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JP2006278936A - A manufacturing method of a substrate provided with a metal layer. - Google Patents

A manufacturing method of a substrate provided with a metal layer. Download PDF

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JP2006278936A
JP2006278936A JP2005098995A JP2005098995A JP2006278936A JP 2006278936 A JP2006278936 A JP 2006278936A JP 2005098995 A JP2005098995 A JP 2005098995A JP 2005098995 A JP2005098995 A JP 2005098995A JP 2006278936 A JP2006278936 A JP 2006278936A
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JP
Japan
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substrate
metal layer
dispersion
metal
fine particles
Prior art date
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Application number
JP2005098995A
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Japanese (ja)
Inventor
Mutsuhiro Maruyama
睦弘 丸山
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Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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Publication date
Application filed by Asahi Kasei Corp filed Critical Asahi Kasei Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a substrate formed with a metallization layer which can form the metallization layer low in volume resistance value on the substrate by heat treatment at a comparatively low temperature. <P>SOLUTION: In the manufacturing method of the substrate formed with the metallization layer, a primary particle diameter is 200 nm or less, and a dispersing element contains precursor particulates for forming the metallization layer which melt mutually by performing the heat treatment in a non-oxidization gas (A), and the dispersing element containing at least one kind of an additive selected from polyhydric alcohol and a polyether compound is given on the substrate, after forming a layer of the dispersing element on the substrate, it is heated in a non-oxidization gas atmosphere containing oxidant, and at the time of the heating, the additive in the dispersing element is oxidized by the oxidant, and an oxide skin is not formed on the surface of the metallization layer or the thickness of the oxide skin is controlled to be 300 nm or less simultaneously (B). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属層、例えば、金属薄膜層、電気配線の層、電気回路の層等を備えた基板を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a substrate provided with a metal layer, for example, a metal thin film layer, an electric wiring layer, an electric circuit layer, and the like.

従来、基板上に、金属層、例えば、金属薄膜層を形成する方法には、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法、メッキ法、金属ペースト法等が知られている。真空蒸着法、スパッタ法、CVD法は、いずれも高価な真空装置を必要とし、いずれも成膜速度が遅いという問題がある。
メッキ法によると、導電性を有する基材の上に、比較的容易に金属膜を形成することが可能であるが、絶縁基材の上に形成する場合には、導電層をはじめに形成する必要があり、したがって、そのプロセスは煩雑なものになるという問題がある。また、メッキ法は溶液中での反応を利用するため、大量の廃液が副生し、この廃液処理に多大な手間とコストがかかるという問題がある。
Conventionally, as a method for forming a metal layer, for example, a metal thin film layer on a substrate, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, a plating method, a metal paste method, and the like are known. The vacuum deposition method, the sputtering method, and the CVD method all require an expensive vacuum device, and all have a problem that the film forming speed is low.
According to the plating method, it is possible to form a metal film on a conductive substrate relatively easily. However, when forming on an insulating substrate, it is necessary to form a conductive layer first. Therefore, there is a problem that the process becomes complicated. In addition, since the plating method uses a reaction in a solution, a large amount of waste liquid is produced as a by-product, and there is a problem that this waste liquid treatment requires a lot of labor and cost.

金属ペースト法は、金属フィラーを分散させた溶液を基材上に塗布し、加熱処理して金属薄膜を得る方法であって、真空装置等の特別な装置を必要とせず、プロセスが簡易であるという利点を有するが、金属フィラーを溶融するには、通常、1000℃以上の高温を必要とする。したがって、基材はセラミック基材等の耐熱性を有する基材に限られ、また、基材が熱で損傷したり、加熱により生じた残留応力により基材が損傷を受けやすいという問題もある。
金属フィラーの粒径を低減することによって、金属ペーストの焼成温度を低減するという技術は公知であり、例えば、特許文献1には、粒径100nm以下の金属微粒子を分散した分散液を用いて金属薄膜を形成する方法が開示されている。しかしながら、ここで必要となる100nm以下の金属粒子の製造方法は、減圧雰囲気で揮発した金属蒸気を急速冷却する方法であるために、大量生産が難しく、したがって、金属フィラーのコストが非常に高くなるという問題を有している。
The metal paste method is a method of applying a solution in which a metal filler is dispersed on a substrate and heat-treating to obtain a metal thin film, and does not require a special device such as a vacuum device, and the process is simple. However, in order to melt the metal filler, a high temperature of 1000 ° C. or higher is usually required. Therefore, the base material is limited to a heat-resistant base material such as a ceramic base material, and there is a problem that the base material is damaged by heat or the base material is easily damaged by residual stress generated by heating.
A technique for reducing the firing temperature of the metal paste by reducing the particle size of the metal filler is well known. For example, Patent Document 1 discloses a technique using a dispersion liquid in which metal fine particles having a particle size of 100 nm or less are dispersed. A method of forming a thin film is disclosed. However, the method for producing metal particles of 100 nm or less required here is a method for rapidly cooling metal vapor volatilized in a reduced-pressure atmosphere, so that mass production is difficult, and therefore the cost of the metal filler is very high. Has the problem.

金属酸化物フィラーを分散させた金属酸化物ペーストを用いて、金属薄膜を形成するという方法も知られている。特許文献2には、結晶性高分子を含み、粒径300nm以下の酸化第一銅微粒子を分散させた金属酸化物ペーストを加熱し、結晶性高分子を分解させて金属薄膜を得るという方法が開示されている。しかしながら、この方法では、300nm以下の金属酸化物を結晶性高分子中にあらかじめ分散させる必要があり、非常な手間を必要とするのに加えて、結晶性高分子を分解するのに、減圧雰囲気において、400℃〜900℃の高温を必要とする。したがって、使用可能な基材は、その温度以上の耐熱性を必要とするため、基材に制限があるという問題がある。   A method of forming a metal thin film using a metal oxide paste in which a metal oxide filler is dispersed is also known. Patent Document 2 discloses a method of heating a metal oxide paste containing a crystalline polymer and containing cuprous oxide fine particles having a particle size of 300 nm or less and decomposing the crystalline polymer to obtain a metal thin film. It is disclosed. However, in this method, it is necessary to disperse a metal oxide of 300 nm or less in the crystalline polymer in advance, and in addition to requiring a great deal of effort, in order to decompose the crystalline polymer, a reduced pressure atmosphere In this case, a high temperature of 400 ° C. to 900 ° C. is required. Therefore, since the base material which can be used requires the heat resistance more than the temperature, there exists a problem that a base material has a restriction | limiting.

以上のように、金属あるいは金属酸化物フィラーを分散させた分散液を基材上に塗布し、さらに加熱処理して金属薄膜を得る方法は、プロセスコストの安い方法ではあるが、フィラーが非常に高価であるか加熱処理温度が高い等の問題があって、実用化されていないのが現状である。特に、民生分野で用いられる樹脂基材上へ、金属薄膜形成方法として適用するのは難しいというのが現状である。
これらの課題を解決する金属薄膜の製造方法として、すでに本出願人は、安価な金属酸化物フィラーを分散させた分散体を基材上に塗布し、比較的低温での加熱処理によって金属薄膜を得るという方法を開示している(特許文献3)。この技術によって基板上に、薄い銅等の金属薄膜を容易に形成することが可能であるが、金属薄膜のさらなる低抵抗化が求められている。
As described above, the method of obtaining a metal thin film by applying a dispersion liquid in which a metal or metal oxide filler is dispersed on a substrate and further heat-treating it is a low process cost method. At present, there are problems such as high cost and high heat treatment temperature, and it has not been put into practical use. In particular, it is difficult to apply as a metal thin film forming method on a resin base material used in the consumer field.
As a method of manufacturing a metal thin film that solves these problems, the present applicant has already applied a dispersion in which an inexpensive metal oxide filler is dispersed on a substrate, and then applied the metal thin film by heat treatment at a relatively low temperature. The method of obtaining is disclosed (Patent Document 3). Although it is possible to easily form a thin metal film such as copper on the substrate by this technique, there is a demand for further reduction in resistance of the metal thin film.

