KR20060069491A - 금속 나노입자 및 그 제조방법, 금속 나노입자 분산액 및그 제조방법, 그리고 금속 세선 및 금속막 및 그 형성방법 - Google Patents

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Abstract

귀금속 및 천이금속으로부터 선택된 1 종 이상의 금속 또는 이들 금속의 2 종 이상으로 이루어지는 합금을 함유하는 분산액 중의 금속 나노입자가, 각 금속의 주위에 지방산의 유기 금속 화합물 및/또는 아민 금속착물이 부착되어 구성되어 있다. 이 유기 금속 화합물과 아민의 금속착물을 용매 중에서 혼합하고, 이어서 환원처리하여 금속 나노입자를 5wt% 이상 90wt% 이하의 농도로 함유하고 있는 분산액을 얻는다. 이 분산액을 기재에 도포하여, 건조 후 저온소성하여 도전성을 갖는 금속 세선 또는 금속막을 형성한다.

Description

금속 나노입자 및 그 제조방법, 금속 나노입자 분산액 및 그 제조방법, 그리고 금속 세선 및 금속막 및 그 형성방법 {METAL NANOPARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, LIQUID DISPERSION OF METAL NANOPARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING SAME, METAL THIN LINE, METAL FILM AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은, 금속 나노입자 및 그 제조방법, 금속 나노입자 분산액 및 그 제조방법, 그리고 금속 세선 및 금속막 및 그 형성방법에 관한 것이다.
종래, 100nm 이하의 금속 나노입자로 이루어지는 도전성 금속 나노입자의 제조방법으로서는 귀금속 또는 구리의 이온을 환원함으로써, 귀금속 또는 구리의 콜로이드를 얻는 방법이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 또 아미노기와 카르복실기를 1 개 이상 갖는 화합물을 함유하는 금속 콜로이드액이 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조). 그러나 어느 쪽의 경우도, 고농도로 안정된 금속 콜로이드를 제작하는 것은 곤란하다.
특허문헌 1 :일본 공개특허공보 평 11-319538호 (특허청구의 범위)
특허문헌 2 :일본 공개특허공보 2002-245854호 (특허청구의 범위)
발명이 해결하고자 하는 과제
전기전자공업의 분야에서 사용되는 배선의 형성법으로는, 최근, 저온화가 진행되고 있다. 또 금속 나노입자를 도포·건조·소성하는 기재로서는 유리, 폴리이미드 등의 여러 가지가 사용되고 있고, 이들 기재 이외에도, 최근에는, 유리 상에 TFT (박막 트랜지스터) 가 탑재되어 있는 기판에 대하여도 금속 나노입자를 적용하는 것이 있고, 막형성 온도의 저온화가 요구되고 있다. 소성온도는, 그 기재의 성질에 따라서 다르기도 하지만, 낮은 것은 200 ℃ 에서의 소성이 요구되고 있다.
이러한 상황 하에서, 저온소성에서, 또한 가능한 한 도포 회수 또는 막형성 회수를 적게 하여 원하는 두께를 갖는 배선을 형성하려는 요구는 강하다. 그 때문에 저온소성에서도 저항율이 낮은 배선이 얻어지고, 또한 금속 농도가 높은 분산 금속 나노입자를 얻는 것이 요구되어지고 있다. 종래, 이러한 용도에 사용되는 금속 나노입자로 이루어지는 막을 형성하는 데는, 저저항을 실현할 수 있지만 고온소성이 필요하다거나, 저온처리가 가능하지만 도포 회수가 많아지는 등의 문제가 있었다. 또 도포 회수를 적게 하기 위해서, 도포액의 고형분 농도를 어떠한 방법으로 진하게 한다고 해도, 얻어진 액이 불안정하게 되고 2차 응집을 일으켜 금속입자가 침강한다는 문제도 있었다.
