフィルム(コスモシャイン A4100)にワイヤーバーで塗布、乾燥して、膜厚が1μmの塗膜とした。
その後、水素ガスを導入圧力20Paで導入しながら、マイクロ波表面波プラズマ処理装置(MSP−1500、ミクロ電子株式会社製)を用いて、マイクロ波出力400Wで374秒間焼成し、導電性基板を得た。
Example 4 Production of Conductive Substrate by Plasma Firing
In the same manner as in Example 1 (1), copper nanoparticles coated with hexylamine were obtained.
Dispersant containing 3.0 parts by mass of copper nanoparticles coated with hexylamine obtained above and a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the above general formula (I) (Ajinomoto Fine Techno Co., Ajisper PB821) 0.3 parts by mass and 4.2 parts by mass of PGMEA were mixed and dispersed for 1 hour with 2 mm zirconia beads as a pre-dispersion in a paint shaker (manufactured by Asada Tekko), and further with 0.1 mm zirconia beads for 2 hours as a main dispersion. A copper nanoparticle dispersion 4 was obtained.
The copper nanoparticle dispersion 4 was applied to a PET film (Cosmo Shine A4100) having a thickness of 100 μm with a wire bar and dried to form a coating film having a thickness of 1 μm.
Thereafter, while introducing hydrogen gas at an introduction pressure of 20 Pa, using a microwave surface wave plasma processing apparatus (MSP-1500, manufactured by Micro Electronics Co., Ltd.), firing was performed at a microwave output of 400 W for 374 seconds to obtain a conductive substrate. It was.
(比較例3 プラズマ焼成による導電性基板の作製)
比較例2の(1)と同様にして、1−ヘキサノールで被覆された銅ナノ粒子を得た。
上記で得られた1−ヘキサノールで被覆された銅ナノ粒子 3.0質量部、前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体を含む分散剤(味の素ファインテクノ製、アジスパーPB821) 0.3質量部、PGMEA 4.2質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、比較銅ナノ粒子分散体3を得た。
上記比較銅ナノ粒子分散体3を、厚さ100μmのPETフィルム(コスモシャイン A4100)にワイヤーバーで塗布、乾燥して、膜厚が1μmの塗膜とした。
その後、水素ガスを導入圧力20Paで導入しながら、マイクロ波表面波プラズマ処理装置(MSP−1500、ミクロ電子株式会社製)を用いて、マイクロ波出力450Wで300秒間焼成し、導電性基板を得た。
(Comparative Example 3 Production of Conductive Substrate by Plasma Firing)
In the same manner as (1) of Comparative Example 2, copper nanoparticles coated with 1-hexanol were obtained.
Dispersant containing 3.0 parts by mass of 1-hexanol-coated copper nanoparticles obtained above and a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the above general formula (I) (Ajinomoto Fine Techno, Ajisper PB821 ) 0.3 parts by mass and 4.2 parts by mass of PGMEA were mixed and dispersed with a paint shaker (manufactured by Asada Tekko Co., Ltd.) as a pre-dispersion for 1 hour with 2 mm zirconia beads and further dispersed with 0.1 mm zirconia beads for 2 hours. Comparative copper nanoparticle dispersion 3 was obtained.
The comparative copper nanoparticle dispersion 3 was applied to a PET film (Cosmo Shine A4100) having a thickness of 100 μm with a wire bar and dried to form a coating film having a thickness of 1 μm.
Thereafter, while introducing hydrogen gas at an introduction pressure of 20 Pa, using a microwave surface wave plasma processing apparatus (MSP-1500, manufactured by Micro Electronics Co., Ltd.), baking was performed for 300 seconds at a microwave output of 450 W to obtain a conductive substrate. It was.