同様の問題は、金属薄膜層形成だけではなく、基板上に電気配線、電気回路等を形成する場合にも存在している。
特許第2561537号公報 特開平5−98195号公報 国際公開第03/051562号パンフレット
Similar problems exist not only when the metal thin film layer is formed, but also when electrical wiring, electrical circuits, etc. are formed on the substrate.
Japanese Patent No. 2561537 Japanese Patent Laid-Open No. 5-98195 WO03 / 051562 pamphlet

本発明の課題は、比較的低温での加熱処理によって、体積抵抗値が低い金属層、例えば、金属薄膜層、電気配線の層、電気回路の層等を供えた基板を製造する方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method for producing a substrate provided with a metal layer having a low volume resistance value, for example, a metal thin film layer, an electric wiring layer, an electric circuit layer, etc., by heat treatment at a relatively low temperature. That is.

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を進めた結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
1.(A)一次粒子径が200nm以下であって、非酸化性ガス中で加熱処理することによって互いに融着して金属層を形成するための前駆体微粒子と、(B)多価アルコール及びポリエーテル化合物から選ばれた少なくとも1種の添加剤とを含む分散体を基板上に付与して、基板上に前記分散体の層を形成させた後、酸化剤を含む非酸化性ガス雰囲気中で加熱して金属層を備えた基板を製造する方法であって、前記加熱の際に、酸化剤により分散体中の添加剤を酸化させると共に、金属層表面に酸化被膜を形成させないか、酸化被膜の厚みを300nm以下に制御することを特徴とする金属層を備えた基板の製造方法。
2.酸化剤が酸素又は水であることを特徴とする上記1記載の金属層を備えた基板の製造方法。
3.非酸化性ガス中の酸素の濃度が30〜500ppmであることを特徴とする上記2記載の金属層を備えた基板の製造方法。
4.非酸化性ガス中の水分の体積割合が0.01〜10%であることを特徴とする上記2記載の金属層を備えた基板の製造方法。
5.非酸化性ガスが還元性ガスを含むことを特徴とする上記1記載の金属層を備えた基板の製造方法。
6.ポリエーテル化合物が、炭素数2〜6の直鎖状又は環状のオキシアルキレン基を繰り返し単位とする脂肪族ポリエーテル化合物であることを特徴とする上記1記載の金属層を備えた基板の製造方法。
7.脂肪族ポリエーテル化合物が、数平均分子量150〜600の直鎖状脂肪族ポリエーテル化合物であることを特徴とする上記6記載の金属層を備えた基板の製造方法。
8.金属層を形成するための前駆体微粒子が金属酸化物微粒子であることを特徴とする上記1記載の金属層を備えた基板の製造方法。
9.金属酸化物が酸化銅であることを特徴とする上記8記載の金属層を備えた基板の製造方法。
10.酸化銅が酸化第一銅であることを特徴とする上記9記載の金属層を備えた基板の製造方法。
11.加熱温度が50℃以上500℃未満である上記1記載の金属層を備えた基板の製造方法。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has completed the present invention.
That is, the present invention is as follows.
1. (A) Precursor fine particles having a primary particle diameter of 200 nm or less and fused together to form a metal layer by heat treatment in a non-oxidizing gas; (B) polyhydric alcohol and polyether A dispersion containing at least one additive selected from a compound is applied on a substrate to form a layer of the dispersion on the substrate, and then heated in a non-oxidizing gas atmosphere containing an oxidizing agent. In the method of manufacturing a substrate having a metal layer, the additive in the dispersion is oxidized by an oxidizing agent during the heating, and an oxide film is not formed on the surface of the metal layer. A method for manufacturing a substrate provided with a metal layer, wherein the thickness is controlled to 300 nm or less.
2. 2. The method for producing a substrate provided with the metal layer according to 1 above, wherein the oxidizing agent is oxygen or water.
3. 3. The method for producing a substrate having a metal layer according to 2 above, wherein the concentration of oxygen in the non-oxidizing gas is 30 to 500 ppm.
4). 3. The method for producing a substrate having a metal layer according to 2 above, wherein the volume ratio of water in the non-oxidizing gas is 0.01 to 10%.
5. 2. The method for producing a substrate provided with the metal layer according to 1 above, wherein the non-oxidizing gas contains a reducing gas.
6). 2. The method for producing a substrate having a metal layer according to 1 above, wherein the polyether compound is an aliphatic polyether compound having a linear or cyclic oxyalkylene group having 2 to 6 carbon atoms as a repeating unit. .
7). 7. The method for producing a substrate having a metal layer as described in 6 above, wherein the aliphatic polyether compound is a linear aliphatic polyether compound having a number average molecular weight of 150 to 600.
8). 2. The method for producing a substrate provided with the metal layer according to 1 above, wherein the precursor fine particles for forming the metal layer are metal oxide fine particles.
9. 9. The method for producing a substrate provided with the metal layer according to 8 above, wherein the metal oxide is copper oxide.
10. 10. The method for producing a substrate provided with the metal layer as described in 9 above, wherein the copper oxide is cuprous oxide.
11. The manufacturing method of the board | substrate provided with the metal layer of said 1 whose heating temperature is 50 degreeC or more and less than 500 degreeC.

本発明により、比較的低温での加熱処理によって、体積抵抗値が低い金属層、例えば、金属薄膜層、電気配線の層、電気回路の層等を供えた基板を製造することができる。   According to the present invention, a substrate provided with a metal layer having a low volume resistance, for example, a metal thin film layer, an electric wiring layer, an electric circuit layer, or the like can be manufactured by heat treatment at a relatively low temperature.

以下に本発明を詳細に説明する。
本発明において、「金属層」とは、一次粒子径が200nm以下の金属粒子同士が互いに接合して形成された連続層のことであり、電子顕微鏡を用いて3万倍の倍率で観察した時に、(1)粒子間の境界が消滅して連続層を形成している層、(2)金属粒子間の境界が粒子の周縁の一部又は全周にわたって観察される層、又は(3)両者が混在して存在する層をいう。
「金属層」の形状は任意であり、例えば、平面状、直線状、曲線状、円状、点状、島状等及びこれらの組合せ等が挙げられる。したがって、金属粒子同士が互いに接合して、平面状、線状、曲線状、円状、点状、島状等に形成されているものは金属層である。代表的な金属層として、金属薄膜、直線状を中心に他の形状と組み合わせることによって形成される電気配線、電気回路等が挙げられる。
The present invention is described in detail below.
In the present invention, the “metal layer” is a continuous layer formed by bonding metal particles having a primary particle diameter of 200 nm or less to each other, and is observed at a magnification of 30,000 times using an electron microscope. (1) a layer in which the boundary between particles disappears to form a continuous layer, (2) a layer in which the boundary between metal particles is observed over a part or all of the periphery of the particle, or (3) both Refers to a layer with a mixture of
The shape of the “metal layer” is arbitrary, and examples thereof include a planar shape, a straight shape, a curved shape, a circular shape, a dot shape, an island shape, and combinations thereof. Therefore, the metal layer is formed by bonding metal particles to each other to form a planar shape, a linear shape, a curved shape, a circular shape, a dot shape, an island shape, or the like. As a typical metal layer, a metal thin film, an electric wiring formed by combining with other shapes around a straight line, an electric circuit, and the like can be given.

本発明の金属層を備えた基板の製造方法に用いられる分散体は、一次粒子径が200nm以下で、非酸化性ガス中で加熱処理することによって互いに融着して金属層を形成するための前駆体微粒子(以下、単に、前駆体微粒子、という)と、多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物からなる添加剤とを含む。
前駆体微粒子は、この前駆体微粒子を含む分散体を基板上に付与して分散体の層を形成させた後、加熱処理することによって微粒子同士が相互に接合して金属層を形成する。
「分散体の層」は、目的とする金属層に対応する形状に形成させる。すなわち、分散体の層を本発明にしたがって加熱処理したときに、目的とする金属層が得られるように形成させる。したがって、分散体の層と金属層との対応関係は、前以て予備試験で把握しておくことが好ましい。
The dispersion used in the method for producing a substrate having a metal layer according to the present invention has a primary particle diameter of 200 nm or less, and is heat-treated in a non-oxidizing gas so as to be fused together to form a metal layer. Precursor fine particles (hereinafter simply referred to as precursor fine particles) and an additive composed of a polyhydric alcohol and / or a polyether compound are included.
The precursor fine particles are formed by applying a dispersion containing the precursor fine particles on the substrate to form a layer of the dispersion, and then heat-treating the fine particles to each other to form a metal layer.
The “dispersion layer” is formed in a shape corresponding to the target metal layer. That is, the dispersion layer is formed so as to obtain a target metal layer when heat-treated according to the present invention. Therefore, it is preferable that the correspondence relationship between the layer of the dispersion and the metal layer is grasped in advance by a preliminary test.