본 발명의 과제는, 상기 종래기술의 문제점을 해결하는 것에 있고, 도포 회수 또는 막형성 회수를 저감할 수 있도록 금속 고형분의 고농도화를 실현하면서, 또한 저온소성처리에 의해서 충분한 도전율을 달성할 수 있는, 안정된 금속 나노입자 및 그 제조방법, 금속 나노입자 분산액 및 그 제조방법, 그리고 이 분산액을 사용하여 얻어진 금속 세선 및 금속막 및 그 형성방법을 제공하는 것에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 금속 나노입자는, 각 금속의 주위에 분산제로서 유기 금속 화합물이 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 유기 금속 화합물은, 귀금속 및 천이금속로부터 선택된 1 종 이상의 금속 또는 이들 금속의 2 종 이상으로 이루어지는 합금을 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 유기 금속 화합물은 지방산의 유기 금속 화합물, 아민의 금속착물, 지방산의 유기 금속 화합물과 아민의 금속착물과의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
상기 지방산은, 직쇄 또는 분지구조를 갖는 C6~C22 의 포화 지방산 및 불포화지방산으로부터 선택된 1 종 이상의 지방산인 것을 특징으로 하고, 예를 들어 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 운데칸산, 도데칸산, 테트라데칸산, 에이코산산, 도코산산, 2-에틸헥산산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산으로부터 선택된 1 종 이상의 지방산이다.
상기 아민은, 직쇄 또는 분지구조를 갖는 C6~C13 의 지방족 아민인 것을 특징으로 하고, 예를 들어 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 데실아민, 도데실아민, 2-에틸헥실아민, 1,3-디메틸-n-부틸아민, 1-아미노운데칸, 1-아미노트리데칸으로부터 선택된 1 종 이상의 아민이다.
본 발명의 금속 나노입자의 제조방법은 상기 지방산의 유기 금속 화합물, 상기 아민의 금속착물, 또는 이 유기 금속 화합물과 금속착물과의 혼합물을 비극성 용매에 용해시켜, 이 액에 환원제를 첨가하여 환원처리하여 금속 나노입자를 얻는 것을 특징으로 한다.
상기 환원처리는, 더욱 수소가스, 일산화탄소가스, 수소함유가스, 또는 일산화탄소함유가스를 도입함으로써 실시되는 것을 특징으로 한다.
상기 제조방법에 있어서 환원처리 후, 그 위에 탈이온수를 첨가, 교반하여 정치하고 불순물을 극성 용매에 이행시켜, 비극성 용매 중의 불순물 농도를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 나노입자 분산액은, 상기 제조방법에 의해 얻어진 금속 나노입자를 함유하는 분산액을 농축하여 금속 나노입자를 재분산함으로써, 금속 나노입자의 농도 범위를 5wt% 이상 90wt% 이하로 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 나노입자 분산액의 제조방법은, 상기 제조방법에 의해 얻어진 금속 나노입자를 함유하는 분산액을 농축하여 금속 나노입자를 재분산함으로써, 금속 나노입자의 농도 범위가 5wt% 이상 90wt% 이하인 금속 나노입자 분산액을 얻는 것을 특징으로 한다.
상기한 금속 나노입자의 크기는 1nm 이상 100nm 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 세선 또는 금속막의 형성방법은 상기 금속 나노입자를 함유하는 분산액, 상기 제조방법에 의해 얻어진 금속 나노입자를 함유하는 분산액, 상기 분산액, 또는 상기 제조방법에 의해 얻어진 금속 나노입자 분산액을 기재에 도포하여, 건조 후 소성하여 도전성을 갖는 금속 세선 또는 금속막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 세선 또는 금속막은 상기 형성방법에 의해서 얻어진다.