(実施例5 フラッシュ光焼成による導電性基板の作製)
実施例1の(1)と同様にして、ヘキシルアミンで被覆された銅ナノ粒子を得た。
上記で得られたヘキシルアミンで被覆された銅ナノ粒子 3.0質量部、前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体を含む分散剤(味の素ファインテクノ製、アジスパーPB821) 0.6質量部、PGMEA 3.9質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、銅ナノ粒子分散体5を得た。
上記銅ナノ粒子分散体5を、厚さ100μmのPETフィルム(コスモシャイン A4100)にワイヤーバーで塗布、乾燥して、膜厚が1μmの塗膜とした。
その後、パルスドキセノンランプ装置(SINTERON 2000(Xenon Corporation製))を用いて、パルス幅500μ秒、印加電圧3.4kVで1回照射して、導電性基板を得た。
Example 5 Production of Conductive Substrate by Flash Light Baking
In the same manner as in Example 1 (1), copper nanoparticles coated with hexylamine were obtained.
Dispersant containing 3.0 parts by mass of copper nanoparticles coated with hexylamine obtained above and a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the above general formula (I) (Ajinomoto Fine Techno Co., Ajisper PB821) 0.6 parts by mass and 3.9 parts by mass of PGMEA were mixed, and dispersed with a paint shaker (manufactured by Asada Tekko Co., Ltd.) as a pre-dispersion for 1 hour with 2 mm zirconia beads, and further dispersed with 0.1 mm zirconia beads for 2 hours, A copper nanoparticle dispersion 5 was obtained.
The copper nanoparticle dispersion 5 was applied to a PET film (Cosmo Shine A4100) having a thickness of 100 μm with a wire bar and dried to form a coating film having a thickness of 1 μm.
Thereafter, using a pulsed xenon lamp device (SINTERON 2000 (manufactured by Xenon Corporation)), irradiation was performed once with a pulse width of 500 μsec and an applied voltage of 3.4 kV to obtain a conductive substrate.
(実施例6 フラッシュ光焼成による導電性基板の作製)
実施例2の(1)と同様にして、3−エトキシプロピルアミンで被覆された銅ナノ粒子を得た。
上記で得られた3−エトキシプロピルアミンで被覆された銅ナノ粒子 3.0質量部、前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体を含む分散剤(味の素ファインテクノ製、アジスパーPB821) 0.3質量部、PGMEA 4.2質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで2時間分散し、銅ナノ粒子分散体6を得た。
上記銅ナノ粒子分散体6を、厚さ100μmのPETフィルム(コスモシャイン A4100)にワイヤーバーで塗布、乾燥して、膜厚が1μmの塗膜とした。その後、パルスドキセノンランプ装置(SINTERON 2000(Xenon Corporation製))を用いて、パルス幅500μ秒、印加電圧3.2kVで1回照射して、導電性基板を得た。
Example 6 Production of Conductive Substrate by Flash Light Baking
In the same manner as in Example 1, (1), copper nanoparticles coated with 3-ethoxypropylamine were obtained.
3.0 parts by mass of copper nanoparticles coated with 3-ethoxypropylamine obtained above, a dispersant containing a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the general formula (I) (manufactured by Ajinomoto Fine-Techno, Azisper PB821) 0.3 parts by mass and 4.2 parts by mass of PGMEA were mixed and pre-dispersed with 2 mm zirconia beads for 1 hour and further dispersed with 0.1 mm zirconia beads for 2 hours on a paint shaker (manufactured by Asada Tekko). The copper nanoparticle dispersion 6 was obtained by dispersing.
The copper nanoparticle dispersion 6 was applied to a PET film (Cosmo Shine A4100) having a thickness of 100 μm with a wire bar and dried to form a coating film having a thickness of 1 μm. Thereafter, using a pulsed xenon lamp device (SINTERON 2000 (manufactured by Xenon Corporation)), irradiation was performed once with a pulse width of 500 μsec and an applied voltage of 3.2 kV to obtain a conductive substrate.