前駆体微粒子は、一次粒子径が200nm以下であり、好ましくは100nm以下、より好ましくは30nm以下である。前駆体微粒子の一次粒子径が200nmより大きくなると、加熱処理によって微粒子同士が相互に接合した金属層が得られない。また分散体の粘度、取り扱い性の観点から、一次粒子径は1nm以上であることが好ましい。
本発明で用いられる前駆体微粒子は、加熱処理によって金属層を形成する限り制限は無く、好ましくは、金属微粒子、金属酸化物微粒子及び金属水酸化物微粒子が挙げられる。
金属微粒子としては、湿式法やガス中蒸発法等の手法により形成される銅微粒子が好ましい。微粒子の製造コストの観点からは、湿式法でつくられる銅微粒子が好ましい。
The precursor fine particles have a primary particle diameter of 200 nm or less, preferably 100 nm or less, more preferably 30 nm or less. When the primary particle diameter of the precursor fine particles is larger than 200 nm, a metal layer in which the fine particles are bonded to each other by heat treatment cannot be obtained. From the viewpoint of the viscosity and handleability of the dispersion, the primary particle size is preferably 1 nm or more.
The precursor fine particles used in the present invention are not limited as long as the metal layer is formed by heat treatment, and preferably include metal fine particles, metal oxide fine particles, and metal hydroxide fine particles.
As the metal fine particles, copper fine particles formed by a method such as a wet method or a gas evaporation method are preferable. From the viewpoint of the production cost of the fine particles, copper fine particles produced by a wet method are preferred.

金属水酸化物微粒子としては、水酸化銅、水酸化ニッケル、水酸化コバルト等の化合物からなる微粒子を例示できる。中でも、銅からなる金属層を形成する水酸化銅微粒子が好ましい。
金属酸化物微粒子は、分散媒中への分散性や、加熱処理による金属層形成が容易な点から特に好ましい。金属酸化物微粒子としては、例えば、酸化銅、酸化銀、酸化パラジウム、酸化ニッケル等が挙げられる。中でも、加熱処理によって銅を形成する酸化銅が好ましい。酸化銅としては、酸化第一銅、酸化第二銅、その他の酸化数をもった酸化銅のいずれも使用可能である。酸化第一銅微粒子は、容易に還元が可能であるので特に好ましい。
前駆体微粒子は、市販品を用いてもよいし、公知の合成方法を用いて合成することも可能である。例えば、一次粒子径が100nm未満の酸化第一銅超微粒子の合成方法としては、アセチルアセトナト銅錯体をポリオール溶媒中で200℃程度で加熱して合成する方法が公知である(アンゲバンテ ケミ インターナショナル エディション、40号、2巻、p.359、2001年)。
Examples of the metal hydroxide fine particles include fine particles composed of compounds such as copper hydroxide, nickel hydroxide, and cobalt hydroxide. Among these, copper hydroxide fine particles that form a metal layer made of copper are preferable.
Metal oxide fine particles are particularly preferable from the viewpoints of dispersibility in a dispersion medium and easy formation of a metal layer by heat treatment. Examples of the metal oxide fine particles include copper oxide, silver oxide, palladium oxide, nickel oxide and the like. Especially, the copper oxide which forms copper by heat processing is preferable. As the copper oxide, any of cuprous oxide, cupric oxide, and other copper oxides having an oxidation number can be used. Cuprous oxide fine particles are particularly preferred because they can be easily reduced.
As the precursor fine particles, commercially available products may be used, or the precursor fine particles may be synthesized using a known synthesis method. For example, as a method for synthesizing cuprous oxide ultrafine particles having a primary particle diameter of less than 100 nm, a method of synthesizing acetylacetonato copper complex by heating at about 200 ° C. in a polyol solvent is known (Angevante Chemi International Edition). No. 40, Volume 2, p.359, 2001).

本発明に用いられる分散体は、液体、固体、流動体等、その状態は限定されない。分散体中の前駆体微粒子の質量に制限はないが、好ましくは分散体総量に対して5%以上90%未満、より好ましくは20%以上80%未満である。
基体上に分散体を付与する方法は、目的とする金属層の形状に応じて 適宜選択することができる。
流動性のある液状の分散体の場合は、先ず、基板上に分散体を付与する。付与方法は、分散体を基板に付与する場合に用いられる一般的な方法を用いることができ、例えば、スクリーン印刷方法、ディップコーティング方法、スプレー塗布方法、スピンコーティング方法、インクジェット方法、ディスペンシング方法、バーコーティング方法、グラビアコーティング方法、コンタクトプリンティング方法等が挙げられる。
比較的大きな基板面全面に対して分散体を付与する場合には、ディップコーティング方法、スプレー塗布方法、スピンコーティング方法、バーコーティング方法、グラビアコーティング方法等が特に好適に用いられる。
The state of the dispersion used in the present invention is not limited to liquids, solids, fluids and the like. The mass of the precursor fine particles in the dispersion is not limited, but is preferably 5% or more and less than 90%, more preferably 20% or more and less than 80% with respect to the total amount of the dispersion.
The method for applying the dispersion on the substrate can be appropriately selected according to the shape of the target metal layer.
In the case of a liquid dispersion having fluidity, first, the dispersion is applied on the substrate. As the application method, a general method used when applying the dispersion to the substrate can be used. For example, a screen printing method, a dip coating method, a spray coating method, a spin coating method, an ink jet method, a dispensing method, Examples thereof include a bar coating method, a gravure coating method, and a contact printing method.
When a dispersion is applied to the entire surface of a relatively large substrate surface, a dip coating method, a spray coating method, a spin coating method, a bar coating method, a gravure coating method, or the like is particularly preferably used.

基板上に回路形状に分散体を付与する場合には、特に、ディスペンシング方法、インクジェット方法、スクリーン印刷方法が好ましい。この中でも、分散体の粘度が高い場合には、スクリーン印刷法等が好ましく、分散体の粘度が低い場合には、インクジェット法等を好適に用いることが可能である。
分散体が薄膜フィルム状の固体の場合には、基板の上に同フィルムを張り合わせることにより、基板上に分散体が積層された構造を形成できる。
分散体を基板上に付与した後に、基板を加熱処理することによって、基板上に金属層を形成させる。付与された分散体が大気中の酸素又は水分によって酸化等を受けやすい場合には、不活性雰囲気中等で基板上に付与することが好ましい。
In the case where the dispersion is applied to the circuit shape on the substrate, a dispensing method, an inkjet method, and a screen printing method are particularly preferable. Among these, when the dispersion has a high viscosity, a screen printing method or the like is preferable, and when the dispersion has a low viscosity, an inkjet method or the like can be suitably used.
In the case where the dispersion is a thin film solid, a structure in which the dispersion is laminated on the substrate can be formed by pasting the film on the substrate.
After the dispersion is applied on the substrate, the substrate is heat-treated to form a metal layer on the substrate. When the applied dispersion is susceptible to oxidation or the like by atmospheric oxygen or moisture, it is preferably applied on the substrate in an inert atmosphere or the like.