상기 소성의 온도는 140~300℃ 인 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 140~220℃ 이다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 고농도의 안정된 금속 나노입자 분산액을 제공할 수 있기 때문에, 그 도포 회수, 막형성 회수를 저감할 수 있는 동시에 또한 220℃ 정도의 저온에서의 소성처리에 의해서도 충분히 실용적인 도전율을 달성할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 금속 나노입자의 구성금속은 Ag, Au, Cu, Pt, Pd, W, Ni, Ta, In, Sn, Zn, Cr, Fe, Co 및 Si 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 종 이상 혹은 2 종 이상의 금속 또는 이들 금속의 2 종 이상으로 이루어지는 합금이고, 목적·용도에 맞추어 적절히 선정하면 되고, 이들 금속 중 Ag, Au 등의 귀금속 및 Cu 로부터 선택된 1 종 이상의 금속 또는 이들 금속의 2 종 이상으로 이루어지는 합금이 바람직하다. 환원제 원래의 B, N, P 등이 혼재하더라도 상관없다. 상기 금속으로 구성된 금속 나노입자는, 이 금속의 주위에 분산제로서 유기 금속 화합물이 부착되어 있는 구조를 갖는다. 여기에서 말하는 「부착」이란, 유기산 금속염, 금속 아민착물이 금속 이온을 통해 금속 입자의 표면에 흡착하는 것을 말하고, 금속 입자가 유기 분산체에 안정하게 분산하는 것을 돕고 있는 상태에 있다.
상기 유기 금속 화합물로서의 지방산의 유기 금속 화합물을 구성하는 지방산은, C6~C22 의 포화 지방산 및 불포화 지방산으로부터 선택된 1 종 이상의 지방산이고, 바람직하게는 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 운데칸산, 도데칸산, 테트라데칸산, 에이코산산, 도코산산, 2-에틸헥산산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산으로부터 선택된 1 종 이상의 지방산이다.
또 유기 금속 화합물로서의 아민의 금속착물을 구성하는 아민은, 예를 들어 알킬아민으로부터 선택된 1 종 이상이면 된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 알킬아민으로는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 제 1~3 급 아민이어도, 모노아민, 디아민, 트리아민 등의 다가 아민이어도 된다. 특히, 탄소수 4~20 의 주골격을 갖는 알킬아민이 바람직하고, 탄소수 8~18 의 주골격을 갖는 알킬아민이 안정성, 핸들링성의 점에서는 더욱 바람직하다. 또 모든 급수의 알킬아민이 분산제로서 유효하게 작용하지만 제 1 급의 알킬아민이 안정성, 핸들링성의 점에서는 바람직하게 사용된다. 알킬아민의 주쇄의 탄소수가 4 보다 짧으면 아민의 염기성이 지나치게 강해서 금속 나노입자를 부식하는 경향이 있고, 최종적으로는 이 나노입자를 녹여 버린다고 하는 문제가 있다. 또 알킬아민의 주쇄의 탄소수가 20보다 길면 금속 나노 분산액의 농도를 높게 하였을 때에, 분산액의 점도가 상승하여 핸들링성이 다소 떨어지게 되고, 또 소성 후의 금속 세선이나 막 중에 탄소가 잔류하기 쉽게 되어, 비저항치가 상승하는 문제가 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 알킬아민의 구체예로는, 예를 들어 부틸아민, 헥실아민, 옥틸아민, 노닐아민, 도데실아민, 헥사도데실아민, 옥타데실아민, 코코아민, 탈로우아민, 수소화탈로우아민, 올레일아민, 라우릴아민 및 스테아릴아민 등과 같은 제 1 급아민, 디코코아민, 디수소화탈로우아민 및 디스테아릴아민 등과 같은 제 2 급아민, 그리고 도데실디메틸아민, 디도데실모노메틸아민, 테트라데실디메틸아민, 옥타데실디메틸아민, 코코디메틸아민, 도데실테트라데실디메틸아민 및 트리옥틸아민 등과 같은 제 3 급아민이나, 그 외에 나프탈렌디아민, 스테아릴프로필렌디아민, 옥타메틸렌디아민 및 노난디아민 등과 같은 디아민이 있다. 이들 아민 중, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 데실아민, 도데실아민, 2-에틸헥실아민, 1,3-디메틸-n-부틸아민, 1-아미노운데칸, 1-아미노트리데칸이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 금속 나노입자를 함유한 분산액 중의 알킬아민의 함유량은 금속 나노입자 금속 중량 기준으로 0.1 중량% 이상 10 중량% 이하, 바람직하게는 1 중량% 이상 5 중량% 이하이다. 0.1 중량% 미만에서는 지방산 금속 화합물끼리 결합하여 증점작용이 나타나 환원 후의 분산성이 좋지 않게 되고, 한편 10 중량% 을 넘으면 질소와 금속과의 강고한 결합에 의한 효과가 나타나기 시작하여 소성 열분해 과정에서도 질소를 완전히 제거하지 못하여 저온소성 특성의 방해가 된다.
