導(dǎo)電膜形成方法和燒結(jié)助劑的制作方法
【專(zhuān)利摘要】在使用光燒結(jié)的導(dǎo)電膜形成方法中，容易地形成具有低電阻的導(dǎo)電膜。該導(dǎo)電膜形成方法是其中使用光燒結(jié)形成導(dǎo)電膜5的方法。該方法包括以下步驟：在基板上形成由燒結(jié)助劑2制成的層22，在燒結(jié)助劑2的層22上形成由銅顆粒分散體制成的液體膜3，將該液體膜3干燥以形成銅顆粒層4，并對(duì)該銅顆粒層4施以光燒結(jié)。燒結(jié)助劑2是從金屬銅中除去氧化銅的化合物。由此，燒結(jié)助劑2在光燒結(jié)中除去銅顆粒31的表面氧化物膜。
【專(zhuān)利說(shuō)明】導(dǎo)電膜形成方法和燒結(jié)助劑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用光燒結(jié)的導(dǎo)電膜形成方法，以及使得光燒結(jié)能夠在所述導(dǎo)電膜形成方法中進(jìn)行的燒結(jié)助劑。

【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，存在其中在基板上通過(guò)光刻法形成由銅箔組成的電路的印刷電路板。光刻法需要蝕刻銅箔的步驟，處理蝕刻等產(chǎn)生的廢液需要高昂的成本。
[0003]作為無(wú)需蝕刻的技術(shù)，以下方法是已知的:其中，使用含有分散在分散媒介中的銅顆粒(銅納米粒子)的銅顆粒分散體(銅墨水)在基板上形成導(dǎo)電膜(參見(jiàn)例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。根據(jù)這種方法，在基板上形成銅顆粒分散體的液體膜，并將該液體膜干燥以形成銅顆粒層。該銅顆粒層通過(guò)光照經(jīng)受光燒結(jié)，由此形成具有低電阻的導(dǎo)電膜。
[0004]但是，在上述方法中，光燒結(jié)可能不充分，即使光燒結(jié)中照射的光的能量很大，由此無(wú)法形成具有低電阻的導(dǎo)電膜。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第2008/0286488號(hào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0008]提出本發(fā)明以解決上述問(wèn)題，其目的在于在使用光燒結(jié)的導(dǎo)電膜形成方法中容易地形成具有低電阻的導(dǎo)電膜。
[畫(huà)]解決問(wèn)題的手段
[0010]本發(fā)明的導(dǎo)電膜形成方法是其中使用光燒結(jié)形成導(dǎo)電膜的方法，其特征在于包括以下步驟:在基板上形成由燒結(jié)助劑制成的層，在燒結(jié)助劑層上形成由銅顆粒分散體制成的液體膜，將該液體膜干燥以形成銅顆粒層，并對(duì)該銅顆粒層施以光燒結(jié)，所述燒結(jié)助劑是從金屬銅中除去氧化銅的化合物。
[0011]在該導(dǎo)電膜形成方法中，燒結(jié)助劑優(yōu)選選自酰胺類(lèi)、酰亞胺類(lèi)、酮類(lèi)、氨基甲酸酯類(lèi)、硫醚類(lèi)、羧酸類(lèi)和磷酸類(lèi)。
[0012]在該導(dǎo)電膜形成方法中，燒結(jié)助劑優(yōu)選選自聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、聚苯硫醚樹(shù)脂和羥基亞乙基二膦酸。
[0013]在該導(dǎo)電膜形成方法中，燒結(jié)助劑可以選自醇類(lèi)、糖類(lèi)、醛類(lèi)、肼類(lèi)、醌類(lèi)、酚類(lèi)和胺類(lèi)。
[0014]在該導(dǎo)電膜形成方法中，燒結(jié)助劑可以選自聚乙烯醇、氫醌和硅烷偶聯(lián)劑。
[0015]本發(fā)明的燒結(jié)助劑用于上述導(dǎo)電膜形成方法。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0017]根據(jù)本發(fā)明，由于燒結(jié)助劑在光燒結(jié)中除去銅顆粒的表面氧化物膜，已經(jīng)從其上除去表面氧化物膜的銅顆粒被燒結(jié)，并且銅顆粒層發(fā)生塊化031114=8)，由此容易地形成具有低電阻的導(dǎo)電膜。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1⑷至1⑴是以時(shí)間順序顯示通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施方式的導(dǎo)電膜形成方法形成導(dǎo)電膜的橫截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]將參照?qǐng)D1(幻至1(0描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的導(dǎo)電膜形成方法。如圖1⑷和1㈦所示，在基板1上施加含有燒結(jié)助劑2的溶液21。如圖1化)所示，將溶液21的溶劑干燥以形成由燒結(jié)助劑2制成的層22。
