JP5736244B2 - Method for producing metal fine particles - Google Patents
Method for producing metal fine particles Download PDFInfo
- Publication number
- JP5736244B2 JP5736244B2 JP2011134017A JP2011134017A JP5736244B2 JP 5736244 B2 JP5736244 B2 JP 5736244B2 JP 2011134017 A JP2011134017 A JP 2011134017A JP 2011134017 A JP2011134017 A JP 2011134017A JP 5736244 B2 JP5736244 B2 JP 5736244B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acid
- fine particles
- carboxylic acid
- metal
- amine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、金属微粒子の製造方法に関し、特に、インクジェット法にて金属配線や透明導電膜等の所定膜を形成するのに利用される金属微粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing metal fine particles, and more particularly to a method for producing metal fine particles used for forming a predetermined film such as a metal wiring or a transparent conductive film by an ink jet method.
半導体デバイスの製造工程において、金属配線膜や透明導電膜等の所定膜の形成に所謂インクジェット法を用いることが従来から知られている。このものでは、インジェット式の塗布装置を用い、金属微粒子が分散した分散液を基材表面に直接塗布し、この塗布した分散液を乾燥、焼成する。分散液を焼成することで、金属微粒子表面を覆う有機酸やアミンのような分散剤が脱離して金属微粒子同士が焼結し、上記所定膜が得られる。これによれば、リソグラフィー工程やエッチング工程等が省略でき、設備コストや生産コストを低減できるという利点がある。 In the manufacturing process of a semiconductor device, it is conventionally known to use a so-called inkjet method for forming a predetermined film such as a metal wiring film or a transparent conductive film. In this apparatus, an in-jet type coating apparatus is used, and a dispersion liquid in which metal fine particles are dispersed is directly applied to the surface of the substrate, and the applied dispersion liquid is dried and fired. By firing the dispersion, the dispersing agent such as an organic acid or amine that covers the surface of the metal fine particles is released, and the metal fine particles are sintered together, and the predetermined film is obtained. According to this, a lithography process, an etching process, etc. can be skipped, and there exists an advantage that an installation cost and a production cost can be reduced.
上記金属微粒子を製造する方法としては、ガス中蒸発法や化学還元法を用いることが例えば特許文献1で知られている。ガス中蒸発法では、槽内に金属原料を収容し、減圧下で金属原料を蒸発させ、この蒸発させた金属蒸気を冷却捕集する際に、分散剤を含んでなる有機溶媒の蒸気を導入して金属が粒成長する段階においてその表面を有機溶媒と接触させ、得られる金属微粒子が単独でかつ均一に有機溶媒中にコロイド状に分散した金属微粒子含有液を得る。また、化学還元法では、有機金属化合物を非極性溶媒に溶解して得た液に分散剤たる還元剤を添加し、必要に応じて加熱することで、金属微粒子が分散した金属微粒子含有液を得る。 As a method for producing the metal fine particles, for example, Patent Document 1 discloses that a gas evaporation method or a chemical reduction method is used. In the gas evaporation method, a metal raw material is housed in a tank, the metal raw material is evaporated under reduced pressure, and an organic solvent vapor containing a dispersant is introduced when the evaporated metal vapor is cooled and collected. Then, the surface of the metal is brought into contact with an organic solvent at the stage of grain growth to obtain a metal fine particle-containing liquid in which the obtained metal fine particles are singly and uniformly dispersed in a colloidal form in the organic solvent. In the chemical reduction method, a reducing agent as a dispersant is added to a solution obtained by dissolving an organometallic compound in a nonpolar solvent, and heated as necessary to obtain a metal fine particle-containing liquid in which metal fine particles are dispersed. obtain.
そして、このように得られた金属微粒子含有液に、金属微粒子の分散安定性を改善するためにアルキルアミン、カルボン酸アミド、アミノカルボン酸塩の中から選ばれた少なくとも1種を添加、混合する。次に、低分子量の極性溶媒を加えて該金属微粒子を沈降させ、その上澄み液をデカンテーションなどにより流出させる工程を複数回繰り返して有機溶媒を除去する。これにより、粒径100nm以下の金属微粒子が回収される。 Then, in order to improve the dispersion stability of the metal fine particles, at least one selected from alkylamines, carboxylic acid amides, and aminocarboxylates is added to and mixed with the metal fine particle-containing liquid thus obtained. . Next, a step of adding a low molecular weight polar solvent to precipitate the metal fine particles and allowing the supernatant liquid to flow out by decantation is repeated a plurality of times to remove the organic solvent. Thereby, metal fine particles having a particle size of 100 nm or less are recovered.
ところで、近年では、基材として、ガラス基板以外に樹脂や紙製等の耐熱性の低いものが利用されており、また、半導体デバイスの更なる性能向上や生産性向上等が求められている。このため、上記分散液を幅広い用途に適用することが求められ、しかも、分散液の用途によっては一層の低温焼成化が求められている。 By the way, in recent years, materials having low heat resistance such as resin and paper are used as a base material in addition to a glass substrate, and further performance improvement and productivity improvement of a semiconductor device are required. For this reason, it is required to apply the above dispersion liquid to a wide range of uses, and depending on the use of the dispersion liquid, further low-temperature firing is required.
低温焼成化を達成するために、表面が脂肪酸で覆われた金属微粒子を生成し、この脂肪酸の一部を炭素数1〜7のアミンで置換し、このアミンを炭素数8〜20のアミンで更に置換する方法が例えば特許文献2で知られている。脂肪酸の分解温度よりも炭素数8〜20のアミンの分解温度の方が低いため、焼成温度を低くすることができるものの、このように脂肪酸の一部を炭素数8〜20のアミンに置換するだけでは、充分な低温焼成化を達成できない場合や、さらには、金属微粒子の分散安定性が低下し、該金属微粒子の凝集により、分散液中に沈降が発生する場合がある。 In order to achieve low-temperature baking, metal fine particles whose surfaces are covered with fatty acids are generated, a part of the fatty acids are substituted with amines having 1 to 7 carbon atoms, and the amines are replaced with amines having 8 to 20 carbon atoms. A method for further replacement is known from Patent Document 2, for example. Since the decomposition temperature of amines having 8 to 20 carbon atoms is lower than the decomposition temperature of fatty acids, the calcination temperature can be lowered, but in this way a part of fatty acids is substituted with amines having 8 to 20 carbon atoms. However, there are cases where sufficient low-temperature firing cannot be achieved, and further, the dispersion stability of the metal fine particles is lowered, and the metal fine particles are aggregated to cause sedimentation in the dispersion.
