銅微粒分散體、導電膜形成方法和電路板的制作方法
【專利摘要】本發明的目的是提供適合以液滴形式排出的銅微粒分散體。該銅微粒分散體包括銅微粒、至少一種含有銅微粒的分散媒介、和至少一種使銅微粒在分散媒介中分散的分散劑。銅微粒的中心粒徑為1nm至100nm。分散媒介是沸點在150℃至250℃范圍內的極性分散媒介。由此，避免當銅微粒分散體以液滴形式排出時，由于分散媒介的干燥而引起的在排出部分的堵塞，并且由于分散媒介的高沸點，粘度較低，因此使銅微粒分散體適合于以液滴形式排出。
【專利說明】銅微粒分散體、導電膜形成方法和電路板
【技術領域】
[0001]本發明涉及銅微粒分散體、使用該銅微粒分散體的導電膜形成方法、以及通過使用該導電膜形成方法生產的電路板。
【背景技術】
[0002]迄今為止存在如下印刷板，其中由銅箔構成的電路通過光刻法形成在襯底上。光刻法包括蝕刻銅箔的步驟，并且處理由蝕刻所產生的廢液需要高昂的費用。
[0003]已知作為不需要蝕刻的技術的一種方法，在該方法中將通過在分散媒介中(在媒介中)分散銅微粒(銅納米顆粒)而制備的銅微粒分散體以液滴形式從噴墨打印機中排出到襯底上以形成電路(例如，參見專利文獻I)。根據該方法，通過排出液滴在襯底上形成銅微粒分散體的膜，并且在干燥膜之后，通過暴露于光而使膜中的銅微粒熔融并因而賦予膜導電性。據認為，期望銅微粒分散體的粘度小于20mPa-s,以便使分散體能夠以液滴形式排出。通過加熱至室溫或150°C以下的溫度干燥銅微粒分散體的膜，從而即便襯底是由樹脂制成的，也不會使襯底被熱損傷。出于嘗試減少干燥后存留的分散媒介的量的目的，選擇沸點低于150 °C的分散媒介。
[0004]然而，由于分散媒介的沸點低，這種銅微粒分散體有可能被過度干燥，導致銅微粒在以液滴形式排出分散體的部分堵塞。相反，分散媒介的高沸點有時會使粘度增加，并因而變得很難以液滴形式排出銅微粒分散體。
[0005]引用列表
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:美國專利申請第2008/0286488號
【發明內容】
[0008]摶術問是頁
[0009]本發明是為了解決上述問題，并且本發明的一個目的是提供適合于以液滴形式排出的銅微粒分散體。
_0] 問題的解決方案
[0011]本發明的銅微粒分散體包括銅微粒、至少一種含有銅微粒的分散媒介、以及至少一種使得銅微粒分散于分散媒介中的分散劑，其中銅微粒的中心粒徑為Inm至lOOnm，且分散媒介是沸點在150°C至250°C范圍內的極性分散媒介。
[0012]在這種銅微粒分散體中，分散劑優選是分子量為200至100，000的具有至少一個
酸性官能團的化合物或其鹽。
[0013]在這種銅微粒分散體中，極性分散媒介優選含有質子分散媒介和介電常數為30以上的非質子極性分散媒介中的至少一種。
[0014]在這種銅微粒分散體中，質子分散媒介優選為具有5至30個碳原子的直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物，其具有一個羥基。[0015]在這種銅微粒分散體中，質子分散媒介可以是具有2至30個碳原子的直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物，其具有2至6個羥基。
[0016]在這種銅微粒分散體中，質子分散媒介可以具有I至10個醚鍵。
[0017]在這種銅微粒分散體中，質子分散媒介可以具有I至5個羰基。
[0018]在這種銅微粒分散體中，非質子極性分散媒介優選選自N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、Y-丁內酯、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮和碳酸丙二酯。
[0019]在這種銅微粒分散體中，分散劑的酸性官能團優選選自磷酸基團、膦酸基團、磺酸基團、硫酸基團和羧基基團。
[0020]本發明的導電膜形成方法包括以下步驟:在物體的表面上以液滴形式排出銅微粒分散體以在物體的表面上形成由銅微粒分散體制成的膜，干燥由此形成的膜，以及通過用光照射干燥后的膜的光燒結而形成導電膜。
[0021 ] 本發明的電路板包括電路，該電路包括在襯底上通過導電膜形成方法形成的導電膜。
[0022]發明的有益.效果
[0023]根據本發明的銅微粒分散體，由于銅微粒具有小的粒徑并含有分散劑，銅微粒的表面被分散媒介分子覆蓋，并且經覆蓋的銅微粒分散在分散媒介中。由于分散媒介的沸點被調至150°C以上，在以液滴形式排出銅微粒分散體的情況下，可以防止由于分散媒介的干燥引起的排出部分的堵塞。由于分散媒介的沸點被調至250°C以下，可以很容易地干燥通過排出銅微粒分散體而形成的膜。由于極性分散媒介用作分散媒介，由于其高沸點，粘度較低，并因而使銅微粒分散體適合于以液滴形式排出。