本発明は、基板上に形成された分散体の層を非酸化性ガス雰囲気中で加熱して、金属層を形成するための前駆体微粒子を金属層に変換させるに際して、非酸化性ガス雰囲気中に酸化剤を含ませて、酸化剤により分散体中の添加剤を酸化させると共に、金属層表面に酸化被膜を形成させないか、酸化被膜の厚みを300nm以下に制御することに特徴がある。
非酸化性ガスは、酸素等の酸化性ガスを含まないガスであり、代表的には不活性ガス及び還元性ガスが挙げられる。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素等が例示される。還元性ガスとしては、水素、一酸化炭素、アンモニア等が挙げられる。取り扱いの容易性から、特に好ましいのは水素である。不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスを用いることもできる。
In the present invention, a dispersion layer formed on a substrate is heated in a non-oxidizing gas atmosphere to convert precursor fine particles for forming a metal layer into a metal layer. In addition, the additive in the dispersion is oxidized with the oxidizing agent, and the oxide film is not formed on the surface of the metal layer, or the thickness of the oxide film is controlled to 300 nm or less.
The non-oxidizing gas is a gas that does not contain an oxidizing gas such as oxygen, and typically includes an inert gas and a reducing gas. Examples of the inert gas include argon, helium, neon, nitrogen and the like. Examples of the reducing gas include hydrogen, carbon monoxide, and ammonia. From the viewpoint of ease of handling, hydrogen is particularly preferable. A mixed gas of an inert gas and a reducing gas can also be used.

本発明によると、非酸化性ガス中に酸化剤を含ませることによって、加熱処理中に分散体中の添加剤の酸化分解が促進され、生成する金属層の体積抵抗値を低減させつつ、金属層の内層の奥深くまで酸化が進んで抵抗値が増大することを防ぐことができる。しかし、酸化被膜の厚みは300nm以下に制御する必要がある。酸化被膜の厚みが300nmを越えると、酸化被膜自体が脆弱となり剥がれやすくなる。
金属層表面に酸化被膜が形成される場合には、酸化被膜が金属層の保護層として働き、また、多層の回路基板等の用途で金属層を絶縁層間膜等で覆う場合に、酸化被膜が金属層と絶縁膜との間の接着強度を増大する等の効果を有する。金属層表面に酸化被膜が形成されない場合には、金属層表面にメッキやはんだ付けを行う場合に、メッキ層との接着強度やはんだ接合強度が向上する等の効果がある。
According to the present invention, by including an oxidant in the non-oxidizing gas, the oxidative decomposition of the additive in the dispersion is promoted during the heat treatment, and the volume resistance value of the metal layer to be generated is reduced. It is possible to prevent the resistance from increasing due to oxidation deep into the inner layer of the layer. However, the thickness of the oxide film needs to be controlled to 300 nm or less. If the thickness of the oxide film exceeds 300 nm, the oxide film itself becomes brittle and easily peels off.
When an oxide film is formed on the surface of the metal layer, the oxide film serves as a protective layer for the metal layer, and when the metal layer is covered with an insulating interlayer film or the like for applications such as multilayer circuit boards, the oxide film It has an effect of increasing the adhesive strength between the metal layer and the insulating film. In the case where an oxide film is not formed on the surface of the metal layer, there is an effect that, for example, when the metal layer surface is plated or soldered, the adhesive strength with the plated layer and the solder joint strength are improved.

酸化剤を含む非酸化性ガス中での加熱に際して必要な条件は、前駆体微粒子を還元させて金属層を形成できること、及び金属層表面に酸化被膜を形成させないか、酸化被膜の厚みを300nm以下に制御できること、である。
したがって、上記の条件を達成できるように、非酸化性ガスの種類、加熱温度、加熱時間、酸化剤の種類、酸化剤の割合を前以て、予備実験により設定しておくことが好ましい。
還元性ガスは、前駆体微粒子を含む分散体を加熱処理して金属層を形成させる際に、金属層の酸化が抑制される等の好影響を与える効果があり、層表面に酸化被膜の無い金属層を形成する場合には特に好ましい。
The necessary conditions for heating in a non-oxidizing gas containing an oxidizing agent are that the precursor fine particles can be reduced to form a metal layer, and an oxide film is not formed on the surface of the metal layer, or the thickness of the oxide film is 300 nm or less. It can be controlled.
Therefore, it is preferable to set the kind of non-oxidizing gas, the heating temperature, the heating time, the kind of oxidizing agent, and the ratio of oxidizing agent in advance through preliminary experiments so that the above-mentioned conditions can be achieved.
The reducing gas has a positive effect such as suppressing oxidation of the metal layer when the dispersion containing the precursor fine particles is heated to form the metal layer, and there is no oxide film on the surface of the layer. It is particularly preferable when forming a metal layer.

酸化被膜の膜厚は、酸化剤の量、加熱時間等の調整により制御する。比較的厚い酸化膜を形成するには、酸化剤の量を多くし、加熱処理時間を長くする。また、加熱温度を高くするほど、短時間で酸化被膜を形成することができる。酸化被膜を形成させない場合には、還元性ガスを併用するか、酸化剤の量を低くし、加熱時間を短くすることが有効である。
複数の非酸化性ガス、例えば、還元性ガスと不活性ガスとを混合して用いることによっても金属層の酸化を抑制する効果がある。その場合の混合ガス中の、好ましい還元性ガスの割合は、体積で0.1%以上であり、さらに好ましくは体積で0.5%以上である。添加量が0.1%未満では酸化抑制の効果が十分でない場合がある。
The thickness of the oxide film is controlled by adjusting the amount of oxidizing agent, heating time, and the like. In order to form a relatively thick oxide film, the amount of the oxidizing agent is increased and the heat treatment time is lengthened. Moreover, an oxide film can be formed in a short time, so that heating temperature is made high. When an oxide film is not formed, it is effective to use a reducing gas in combination, or to reduce the amount of oxidant and shorten the heating time.
Mixing and using a plurality of non-oxidizing gases, for example, reducing gas and inert gas, also has an effect of suppressing oxidation of the metal layer. In this case, the preferred reducing gas ratio in the mixed gas is 0.1% or more by volume, and more preferably 0.5% or more by volume. If the addition amount is less than 0.1%, the effect of inhibiting oxidation may not be sufficient.

好ましい加熱処理温度は、50℃以上、500℃以下、より好ましくは100℃以上、350℃以下である。50℃未満の温度で前駆体微粒子を還元する場合には、金属酸化物超微粒子分散体の保存安定性が低下しやすい場合があり、500℃より高い場合には、基板が損傷しやすくなる場合がある。
加熱時間は、金属層前駆体微粒子の種類と分散体構成物によって影響を受けるが、10〜60分程度が好ましい。加熱処理は、バッチ処理によることも可能であるが、より好ましい加熱処理方法は、生産性の観点から、市販の窒素リフロー装置を使って酸素濃度をコントロールしながら、チェーン搬送等で基板を搬送しながら連続加熱処理する方法である。
A preferable heat treatment temperature is 50 ° C. or higher and 500 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. When the precursor fine particles are reduced at a temperature lower than 50 ° C., the storage stability of the metal oxide ultrafine particle dispersion may be easily lowered. When the temperature is higher than 500 ° C., the substrate is likely to be damaged. There is.
The heating time is affected by the type of metal layer precursor fine particles and the dispersion composition, but is preferably about 10 to 60 minutes. Although heat treatment can be performed by batch processing, a more preferable heat treatment method is to transport the substrate by chain transportation or the like while controlling the oxygen concentration using a commercially available nitrogen reflow device from the viewpoint of productivity. It is the method of carrying out continuous heat treatment.

本発明に用いられる酸化剤としては、分散体中の添加剤を酸化分解できる限りは制限は無いが、非酸化性ガスへの添加の容易性から特に好ましい酸化剤は、酸素及び水分である。
非酸化性ガス中に酸素を添加する場合に、好ましい酸素濃度は30〜500ppmである。酸素濃度が500ppmを越えると、得られる金属層が内層まで酸化される場合があり、その場合には得られる金属層の体積抵抗値が増大する場合がある。酸素濃度が30ppmを下回る場合には、分散体に含まれる多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物の分解促進効果が低下する場合がある。
The oxidizing agent used in the present invention is not limited as long as the additive in the dispersion can be oxidatively decomposed, but particularly preferable oxidizing agents are oxygen and moisture from the viewpoint of easy addition to the non-oxidizing gas.
When oxygen is added to the non-oxidizing gas, the preferable oxygen concentration is 30 to 500 ppm. When the oxygen concentration exceeds 500 ppm, the obtained metal layer may be oxidized up to the inner layer, and in this case, the volume resistance value of the obtained metal layer may increase. When the oxygen concentration is less than 30 ppm, the decomposition promoting effect of the polyhydric alcohol and / or polyether compound contained in the dispersion may be reduced.