[0020]通過(guò)將基底材料成型為板形來(lái)獲得基板1?；撞牧系膶?shí)例包括，但不限于，玻璃、樹(shù)脂、陶瓷、硅片等。
[0021]燒結(jié)助劑2是從金屬銅中除去氧化銅的化合物。燒結(jié)助劑2可以是例如酰胺類(lèi)、酰亞胺類(lèi)、酮類(lèi)、氨基甲酸酯類(lèi)、硫醚類(lèi)、羧酸類(lèi)或磷酸類(lèi)，其實(shí)例包括但不限于:酰胺類(lèi)中的聚乙烯吡咯烷酮、酰亞胺類(lèi)中的聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、氨基甲酸酯類(lèi)中的聚氨酯樹(shù)脂、硫醚類(lèi)中的聚苯硫醚樹(shù)脂、和磷酸類(lèi)中的羥基亞乙基二膦酸?？梢哉J(rèn)為，此類(lèi)燒結(jié)助劑2通過(guò)蝕刻從金屬銅中除去氧化銅。
[0022]燒結(jié)助劑2可以是醇類(lèi)、糖類(lèi)、醛類(lèi)、肼類(lèi)、醌類(lèi)、酚類(lèi)或胺類(lèi)，其實(shí)例包括但不限于:醇類(lèi)中的聚乙烯醇、醌類(lèi)中的氫醌和胺類(lèi)中的硅烷偶聯(lián)劑等。此類(lèi)燒結(jié)助劑2通過(guò)還原氧化銅從金屬銅中除去氧化銅。
[0023]這些燒結(jié)助劑2可以單獨(dú)使用，或者兩種或多種類(lèi)型的燒結(jié)助劑可以適當(dāng)?shù)鼗旌虾褪褂谩?br> [0024]如圖1⑷所示，由銅顆粒分散體制成的液體膜3在燒結(jié)助劑2的層22上形成。銅顆粒分散體是含有分散在其中的銅顆粒31的液體，并包括銅顆粒31、分散媒介和分散劑。銅顆粒31是例如，具有1皿或更大且小于100?。。。?！的中值粒徑的銅納米粒子。分散媒介是含有銅顆粒31的液體媒介。分散劑使得銅顆粒31能夠分散在分散媒介中。由于粒子表面被空氣中的氧氣氧化，銅顆粒31覆有薄的表面氧化物膜。
[0025]例如通過(guò)印刷法形成液體膜3。在印刷法中，銅顆粒分散體用作印刷墨水，在燒結(jié)助劑2的層22上印刷預(yù)先確定的圖案，并形成具有該圖案的液體膜3。由于銅顆粒分散體用作墨水，其也稱(chēng)為銅墨水。燒結(jié)助劑2通過(guò)與液體膜3接觸而洗提到液體膜3中。
[0026]接著，將液體膜3干燥。如圖1 (6)所示，通過(guò)干燥液體膜3以便在基板1上形成由銅顆粒31組成的銅顆粒層4，由此使銅顆粒31和燒結(jié)助劑2保留在基板1上。銅顆粒層4中的銅顆粒31的表面與燒結(jié)助劑2接觸。在圖1(6)中，省略了對(duì)燒結(jié)助劑2的圖示。
[0027]接著，用光照射銅顆粒層4，并對(duì)銅顆粒層4施以光燒結(jié)。在室溫下在大氣空氣下進(jìn)行光燒結(jié)。用于光燒結(jié)的光源是例如氙燈。激光裝置可用作光源。在光燒結(jié)中，除去銅顆粒31的表面氧化物膜，并將銅顆粒31燒結(jié)，銅顆粒層4經(jīng)受塊化。如圖1(0所示，銅顆粒層4經(jīng)受塊化以形成導(dǎo)電膜5。
[0028]迄今為止，已經(jīng)考慮過(guò)，通過(guò)光燒結(jié)中的光能量造成的光還原反應(yīng)將銅顆粒31的表面氧化物膜還原為銅并隨后除去。
[0029]但是，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)，取決于銅顆粒分散體，銅顆粒層4可能經(jīng)受不充分的塊化，即使光燒結(jié)中照射的光的能量較大。由于照射在銅顆粒層4上的過(guò)大的光能量可能造成銅顆粒層4的破壞，對(duì)于光燒結(jié)中照射的光能量的量級(jí)存在限制。本發(fā)明的發(fā)明人考慮了存在某些情況，在這些情況中，僅通過(guò)光的能量不能充分去除銅顆粒31的表面氧化物膜，由此無(wú)法充分進(jìn)行光燒結(jié)，導(dǎo)致銅顆粒層4的不充分塊化。
[0030]本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用從金屬銅中除去氧化銅的化合物，能夠進(jìn)行光燒結(jié)。在本實(shí)施方式的導(dǎo)電膜形成方法中，燒結(jié)助劑2是從金屬銅中除去氧化銅，并除去銅顆粒31的表面氧化物膜的化合物。對(duì)銅顆粒層4的光照射促進(jìn)了其中燒結(jié)助劑2使得能夠從銅顆粒31中除去氧化銅的化學(xué)反應(yīng)。已經(jīng)從其上除去表面氧化物膜的銅顆粒31被光的能量燒結(jié)，由此銅顆粒層4經(jīng)受塊化以形成具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電膜5。
