铜微粒分散体、导电膜形成方法以及电路板的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本发明涉及铜微粒分散体、使用该铜微粒分散体的导电膜形成方法以及通过使用该导电膜形成方法而制备的电路板。
【背景技术】
[0002]传统上，印刷电路板通过光刻在基材上形成铜箔电路。光刻需要蚀刻铜箔的步骤，其招致例如处理由蚀刻产生的废水的费用。
[0003]作为无需蚀刻的技术，已知一种使用铜微粒分散体(铜油墨)在基材上形成导电膜(conductive membrane)(导电膜(conductive film))的方法，该铜微粒分散体含有在分散介质中的铜微粒(铜纳米微粒)(例如参见专利文献I)。根据该方法，在基材上形成铜微粒分散体的涂层，并且使涂层干燥以形成铜微粒层。使铜微粒层通过用光辐照而进行光烧结，从而形成具有低电阻的导电膜。
[0004]然而，即使提高上述方法中用于光烧结的辐照光的能量，光烧结有可能进行不充分，从而不能形成具有低电阻的导电膜。
[0005]引用列表
[0006]专利文献1:美国专利申请号2008/0286488
[0007]发明概述
[0008]技术问题
[0009]提出本发明以解决上述问题，且本发明的目的在于提供铜微粒分散体，其能够通过光烧结促进具有低电阻的导电膜的形成。
[0010]解决问题的方案
[0011]根据本发明的铜微粒分散体包含分散介质和分散于该分散介质中的铜微粒。铜微粒分散体含有烧结助剂。烧结助剂是在高于环境温度的温度下从铜除去铜氧化物的化合物。
[0012]在铜微粒分散体中，该高于环境温度的温度优选通过用使所述铜微粒光烧结的光辐照而获得。
[0013]在铜微粒分散体中，烧结助剂优选是在高于环境温度的温度下与铜形成络合物的化合物。
[0014]在铜微粒分散体中，该化合物优选选自醇、磷酸酯、羧酸、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、胺、膦酸、β - 二酮、乙炔二醇、硫醚和硫酸酯。
[0015]在铜微粒分散体中，烧结助剂可以是在高于环境温度的温度下溶解铜氧化物的酸。
[0016]在铜微粒分散体中，该酸优选为乙酸。
[0017]在铜微粒分散体中，烧结助剂可以是在高于环境温度的温度下溶解铜氧化物的碱。
[0018]在铜微粒分散体中，该碱优选为氢氧化钾。
[0019]根据本发明的导电膜形成方法包括以下步骤:在基体材料上形成包含铜微粒分散体的涂层；和用光辐照该涂层以使该涂层中的铜微粒光烧结，由此形成导电膜。
[0020]在根据本发明的电路板中，在含有基体材料的基材上提供具有导电膜的电路，该导电膜通过该导电膜形成方法而形成。
[0021]发明的有益效果
[0022]根据本发明的铜微粒分散体，通过光烧结可以很容易地形成具有低电阻的导电膜，因为烧结助剂在铜微粒的光烧结期间从铜微粒除去表面氧化物涂层。
[0023]附图简要说明
[0024][图1]
[0025]图1 (a)至I (d)是以时间顺序显示使用根据本发明的一个实施方式的铜微粒分散体形成导电膜的横截面示意图。
[0026]实施方式描述
[0027]描述根据本发明的一个实施方式的铜微粒分散体。铜微粒分散体包含分散介质和铜微粒。铜微粒分散于分散介质中。铜微粒分散体含有烧结助剂。烧结助剂是在高于环境温度的温度下从铜除去铜氧化物的化合物。铜氧化物包括铜(I)氧化物和铜(II )氧化物。高于环境温度的温度通过用使铜微粒光烧结的光辐照而获得。
[0028]烧结助剂是例如在高于环境温度的温度下与铜形成络合物的化合物。这样的化合物通过与铜形成络合物而从铜除去氧化物。该化合物的实例包括但不限于醇、磷酸酯、羧酸、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、胺、膦酸、二酮、乙炔二醇、硫醚、硫酸酯和类似物。
[0029]烧结助剂可以是在高于环境温度的温度下溶解铜氧化物的酸。这样的酸通过溶解铜氧化物而从铜除去氧化物。该酸例如为乙酸，但不限于此。
[0030]烧结助剂可以是在高于环境温度的温度下溶解铜氧化物的碱。这样的碱通过溶解铜氧化物而从铜除去氧化物。该碱例如为氢氧化钾，但不限于此。
[0031]烧结助剂可以是在高于环境温度的温度下还原铜氧化物而从铜除去氧化物的化合物。