ここで、分散液の焼成温度、すなわち、金属微粒子の表面を覆う分散剤が、該金属微粒子表面から脱離する温度は、金属微粒子の表面を覆うカルボン酸(脂肪酸)やアミンのような分散剤の分子量に依存する。このため、一層の低温焼成化を達成するには、金属微粒子の表面を分子量の小さい分散剤で覆うことが考えられる。然し、例えばガス中蒸発法により金属微粒子を生成する場合に分子量の小さいカルボン酸を分散剤として用いると、このようなカルボン酸は蒸気圧が高いことから、蒸発中に槽内の圧力が上昇して金属材料が蒸発されなくなり、金属微粒子を安定に生成することができないという問題があった。 Here, the firing temperature of the dispersion, that is, the temperature at which the dispersant covering the surface of the metal fine particles is detached from the surface of the metal fine particles is determined by a dispersant such as carboxylic acid (fatty acid) or amine covering the surface of the metal fine particles. Depends on the molecular weight. For this reason, in order to achieve further low-temperature firing, it is conceivable to cover the surface of the metal fine particles with a dispersant having a low molecular weight. However, for example, when producing fine metal particles by gas evaporation method, if a carboxylic acid having a low molecular weight is used as a dispersant, such a carboxylic acid has a high vapor pressure. As a result, the metal material is not evaporated and the metal fine particles cannot be stably generated.
他方、例えば化学還元法により金属微粒子を生成する場合に分子量の小さい分散剤を用いると、金属微粒子の分散安定性が低下するため、金属微粒子を安定に生成できないという問題があった。このような金属微粒子の分散安定性が低下した分散液を、例えばインクジェット法で塗布するインクとして用いる場合、インクジェットヘッドの微細なノズルから安定に吐出させることが困難となる。 On the other hand, for example, when metal fine particles are produced by a chemical reduction method, if a dispersing agent having a small molecular weight is used, the dispersion stability of the metal fine particles is lowered, so that there is a problem that the metal fine particles cannot be produced stably. When such a dispersion liquid in which the dispersion stability of the metal fine particles is lowered is used as an ink to be applied by, for example, an ink jet method, it is difficult to stably discharge the ink from fine nozzles of the ink jet head.
本発明は、以上の点に鑑み、金属微粒子を安定に生成でき、金属微粒子が孤立状態で分散した分散液を焼成するときに分散液の用途に応じた焼成温度で焼成可能な金属微粒子の製造方法を提供することをその課題とするものである。 In view of the above points, the present invention can produce metal fine particles that can stably produce metal fine particles and can be fired at a firing temperature according to the use of the dispersion when firing a dispersion in which the metal fine particles are dispersed in an isolated state. The problem is to provide a method.
上記課題を解決するために、本発明の金属微粒子の製造方法は、直鎖又は分岐構造を有する炭素数6〜18の第1のカルボン酸で表面が覆われた金属微粒子を生成する第1工程と、第1工程で生成された金属微粒子を、直鎖又は分岐構造を有する炭素数4〜22の第2のカルボン酸と混合し、金属微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸を第2のカルボン酸に置換する第2工程と、表面が第2のカルボン酸で覆われた金属微粒子を、直鎖又は分岐構造を有する炭素数4〜22の1級アミンと混合し、表面が第2のカルボン酸及び該1級アミンで覆われた金属微粒子を得る第3工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for producing metal fine particles of the present invention includes a first step of generating metal fine particles whose surface is covered with a first carboxylic acid having 6 to 18 carbon atoms having a linear or branched structure. And the metal fine particles generated in the first step are mixed with a second carboxylic acid having 4 to 22 carbon atoms having a linear or branched structure, and the first carboxylic acid covering the surface of the metal fine particles is mixed with the second carboxylic acid. The second step of substituting with a carboxylic acid, and the metal fine particles whose surface is covered with the second carboxylic acid are mixed with a primary amine having 4 to 22 carbon atoms having a linear or branched structure, and the surface is the second And a third step of obtaining metal fine particles covered with the carboxylic acid and the primary amine.
本発明によれば、第1工程において金属微粒子の生成に適した炭素数6〜18の第1のカルボン酸を分散剤として用いるため、金属微粒子生成時に高い分散安定性が得られ、金属微粒子を安定に生成することができる。更に、このように生成した金属微粒子を第2のカルボン酸と混合することで、金属微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸が第2のカルボン酸に置換される。さらに、表面が第2のカルボン酸で覆われた金属微粒子を上記1級アミンと混合することで、金属微粒子の表面が更に1級アミンによっても覆われるため、金属微粒子の分散安定性を向上させることができる。従って、金属微粒子の分散液を作製する場合に、用途に適した第2のカルボン酸を選択すれば、該分散液を基材に塗布して焼成するときに分散液の用途に応じた焼成温度で焼成することできる。なお、本発明において、金属微粒子とは、粒径が100nm以下(代表的な粒径が1nm〜10nm)であるものをいう。また、本発明において、金属微粒子分散液は、金属微粒子インクや金属微粒子ペーストを含むものとする。 According to the present invention, since the first carboxylic acid having 6 to 18 carbon atoms suitable for the production of metal fine particles in the first step is used as a dispersant, high dispersion stability can be obtained when the metal fine particles are produced. It can be generated stably. Furthermore, by mixing the metal fine particles thus generated with the second carboxylic acid, the first carboxylic acid covering the surface of the metal fine particles is replaced with the second carboxylic acid. Furthermore, by mixing the metal fine particles whose surface is covered with the second carboxylic acid with the primary amine, the surface of the metal fine particles is further covered with the primary amine, thereby improving the dispersion stability of the metal fine particles. be able to. Therefore, when a dispersion of metal fine particles is prepared, if a second carboxylic acid suitable for the application is selected, a firing temperature corresponding to the use of the dispersion when the dispersion is applied to the substrate and fired. Can be fired. In the present invention, the metal fine particles mean those having a particle size of 100 nm or less (typical particle size is 1 nm to 10 nm). In the present invention, the metal fine particle dispersion includes metal fine particle ink and metal fine particle paste.
また、本発明において、前記第1工程は、槽内に金属原料と、前記第1のカルボン酸、及び第1のアミンとケトンを脱水縮合して得たイミンを含む溶媒とを収容し、減圧下でこの金属原料を加熱して蒸発させ、この蒸発したものを捕集して当該溶媒に接触させることで、表面が第1のカルボン酸及び第1のアミンで覆われた金属微粒子が分散してなる金属微粒子含有液を得る工程を有することがより望ましい。 In the present invention, the first step contains a metal raw material, a solvent containing imine obtained by dehydrating condensation of the first carboxylic acid, and the first amine and ketone in a tank, The metal raw material is heated and evaporated below, and the evaporated material is collected and brought into contact with the solvent to disperse the metal fine particles whose surface is covered with the first carboxylic acid and the first amine. It is more desirable to have a step of obtaining a liquid containing fine metal particles.