본 발명에 의하면, 상기 유기 금속 화합물은 또 임의의 비율의 지방산의 유기 금속 화합물과 아민 금속착물과의 혼합물이어도 된다.
본 발명의 금속 나노입자의 제조방법에 의하면, 지방산의 유기 금속 화합물 및/또는 아민의 금속착물을 비극성 용매에 용해시키고, 이 액에 환원제를 첨가하여 환원처리하여, 금속 나노입자를 얻는다.
상기 환원제로는, 예를 들어 수소화붕소나트륨, 디메틸아민보란, 타샤리-부틸아민보란 등을 사용하는 것이 바람직하다. 환원제로는, 이들에 한정되는 것은 아니고, 동일한 환원작용을 갖는 것이면 공지된 다른 환원제를 사용해도 된다. 이 환원반응은, 반응계에 더욱 수소가스, 일산화탄소가스, 수소함유 가스, 일산화탄소함유 가스를 도입함으로써 실시하는 것이 바람직하다.
상기 환원처리는 교반 처리 중에 버블링을 실시하고, 실온 혹은 가열 환류하 와 같은 조건 하에서 실시된다.
상기한 바와 같이, 비극성 용매 중에서 환원처리하여 금속 콜로이드를 형성하지만, 반응액 중에는 불순물(예를 들어, 환원제 중의 붕소 등)이 존재한다. 그 때문에 반응액에 탈이온수를 첨가, 교반한 후, 소정 시간 정치하여 상등액을 회수한다. 이 때, 반응액 중에 존재하는 불순물 중 친수성인 불순물은 수층 쪽으로 이동하기 때문에, 불순물의 저감화가 가능하게 된다. 탈이온수 대신에 탄소수가 짧은 극성 용매를 사용해도 된다. 또한, 과잉 지방산이나 지방산 에스테르나 아민 등을 제거하여, 순도 및 금속농도를 높이기 위해 한외여과 등의 여과에 의해 농축할 수 있고 그 결과, 5wt% 이상 90wt% 이하의 금속 나노입자를 함유한 분산액을 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 이상과 같이 제조된 금속 나노입자 분산액의 경우, 90 중량% 의 고농도이더라도 나노입자끼리 응집을 일으키지 않고, 또 분산액의 유동성을 잃는 경우도 없다. 90 중량% 의 금속 나노입자 분산액을, 예를 들어 IC 기판 등에 사용되는 다층 배선이나 IC 의 내부 배선에 사용하는 경우, 이 분산액은 유동성을 잃지도 않고, 또 금속 나노입자가 응집을 일으키지도 않기 때문에, 전도성이 균일한 결손이 없는 미세한 배선 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서 사용하는 비극성 용매는, 예를 들어 극성이 약한 용매로서, 주쇄의 탄소수가 6~18 인 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 탄소수가 6 미만이면 용매 극성이 강하여 분산되지 않거나, 또는 건조가 지나치게 빨라 분산액 제품의 핸들링상에 문제가 있다. 탄소수가 18 을 넘으면 점도의 상승이나 소성시에 탄소가 잔류하기 쉽다는 문제가 있다. 이들의 용매로서는, 예를 들어 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 운데칸, 도데칸, 트리데칸, 트리메틸펜탄 등의 장쇄알칸이나 시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄 등의 고리형알칸, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 트리메틸벤젠, 도데실벤젠 등의 방향족 탄화수소, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 데칸올, 시클로헥산올, 테르피네올 등의 알코올을 사용할 수 있다. 이들 용매는 단독으로 사용해도 되고, 혼합용매의 형태로 사용해도 된다. 예를 들어, 장쇄알칸의 혼합물인 미네랄 스피릿트이어도 된다.