非酸化性ガス中に酸素を所定濃度になるように添加する方法としては、マスフローコントローラー等を用いて、酸素ガス又は空気と、非酸化性ガスを定量混合して制御してもよいし、あらかじめ所定酸素濃度に酸素が添加された標準ガスを購入して用いてもよい。
非酸化性ガス中に水分を添加する場合に、好ましい水分濃度は0.01〜10%である。水分濃度が10%を越えると、基板上に塗布した金属酸化物分散体中の金属酸化物超微粒子が凝集を起す場合がある。水分濃度が0.01%を下回る場合には、分散体に含まれる多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物の分解促進効果が低下する場合がある。
非酸化性ガス中に水分を添加する方法としては、例えば、非酸化性ガス流路内に水蒸気発生装置を置き、所定量の水分を発生させる方法等を用いることができる。
As a method of adding oxygen to the non-oxidizing gas so as to have a predetermined concentration, it may be controlled by quantitatively mixing oxygen gas or air and non-oxidizing gas using a mass flow controller or the like. A standard gas in which oxygen is added to a predetermined oxygen concentration may be purchased and used.
When water is added to the non-oxidizing gas, the preferable water concentration is 0.01 to 10%. When the moisture concentration exceeds 10%, the metal oxide ultrafine particles in the metal oxide dispersion coated on the substrate may cause aggregation. When the water concentration is less than 0.01%, the effect of promoting the decomposition of the polyhydric alcohol and / or polyether compound contained in the dispersion may be reduced.
As a method of adding moisture to the non-oxidizing gas, for example, a method of generating a predetermined amount of moisture by placing a water vapor generating device in the non-oxidizing gas flow path can be used.

本発明で用いる前駆体微粒子の分散体は、前駆体微粒子以外に、多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物を構成成分として含む。分散体が多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物を含有すると、加熱処理して、前駆体微粒子から金属層を得る際に、均一な金属層が得られ、成形性が向上するので好ましい。
このような分散体の層を形成させた基板を、本発明にしたがって加熱処理することによって、体積抵抗値の低い金属層が形成される理由は必ずしも明らかではないが、加熱処理によって、分散体に含まれる添加剤である多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物の分解が加速され、金属層中に残存する有機成分が低減することが理由の一つと考えられる。
The dispersion of precursor fine particles used in the present invention contains a polyhydric alcohol and / or a polyether compound as a constituent component in addition to the precursor fine particles. When the dispersion contains a polyhydric alcohol and / or a polyether compound, a heat treatment is performed to obtain a metal layer from the precursor fine particles, which is preferable because a uniform metal layer is obtained and moldability is improved.
The reason why a metal layer having a low volume resistivity is formed by heat-treating the substrate on which such a dispersion layer is formed according to the present invention is not necessarily clear, One of the reasons is considered to be that the decomposition of the polyhydric alcohol and / or the polyether compound, which is an additive, is accelerated, and the organic components remaining in the metal layer are reduced.

多価アルコールは、分子中に複数の水酸基を有する化合物である。多価アルコールは、その沸点が適度に高いため揮発しにくく、これを用いると、分散体を基板に付与する際に乾燥が抑制され均一な金属層が形成できるので好ましい。多価アルコールの中で好ましいのは、炭素数が10以下の多価アルコールであり、その中でも粘度の低い、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール等が特に好ましい。これらの多価アルコールは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。   The polyhydric alcohol is a compound having a plurality of hydroxyl groups in the molecule. The polyhydric alcohol has a moderately high boiling point and is not easily volatilized. Use of the polyhydric alcohol is preferable because drying is suppressed and a uniform metal layer can be formed when the dispersion is applied to the substrate. Among the polyhydric alcohols, polyhydric alcohols having 10 or less carbon atoms are preferred, and among them, low viscosity, such as ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1 , 2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, pentanediol, hexanediol, octanediol and the like are particularly preferable. These polyhydric alcohols may be used alone or in combination.

多価アルコールを用いることによって均一な金属層が形成される理由は必ずしも明らかではないが、前駆体微粒子が金属酸化物微粒子又は金属水酸化物微粒子の場合には、多価アルコールが微粒子表面の水酸基と相互作用して粒子表面を保護し、粒子間の凝集を抑制する働きがあるものと考えられる。また多価アルコールには、金属酸化物微粒子又は金属水酸化物微粒子を還元する効果もある。
分散体がポリエーテル化合物を含有すると、均一な金属層が形成させる効果に加えて、加熱処理して得られる金属層の抵抗値が低減する。その理由は、ポリエーテル化合物が易分解・易焼失性バインダーとして加熱処理中の前駆体微粒子の局所的な造粒を防ぐためと考えられる。
The reason why a uniform metal layer is formed by using a polyhydric alcohol is not necessarily clear, but when the precursor fine particles are metal oxide fine particles or metal hydroxide fine particles, the polyhydric alcohol is a hydroxyl group on the surface of the fine particles. It is thought that it has a function of protecting the particle surface by interacting with and suppressing aggregation between particles. Polyhydric alcohol also has the effect of reducing metal oxide fine particles or metal hydroxide fine particles.
When the dispersion contains a polyether compound, in addition to the effect of forming a uniform metal layer, the resistance value of the metal layer obtained by heat treatment is reduced. The reason is considered that the polyether compound serves as an easily decomposable and easily burnable binder to prevent local granulation of the precursor fine particles during the heat treatment.

ポリエーテル化合物として好ましいのは、炭素数2〜6の直鎖状及び環状のオキシアルキレン基を繰り返し単位とする脂肪族ポリエーテル化合物であり、特に好ましいのは、数平均分子量150〜600の直鎖状脂肪族ポリエーテル化合物である。
直鎖状脂肪族ポリエーテル化合物の分子量がこの範囲にあると、より均一な金属層が形成され、一方、容易に分解・焼失するので、得られる金属層の体積抵抗値が下がりやすい。分子量が150より小さいと、加熱処理によって金属層を得るときの層の均一性が低下する傾向があり、分子量が600を越えると、得られる金属層の体積抵抗値が高くなる傾向がある。
Preferred as the polyether compound is an aliphatic polyether compound having a linear and cyclic oxyalkylene group having 2 to 6 carbon atoms as a repeating unit, and particularly preferred is a straight chain having a number average molecular weight of 150 to 600. In the form of an aliphatic polyether compound.
When the molecular weight of the linear aliphatic polyether compound is within this range, a more uniform metal layer is formed, and on the other hand, it is easily decomposed and burned, so that the volume resistance value of the obtained metal layer tends to decrease. If the molecular weight is less than 150, the uniformity of the layer when the metal layer is obtained by heat treatment tends to decrease, and if the molecular weight exceeds 600, the volume resistance value of the resulting metal layer tends to increase.

直鎖状脂肪族ポリエーテル化合物は、繰り返し単位が1種類であるホモポリマーでもよいし、繰り返し単位が2種類以上のコポリマーやブロックコポリマーであってもよい。
具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコールのようなポリエーテルホモポリマーのほかに、エチレングリコール/プロピレングリコール、エチレングリコール/ブチレングリコールの2元コポリマー、エチレングリコール/プロピレングリコール/エチレングリコール、プロピレングリコール/エチレングリコール/プロピレングリコール、エチレングリコール/ブチレングリコール/エチレングリコール等の直鎖状の3元コポリマーが挙げられるがこれらに限定されるものではない。ブロックコポリマーとしては、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールポリブチレングリコールのような2元ブロックコポリマー、さらにポリエチレングリコールポリプロピレングリコールポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールポリエチレングリコールポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールポリブチレングリコールポリエチレングリコール等の直鎖状の3元ブロックコポリマーのようなポリエーテルブロックコポリマーが挙げられる。
The linear aliphatic polyether compound may be a homopolymer having one type of repeating unit, or may be a copolymer or block copolymer having two or more types of repeating units.
Specifically, in addition to polyether homopolymers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, ethylene glycol / propylene glycol, ethylene glycol / butylene glycol binary copolymer, ethylene glycol / propylene glycol / ethylene glycol, Examples include, but are not limited to, linear ternary copolymers such as propylene glycol / ethylene glycol / propylene glycol and ethylene glycol / butylene glycol / ethylene glycol. As block copolymers, binary block copolymers such as polyethylene glycol polypropylene glycol and polyethylene glycol polybutylene glycol, and linear chains such as polyethylene glycol polypropylene glycol polyethylene glycol, polypropylene glycol polyethylene glycol polypropylene glycol, polyethylene glycol polybutylene glycol polyethylene glycol, etc. And polyether block copolymers such as ternary block copolymers.

