[发明专利]被覆铜颗粒及其制造方法

说明书

本发明提供一种被覆铜颗粒，其包含铜颗粒和被覆层，该被覆层包含以每1nm²2.5分子以上5.2分子以下的密度配置于铜颗粒的表面的脂肪族羧酸。

技术领域

本发明涉及被覆铜颗粒及其制造方法。

背景技术

在近年来的电子设备相关领域中，被称为可印刷电子的技术领域受到关注，该可印刷电子不需要利用曝光对配线或保护膜等进行图案化，而通过喷墨或印刷法直接形成微米级的微细配线。最初，金、银等的微粒为中心，但金存在成本问题，银存在电迁移的问题并且在硫化气体等导致的腐蚀等耐腐蚀性方面存在课题。作为解决这些问题的手段，铜系材料受到关注。铜系材料除了与金、银同样地显示出高导电性以外，在电迁移方面与银相比格外优异，耐腐蚀性也优异。

作为贵金属的金、银具有比较难以受到氧化的特性，因此，在制作微粒分散液时，容易维持所含有的金属微粒而不使其表面形成氧化覆膜。与此相对，铜具有比较容易被氧化的特性，若为粒径在5μm以下的铜颗粒、特别是粒径在200nm以下的微细的铜微粒，则由于尺寸效应和比表面积的关系，该倾向变得更为显著。例如，在制备微粒分散液时，所含有的微粒在短时间内形成其表面被氧化膜覆盖的状态，进而氧化覆膜的厚度也经时地增加，还有不少情况下微粒的一大半粒径被转变为氧化铜的表面氧化物层。另外，在200nm以下的铜微粒的情况下，颗粒表面的活性达到非常高的状态。因此，即便是在氮气等非活性气氛下或真空条件下进行加热烧制的方法，也会因气氛中存在的微量的氧而使氧化进行，有时会抑制微粒彼此的烧结。此外，关于烧制中的表面氧化物层的增大，在烧制的最终阶段利用氢气等进行还原烧制的情况下，会增大还原时的体积收缩，有时会引起烧制密度的降低。

另一方面，着眼于金属微粒的技术的理由之一在于尺寸效应引起的熔点降低。关于尺寸效应引起的熔点降低，以金为例，熔点为1,064℃，但若粒径为2nm左右，则熔点变为约300℃，熔点降低至电子材料等中可使用的温度。但是，据报道，若粒径超过20nm，则基本上确认不到熔点降低。因此，若是粒径为2nm左右的一位数纳米级，则可以充分期待熔点降低。但是，在铜的情况下，需要防止氧化的表面保护剂。根据微粒的比表面积的关系，表面保护剂的所需量为铜体积的几倍以上，其结果，烧结时会引起大幅的体积收缩，难以得到高密度的烧结体。与此相对，已知下述方法：在烧结阶段在还原气氛下由金属氧化物生成一位数纳米级的颗粒，利用尺寸效应引起的熔点降低，在300℃～400℃左右的温度进行烧结。

与上述相关，已知在表面被覆有脂肪族一元羧酸的铜微粒分散液，其是通过在脂肪族一元羧酸的存在下将氧化铜颗粒进行还原而得到的，认为其低温下的烧结性优异(例如，参见日本特开2013-047365号公报)。另外，已知在铜粉的表面设置有由脂肪酸的金属盐形成的表面处理层的表面处理铜粉，认为其在加工成铜糊料时可使糊料粘度降低(例如，参见日本特开2002-332502号公报)。另外，已知用含羧酸的有机溶剂对铜粉进行表面处理的铜糊料用的铜粉的制造方法，认为其可使铜糊料的粘度降低(例如，参见日本特开2004-225122号公报)

另外，已知下述铜粉的制造方法：使含脂肪酸的溶液与将氧化铜还原而生成的金属铜接触，在金属铜的表面形成由脂肪酸的金属盐形成的表面处理层(例如，参见日本特开2003-342621号公报)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-047365号公报

专利文献2：日本特开2002-332502号公报

专利文献3：日本特开2004-225122号公报

专利文献4：日本特开2003-342621号公报

发明内容

发明所要解决的课题