또 극성 용매는 탄소수가 짧은 용매로서, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 아세톤 등이 바람직하다.
본 발명에 의해 제공할 수 있는 금속 나노입자의 크기는 100nm 이하이다. IC 기판 등의 다층 배선이나 반도체의 내부 배선 등의 경우, 최근 더욱더 파인화가 진행되어 1㎛ 이하의 배선이 요구되고 있기 때문에, 금속 나노입자의 크기는 요구되는 선폭의 1/10 이하, 즉 1nm 이상 100nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 10nm 이하인 것이 요구되지만, 본 발명의 금속 나노입자는 이 요구를 충분히 만족한다. 또 100nm 보다 큰 입자는 자체 무게에 의해 침강 현상을 일으켜 양호한 분산특성을 얻을 수 없게 된다.
본 발명의 도전성을 갖는 금속 세선 또는 금속막의 형성방법에 의하면, 상기 금속 나노입자 분산액을 각종 기재에, 예를 들어, 스핀 코트법 등의 도포법을 사용하여 도포하여, 건조 후 소성한다. 이 때의 건조온도는 도포액이 흐르지 않을 정도면 되고, 예를 들어, 50~100℃ 에서 충분하다. 또 소성온도는, 예를 들어 140~300℃, 바람직하게는 140~220℃ 에서 충분히 실용적인 도전율을 달성할 수 있다.
실시예 1
유기산염으로서 올레산은, 아민착물로서 옥틸아민의 은착물을 선정하였다. 처음에 올레산은 28g, 옥틸아민의 은착물 12g 을 비극성 용매에 가하여, 균일한 액으로 하였다. 이 후, 디메틸아민보란을 10% 가 되도록 메탄올에 용해시킨 환원제 용액 0.lg 을 상기 올레산 Ag 과 옥틸아민은착물과의 용액에 첨가하여 반응시켰다. 환원제 용액 첨가 직후에, 액의 빛깔은 투명에서 갈색으로 변화하고, 금속 콜로이드의 형성이 확인되었다. 이 상태에서는, 붕소 등의 불순물이 존재하기 때문에, 이 반응액에 탈이온수를 가하여 격렬하게 교반한 후 밤새 정치하여 상등액만을 회수하였다. 또한 열분해에 영향을 주는 과잉 올레산이나 옥틸아민을 제거하기 위해서, 한외노과로 농축하고, 비극성 용매로서 톨루엔을 사용하여 농도조정을 하고, 농도 35wt% 의 Ag 분산액을 조제하였다. 이 Ag 나노입자의 입경은 5nm 이었다.
이 분산액을 스핀 코트법에 의해 기판(유리)상에 도포하여 100℃ 건조, 250℃ 소성에 의해 은 박막을 제작하였다. 이 박막의 표면 저항을 측정한 결과, 막두 께 0.3㎛ 에서 비저항 3.6×10-6Ω·cm 을 얻었다.
실시예 2
유기산으로서 리놀레산은, 또 아민착물로서 옥틸아민의 은착물을 사용한 것이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 은나노입자의 합성, 막형성, 평가를 하였다. 이 때의 저항치는, 막두께 0.3㎛ 에서 비저항 3.6×10-6Ω·cm 이었다.
이하의 표 1 에 나타내는 원료를 사용하여 실시예 1 과 같은 방법으로 금속나노입자의 합성, 막형성, 평가를 하였다.