[0031]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的導(dǎo)電膜形成方法，由于燒結(jié)助劑2能夠在光燒結(jié)中除去銅顆粒31的表面氧化物膜，已經(jīng)從其上除去表面氧化物膜的銅顆粒31被燒結(jié)，且銅顆粒層4經(jīng)受塊化，由此容易地形成具有低電阻的導(dǎo)電膜5。
[0032]在燒結(jié)助劑2能夠蝕刻氧化銅的情況下，通過(guò)蝕刻除去銅顆粒31的表面氧化物膜。
[0033]在燒結(jié)助劑2能夠還原氧化銅的情況下，通過(guò)還原除去銅顆粒31的表面氧化物膜。
[0034]在實(shí)施例中，使用本發(fā)明的導(dǎo)電膜形成方法形成導(dǎo)電膜5，并測(cè)量由此形成的導(dǎo)電膜5的電阻。
[0035]〔實(shí)施例1]
[0036]無(wú)堿玻璃用作基板1。使用酰胺類(lèi)如聚乙烯吡咯烷酮(分子量為630，000)作為燒結(jié)助劑2，并使用水作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至10%。通過(guò)旋涂法將該溶液以預(yù)定厚度涂覆在基板1上。為了干燥溶液中的溶劑，涂有該溶液的基板1在大氣空氣中在1001至2501干燥30分鐘以形成燒結(jié)助劑層22。通過(guò)旋涂法將銅顆粒分散體(由1別1撤狀0^110^1 00., 110.制造，商品名“01-0104”)以預(yù)定厚度涂覆在燒結(jié)助劑層22上。涂有銅顆粒分散體的基板1在大氣空氣中在1001干燥30分鐘，隨后用具有氙燈的閃照射裝置施以光燒結(jié)以制造樣品基板。在0.51/0.112至301/(^2范圍內(nèi)的能量級(jí)下進(jìn)行光燒結(jié)中的光照射0.108至10^。銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。該銅色是塊狀銅的顏色，從光燒結(jié)造成的顏色變化可以發(fā)現(xiàn)銅顆粒層4經(jīng)受塊化以形成導(dǎo)電膜5。無(wú)需進(jìn)行超過(guò)一次的光照射。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示出200^:^/ 口的低值。
[0037]〔實(shí)施例2]
[0038]使用酰胺酰亞胺類(lèi)中的聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂作為燒結(jié)助劑2，并使用碳酸丙烯酯作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至10%。除上述之外，以與實(shí)施例1相同的方式制造測(cè)試基板。該銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示出28011^/ 口的低值。
[0039]〔實(shí)施例3]
[0040]使用胺類(lèi)中的硅烷偶聯(lián)劑(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)作為燒結(jié)助劑2，并使用水作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至1%。除上述之外，以與實(shí)施例2相同的方式制造測(cè)試基板。該銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示為200111^/ 口。
[0041][實(shí)施例4]
[0042]使用另一種娃燒偶聯(lián)劑0^2-(氨基乙基)-3-氨基丙基二乙氧基娃燒)作為燒結(jié)助劑2，并使用水作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至1 %。除上述之外，以與實(shí)施例3相同的方式制造測(cè)試基板。該銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示為2001110/ 口。
[0043]〔實(shí)施例5]
[0044]使用醇類(lèi)中的聚乙烯醇(分子量為2，000)作為燒結(jié)助劑2，并使用水作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至10%。除上述之外，以與實(shí)施例4相同的方式制造測(cè)試基板。該銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示為30(^0/ 口。
[0045]〔實(shí)施例6]