このように第1工程にて上記イミンを用いれば、上記イミンは金属微粒子の表面と接触して加水分解して第1のアミンに戻り、該第1のアミンが金属微粒子表面を被覆する。結果として、生成した金属微粒子の表面全体に亘って第1のカルボン酸及び第1のアミンで覆われるようになる。そして、第2工程にてこの第1のカルボン酸を第1のカルボン酸とは異なる第2のカルボン酸に置換し、第3工程にてこの第1のアミンを第1のアミンとは異なる1級アミンに置換すれば、金属微粒子の表面全体に亘って第2のカルボン酸及び1級アミンで覆われる。これにより、本発明の金属微粒子は一層分散性の高いものとなるため、当該金属微粒子の分散安定性が向上し、分散液中での金属微粒子の凝集を確実に防止できる。
As described above, when the imine is used in the first step, the imine contacts the surface of the metal fine particles and hydrolyzes to return to the first amine, and the first amine coats the surface of the metal fine particles. As a result, the entire surface of the generated metal fine particles is covered with the first carboxylic acid and the first amine. In the second step, the first carboxylic acid is replaced with a second carboxylic acid different from the first carboxylic acid, and in the third step, the first amine is different from the first amine. If substituted with a primary amine, the entire surface of the metal fine particles is covered with the second carboxylic acid and the primary amine. As a result, the metal fine particles of the present invention are further highly dispersible, so that the dispersion stability of the metal fine particles is improved, and aggregation of the metal fine particles in the dispersion can be reliably prevented.
本発明において、第1のカルボン酸として、ヘキサン酸、2−メチルヘプタン酸、オクタン酸、2−エチルへキサン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、2−へキシルデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、イソステアリン酸から選択された少なくとも1つを用いることが好ましく、また、第2のカルボン酸として、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、2−メチルヘプタン酸、オクタン酸、2−エチルへキサン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、2−へキシルデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、イソステアリン酸、ノナデカン酸、アラキジン酸、ベヘン酸から選択された少なくとも1つを用いることが好ましい。 In the present invention, as the first carboxylic acid, hexanoic acid, 2-methylheptanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, 2- It is preferable to use at least one selected from hexyldecanoic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, and isostearic acid, and as the second carboxylic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, 2 -Methylheptanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, 2-hexyldecanoic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid At least selected from isostearic acid, nonadecanoic acid, arachidic acid, behenic acid One is preferably used.
本発明において、1級アミンとして、ブチルアミン、ペンチルアミン、へキシルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン及びオレイルアミンから選択された少なくとも1つを用いることが好ましい。また、第1のアミンとして、ブチルアミン、ペンチルアミン、へキシルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン及びオレイルアミンから選択された少なくとも1つを用いることが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use at least one selected from butylamine, pentylamine, hexylamine, octylamine, 2-ethylhexylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, tetradecylamine and oleylamine as the primary amine. As the first amine, it is preferable to use at least one selected from butylamine, pentylamine, hexylamine, octylamine, 2-ethylhexylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, tetradecylamine and oleylamine.
本発明において用いられる金属は、Ag、Au、Ni、Pd、Rh、Ru、In、Sn、Cu及びPtから選択された少なくとも1種の金属又はこれらの金属の少なくとも2種からなる合金であり、目的・用途に応じて適宜選択することができる。 The metal used in the present invention is at least one metal selected from Ag, Au, Ni, Pd, Rh, Ru, In, Sn, Cu and Pt, or an alloy composed of at least two of these metals. It can be appropriately selected depending on the purpose and application.
以下、本発明の実施形態の金属微粒子の製造方法について説明する。先ず、第1工程にて、10Pa以下の圧力下で高周波誘導加熱を用いる蒸発法により金属微粒子を作製する。この第1工程では、槽内で、金属原料を蒸発させることにより生成過程の金属微粒子に第1のカルボン酸を接触させた後、冷却捕集することで、金属微粒子の表面が第1のカルボン酸で覆われた金属微粒子の生成液を得る。得られた金属微粒子の生成液にアセトンのような低分子量の極性溶媒を加えて撹拌し、静置して、金属微粒子を沈降させた後、上澄み液を除去する。このように極性溶媒を用いた金属微粒子の洗浄を繰り返し、第1のカルボン酸で表面が覆われた金属微粒子を得る。 Hereinafter, the manufacturing method of the metal microparticle of embodiment of this invention is demonstrated. First, in the first step, metal fine particles are produced by an evaporation method using high-frequency induction heating under a pressure of 10 Pa or less. In this first step, the metal carboxylic acid is brought into contact with the metal fine particles in the production process by evaporating the metal raw material in the tank, and then cooled and collected, so that the surface of the metal fine particles becomes the first carboxylic acid. A product liquid of metal fine particles covered with acid is obtained. A polar solvent having a low molecular weight such as acetone is added to the resulting fine metal particle production solution, stirred and allowed to settle to precipitate the fine metal particles, and then the supernatant is removed. In this way, washing of the metal fine particles using the polar solvent is repeated to obtain metal fine particles whose surface is covered with the first carboxylic acid.
ここで、第1のカルボン酸としては、金属微粒子を安定して生成するのに適したものを用いることができる。例えば、ヘキサン酸、2−メチルヘプタン酸、オクタン酸、2−エチルへキサン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、2−へキシルデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、イソステアリン酸から選択された少なくとも1つを用いることが好ましい。 Here, as the first carboxylic acid, one suitable for stably generating metal fine particles can be used. For example, hexanoic acid, 2-methylheptanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, 2-hexyldecanoic acid, stearic acid, oleic acid It is preferable to use at least one selected from linoleic acid, linolenic acid, and isostearic acid.
金属原料としては、例えば、Ag、Au、Ni、Pd、Rh、Ru、In,Sn,Cu及びPtから選択された少なくとも1種の金属又はこれらの金属の少なくとも2種からなる合金を、目的や用途に応じて適宜選択することができる。例えば、メッキ用としてAuを選択することができ、配線用としてAgを選択することができる。 Examples of the metal raw material include at least one metal selected from Ag, Au, Ni, Pd, Rh, Ru, In, Sn, Cu, and Pt, or an alloy composed of at least two of these metals. It can select suitably according to a use. For example, Au can be selected for plating, and Ag can be selected for wiring.