[표 1]
실시예 유기산염 아민 환원제 금속농도 (%) 막두께 (㎛) 저항치(Ω·cm) (Ω·cm)
3 데칸산 Ag 헥실아민 Ag t-부틸아민보란 35 0.30 3.2×10-6
4 데센산 Ag 옥틸아민 Ag 수소화붕소 Na 35 0.35 4.8×10-6
5 올레산 Ag 도데실아민 Ag 디메틸아민보란 35 0.35 4.2×10-6
6 헵탄산 Ag 헵틸아민 Ag 디메틸아민보란 35 0.35 3.5×10-6
7 옥탄산 Ag 헥실아민 Ag t-부틸아민보란 35 0.25 4.0×10-6
8 노난산 Ag 데실아민 Ag 수소화붕소 Na 35 0.30 3.3×10-6
9 올레산 Ag 2-에틸헥실아민 Ag C0 가스 35 0.25 3.6×10-6
10 데칸산 Ag 1-아미노운데칸 Ag H2 가스 35 0.30 4.0×10-6
11 데센산 Ag 헥실아민 Ag CO+N2 가스 35 0.25 3.8×10-6
12 리놀레산 Ag 옥틸아민 Ag H2+N2 가스 35 0.25 3.5×10-6
13 리놀렌산 Ag 헵틸아민 Ag t-부틸아민보란 35 0.30 3.2×10-6
14 헥산산 Ag 헥실아민 Ag 수소화붕소 Na 35 0.30 3.8×10-6
15 도데칸산 Ag 데실아민 Ag 디메틸아민보란 35 0.25 3.5×10-6
16 올레산 Ag 헵틸아민 Ag t-부틸아민보란 35 0.25 3.9×10-6
17 데칸산 Au 헥실아민 Au CO+N2 가스 35 0.30 4.0×10-6
18 데센산 Au 1-아미노운데칸 Au H2 가스 35 0.25 3.4×10-6
19 리놀레산 Au 헵틸아민 Au 디메틸아민보란 35 0.25 3.6×10-6
20 리놀렌산 Au 옥틸아민 Au t-부틸아민보란 35 0.30 3.9×10-6
21 헥산산 Au 데실아민 Au t-부틸아민보란 35 0.30 3.5×10-6
22 도데칸산 Au 헥실아민 Au H2+N2 가스 35 0.25 3.8×10-6
23 올레산 Au 헵틸아민 Au 수소화붕소 Na 35 0.25 3.2×10-6
실시예 5 에 나타낸 올레산 Ag, 도데실아민 Ag 착물을 사용하여 제작한 은나노입자의 TOF-SIMS 분석을 실시한 결과를 도 1 에 나타낸다. 이 결과로부터, 금속표면에 올레산 Ag (Oleic acid+Ag) 또는 도데실아민 Ag (Dodecylamine+Ag) 이 부착되어 있는 것이 확인되었다.
비교예 1
10% 질산은 수용액에 대하여, 분산제로서 고분자계의 소르스파스 24000 (상품명: 제네카사 제조)를 사용하여, 환원제로서 디에탄올아민을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 방법으로 은나노입자 분산액을 조제하였다. 반응 후에, 최종농도를 35% 로 조정하였다.
이 분산액을 스핀 코트법에 의해 기판 상에 도포하여, 100℃ 건조, 250℃ 소성에 의해 은의 박막을 제작하였다. 이 박막의 표면 저항을 측정한 결과, 막두께 0.3㎛로 비저항 7× 10-2Ω·㎝ 이었다.
비교예 2
합성글리신 0.44g 과 황산제일철 7 수화물 3.2g 을 90mL 의 이온 교환수에 용해시켜, 수산화나트륨수용액 (와코쥰야쿠공업(주)제, 시약특급을 이온 교환수에서 적당한 농도로 조정한 것) 에서 pH7 로 조정한 후, 이온 교환수를 첨가하여 전량을 128mL 로 하였다. 그리고나서, 실온 하에 마그네틱 스터러로 교반하면서, 여기에 1g 의 질산은을 함유하는 수용액 2mL 을 적하시켜 금속 함유량 약 5g/L 의 은콜로이드액을 제작하였다. 이 때, 은 1g 에 대한 글리신의 양은 0.69g 이 된다.
상기 은콜로이드액의 농도가 낮기 때문에 한외노과에 의해 고농도화를 실시하였지만, 도중에서 응집을 일으켰다. 또 충분한 도전성을 얻기 위해서는 막두께를 늘리지 않으면 안되지만, 이 농도로는 10회 이상의 도포가 필요했다.
도 1 은 실시예 5 에서 제작한, 본 발명의 은나노입자의 TOF-SIMS 분석의 결과를 나타내는 그래프.