[0046]使用氨基甲酸酯類(lèi)中的聚氨酯樹(shù)脂作為燒結(jié)助劑2，并使用碳酸丙烯酯作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至35%。除上述之外，以與實(shí)施例5相同的方式制造測(cè)試基板。該銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示為25(^0 / 口。
[0047]〔實(shí)施例7]
[0048]使用硫醚類(lèi)中的聚苯硫醚樹(shù)脂作為燒結(jié)助劑2，并使用2-丙醇作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液(分散體)。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至1 %。除上述之外，以與實(shí)施例6相同的方式制造測(cè)試基板。該銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示為口。
[0049]〔實(shí)施例8]
[0050]使用磷酸類(lèi)中的羥基亞乙基二膦酸作為燒結(jié)助劑2，并使用水作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至49%。除上述之外，以與實(shí)施例7相同的方式制造測(cè)試基板。該銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示為口。
[0051][實(shí)施例9]
[0052]使用醌類(lèi)中的氫醌作為燒結(jié)助劑2，并使用碳酸丙烯酯作為溶劑，制備含有燒結(jié)助劑2的溶液。將燒結(jié)助劑2的濃度調(diào)節(jié)至10%。除上述之外，以與實(shí)施例8相同的方式制造測(cè)試基板。該銅顆粒層4在光燒結(jié)前呈黑色。在通過(guò)單次光照射進(jìn)行的光燒結(jié)之后，表面的顏色變?yōu)殂~色。測(cè)試基板上的導(dǎo)電膜5的薄層電阻顯示為30(^0 / 口。
[0053]如上所述，使用燒結(jié)助劑2能夠形成具有低電阻的導(dǎo)電膜5。
[0054]本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式的配置，可以在不背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下進(jìn)行各種修改。例如，基板1的表面形狀不限于平面，可以是彎曲表面或多個(gè)平面的組合。
[0055]符號(hào)說(shuō)明
[0056]1:基板
[0057]2:燒結(jié)助劑
[0058]3:液體膜
[0059]31:銅顆粒
[0060]4:銅顆粒層
[0061]5:導(dǎo)電膜
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電膜形成方法，其中使用光燒結(jié)形成導(dǎo)電膜，其包括以下步驟: 在基板上形成由燒結(jié)助劑制成的層， 在燒結(jié)助劑的層上形成由銅顆粒分散體制成的液體膜， 將所述液體膜干燥以形成銅顆粒層，并 對(duì)所述銅顆粒層施以光燒結(jié)，其中 所述燒結(jié)助劑是從金屬銅中除去氧化銅的化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電膜形成方法，其中所述燒結(jié)助劑選自酰胺類(lèi)、酰亞胺類(lèi)、酮類(lèi)、氨基甲酸酯類(lèi)、硫醚類(lèi)、羧酸類(lèi)和磷酸類(lèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電膜形成方法，其中所述燒結(jié)助劑選自聚乙烯吡咯烷酮、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、聚苯硫醚樹(shù)脂和羥基亞乙基二膦酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電膜形成方法，其中所述燒結(jié)助劑選自醇類(lèi)、糖類(lèi)、醛類(lèi)、肼類(lèi)、醌類(lèi)、酚類(lèi)和胺類(lèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電膜形成方法，其中所述燒結(jié)助劑選自聚乙烯醇、氫醌和娃焼偶聯(lián)劑。
6.—種燒結(jié)助劑，其用于根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電膜形成方法。
【文檔編號(hào)】B22F7/04GK104303243SQ201380025633
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月3日
【發(fā)明者】川戶(hù)祐一, 前田祐介, 工藤富雄 申請(qǐng)人:日本石原化學(xué)株式會(huì)社