なお、第1工程にて、予め第1のアミンとケトンとを反応させ脱水縮合して得たイミンを槽内に収容しておき、槽内で、生成過程の金属微粒子にイミンを接触させた後、冷却捕集することで、表面が第1のカルボン酸と第1のアミンで覆われた金属微粒子の生成液を得ることがより好ましい。該イミンは、金属微粒子の表面と接触する際に加水分解して第1のアミンに戻り、該第1のアミンが金属微粒子の表面を覆うようになる。 In the first step, the imine obtained by dehydrating and condensing the first amine and the ketone in advance was accommodated in the tank, and the imine was brought into contact with the fine metal particles in the generation process in the tank. Thereafter, it is more preferable to obtain a product liquid of metal fine particles whose surface is covered with the first carboxylic acid and the first amine by collecting by cooling. The imine hydrolyzes back to the first amine when coming into contact with the surface of the metal fine particles, and the first amine covers the surface of the metal fine particles.
イミンを得るための原料となる第1のアミンとしては、炭素数6のへキシルアミン、炭素数8のオクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、炭素数9のノニルアミン、炭素数10のデシルアミン、炭素数12のドデシルアミン、炭素数14のテトラデシルアミン及び炭素数18のオレイルアミンから選ばれる1種類以上を用いることが好ましい。第1のアミンと反応させてイミンを得るためのケトンとしては、特に限定されないが、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトンなどを好ましく用いることができる。 Examples of the first amine used as a raw material for obtaining imine include hexylamine having 6 carbon atoms, octylamine having 8 carbon atoms, 2-ethylhexylamine, nonylamine having 9 carbon atoms, decylamine having 10 carbon atoms, and 12 carbon atoms. It is preferable to use one or more selected from dodecylamine, tetradecylamine having 14 carbon atoms, and oleylamine having 18 carbon atoms. Although it does not specifically limit as a ketone for making it react with a 1st amine and obtaining imine, Acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, etc. can be used preferably.
第2工程では、上記第1工程で得られた金属微粒子を、第2のカルボン酸と混合して、金属微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸を第2のカルボン酸に置換する。ここで、第2のカルボン酸としては、金属微粒子分散液の用途に適しており、この用途に応じた焼成温度で脱離するものを用いることができる。例えば、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、2−メチルヘプタン酸、オクタン酸、2−エチルへキサン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、2−へキシルデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、イソステアリン酸、ノナデカン酸、アラキジン酸、ベヘン酸から選択された少なくとも1つを用いることが好ましい。例えば、該金属微粒子の分散液を塗布する基板に許容される熱履歴が200℃以下である場合の用途では、オクタン酸を用いることが好ましく、また、該金属微粒子の分散液を塗布する基板に許容される熱履歴が230℃以上でも良い場合の用途では、オレイン酸を用いることが好ましい。 In the second step, the metal fine particles obtained in the first step are mixed with the second carboxylic acid, and the first carboxylic acid covering the surface of the metal fine particles is replaced with the second carboxylic acid. Here, as the second carboxylic acid, one that is suitable for the use of the metal fine particle dispersion and can be removed at a firing temperature corresponding to the use can be used. For example, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, 2-methylheptanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, 2-hexyldecanoic acid Preferably, at least one selected from stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, isostearic acid, nonadecanoic acid, arachidic acid and behenic acid is used. For example, it is preferable to use octanoic acid in applications where the thermal history allowed for the substrate to which the metal fine particle dispersion is applied is 200 ° C. or less, and for the substrate to which the metal fine particle dispersion is applied. For applications where the acceptable thermal history may be 230 ° C. or higher, it is preferable to use oleic acid.
第3工程では、上記第2工程でカルボン酸が置換された金属微粒子を上記方法を用いて洗浄し、洗浄後の金属微粒子を、さらに、1級アミンと混合して、金属微粒子表面が該1級アミンで覆われた金属微粒子を得る。なお、上記第1工程で得られた金属微粒子の表面が第1のアミンで覆われていた場合には、第3工程にて、金属微粒子の表面を覆っていた第1のアミンが該1級アミンで置換される。1級アミンとしては、炭素数4〜22のものが好適に用いられる。例えば、炭素数4のブチルアミン、炭素数5のペンチルアミン、炭素数6のへキシルアミン、炭素数8のオクチルアミン、炭素数9のノニルアミン、炭素数10のデシルアミン、炭素数12のドデシルアミン、炭素数14のテトラデシルアミン及び炭素数18のオレイルアミンから選択された少なくとも1つを用いることが好ましい。 In the third step, the metal fine particles substituted with the carboxylic acid in the second step are washed using the above method, and the washed metal fine particles are further mixed with a primary amine so that the surface of the metal fine particles is the 1 Metal fine particles covered with secondary amine are obtained. When the surface of the metal fine particles obtained in the first step is covered with the first amine, the first amine covering the surface of the metal fine particles in the third step is the primary. Substituted with amine. As the primary amine, those having 4 to 22 carbon atoms are preferably used. For example, butylamine having 4 carbon atoms, pentylamine having 5 carbon atoms, hexylamine having 6 carbon atoms, octylamine having 8 carbon atoms, nonylamine having 9 carbon atoms, decylamine having 10 carbon atoms, dodecylamine having 12 carbon atoms, carbon number It is preferable to use at least one selected from 14 tetradecylamines and 18 oleylamines.
上記第3工程で得られた金属微粒子を溶媒に分散させることにより、金属微粒子の分散液を調製する。この分散液調整用の溶媒としては、極性の弱い溶媒であって、主鎖の炭素数が6〜18である有機溶媒を用いることが好ましく、例えば、ヘキサン、へプタン、オクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカンのような長鎖炭化水素;シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロドデセンのような環状炭化水素;ベンゼン、キシレン、トリメチルベンゼン、ドデシルベンゼンのような芳香族炭化水素;及び、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、シクロヘキサノール、テルピネオールのようなアルコールを単独で又は混合して用いることができる。 A dispersion of metal fine particles is prepared by dispersing the metal fine particles obtained in the third step in a solvent. As the solvent for adjusting the dispersion, an organic solvent having a weak polarity and having 6 to 18 carbon atoms in the main chain is preferably used. For example, hexane, heptane, octane, decane, undecane, Long chain hydrocarbons such as dodecane, tridecane, tetradecane; cyclic hydrocarbons such as cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclododecene; aromatic hydrocarbons such as benzene, xylene, trimethylbenzene, dodecylbenzene; and hexanol, Alcohols such as heptanol, octanol, decanol, cyclohexanol, and terpineol can be used alone or in admixture.