본 발명의 금속 나노입자를 함유하는 분산액은, 금속 농도가 상당히 높기 때문에 막형성 회수를 저감할 수 있음과 함께, 저온 소성처리에 의해서 충분히 실용적인 도전율을 달성할 수 있다. 이 금속 나노입자 분산액은, 예를 들어, 전기전자공업 등의 분야에서 플랫 패널 디스플레이 등의 디스플레이 기기나 프린트 배선의 분야에서 금속 배선 등의 제작에 사용된다.

Claims (20)

  1. 금속 나노입자가, 각 금속의 주위에 분산제로서 유기 금속 화합물이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 금속 화합물이, 귀금속 및 천이금속으로부터 선택된 1 종 이상의 금속 또는 이들 금속의 2 종 이상으로 이루어지는 합금을 함유하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 금속 화합물이, 지방산의 유기 금속 화합물, 아민의 금속착물, 또는 지방산의 유기 금속 화합물과 아민의 금속착물과의 혼합물인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 지방산이, 직쇄 또는 분지구조를 갖는 C6~C22 의 포화 지방산 및 불포화 지방산으로부터 선택된 1 종 이상의 지방산인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지방산이, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 운데칸산, 도데칸산, 테트라데칸산, 에이코산산, 도코산산, 2-에틸헥산산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산으로부터 선택된 1 종 이상의 지방산인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 아민이, 직쇄 또는 분지구조를 갖는 지방족 아민인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 아민이, 헥실아민, 헵틸아민, 옥틸아민, 데실아민, 도데실아민, 2-에틸헥실아민, 1,3-디메틸-n-부틸아민, 1-아미노운데칸, 1-아미노트리데칸으로부터 선택된 1 종 이상의 아민인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.
  8. 제 1 항 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 나노입자의 크기가 1 nm 이상 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자.
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 지방산의 유기 금속 화합물, 제 6 항 또는 제 7 항에 기재된 아민의 금속착물, 또는 그 유기 금속 화합물과 그 금속착물과의 혼합물을 비극성 용매에 용해시켜, 그 액에 환원제를 첨가하여 환원처리하여 금속 나노입자를 얻는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 환원처리가, 더욱, 수소가스, 일산화탄소가스, 수소함유 가스 또는 일산화탄소함유 가스를 도입함으로써 실시되는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 환원처리 후, 더욱 탈이온수를 첨가, 교반하여 정치하고, 불순물을 극성 용매에 이행시켜 비극성 용매 중의 불순물 농도를 저감시키는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 나노입자의 크기가 1nm 이상 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조방법.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 얻어진 금속 나노입자를 함유하는 분산액을 농축하여 금속 나노입자를 재분산함으로써, 금속 나노입자의 농도 범위를 5wt% 이상 90wt% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입 자 분산액.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속 나노입자의 크기가 1nm 이상 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 분산액.
  15. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 얻어진 금속 나노입자를 함유하는 분산액을 농축하여 금속 나노입자를 재분산함으로써, 금속 나노입자의 농도 범위가 5wt% 이상 90wt% 이하인 금속 나노입자 분산액을 얻는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 분산액의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 금속 나노입자의 크기가 1nm 이상 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 분산액의 제조방법.
  17. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 금속 나노입자를 함유하는 분산액, 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어진 금속 나노입자를 함유하는 분산액, 제 13 항 또는 제 14 항에 기재된 분산액, 또는 제 15 항 또는 제 16 항에 기재된 제조방법에 의해 얻어진 금속 나노입자 분산액을 기재에 도포하고, 건조 후 소성하여 도전성을 갖는 금속 세선 또는 금속막을 형성 하는 것을 특징으로 하는 금속 세선 또는 금속막의 형성방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 소성 온도가 140~300℃ 인 것을 특징으로 하는 금속 세선 또는 금속막의 형성방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 기재된 형성방법에 의해서 얻어진 금속 세선.
  20. 제 17 항 또는 제 18 항에 기재된 형성방법에 의해서 얻어진 금속막.
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