直鎖状脂肪族ポリエーテル化合物の末端の構造は、微粒子の分散性や分散媒への溶解性に悪影響を与えない限り制限は無いが、少なくとも一つの末端がアルキル基であると、焼成時におけるポリエーテル化合物の分解・焼失性が向上し、得られる金属層の体積抵抗値が下がるので好ましい。アルキル基の長さが長すぎると、微粒子の分散性を阻害して分散体の粘度が増大する傾向があるので、アルキル基の長さとしては、炭素数1〜4が好ましい。
少なくとも一つの末端がアルキル基であることによって、加熱処理時の分解・焼失性が向上する理由は定かではないが、微粒子とポリエーテル化合物の間、又はポリエーテル化合物とポリエーテル化合物間の水素結合等に基づく相互作用の力が弱まることが寄与しているものと推察される。
The structure of the terminal of the linear aliphatic polyether compound is not limited as long as it does not adversely affect the dispersibility of the fine particles and the solubility in the dispersion medium, but if at least one terminal is an alkyl group, This is preferable because the decomposition and burn-out property of the polyether compound is improved and the volume resistance value of the resulting metal layer is lowered. If the length of the alkyl group is too long, the dispersibility of the fine particles is hindered and the viscosity of the dispersion tends to increase. Therefore, the length of the alkyl group is preferably 1 to 4 carbon atoms.
The reason why the decomposition and burn-out property during heat treatment is improved by at least one terminal being an alkyl group is not clear, but hydrogen bonding between the fine particles and the polyether compound or between the polyether compound and the polyether compound It is surmised that the weakening of the interaction force based on the above is contributing.

直鎖状脂肪族ポリエーテル化合物の特に好ましい構造は、一つの末端がアルキル基であり、もう一方の末端が水酸基である構造であり、例えば、ポリエチレングリコールメチルエーテル、ポリプロピレングリコールメチルエーテル等が挙げられる。
分散体中の前駆体微粒子の割合に制限はないが、分散体総量に対して、質量%で、好ましくは5〜90%、より好ましくは20〜80%である。分散体中の微粒子の質量がこれらの範囲にある場合には、微粒子の分散状態が良好であり、また、1回の塗布・加熱処理によって適度な厚さの金属層が得られるので好ましい。
分散体中の多価アルコールの割合は、分散体総量に対して、質量%で、好ましくは5〜70%、より好ましくは10〜50%である。
A particularly preferable structure of the linear aliphatic polyether compound is a structure in which one terminal is an alkyl group and the other terminal is a hydroxyl group, and examples thereof include polyethylene glycol methyl ether and polypropylene glycol methyl ether. .
Although there is no restriction | limiting in the ratio of the precursor microparticles | fine-particles in a dispersion, It is mass% with respect to a dispersion total amount, Preferably it is 5-90%, More preferably, it is 20-80%. When the mass of the fine particles in the dispersion is in these ranges, it is preferable because the fine particles are dispersed and a metal layer having an appropriate thickness can be obtained by a single coating / heating treatment.
The ratio of the polyhydric alcohol in the dispersion is mass% with respect to the total amount of the dispersion, preferably 5 to 70%, more preferably 10 to 50%.

分散体中のポリエーテル化合物の割合は、分散体総量に対して、質量%で、好ましくは0.1〜70%、より好ましくは1〜50%である。ポリエーテル化合物の添加量が0.1%未満である場合には、得られる金属層の緻密性が低くなる場合や、基板との密着性が低下する場合があり、一方、ポリエーテル化合物の添加量が70%を越えると、分散体の粘度が増加する場合がある。
前駆体微粒子に対するポリエーテル化合物の好ましい質量比は、用いる微粒子の種類とポリエーテル化合物の種類により異なるが、通常は0.01〜10の範囲である。この範囲にあると得られる金属層の緻密性が向上し、その体積抵抗値がさらに低下する。
The ratio of the polyether compound in the dispersion is mass%, preferably 0.1 to 70%, more preferably 1 to 50%, based on the total amount of the dispersion. When the addition amount of the polyether compound is less than 0.1%, the denseness of the resulting metal layer may be lowered or the adhesion to the substrate may be reduced, while the addition of the polyether compound If the amount exceeds 70%, the viscosity of the dispersion may increase.
The preferred mass ratio of the polyether compound to the precursor fine particles varies depending on the kind of fine particles used and the kind of the polyether compound, but is usually in the range of 0.01 to 10. Within this range, the denseness of the resulting metal layer is improved and the volume resistance value is further reduced.

本発明では、上記分散体に、必要に応じ、消泡剤、レベリング剤、粘度調整剤、安定剤等の添加剤を添加してもよい。
本発明に用いる前駆体微粒子の分散体は、前駆体微粒子と多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物以外に、さらに分散媒を加えてもよい。分散媒は、一次粒子径が200nm以下の金属層前駆体微粒子と、多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物を均一に溶解・分散させることが可能なものであれば、特に制限はない。有機分散媒の例としては、アルコール、エーテル、エステル、アミド、スルホキシド等が挙げられる。使用に際しては、これらの中から、分散可能なものを適宜選択する。これらの分散媒は単独で用いてもよいし、混合して用いてもよい。
In this invention, you may add additives, such as an antifoamer, a leveling agent, a viscosity modifier, a stabilizer, to the said dispersion as needed.
The dispersion of precursor fine particles used in the present invention may further contain a dispersion medium in addition to the precursor fine particles and the polyhydric alcohol and / or the polyether compound. The dispersion medium is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve and disperse the metal layer precursor fine particles having a primary particle diameter of 200 nm or less and the polyhydric alcohol and / or the polyether compound. Examples of the organic dispersion medium include alcohol, ether, ester, amide, sulfoxide and the like. In use, a dispersible one is appropriately selected from these. These dispersion media may be used alone or in combination.

前駆体微粒子と多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物と必要に応じ分散媒とを液状に分散させる方法としては、粉体を液体に分散する一般的な方法を用いることができる。例えば、前駆体微粒子と多価アルコール及び/又はポリエーテル化合物と必要に応じ分散媒とを加えた後、超音波法、ミキサー法、3本ロール法、ボールミル法で分散を施せばよい。これらの分散手段のうち複数を組み合わせて分散を行うことも可能である。これらの分散処理は室温で行ってもよく、分散体の粘度を下げるために、加熱して行ってもよい。
本発明に用いられる基板としては、無機及び有機基板いずれも使用可能である。無機基板としては、金属板、ガラス板、ITO(インジウム錫オキサイド)等のセラミック基板等を例示できる。有機基板としては、金属酸化物分散体の加熱処理温度において熱的な損傷を受けない限りにおいて制限はなく、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、アラミド、エポキシ等の基板を使用可能である。
As a method for dispersing the precursor fine particles, the polyhydric alcohol and / or the polyether compound and, if necessary, the dispersion medium in a liquid state, a general method for dispersing the powder in the liquid can be used. For example, after adding precursor fine particles, a polyhydric alcohol and / or a polyether compound, and a dispersion medium as necessary, dispersion may be performed by an ultrasonic method, a mixer method, a three-roll method, or a ball mill method. It is also possible to perform dispersion by combining a plurality of these dispersion means. These dispersion treatments may be performed at room temperature, or may be performed by heating in order to reduce the viscosity of the dispersion.
As the substrate used in the present invention, both inorganic and organic substrates can be used. Examples of the inorganic substrate include a metal plate, a glass plate, and a ceramic substrate such as ITO (indium tin oxide). The organic substrate is not limited as long as it is not thermally damaged at the heat treatment temperature of the metal oxide dispersion. For example, a substrate such as polyimide, polyethylene terephthalate (PET), aramid, or epoxy can be used.