[0032]这些烧结助剂可以单独使用或以两种或更多种的混合物形式使用。
[0033]在本实施方式中，铜微粒是平均粒径为约20nm或更大至约1500nm或更少的铜颗粒。对铜微粒的粒径没有限制，只要铜微粒是分散于分散介质中。可以单独使用具有一个平均粒径的铜微粒，或者可以以混合物的形式使用具有两种或更多种平均粒径的铜微粒。铜微粒分散体是液体分散体系，其中铜微粒分散在分散介质中。该分散介质是液体，例如醇，但不限于此。
[0034]向例如分散介质添加烧结助剂。可以在铜微粒分散体的制造期间添加烧结助剂，或在制造铜微粒分散体之后并在其使用之前添加烧结助剂。烧结助剂的实例包括但不限于羧酸、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、胺、膦酸、二酮、乙炔二醇、硫醚、硫酸酯和类似物。
[0035]在本实施方式中，向分散介质添加分散剂。分散剂使铜微粒分散于分散介质中。当不使用分散剂而分散铜微粒时，可以不添加分散剂。
[0036]烧结助剂可以是也用作分散剂的化合物。这样的烧结助剂的实例包括但不限于磷酸酯和类似物。
[0037]烧结助剂可以是也用作分散介质的化合物。这样的烧结助剂的实例包括但不限于醇，如二甘醇和二甘醇单乙醚。
[0038]将参照图1 (a)至I (d)描述使用该实施方式的铜微粒分散体的导电膜形成方法。如图1 (a)和I (b)中所示，首先在基体材料3上形成包含铜微粒分散体I的涂层2。在涂层2中，分散有铜微粒11。涂层2通过例如印刷法形成。在印刷法中，铜微粒分散体I用作印刷油墨，通过印刷设备在物体上印刷预先确定的图案，由此形成该图案的涂层2。印刷设备是例如丝网印刷机、喷墨印刷机或类似物。涂层2可以通过旋涂或类似方法形成。基体材料3的实例包括但不限于玻璃、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、玻璃环氧树脂、陶瓷、金属、纸和类似物。
[0039]接着，使涂层2干燥。涂层2的干燥是在环境温度下进行或通过加热至烧结助剂几乎不发生化学变化的温度范围内进行。如图1(c)中所示，涂层2的液体组分是通过干燥涂层2而蒸发；然而铜微粒11和烧结助剂保留在涂层2中。可以省略用于干燥涂层2的干燥步骤。例如，当分散介质还用作烧结助剂时，省略干燥步骤。
[0040]在随后的步骤中，用光辐照干燥涂层2。在涂层2中的铜微粒11通过光能被光烧结。铜微粒11在光烧结期间相互熔合，并焊接至基体材料3。光烧结是在室温下在空气中进行。用于光烧结的光源是例如氙灯。光源可以用激光装置代替。光源发射的光的能量范围为0.5J/cm2或更多至30J/cm2或更少。福照时间为0.1ms或更多至10ms或更少。福照频率可以为一次或多于一次(多步骤辐照)。可以用不同量的光能量进行几次辐照。光能量和辐照频率不限于这些值。如图1 (d)所示，由于涂层2中铜微粒11的光烧结，涂层2经历块化(bulking)，由此形成导电膜4。所形成的导电膜4的结构是连续涂层。当省略光辐照之前的涂层2的干燥时，当涂层2中的铜微粒11被光烧结时，涂层2同时通过光辐照而干燥。
[0041]铜微粒11的表面被氧氧化并且被表面氧化物涂层覆盖。表面氧化物涂层在光烧结期间防止包含铜微粒11的涂层2的块化。常规上认为，铜微粒11的表面氧化物涂层在光烧结期间通过光还原被光的能量还原为金属铜。然而，根据本发明的发明人的实验，即使提高光烧结期间用于辐照的光能，涂层2的块化可能是不充分的。此外，当辐照的光能过大时，涂层2可能被损坏；因此，对于光烧结期间用于辐照的光能的量是有限制的。本发明的发明人认为，由于单独的光能不足以从铜微粒11除去表面氧化物涂层，因此光烧结进行不充分，并且涂层2的块化可能是不充分的。
[0042]本发明的发明人通过大量的实验发现，通过经由化学反应从铜微粒11除去表面氧化涂层可促进光烧结。在本实施方式中，烧结助剂在涂层2用光辐照之前的温度(即，环境温度)下几乎不与铜微粒11的表面氧化物涂层发生化学反应。铜微粒11的表面氧化涂层防止微粒内部的氧化。当用使铜微粒11光烧结的光辐照涂层2时，铜微粒11吸收光能而变为高温。存在于涂层2中的烧结助剂被高温的铜微粒11加热至高温(高于环