以下、表面が第1のカルボン酸であるオレイン酸で覆われたAu微粒子を得て、得られたAu微粒子の表面を覆うオレイン酸を第2のカルボン酸であるオクタン酸に置換し、更に1級アミンであるオクチルアミンでAu微粒子の表面を覆う場合を例に、本発明の実施形態の金属微粒子の製造方法について説明する。 Thereafter, Au fine particles whose surfaces are covered with oleic acid which is the first carboxylic acid are obtained, oleic acid which covers the surfaces of the obtained Au fine particles is substituted with octanoic acid which is the second carboxylic acid, and further 1 The method for producing metal fine particles according to the embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case where the surface of Au fine particles is covered with octylamine which is a secondary amine.
10Pa以下の圧力下で高周波誘導加熱を用いる蒸発法によりAu微粒子を作製する際に、槽内で、生成過程のAu微粒子250gにオレイン酸60gを接触させた後、冷却捕集して、表面がオレイン酸で覆われたAu微粒子の生成液を得る。この生成液を槽から取り出し、取り出した生成液にアセトンを添加してAu微粒子を沈降させ、上澄み液をデカンテーションなどにより流出させる(以降、この作業を「洗浄工程」という)。このとき、生成液1容量に対してアセトン10容量を添加する。この洗浄工程を複数回繰り返し、室温での乾燥により溶媒を除去することで、表面がオレイン酸で覆われたAu微粒子を得る。 When producing Au fine particles by an evaporation method using high-frequency induction heating under a pressure of 10 Pa or less, 60 g of oleic acid was brought into contact with 250 g of Au fine particles in the generation process in the tank, and then cooled and collected to obtain a surface. A production solution of Au fine particles covered with oleic acid is obtained. The product liquid is taken out from the tank, acetone is added to the taken-out product liquid to precipitate Au fine particles, and the supernatant liquid is discharged by decantation or the like (hereinafter, this operation is referred to as “cleaning step”). At this time, 10 volumes of acetone are added to 1 volume of the product liquid. By repeating this washing step a plurality of times and removing the solvent by drying at room temperature, Au fine particles whose surface is covered with oleic acid are obtained.
表面が第1のカルボン酸であるオレイン酸で覆われたAu微粒子を、第2のカルボン酸であるオクタン酸150gと混合し、攪拌する。これにより、Au微粒子の表面を覆うオレイン酸がオクタン酸に置換され、表面がオクタン酸で覆われたAu微粒子を含有するAu微粒子含有液が得られる。得られたAu微粒子含有液1容量に対し、アセトンを10容量添加して行う上記洗浄工程を複数回繰り返し、室温での乾燥により溶媒を除去することで、表面が第2のカルボン酸であるオクタン酸で覆われたAu微粒子が得られる。 Au fine particles whose surface is covered with oleic acid, which is the first carboxylic acid, are mixed with 150 g of octanoic acid, which is the second carboxylic acid, and stirred. Thereby, oleic acid covering the surface of the Au fine particles is replaced with octanoic acid, and an Au fine particle-containing liquid containing Au fine particles whose surface is covered with octanoic acid is obtained. The above washing step performed by adding 10 volumes of acetone to 1 volume of the obtained Au fine particle-containing liquid is repeated a plurality of times, and the solvent is removed by drying at room temperature, so that the octane surface is the second carboxylic acid. Au fine particles covered with acid are obtained.
このようにカルボン酸が置換されたAu微粒子を、1級アミンであるオクチルアミン50gと混合し、攪拌する。これにより、表面が更に1級アミンであるオクチルアミンで更に覆われたAu微粒子を含有するAu微粒子含有液が得られる。得られたAu微粒子含有液に対してアセトンを添加して行う上記洗浄工程を複数回繰り返し、室温での乾燥により溶媒を除去することで、表面が第2のカルボン酸であるオクタン酸及び1級アミンであるオクチルアミンで覆われたAu微粒子が得られる。 The Au fine particles substituted with carboxylic acid in this way are mixed with 50 g of primary amine octylamine and stirred. Thereby, an Au fine particle-containing liquid containing Au fine particles whose surface is further covered with octylamine which is a primary amine is obtained. The above washing step performed by adding acetone to the obtained Au fine particle-containing liquid is repeated a plurality of times, and the solvent is removed by drying at room temperature, whereby the surface is octanoic acid and the first grade which are the second carboxylic acids. Au fine particles covered with octylamine, which is an amine, are obtained.
表面が第2のカルボン酸であるオクタン酸及び1級アミンであるオクチルアミンで覆われたAu微粒子に分散用のシクロドデセン150gを加えてAu微粒子分散液を得る。得られたAu微粒子分散液を加熱して所定の濃度(例えば、Au微粒子インクとして用いる場合には50重量%、Au微粒子ペーストとして用いる場合には80重量%)に濃縮する。そして、この濃縮したAu微粒子分散液をスピンコート法により基材たるガラス基板の表面に直接塗布し、この塗布した分散液を乾燥し、大気中で、例えば、150℃〜230℃の温度で90分焼成することでAu膜が形成される。尚、基材としては、ガラス基板以外に、例えば、ポリイミド、PENフィルム、ポリカーボネイト、PETフィルム、ガラス上にTFT(薄膜トランジスタ)が形成されているものを用いることができる。また、分散液の塗布方法としては、スピンコート法のほかに、インクジェット法を用いることができる。 150 g of cyclododecene for dispersion is added to Au fine particles whose surface is covered with octanoic acid as the second carboxylic acid and octylamine as the primary amine to obtain an Au fine particle dispersion. The obtained Au fine particle dispersion is heated and concentrated to a predetermined concentration (for example, 50% by weight when used as an Au fine particle ink and 80% by weight when used as an Au fine particle paste). Then, this concentrated Au fine particle dispersion is directly applied to the surface of a glass substrate as a base material by a spin coating method, and this applied dispersion is dried, and in the atmosphere, for example, at a temperature of 150 ° C. to 230 ° C. at 90 ° C. An Au film is formed by partial firing. As the substrate, in addition to the glass substrate, for example, polyimide, PEN film, polycarbonate, PET film, or a substrate in which a TFT (thin film transistor) is formed on glass can be used. In addition to the spin coating method, an inkjet method can be used as a method for applying the dispersion.