【具體實施方式】
[0024]將描述根據本發明的實施方式的銅微粒分散體。銅微粒分散體包括銅微粒、至少一種含有銅微粒的分散媒介、以及至少一種分散劑。該分散劑使得銅微粒分散于分散媒介中。在本實施方式中，銅微粒是中心粒徑為Inm至IOOnm的銅顆粒。使用沸點在150°C至250°C范圍內的極性分散媒介作為分散媒介。極性分散媒介是質子性的，或者當其是非質子性時，介電常數為30以上。分散劑是分子量為200至100，000的化合物或其鹽，并且其具有至少一個酸性官能團。
[0025]銅微粒是中心粒徑為Inm至IOOnm的銅顆粒,可以單獨使用具有相同中心粒徑的銅微粒，或者可以組合使用具有兩種或更多種中心粒徑的銅微粒。當中心粒徑為IOOnm以上時，顆粒的重量增加，導致分散穩定性不佳。
[0026]銅微粒的濃度為基于銅微粒分散體的I重量％至80重量％。當銅微粒的濃度小于I重量％時，不能獲得足以形成導電膜的銅微粒的量。與此相反，當濃度大于80重量％時，由于銅微粒的量太大，分散穩定性差。
[0027]這種質子分散媒介是具有5至30個碳原子的直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物，其具有一個羥基。這種質子分散媒介可以具有I至10個醚鍵，并且可以具有I至5個羰基。在具有4個以下碳原子的情況中，分散媒介的極性增大，并因而獲得銅微粒的分散效果。然而，發生銅微粒流出(侵蝕)到分散媒介中的情況，導致分散穩定性差。在具有多于30個碳原子的情況中，分散媒介的極性降低，并因而使其變成不可能溶解分散劑。
[0028]這樣的質子分散媒介的實例包括但不限于，3-甲氧基-3-甲基丁醇、三乙二醇單
甲醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、乙二醇單己醚、乙二醇單叔丁醚、2-辛醇等。
[0029]質子分散媒介可以是具有2至30個碳原子的直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物，其具有2至6個羥基。這種質子分散媒介可以具有I至10個醚鍵，并且可以具有I至5個羰基。
[0030]這種質子分散媒介的實例包括但不限于，2-甲基戊烷-2，4- 二醇、乙二醇、丙二醇、1，5-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、甘油、山梨醇等。
[0031]介電常數為30以上的非質子極性分散媒介的實例包括但不限于，碳酸丙二酯、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮、六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、硝基苯、N, N- 二乙基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、糠醛、Y - 丁內酯、亞硫酸亞乙酯、環丁砜、二甲基亞砜、琥珀腈、碳酸亞乙酯等。
[0032]這些極性分散媒介可以單獨使用，或者可以適當地組合使用其中的兩種或更多種。
[0033]這種分散劑是分子量為200至100，000的具有至少一個或更多個酸性官能團的化
合物或其鹽。分散劑的酸性官能團是具有酸性(即質子供體能力)的官能團，并包括例如磷酸基團、膦酸基團、磺酸基團、硫酸基團和羧基基團。
[0034]在使用這些分散劑的情況中，其可以單獨使用，或者可以適當地組合使用其中的兩種或更多種。分散劑的濃度為基于銅微粒分散體的0.5重量％至50重量％。當分散劑的濃度小于0.5重量％時，不能獲得足夠的分散效果。與此相反，當濃度大于50重量％時，在印刷方法中使用銅微粒分散體的情況中，其對印刷特性產生不利影響。
[0035]可以根據期望的用途向這些銅微粒分散體中適當地添加粘度調節劑、均化劑、表面改性劑、消泡劑、防腐蝕劑、樹脂組分、光燒結改性劑等，只要不損害分散穩定性即可。
[0036]根據如上面所述混合的銅微粒分散體，由于銅微粒具有小的粒徑并含有分散劑，銅微粒的表面被分散媒介分子覆蓋，并且經覆蓋的銅微粒分散于分散媒介中。由于分散媒介的沸點被調至150°C以上，在以液滴形式從噴墨打印機等排出銅微粒分散體的情況下，可以防止由分散媒介的干燥而引起的排出部分的堵塞。由于分散媒介的沸點被調至250°C以下，可以很容易地干燥通過排出銅微粒分散體而形成的膜。由于極性分散媒介用作分散媒介，由于其高沸點，粘度較低，并因而使銅微粒分散體適合于以液滴形式排出。
[0037]由于分散劑具有酸性官能團，并且分散媒介是極性分散媒介，分散劑與分散媒介具有相容性。因此，表面覆蓋有分散劑分子的銅微粒分散于分散媒介中。
[0038]當分散媒介是質子分散媒介時，沸點通過分散媒介分子之間的氫鍵而增加，并且由于其高沸點，粘度較低，并因而使銅微粒分散體適合于以液滴形式排出。