[評価]
<分散性評価>
銅ナノ粒子の分散性の評価として、各実施例及び比較例で得られた銅ナノ粒子分散体中の銅ナノ粒子の分散平均粒径の測定を行った。分散平均粒径の測定には、日機装製「マイクロトラック粒度分布計UPA−EX150」を用いた。分散平均粒径の値は体積平均粒径の値を用いることとし、また12時間放置後に沈降してしまう分散体は分散不可とした。各実施例及び比較例の分散体の分散平均粒径の結果を、表1〜3に示す。
[Evaluation]
<Dispersibility evaluation>
As an evaluation of the dispersibility of the copper nanoparticles, the dispersion average particle diameter of the copper nanoparticles in the copper nanoparticle dispersion obtained in each of the examples and the comparative examples was measured. For measurement of the dispersion average particle size, Nikkiso “Microtrac particle size distribution analyzer UPA-EX150” was used. The value of the volume average particle diameter was used as the value of the dispersion average particle diameter, and the dispersion that settled after standing for 12 hours was not dispersible. The result of the dispersion average particle diameter of the dispersion of each Example and Comparative Example is shown in Tables 1-3.
<塗布適性評価>
各実施例及び比較例で得られた銅ナノ粒子分散体の塗膜を形成した後、焼成前に金属微粒子分散体の塗膜の膜質を目視で観察することにより塗布適性評価を行った。各実施例及び比較例の分散体の塗布適性評価の結果を、表1に示す。
[塗布適性評価基準]
A:はじきがなく、塗膜が均一である。
B:はじきがあり、塗膜が不均一である。
<Applicability evaluation>
After forming the coating film of the copper nanoparticle dispersion obtained in each Example and Comparative Example, the coating suitability was evaluated by visually observing the film quality of the coating film of the metal fine particle dispersion before firing. Table 1 shows the results of the applicability evaluation of the dispersions of Examples and Comparative Examples.
[Applicability evaluation criteria]
A: There is no repellency and the coating film is uniform.
B: There is repellency and the coating film is non-uniform.
<耐酸化性評価>
得られた銅ナノ粒子の結晶構造を解析することで耐酸化性を評価した。測定サンプルには、銅ナノ粒子分散体をPET基材上に塗布し、室温乾燥させて作製した銅ナノ粒子塗膜を用いた。X線回折装置(リガク製、Smart Lab)を用い、X線源としてCuKα線、管電圧45kV、管電流200mAの条件で実施した。スキャン速度が毎分4°、ステップ角が0.05°の条件で測定し、Cu(111)に対するCu2O(111)のピーク強度にて耐酸化性を評価した。各実施例及び比較例の評価の結果を、表1に示す。
A:Cu(111)に対するCu2O(111)のピーク強度が10%未満
B:Cu(111)に対するCu2O(111)のピーク強度が10%以上
<Oxidation resistance evaluation>
The oxidation resistance was evaluated by analyzing the crystal structure of the obtained copper nanoparticles. As a measurement sample, a copper nanoparticle coating film prepared by applying a copper nanoparticle dispersion on a PET substrate and drying at room temperature was used. Using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku, Smart Lab), the X-ray source was CuKα ray, tube voltage 45 kV, tube current 200 mA. Measurement was performed under the conditions of a scan rate of 4 ° per minute and a step angle of 0.05 °, and the oxidation resistance was evaluated based on the peak intensity of Cu 2 O (111) with respect to Cu (111). Table 1 shows the results of evaluation of each example and comparative example.
A: The peak intensity of Cu 2 O (111) with respect to Cu (111) is less than 10%. B: The peak intensity of Cu 2 O (111) with respect to Cu (111) is 10% or more.