以上説明した実施形態によれば、真空蒸発法により表面が第1のカルボン酸であるオレイン酸で覆われたAu微粒子を生成した。このとき、分散剤としてAu微粒子の生成に適した炭素数18の(比較的分子量の大きい)オレイン酸を用いるため、Au微粒子の生成時に高い分散安定性が得られ、Au微粒子を安定に生成することができる。このように生成したAu微粒子を第2のカルボン酸であるオクタン酸と混合することにより、Au微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸であるオレイン酸が第2のカルボン酸であるオクタン酸に置換される。さらに、表面が第2のカルボン酸であるオクタン酸で覆われたAu微粒子を1級アミンであるオクチルアミンと混合することにより、Au微粒子の表面が更に1級アミンであるオクチルアミンによっても覆われるため、Au微粒子の分散安定性を更に向上させることができる。Au微粒子分散液の用途(低温焼成化)に適した第2のカルボン酸であるオクタン酸および1級アミンであるオクチルアミンでAu微粒子の表面を覆うことで、当該用途に応じた焼成温度で分散液を焼成することができる。従って、本実施形態によれば、Au微粒子を安定に生成でき、Au微粒子の分散液を焼成するときに、分散液の用途に応じた焼成温度で焼成可能なAu微粒子を製造することができる。 According to the embodiment described above, Au fine particles whose surface is covered with oleic acid, which is the first carboxylic acid, are generated by a vacuum evaporation method. At this time, since oleic acid having 18 carbon atoms (relatively large molecular weight) suitable for the production of Au fine particles is used as a dispersing agent, high dispersion stability is obtained when Au fine particles are produced, and Au fine particles are stably produced. be able to. By mixing the generated Au fine particles with the second carboxylic acid octanoic acid, the first carboxylic acid oleic acid covering the surface of the Au fine particles is replaced with the second carboxylic acid octanoic acid. Is done. Further, by mixing Au fine particles whose surface is covered with octanoic acid, which is the second carboxylic acid, with the octylamine, which is the primary amine, the surface of the Au fine particles is also covered with octylamine, which is the primary amine. Therefore, the dispersion stability of Au fine particles can be further improved. By covering the surface of the Au fine particles with octanoic acid, which is the second carboxylic acid suitable for the use (low temperature firing) of the Au fine particle dispersion, and octylamine, which is the primary amine, it is dispersed at the firing temperature according to the use. The liquid can be fired. Therefore, according to the present embodiment, Au fine particles can be stably generated, and Au fine particles that can be fired at a firing temperature corresponding to the use of the dispersion liquid can be produced when the dispersion of Au fine particles is fired.
次に、上記実施形態の効果を確認するために下記の実験(実験1)を行った。本実験1では、表面が第1のカルボン酸であるオレイン酸で覆われたAu微粒子を生成し、生成したAu微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸であるオレイン酸を第2のカルボン酸であるオクタン酸に置換し、更に表面が1級アミンであるオクチルアミンによって覆われたAu微粒子を得た(発明品1)。この発明品1のTEM写真を撮像したところ、図1に示すように、Au微粒子は凝縮することなく、高い分散性で分散していることが確認された。これによれば、Au微粒子を安定に生成できることが判る。 Next, in order to confirm the effect of the above embodiment, the following experiment (Experiment 1) was performed. In this experiment 1, Au fine particles whose surface is covered with oleic acid which is the first carboxylic acid are generated, and oleic acid which is the first carboxylic acid covering the surface of the generated Au fine particles is converted with the second carboxylic acid. Au fine particles were obtained by substituting with certain octanoic acid and covered with octylamine whose surface was a primary amine (Invention 1). When a TEM photograph of the product 1 of the present invention was taken, it was confirmed that the Au fine particles were dispersed with high dispersibility without condensing as shown in FIG. This shows that Au fine particles can be generated stably.
そして、発明品1をシクロドデセン中に孤立状態で分散させてAu微粒子分散液を得た。得られた加熱して50重量%の濃度に濃縮し、濃縮したAu微粒子分散液を基材表面にスピンコート法により塗布し、乾燥させた後、大気雰囲気中でホットプレートにより150℃の温度で90分焼成することにより、Au膜を形成した。焼成温度のみを180℃、200℃、230℃に変化させ、その他は同一条件にてAu膜を形成した。このように焼成温度を変えて形成したAu膜の膜厚は0.1〜0.3μmであり、表1に示すような比抵抗値が得られた。これによれば、分散液の用途に適した第2のカルボン酸であるオクタン酸及び1級アミンであるオクチルアミンでAu微粒子表面を覆うことで、この用途に応じた150〜230℃の焼成温度で焼成でき、結果として、比抵抗値が20μΩ・cm以下の低抵抗のAu膜が得られることが判った(図2参照)。 Inventive product 1 was dispersed in cyclododecene in an isolated state to obtain an Au fine particle dispersion. The obtained heating was concentrated to a concentration of 50% by weight, and the concentrated Au fine particle dispersion was applied to the surface of the substrate by a spin coating method, dried, and then heated at 150 ° C. by a hot plate in the air atmosphere. By baking for 90 minutes, an Au film was formed. Only the firing temperature was changed to 180 ° C., 200 ° C., and 230 ° C., and the others were formed under the same conditions. Thus, the film thickness of the Au film formed by changing the firing temperature was 0.1 to 0.3 μm, and specific resistance values as shown in Table 1 were obtained. According to this, the Au fine particle surface is covered with octanoic acid which is the second carboxylic acid suitable for the use of the dispersion and octylamine which is the primary amine, and the firing temperature of 150 to 230 ° C. according to this use. As a result, it was found that a low-resistance Au film having a specific resistance value of 20 μΩ · cm or less can be obtained (see FIG. 2).