[0039]當質子分散媒介具有醚鍵或羰基時，由于極性增加,沸點增加，并且由于其高沸點，粘度較低，并因而使銅微粒分散體適合于以液滴形式排出。
[0040]當分散媒介是介電常數為30以上的非質子極性分散媒介時，由于介電常數高，沸點通過靜電相互作用而增加，并且由于其高沸點，粘度較低，并因而使銅微粒分散體適合于以液滴形式排出。[0041]本發明的發明人通過進行大量的實驗發現了銅微粒分散體的配方。
[0042]將描述本實施方式的使用銅微粒分散體的導電膜形成方法。首先，將銅微粒分散體以液滴形式排出到物體的表面上以在物體表面上形成由銅微粒分散體制成的膜。物體是例如，由聚酰亞胺或玻璃制成的襯底。例如，通過噴墨打印機以液滴形式排出銅微粒分散體。銅微粒分散體用作噴墨打印機的油墨，并且通過噴墨打印機將預定的圖案印刷在物體上以形成具有圖案的膜。
[0043]接下來，干燥由銅微粒分散體制成的膜。通過干燥所述膜使銅微粒分散體中的分散媒介和分散劑蒸發，并因而保留銅微粒。膜的干燥時間取決于分散媒介而變化，并且干燥在空氣氣氛、在100°C下于30分鐘內完成。為了縮短膜的干燥時間，可以對膜進行空氣流通。
[0044]接下來，用光照射干燥后的膜。通過用光照射來燒制銅微粒。在用光照射的燒制(光燒結)過程中，發生銅微粒的表面氧化物膜的還原和銅微粒的燒結。銅微粒在燒結過程中互相熔融并焊接至襯底。光燒結在大氣中、室溫下進行。在光燒結過程中使用的光源是例如氙燈。激光設備可以用作光源。自光源照射的光的能量幅度在0.lj/cm2至lOOJ/cm2的范圍內。照射時間為0.1ms至100ms。照射可以進行一次或多次(多階段照射)。對進行光燒結的膜賦予導電性。藉此形成導電膜。由此形成的導電膜是連續膜的形式。該導電膜的電阻率是2 μ Ω.cm至9 μ Ω.cm。
[0045]將描述使用這種導電膜形成方法生產的電路板。這種電路板包括位于襯底上的電路。通過將絕緣材料(如聚酰亞胺或玻璃)形成板而獲得襯底，并且襯底是例如柔性襯底或剛性襯底。襯底可以由半導體(如娃晶片(silicone wafer))構成。電路包括通過這種導電膜形成方法形成的導電膜。導電膜構成例如在電路元件之間進行電連接的導線。導電膜可以構成電路元件或其部分，例如線圈、電容器的電極等。
[0046]制備作為本發明的實施例的銅微粒分散體以及用于比較的銅微粒分散體。通過以下方法制備銅微粒分散體，然后進行評價。在稱量預定的濃度之后，將銅微粒逐步加入到彼此相容的分散劑和分散媒介中，接著使用分散器在給定溫度下攪拌和穩定化給定時間。由此制備的銅微粒分散體的分散性通過未形成沉淀以及印刷后膜上不存在粗顆粒的事實而得到證實。分散穩定性通過將銅微粒分散體在5°C下儲存I個月而未形成沉淀的事實得到證實。使用粘度計在20°C下測量銅微粒分散體的粘度。
[0047]通過以下方法評價由銅微粒分散體形成的導電膜。通過工業用噴墨打印機在聚酰亞胺襯底上印刷銅微粒分散體，膜厚度為約0.5 μ m，在大氣氣氛下于10(TC干燥30分鐘，然后通過使用氙燈的閃照射裝置進行光燒結。在0.5至30J/cm2的能量幅度下進行光燒結
0.1ms至10ms，直到通過光照射一次或多次獲得具有最佳的電阻率的導電膜。
[0048]實施例1
[0049]使用中心粒徑為20nm的銅微粒，3_甲氧基_3_甲基丁醇(具有質子性(proticity)，沸點:174°C )作為分散媒介，以及分子量為約1，500的具有磷酸基團的化合物(其由BYK-Chemie生產，商品名為“DISPERBYK(注冊商標)-111”)作為分散劑，制備銅微粒分散體。將分散劑的濃度調節為1.8重量％，并將銅微粒的濃度調節為22.5重量％。其余為分散媒介的濃度。這種銅微粒分散體的粘度為18mPa.s，其小于20mPa.s，滿足用作噴墨打印機的油墨的期望。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為9μ Ω._，獲得期望的值。這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化，因此證實其具有高分散穩定性。
[0050]實施例2
[0051]除了將銅微粒的中心粒徑變更為40nm之外，以與實施例1相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為17mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為9μ Ω.cm，獲得期望的值。這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化，因此證實其具有高分散穩定性。
[0052]實施例3