基板上に分散体をべた膜状に付与し、加熱処理して得られた基板−金属薄膜積層体は、実装分野における樹脂付き金属箔等の用途に好適に用いられる。基板上に付与・積層する分散体の厚みを制御することによって、得られる金属層の膜厚を任意に制御することが可能であり、特に微細回路を形成する際に必要となる極薄の金属層を容易に形成できるという利点を有する。
また、分散体をあらかじめ電気回路のパターン形状に付与し加熱処理することで、フォトリソ工程なしで基板上に金属配線を直接形成することが可能であり、配線基板を安価に作れるという利点があり、この配線直描用途に特に好適に用いられる。金属配線直描の例としては、ガラス基板上へのバス電極、アドレス電極の形成や、樹脂またはセラミック基板への配線回路形成等が挙げられる。
A substrate-metal thin film laminate obtained by applying a dispersion on a substrate in the form of a solid film and heat treatment is suitably used for applications such as a metal foil with a resin in the mounting field. By controlling the thickness of the dispersion applied / laminated on the substrate, it is possible to arbitrarily control the film thickness of the resulting metal layer, especially the ultrathin metal required when forming fine circuits This has the advantage that the layer can be easily formed.
In addition, by applying the dispersion in advance to the pattern shape of the electric circuit and heat treatment, it is possible to directly form metal wiring on the substrate without a photolithography process, and there is an advantage that the wiring substrate can be made at low cost. It is particularly preferably used for this wiring direct drawing application. Examples of direct drawing of metal wiring include formation of bus electrodes and address electrodes on a glass substrate, wiring circuit formation on a resin or ceramic substrate, and the like.

以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによってなんら限定されるものではない。
前駆体微粒子の1次粒径は、金属酸化物超微粒子の分散液をスライドガラス上にとり、乾燥させたものについて、日立製作所製走査型電子顕微鏡(S-4700)を用いて表面を観察して測定する。得られた金属薄膜の体積抵抗率は、低抵抗率計ロレスターGP(三菱化学(株)製)を用いて測定する。
金属層表面の酸化被膜の膜厚は、得られた金属層に対し深さ方向のオージェ分析(アルバックファイ製 PHI680、アルゴンイオンスパッタ)を行って、酸素濃度分布を測定し、酸素の強度が最高強度の1/2になるところのスパッタ時間を読み取る。酸化被膜のスパッタ速度を別にあらかじめ求めておき、スパッタ時間とスパッタ速度で掛け合わせて、酸化被膜の膜厚を計算する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
The primary particle size of the precursor fine particles was obtained by observing the surface of a dispersion of metal oxide ultrafine particles on a slide glass using a scanning electron microscope (S-4700) manufactured by Hitachi. taking measurement. The volume resistivity of the obtained metal thin film is measured using a low resistivity meter Lorester GP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
The film thickness of the oxide layer on the surface of the metal layer was determined by performing Auger analysis in the depth direction on the obtained metal layer (PHI680 manufactured by ULVAC-PHI, argon ion sputtering), measuring the oxygen concentration distribution, and providing the highest oxygen intensity. Read the sputtering time at which the intensity is ½. A sputtering rate of the oxide film is separately obtained in advance, and the film thickness of the oxide film is calculated by multiplying by the sputtering time and the sputtering rate.

[実施例1]
精製水60mlに無水酢酸銅(和光純薬工業(株)製)8gを加え、25℃で攪拌しながらヒドラジン1水和物(和光純薬工業(株)製)を加えてさらに10分間攪拌し、1次粒径15〜25nmに分布をもつ酸化第一銅超微粒子を得た。この酸化第一銅微粒子0.30gにジエチレングリコール0.30gとポリエチレングリコールメチルエーテル(数平均分子量550、日本油脂(株)製)0.15gを加え、超音波分散を施して、酸化第一銅分散体を調整した。
この分散体を、スライドガラス上に、長さ5cm、幅1cm、厚み20μmになるように塗布した後、グローブボックス中に置かれたホットプレート上に上記スライドガラスを置いた。酸素濃度150ppmに調整した窒素ガスをグローブボックス中に流しながら、ホットプレートの温度を室温から350℃まで昇温し、さらにこの温度で10分ホールドして、厚み4μm、体積抵抗率は、2.7×10−6Ωcmの銅薄膜を得た。銅薄膜表面の酸化被膜の膜厚は150nmであった。
[Example 1]
Add 8 g of anhydrous copper acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to 60 ml of purified water, add hydrazine monohydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) while stirring at 25 ° C., and stir for another 10 minutes. Cuprous oxide ultrafine particles having a primary particle size distribution of 15 to 25 nm were obtained. 0.30 g of diethylene glycol and 0.15 g of polyethylene glycol methyl ether (number average molecular weight 550, manufactured by NOF Corporation) are added to 0.30 g of the cuprous oxide fine particles, and subjected to ultrasonic dispersion to disperse cuprous oxide. I adjusted my body.
The dispersion was applied on a slide glass so as to have a length of 5 cm, a width of 1 cm, and a thickness of 20 μm, and then the slide glass was placed on a hot plate placed in a glove box. While flowing nitrogen gas adjusted to an oxygen concentration of 150 ppm into the glove box, the temperature of the hot plate was raised from room temperature to 350 ° C., held at this temperature for 10 minutes, the thickness was 4 μm, and the volume resistivity was 2. A copper thin film of 7 × 10 −6 Ωcm was obtained. The film thickness of the oxide film on the surface of the copper thin film was 150 nm.

[実施例2〜7]
実施例1と同じ酸化第一銅分散体を用い、酸素または水分濃度を調整した窒素ガスを用いて焼成し、得られた銅薄膜の体積抵抗値を測定した。結果を表1に示す。
[実施例8]
実施例1と同様の方法によって作成した酸化第一銅微粒子0.30gに、ジエチレングリコール0.30gとポリエチレングリコールメチルエーテル(数平均分子量200、日本油脂製)0.35gを加え、超音波分散を施して、酸化第一銅分散体を調整した。実施例1と同様の手法で焼成し、体積抵抗率2.7×10−6Ωcmの銅被膜を得た。銅薄膜表面の酸化被膜の膜厚は140nmであった。
[Examples 2 to 7]
Using the same cuprous oxide dispersion as in Example 1, firing was performed using nitrogen gas with adjusted oxygen or moisture concentration, and the volume resistance value of the obtained copper thin film was measured. The results are shown in Table 1.
[Example 8]
To 0.30 g of cuprous oxide fine particles prepared by the same method as in Example 1, 0.30 g of diethylene glycol and 0.35 g of polyethylene glycol methyl ether (number average molecular weight 200, manufactured by NOF Corporation) were added and subjected to ultrasonic dispersion. Then, a cuprous oxide dispersion was prepared. Baking was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a copper film having a volume resistivity of 2.7 × 10 −6 Ωcm. The film thickness of the oxide film on the surface of the copper thin film was 140 nm.