次に、上記実験1と同様に、他の実験(実験2)を行った。本実験2では、表面が第1のカルボン酸である炭素数12のドデカン酸で覆われたAu微粒子を生成し、生成したAu微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸であるドデカン酸を第2のカルボン酸である炭素数オレイン酸に置換し、更に1級アミンであるドデシルアミンによってAu微粒子の表面を覆った。そして、上記実験1と同様に、得られたAu微粒子をシクロドデセン中に孤立状態で分散させたAu微粒子分散液を得て、得られた分散液を用いてAu膜を形成した。本実験2では、焼成温度を200℃、230℃、250℃、270℃、280℃、300℃、350℃のように変化させ、焼成時間は90分とした。このように焼成温度を変えて形成したAu膜の膜厚は0.1〜0.3μmであり、表2に示すような比抵抗値が得られた。これによれば、分散液の用途に適した第2のカルボン酸であるオレイン酸及び1級アミンであるドデシルアミンでAu微粒子表面を覆うことで、この用途に応じた230〜350℃の焼成温度で焼成でき、結果として、比抵抗値が20μΩ・cm以下のAu膜が得られることが判った(図2参照)。 Next, another experiment (Experiment 2) was performed in the same manner as Experiment 1 above. In this experiment 2, Au fine particles whose surface is covered with dodecanoic acid having 12 carbon atoms, which is the first carboxylic acid, are generated, and dodecanoic acid, which is the first carboxylic acid covering the surface of the generated Au fine particles, is secondly added. The surface of the Au fine particles was covered with dodecylamine which is a primary amine. Then, similarly to Experiment 1, an Au fine particle dispersion in which the obtained Au fine particles were dispersed in cyclododecene in an isolated state was obtained, and an Au film was formed using the obtained dispersion. In this experiment 2, the firing temperature was changed to 200 ° C., 230 ° C., 250 ° C., 270 ° C., 280 ° C., 300 ° C., 350 ° C., and the firing time was 90 minutes. Thus, the film thickness of the Au film formed by changing the firing temperature was 0.1 to 0.3 μm, and specific resistance values as shown in Table 2 were obtained. According to this, the Au fine particle surface is covered with oleic acid, which is the second carboxylic acid suitable for the use of the dispersion, and dodecylamine, which is the primary amine, so that the firing temperature is 230 to 350 ° C. according to this use. As a result, it was found that an Au film having a specific resistance value of 20 μΩ · cm or less was obtained (see FIG. 2).
次に、上記実験1及び実験2と同様に、他の実験(実験3)を行った。本実験3では、表面が第1のカルボン酸である炭素数12のドデカン酸で覆われたAu微粒子を生成し、生成したAu微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸であるドデカン酸を第2のカルボン酸であるオレイン酸に置換し、更に1級アミンであるオレイルアミンによってAu微粒子の表面を覆った。そして、上記実験1と同様に、Au微粒子をシクロドデセン中に孤立状態で分散させたAu微粒子分散液を用いて、Au膜を形成した。本実験3では、焼成温度を250℃、270℃、280℃、300℃、350℃のように変化させ、焼成時間は90分とした。このように焼成温度を変えて形成したAu膜の膜厚は、0.1〜0.3μmであり、表3に示すような比抵抗値が得られた。これによれば、分散液の用途に適した第1のカルボン酸であるオレイン酸及び1級アミンであるオレイルアミンでAu微粒子表面を覆うことで、この用途に応じた300〜350℃の焼成温度で焼成すれば、比抵抗値が20μΩ・cm以下のAu膜が得られることが判った(図2参照)。 Next, another experiment (Experiment 3) was performed in the same manner as Experiment 1 and Experiment 2 described above. In this experiment 3, Au fine particles whose surface is covered with dodecanoic acid having 12 carbon atoms, which is the first carboxylic acid, are generated, and dodecanoic acid, which is the first carboxylic acid covering the surface of the generated Au fine particles, is secondly added. The surface of the Au fine particles was covered with oleylamine which is a primary amine. Then, in the same manner as in Experiment 1, an Au film was formed using an Au fine particle dispersion in which Au fine particles were dispersed in cyclododecene in an isolated state. In Experiment 3, the firing temperature was changed to 250 ° C., 270 ° C., 280 ° C., 300 ° C., and 350 ° C., and the firing time was 90 minutes. The film thickness of the Au film thus formed by changing the firing temperature was 0.1 to 0.3 μm, and specific resistance values as shown in Table 3 were obtained. According to this, by covering the Au fine particle surface with oleic acid which is the first carboxylic acid suitable for the use of the dispersion and oleylamine which is the primary amine, at a firing temperature of 300 to 350 ° C. according to this use. It was found that an Au film having a specific resistance value of 20 μΩ · cm or less can be obtained by firing (see FIG. 2).
以下、表面が第1のカルボン酸であるオレイン酸と第1のアミンであるドデシルアミンとで覆われたAu微粒子を得て、得られたAu微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸であるオレイン酸を第2のカルボン酸であるオクタン酸に置換し、更にAu微粒子の表面を覆う第1のアミンであるドデシルアミンを1級アミンであるオクチルアミンに置換する場合を例に、本発明の他の実施形態の金属微粒子の製造方法について説明する。 Hereinafter, olein which is the first carboxylic acid covering the surface of the Au fine particles obtained by obtaining Au fine particles whose surfaces are covered with oleic acid which is the first carboxylic acid and dodecylamine which is the first amine In the case where the acid is substituted with octanoic acid, which is the second carboxylic acid, and dodecylamine, which is the first amine covering the surface of the Au fine particles, is substituted with octylamine, which is the primary amine. The manufacturing method of the metal microparticles of the embodiment will be described.
第1工程に先立ち、アセトンと第1のアミンであるドデシルアミンを反応させ脱水縮合して得たイミンを槽内に収容しておく。第1工程にて、10Pa以下の圧力下で高周波誘導加熱を用いる蒸発法によりAu微粒子を作製する際に、槽内で、生成過程のAu微粒子250gにオレイン酸60gと上記イミン150gを接触させた後、冷却捕集することで、表面が第1のカルボン酸であるオレイン酸と第1のアミンであるドデシルアミンで覆われたAu微粒子含有液を得る。このとき、上記イミンは、Au微粒子の表面と接触する際に加水分解して第1のアミンであるドデシルアミンに戻り、第1のアミンであるドデシルアミンがAu微粒子の表面を覆うようになる。Au微粒子含有液を槽から取り出し、取り出した生成液にアセトンを添加してAu微粒子を沈降させ、上澄み液をデカンテーションなどにより流出させることで、Au微粒子を洗浄する。このとき、生成液1容量に対してアセトン10容量を添加する。このようなAu微粒子の洗浄を複数回繰り返し、室温での乾燥により溶媒を除去することで、表面が第1のカルボン酸であるオレイン酸と第1のアミンであるドデシルアミンで覆われたAu微粒子を得る。 Prior to the first step, imine obtained by reacting acetone with dodecylamine, which is the first amine, and dehydrating and condensing is stored in a tank. In the first step, when producing Au fine particles by an evaporation method using high frequency induction heating under a pressure of 10 Pa or less, 60 g of oleic acid and 150 g of the above imine were brought into contact with 250 g of Au fine particles in the production process. Thereafter, by collecting by cooling, an Au fine particle-containing liquid whose surface is covered with oleic acid as the first carboxylic acid and dodecylamine as the first amine is obtained. At this time, the imine is hydrolyzed when it comes into contact with the surface of the Au fine particles and returns to the first amine, dodecylamine, so that the first amine, dodecylamine, covers the surface of the Au fine particles. The Au fine particle-containing liquid is taken out from the tank, acetone is added to the taken out product solution to precipitate the Au fine particles, and the supernatant liquid is discharged by decantation or the like to wash the Au fine particles. At this time, 10 volumes of acetone are added to 1 volume of the product liquid. By repeating such cleaning of the Au fine particles a plurality of times and removing the solvent by drying at room temperature, the Au fine particles whose surface is covered with oleic acid as the first carboxylic acid and dodecylamine as the first amine are covered. Get.