[0053]除了將銅微粒的中心粒徑變更為70nm之外，以與實施例2相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為16mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為8μ Ω.cm，獲得期望的值。這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化，因此證實其具有高分散穩定性。
[0054]實施例4
[0055]除了將分散劑的濃度變更為1.8重量％以及將銅微粒的濃度變更為10重量％之外，以與實施例3相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為8mPa *s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為9 μ Ω ?cm。這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0056]實施例5
[0057]除了將分散媒介變更為二乙二醇單丁醚(具有質子性，沸點:230°C )，以及將銅微粒的濃度變更為45重量％之外，以與實施例4相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為SmPa.S。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為8μ Ω.cm。這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0058]實施例6
[0059]除了將分散劑變更為分子量為數萬的具有磷酸基團的化合物(其由BYK-Chemie生產，商品名為“DISPERBYK(注冊商標)-2001”)之外，以與實施例5相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為IlmPa *s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為5μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0060]實施例7
[0061]除了將分散媒介變更為二乙二醇單甲醚(具有質子性，沸點:194°C)之外，以與實施例5相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為6mPa.S。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為7 μ Ω 這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0062]實施例8
[0063]除了將分散媒介變更為混合比例為1:1的3-甲氧基-3-甲基丁醇(具有質子性，沸點:174°C )與三乙二醇單甲醚(質子極性，沸點:249°C )的混合物之外，以與實施例7相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為15mPa.S。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為5 μ Ω 這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。[0064]實施例9
[0065]除了將分散媒介變更為混合比例為1:1的二乙二醇單甲醚(具有質子性，沸點:194°C )與三乙二醇單甲醚(具有質子性，沸點:249°C )的混合物之外，以與實施例8相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為7mPa.S。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為7 μ Ω 這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0066]實施例10
[0067]除了將分散媒介變更為N，N- 二甲基乙酰胺(具有非質子極性，介電常數:38，沸點:165°C )之外，以與實施例9相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為4mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為7 μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0068]實施例11