<導電性評価>
導電性基板について、導電性評価を行った。表面抵抗計(ダイアインスツルメンツ製「ロレスタGP」、PSPプローブタイプ)を用いて、各実施例及び比較例の導電性基板の金属膜に4探針を接触させ、4探針法によりシート抵抗値を測定した。評価の結果を、表2〜3に示す。
<Electrical conductivity evaluation>
Conductivity evaluation was performed on the conductive substrate. Using a surface resistance meter ("Loresta GP" manufactured by Dia Instruments, PSP probe type), 4 probes are brought into contact with the metal film of the conductive substrate of each example and comparative example, and the sheet resistance value is determined by the 4 probe method. It was measured. The results of evaluation are shown in Tables 2-3.
<結果のまとめ>
実施例1〜6により、本発明に係るアルキルアミンと前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体と溶剤とを含有する銅ナノ粒子分散体、乃至、アルキルアミンと前記一般式(I)で表される構成単位を有するポリアリルアミン誘導体とで被覆されている被覆銅ナノ粒子は、耐酸化性に優れながら、分散性、及び塗布適性に優れること、更に、低温又は短時間での焼結性に優れ、表面抵抗1Ω/□以下の高い導電性が得られることが明らかにされた。本発明に係る銅ナノ粒子分散体及び被覆銅ナノ粒子を用いると、このように塗布適性に優れることから、回路パターンを精度よく形成することが可能である。
一方、アルキルアミンで被覆されポリアリルアミン誘導体を含まない、比較例1の銅ナノ粒子分散体乃至被覆銅ナノ粒子は、耐酸化性には優れるものの、分散性が悪く、塗膜を形成しても、はじきがあり、不均一な塗膜しか形成できなかった。この例のように塗布適性が悪いと、回路パターンを精度よく形成することができず、また、良好な導電性を得ることはできない。
また、特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体と1−ヘキサノールで被覆され、アルキルアミンで被覆されていない、比較例2の銅ナノ粒子分散体乃至被覆銅ナノ粒子は、ポリアリルアミン誘導体により分散性と塗布適性は付与されていたものの、耐酸化性が悪く、更に分散性に劣っていた。また、比較例3の結果から、特定の構造を有するポリアリルアミン誘導体と1−ヘキサノールで被覆され、アルキルアミンで被覆されていない場合には、塗布適性は付与されていても、低温焼結性が悪いため、良好な導電性を得ることができないことが明らかにされた。
<Summary of results>
According to Examples 1 to 6, a copper nanoparticle dispersion containing an alkylamine according to the present invention, a polyallylamine derivative having a structural unit represented by the general formula (I), and a solvent, or an alkylamine and the general The coated copper nanoparticles coated with the polyallylamine derivative having the structural unit represented by the formula (I) are excellent in dispersibility and applicability while being excellent in oxidation resistance, and also at low temperature or in a short time. It has been clarified that it is excellent in sinterability and has a high conductivity with a surface resistance of 1 Ω / □ or less. When the copper nanoparticle dispersion and the coated copper nanoparticles according to the present invention are used, it is possible to form a circuit pattern with high accuracy because of excellent coating suitability.
On the other hand, the copper nanoparticle dispersion or coated copper nanoparticle of Comparative Example 1 that is coated with alkylamine and does not contain a polyallylamine derivative is excellent in oxidation resistance, but has poor dispersibility and forms a coating film. The film was repelled and only a non-uniform coating film could be formed. If the coating suitability is poor as in this example, the circuit pattern cannot be formed with high accuracy, and good conductivity cannot be obtained.
Further, the copper nanoparticle dispersion or the coated copper nanoparticle of Comparative Example 2 coated with a polyallylamine derivative having a specific structure and 1-hexanol and not coated with alkylamine is dispersible and coated with the polyallylamine derivative. Although aptitude was imparted, the oxidation resistance was poor and the dispersibility was inferior. Moreover, from the result of Comparative Example 3, when coated with a polyallylamine derivative having a specific structure and 1-hexanol and not coated with an alkylamine, low temperature sinterability can be obtained even if coating suitability is imparted. It was revealed that good conductivity could not be obtained due to the poorness.
1 基材
2 金属膜
100 基板
1
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