[実施例9]
実施例1で得た酸化第一銅微粒子0.30gにエチレングリコール0.20gとポリエチレングリコールメチルエーテル(数平均分子量550、日本油脂(株)製)0.25gを加え、超音波分散を施して、酸化第一銅分散体を調整した後、同分散体を、内径100μmのシリンジを先端に有するディスペンサーシリンジに詰めた。次にディスペンサーロボットの試料台にガラス基板を配置した。シリンジに空気圧を加えると同時に、シリンジ先端を直線的に動かして、長さ5cm、幅120μm、厚み50μmになるように付与した後、グローブボックス中に置かれたホットプレート上に上記ガラス板を置いた。酸素濃度100ppmに調整した窒素ガスをグローブボックス中に流しながら、ホットプレートの温度を室温から350℃まで昇温しながら加熱処理を行って、厚み5μm、体積抵抗率は、2.8×10−6Ωcmの銅配線を得た。銅薄膜表面の酸化被膜の膜厚は120nmであった。
[Example 9]
To 0.30 g of the cuprous oxide fine particles obtained in Example 1, 0.20 g of ethylene glycol and 0.25 g of polyethylene glycol methyl ether (number average molecular weight 550, manufactured by NOF Corporation) were added and subjected to ultrasonic dispersion. After preparing the cuprous oxide dispersion, the dispersion was packed into a dispenser syringe having a syringe with an inner diameter of 100 μm at the tip. Next, a glass substrate was placed on the sample stage of the dispenser robot. At the same time that air pressure is applied to the syringe, the tip of the syringe is linearly moved to give a length of 5 cm, a width of 120 μm, and a thickness of 50 μm, and then the glass plate is placed on a hot plate placed in a glove box. It was. Heating was performed while raising the temperature of the hot plate from room temperature to 350 ° C. while flowing nitrogen gas adjusted to an oxygen concentration of 100 ppm into the glove box, and the thickness was 5 μm and the volume resistivity was 2.8 × 10 −. A copper wiring of 6 Ωcm was obtained. The film thickness of the oxide film on the surface of the copper thin film was 120 nm.

[比較例1]
実施例1と同様の酸化第一銅分散体を実施例1と同様に基板上に塗布し、酸素濃度が10ppm未満、水分が0.01%未満に調整された窒素ガスを用いて焼成を行った所、体積抵抗値は8.0×10−6Ωcmと高かった。
[Comparative Example 1]
The same cuprous oxide dispersion as in Example 1 was applied onto the substrate in the same manner as in Example 1, and calcination was performed using nitrogen gas adjusted to have an oxygen concentration of less than 10 ppm and a water content of less than 0.01%. As a result, the volume resistance value was as high as 8.0 × 10 −6 Ωcm.

Figure 2006278936
Figure 2006278936

基板上に分散体をべた膜状に付与し、加熱処理して得られた基板−金属薄膜積層体は、実装分野における樹脂付き金属箔等の用途に好適に用いられる。分散体をあらかじめ電気回路のパターン形状に分散体を付与し加熱処理することにより、フォトリソ工程なしで基板上に金属配線を直接形成することが可能である。   A substrate-metal thin film laminate obtained by applying a dispersion on a substrate in the form of a solid film and subjecting it to heat treatment is suitably used for applications such as a metal foil with resin in the mounting field. By applying the dispersion to the pattern shape of the electric circuit in advance and subjecting the dispersion to heat treatment, it is possible to directly form metal wiring on the substrate without a photolithography process.

Claims (11)

(A)一次粒子径が200nm以下であって、非酸化性ガス中で加熱処理することによって互いに融着して金属層を形成するための前駆体微粒子と、(B)多価アルコール及びポリエーテル化合物から選ばれた少なくとも1種の添加剤とを含む分散体を基板上に付与して、基板上に前記分散体の層を形成させた後、酸化剤を含む非酸化性ガス雰囲気中で加熱して金属層を備えた基板を製造する方法であって、前記加熱の際に、酸化剤により分散体中の添加剤を酸化させると共に、金属層表面に酸化被膜を形成させないか、酸化被膜の厚みを300nm以下に制御することを特徴とする金属層を備えた基板の製造方法。   (A) Precursor fine particles having a primary particle diameter of 200 nm or less and fused together to form a metal layer by heat treatment in a non-oxidizing gas; (B) polyhydric alcohol and polyether A dispersion containing at least one additive selected from a compound is applied on a substrate to form a layer of the dispersion on the substrate, and then heated in a non-oxidizing gas atmosphere containing an oxidizing agent. In the method of manufacturing a substrate having a metal layer, the additive in the dispersion is oxidized by an oxidizing agent during the heating, and an oxide film is not formed on the surface of the metal layer. A method for manufacturing a substrate provided with a metal layer, wherein the thickness is controlled to 300 nm or less. 酸化剤が酸素又は水であることを特徴とする請求項1記載の金属層を備えた基板の製造方法。   The method for producing a substrate having a metal layer according to claim 1, wherein the oxidizing agent is oxygen or water. 非酸化性ガス中の酸素の濃度が30〜500ppmであることを特徴とする請求項2記載の金属層を備えた基板の製造方法。   The method for producing a substrate having a metal layer according to claim 2, wherein the concentration of oxygen in the non-oxidizing gas is 30 to 500 ppm. 非酸化性ガス中の水分の体積割合が0.01〜10%であることを特徴とする請求項2記載の金属層を備えた基板の製造方法。   The method for producing a substrate having a metal layer according to claim 2, wherein the volume ratio of water in the non-oxidizing gas is 0.01 to 10%. 非酸化性ガスが還元性ガスを含むことを特徴とする請求項1記載の金属層を備えた基板の製造方法。   The method for manufacturing a substrate having a metal layer according to claim 1, wherein the non-oxidizing gas contains a reducing gas. ポリエーテル化合物が、炭素数2〜6の直鎖状又は環状のオキシアルキレン基を繰り返し単位とする脂肪族ポリエーテル化合物であることを特徴とする請求項1記載の金属層を備えた基板の製造方法。   2. The production of a substrate having a metal layer according to claim 1, wherein the polyether compound is an aliphatic polyether compound having a linear or cyclic oxyalkylene group having 2 to 6 carbon atoms as a repeating unit. Method. 脂肪族ポリエーテル化合物が、数平均分子量150〜600の直鎖状脂肪族ポリエーテル化合物であることを特徴とする請求項6記載の金属層を備えた基板の製造方法。   7. The method for producing a substrate having a metal layer according to claim 6, wherein the aliphatic polyether compound is a linear aliphatic polyether compound having a number average molecular weight of 150 to 600. 金属層を形成するための前駆体微粒子が金属酸化物微粒子であることを特徴とする請求項1記載の金属層を備えた基板の製造方法。   2. The method for producing a substrate having a metal layer according to claim 1, wherein the precursor fine particles for forming the metal layer are metal oxide fine particles. 金属酸化物が酸化銅であることを特徴とする請求項8記載の金属層を備えた基板の製造方法。   9. The method for producing a substrate having a metal layer according to claim 8, wherein the metal oxide is copper oxide. 酸化銅が酸化第一銅であることを特徴とする請求項9記載の金属層を備えた基板の製造方法。   The method for manufacturing a substrate having a metal layer according to claim 9, wherein the copper oxide is cuprous oxide. 加熱温度が50℃以上500℃未満である請求項1記載の金属層を備えた基板の製造方法。   The manufacturing method of the board | substrate provided with the metal layer of Claim 1 whose heating temperature is 50 degreeC or more and less than 500 degreeC.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008200875A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Asahi Kasei Corp LAMINATE AND METHOD FOR PRODUCING LAMINATE
JP2010135776A (en) * 2008-11-05 2010-06-17 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of forming conductive circuit
JP2010251739A (en) * 2009-03-27 2010-11-04 Furukawa Electric Co Ltd:The Method for forming conductive film or conductive circuit, and heating furnace for forming conductive film or conductive circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003506882A (en) * 1999-08-06 2003-02-18 パレレック,インコーポレイテッド Diffusion barrier and adhesive for application of PARMOD ™ to rigid printed wiring boards
JP2004277627A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Asahi Kasei Corp Ink jet ink and method for forming metal-containing thin film using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003506882A (en) * 1999-08-06 2003-02-18 パレレック,インコーポレイテッド Diffusion barrier and adhesive for application of PARMOD ™ to rigid printed wiring boards
JP2004277627A (en) * 2003-03-18 2004-10-07 Asahi Kasei Corp Ink jet ink and method for forming metal-containing thin film using the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008200875A (en) * 2007-02-16 2008-09-04 Asahi Kasei Corp LAMINATE AND METHOD FOR PRODUCING LAMINATE
JP2010135776A (en) * 2008-11-05 2010-06-17 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of forming conductive circuit
JP2010251739A (en) * 2009-03-27 2010-11-04 Furukawa Electric Co Ltd:The Method for forming conductive film or conductive circuit, and heating furnace for forming conductive film or conductive circuit

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