[0069]除了將分散媒介變更為N，N-二甲基甲酰胺(具有非質子極性，介電常數:37，沸點:153°C )之外，以與實施例10相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為3mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為4 μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0070]實施例12
[0071]除了將分散媒介變更為N-甲基吡咯烷酮(具有非質子極性，介電常數:32，沸點:2040C )之外，以與實施例11相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為5mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為5 μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0072]實施例13
[0073]除了將分散媒介變更為Y-丁內酯(具有非質子極性，介電常數:39，沸點:2040C )之外，以與實施例11相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為9mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為6 μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0074]實施例14
[0075]除了將分散媒介變更為Y-丁內酯(具有非質子極性，介電常數:39，沸點:2040C )，以及將分散劑的濃度變更為3.6重量％之外，以與實施例6相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為6mPa.S。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為7μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0076]實施例15
[0077]除了將分散媒介變更為1，3-二甲基-2-咪唑烷酮(具有非質子極性，介電常數:38，沸點:225°C)之外，以與實施例13相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為8mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為5μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0078]實施例16
[0079]除了將分散劑變更為混合比例為1:2的“DISPERBYK(注冊商標與“DISPERBYK(注冊商標)-2001”的混合物，以及將其濃度變更為3.6重量％之外，以與實施例15相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為5mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為5 μ Ω 這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0080]實施例17
[0081]除了將分散劑變更為分子量為1，000以上且10，000以下的具有磷酸基團的磷酸酯(其由BYK-Chemie生產，商品名為“DISPERBYK(注冊商標)-145”)之外，以與實施例15相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為IOmPa *s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為4μ Ω 這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0082]實施例18
[0083]除了將分散劑變更為低分子量多元胺酰胺和酸性聚合物鹽(其由BYK-Chemie生產，商品名為“ANT1-TERRA(注冊商標)-U100”)之外，以與實施例17相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為14mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為2μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0084]實施例19
[0085]除了將分散媒介變更為碳酸丙二酯(具有非質子極性，介電常數:64，沸點:2400C )以及將分散劑的濃度變更為1.8重量％之外，以與實施例14相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為IOmPa *s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為7μ Ω -Cm0這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0086]實施例20
[0087]除了將分散劑變更為分子量為1，000以上且2，000以下的具有磷酸基團的化合物的烷基銨鹽(由BYK-Chemie生產，商品名為“DISPERBYK (注冊商標)-180”)之外，以與實施例18相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為9mPa*s。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為4μ Ω 這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，未發生變化。
[0088](對比例I)
[0089]除了將分散媒介變更為丙二醇甲醚乙酸酯(具有非極性)之外，以與實施例15相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為5mPa.S。將這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，形成沉淀，因此發現其具有不高的分散穩定性。
[0090](對比例2)
[0091]除了將分散媒介變更為混合比例為5:1的乙酸丁氧基乙酯與丙二醇甲醚乙酸酯的混合物(具有非極性)之外，以與對比例I相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為5mPa*s。將這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，形成沉淀。
[0092](對比例3)
[0093]除了將分散媒介變更為二乙二醇甲基乙基醚(具有非極性)之外，以與對比例2相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為2mPa.S。將這種銅微粒分散體在5 °C下儲存I個月。結果，形成沉淀。
[0094](對比例4)
[0095]除了將分散媒介變更為四乙二醇二甲醚(具有非極性)之外，以與對比例3相同的方式試圖制備銅微粒分散體。然而銅微粒不分散。
[0096](對比例5)
[0097]除了將分散媒介變更為乙二醇單苯醚(具有質子性，其由于含有苯基而不在本發明的技術范圍內)之外，以與對比例3相同的方式試圖制備銅微粒分散體。然而銅微粒不分散。
[0098](對比例6)
[0099]除了將分散媒介變更為二乙二醇丁基甲基醚(具有非極性)之外，以與對比例3相同的方式制備銅微粒分散體。將這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，形成沉淀。
[0100](對比例7)
[0101]除了將分散媒介變更為三乙二醇丁基甲基醚(具有非極性)之外，以與對比例6相同的方式制備銅微粒分散體。將這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，形成沉淀。
[0102](對比例8)
[0103]除了將分散媒介變更為二乙二醇二丁醚(具有非極性)之外，以與對比例7相同的方式試圖制備銅微粒分散體。然而銅微粒不分散。
[0104](對比例9)
[0105]除了將分散媒介變更為二乙二醇二乙醚(具有非極性)之外，以與對比例7相同的方式制備銅微粒分散體。這種銅微粒分散體的粘度為4mPa.S。將這種銅微粒分散體在5 °C下儲存I個月。結果，形成沉淀。
[0106](對比例10)
[0107]除了將分散媒介變更為乙醇(具有質子性，4個以下碳原子，沸點:78°C )之外，以與對比例9相同的方式制備銅微粒分散體。將這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，發生銅微粒流出(侵蝕)至分散媒介中，因而出現液體變色，并形成沉淀。
[0108](對比例11)
[0109]除了將分散媒介變更為乙酸乙酯(具有非極性)之外，以與對比例10相同的方式試圖制備銅微粒分散體。然而銅微粒不分散。
[0110](對比例12)
[0111]除了將分散媒介變更為己烷(具有非極性)之外，以與對比例11相同的方式試圖制備銅微粒分散體。然而銅微粒不分散。
[0112](對比例13)
[0113]除了將分散媒介變更為甲苯(具有非極性)之外，以與對比例12相同的方式試圖制備銅微粒分散體。然而銅微粒不分散。
[0114](對比例14)
[0115]除了將分散媒介變更為2-丙醇(具有質子性，4個以下碳原子，沸點:83°C)之外，以與對比例13相同的方式制備銅微粒分散體。將這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，發生銅微粒流出(侵蝕)至分散媒介中，因而出現液體變色，并形成沉淀。
[0116](對比例15)
[0117]除了將分散媒介變更為丙酮(具有非質子極性，介電常數:21，沸點:56°C )之外，以與對比例14相同的方式試圖制備銅微粒分散體。然而銅微粒不分散。
[0118](對比例16)
[0119]除了將分散媒介變更為水(具有質子性，4個以下碳原子，沸點:100°C )以及將分散劑變更為分子量為1，000以上且2，000以下的具有磷酸基團的化合物的烷基銨鹽(由BYK-Chemie生產，商品名為“DISPERBYK(注冊商標)-180”)之夕卜，以與對比例15相同的方式制備銅微粒分散體。將這些銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，發生銅微粒流出(侵蝕)至分散媒介中，因而出現液體變色，并形成沉淀。
[0120](對比例17)
[0121]除了將分散媒介變更為1-丁醇(具有質子性，4個以下碳原子，沸點:117°C)之夕卜，以與對比例15相同的方式制備銅微粒分散體。將這種銅微粒分散體在5°C下儲存I個月。結果，發生銅微粒流出(侵蝕)至分散媒介中，因而出現液體變色，并形成沉淀。
[0122](對比例18)
[0123]使用中心粒徑為400nm的銅微粒，3_甲氧基_3_甲基丁醇(具有質子性)作為分散媒介，以及分子量為約1，500的具有磷酸基團的化合物(其由BYK-Chemie生產，商品名為“DISPERBYK (注冊商標)-111” )作為分散劑，制備銅微粒分散體。將分散劑的濃度調節為3.6重量％，并將銅微粒的濃度調節為40重量％。其余為分散媒介的濃度。銅微粒不分散。
[0124]如上所述，其中分散媒介為沸點在150°C至250°C范圍內的極性分散媒介的銅微粒分散媒介的粘度小于20mPa.S，適合于以液滴形式排出。使用這種銅微粒分散體通過光燒結而形成的導電膜的電阻率為9μ Ω.cm以下，獲得期望的低值。當分散媒介為具有非極性的分散媒介或者為沸點低于150°C的分散媒介時，獲得的銅微粒不分散，或者在5V下儲存一個月之后形成沉淀物。
[0125]本發明不限于上述實施方式的構成，并且可以進行多種變化而不脫離本發明的范圍。
【權利要求】
1.一種銅微粒分散體，包括銅微粒、至少一種含有所述銅微粒的分散媒介、和至少一種分散劑，所述分散劑使得所述銅微粒分散于所述分散媒介中，其中 所述銅微粒的中心粒徑為Inm至IOOnm,并且 所述分散媒介是沸點在150°C至250°C范圍內的極性分散媒介。
2.根據權利要求1所述的銅微粒分散體，其中所述分散劑是分子量為200至100，000的具有至少一個酸性官能團的化合物或其鹽。
3.根據權利要求1或2所述的銅微粒分散體，其中所述極性分散媒介含有質子分散媒介和介電常數為30以上的非質子極性分散媒介中的至少一種。
4.根據權利要求3所述的銅微粒分散體，其中所述質子分散媒介是具有5至30個碳原子的直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物，其具有一個羥基。
5.根據權利要求3所述的銅微粒分散體，其中所述質子分散媒介是具有2至30個碳原子的直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物，其具有2至6個羥基。
6.根據權利要求4或5所述的銅微粒分散體，其中所述質子分散媒介具有I至10個醚鍵。
7.根據權利要求4至6中任一項所述的銅微粒分散體，其中所述質子分散媒介具有I至5個羰基。
8.根據權利要求3所述的銅微粒分散體，其中所述非質子極性分散媒介選自N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、Y-丁內酯、1，3_ 二甲基-2-咪唑烷酮和碳酸丙二酯。
9.根據權利要求2至8中任一項所述的銅微粒分散體，其中所述分散劑的酸性官能團選自磷酸基團、膦酸基團、磺酸基團、硫酸基團和羧基。
10.一種導電膜形成方法，包括以下步驟: 將根據權利要求1至9中任一項所述的銅微粒分散體以液滴形式排出到物體的表面上以在所述物體的表面上形成由所述銅微粒分散體制成的膜， 干燥由此形成的膜，以及 通過用光照射干燥后的膜的光燒結而形成導電膜。
11.一種電路板，包括電路，所述電路包括在襯底上通過權利要求10所述的導電膜形成方法形成的導電膜。
【文檔編號】H01B1/02GK103918037SQ201280054251
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年1月4日 優先權日:2011年11月14日
【發明者】川戶祐一, 前田祐介, 工藤富雄 申請人:日本石原化學株式會社, 應用納米技術控股股份有限公司