このようにして得たAu微粒子を第2のカルボン酸であるオクタン酸150gと混合し、攪拌する。これにより、Au微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸であるオレイン酸が第2のカルボン酸であるオクタン酸に置換され、表面が第2のカルボン酸であるオクタン酸と第1のアミンであるドデシルアミンで覆われたAu微粒子を含有するAu微粒子含有液が得られる。得られたAu微粒子含有液1容量に対してアセトンを10容量添加して行う上記洗浄を複数回繰り返し、室温での乾燥により溶媒を除去することで、表面が第2のカルボン酸であるオクタン酸と第1のアミンであるドデシルアミンで覆われたAu微粒子が得られる。 The Au fine particles thus obtained are mixed with 150 g of octanoic acid as the second carboxylic acid and stirred. As a result, oleic acid, which is the first carboxylic acid covering the surface of the Au fine particles, is replaced with octanoic acid, which is the second carboxylic acid, and the surface is octanoic acid, which is the second carboxylic acid, and the first amine. An Au fine particle-containing liquid containing Au fine particles covered with dodecylamine is obtained. The above washing performed by adding 10 volumes of acetone to 1 volume of the obtained Au fine particle-containing liquid is repeated a plurality of times, and the solvent is removed by drying at room temperature, so that the surface is octanoic acid, which is the second carboxylic acid. And Au fine particles covered with the first amine, dodecylamine, are obtained.
このようにカルボン酸が置換されたAu微粒子を、1級アミンであるオクチルアミン50gと混合し、攪拌する。これにより、Au微粒子の表面を覆う第1のアミンであるドデシルアミンが1級アミンであるオクチルアミンに置換され、表面が第2のカルボン酸であるオクタン酸と1級アミンであるオクチルアミンで覆われたAu微粒子を含有するAu微粒子含有液が得られる。得られたAu微粒子含有液1容量に対してアセトンを10容量添加して行う上記洗浄を複数回繰り返し、室温での乾燥により溶媒を除去することで、表面が第2のカルボン酸であるオクタン酸及び1級アミンであるオクチルアミンで覆われたAu微粒子が得られる。 The Au fine particles substituted with carboxylic acid in this way are mixed with 50 g of primary amine octylamine and stirred. As a result, dodecylamine, which is the first amine covering the surface of the Au fine particles, is replaced with octylamine, which is the primary amine, and the surface is covered with octanoic acid, which is the second carboxylic acid, and octylamine, which is the primary amine. An Au fine particle-containing liquid containing broken Au fine particles is obtained. The above washing performed by adding 10 volumes of acetone to 1 volume of the obtained Au fine particle-containing liquid is repeated a plurality of times, and the solvent is removed by drying at room temperature, so that the surface is octanoic acid, which is the second carboxylic acid. And Au fine particles covered with octylamine which is a primary amine are obtained.
上記方法で得られたAu微粒子を孤立状態で分散させるためのシクロドデセン150gを加えてAu微粒子分散液を得る。得られたAu微粒子分散液を加熱して所定の濃度(例えば、Au微粒子インクとして用いる場合には50重量%、Au微粒子ペーストとして用いる場合には80重量%)に濃縮する。そして、濃縮したAu微粒子分散液をスピンコート法によりガラス基板の表面に直接塗布し、この塗布した分散液を乾燥し、大気中で200℃の温度で90分焼成することでAu膜が形成される。このようにして得られたAu膜の焼成温度と比抵抗との関係は、実験1で得られたAu膜と実質的に同一であることを確認した。尚、基材としては、ガラス基板以外に、例えば、ポリイミド、ガラス上にTFT(薄膜トランジスタ)が形成されているものを用いることができる。また、分散液の塗布方法としては、スピンコート法のほかに、インクジェット法を用いることができる。 150 g of cyclododecene for dispersing Au fine particles obtained by the above method in an isolated state is added to obtain an Au fine particle dispersion. The obtained Au fine particle dispersion is heated and concentrated to a predetermined concentration (for example, 50% by weight when used as an Au fine particle ink and 80% by weight when used as an Au fine particle paste). Then, the concentrated Au fine particle dispersion is directly applied to the surface of the glass substrate by spin coating, and the applied dispersion is dried and baked in the atmosphere at a temperature of 200 ° C. for 90 minutes to form an Au film. The It was confirmed that the relationship between the firing temperature and the specific resistance of the Au film thus obtained was substantially the same as that of the Au film obtained in Experiment 1. As the base material, in addition to the glass substrate, for example, polyimide or a material in which a TFT (thin film transistor) is formed on glass can be used. In addition to the spin coating method, an inkjet method can be used as a method for applying the dispersion.
以上説明した他の実施形態によれば、真空蒸発法により表面が第1のカルボン酸であるオレイン酸と第1のアミンであるドデシルアミンで覆われたAu微粒子を生成した。このとき、分散剤としてAu微粒子の生成に適した第1のカルボン酸である炭素数18のオレイン酸及び第1のアミンである炭素数12のドデシルアミンを用いるため、Au微粒子の生成時に高い分散安定性が得られ、Au微粒子を安定に生成することができる。このように生成したAu微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸であるオレイン酸を第2のカルボン酸であるオクタン酸に置換し、さらに、Au微粒子の表面を覆う第1のアミンであるドデシルアミンを1級アミンであるオクチルアミンに置換することで、表面がオクタン酸とオクチルアミンで覆われたAu微粒子が覆われる。このようにAu微粒子分散液の用途(低温焼成化)に適した第2のカルボン酸であるオクタン酸及び1級アミンであるオクチルアミンでAu微粒子の表面を覆うことで、当該用途に応じた焼成温度で分散液を焼成することができる。従って、本実施形態によれば、Au微粒子を安定に生成でき、Au微粒子の分散液を焼成するときに、分散液の用途に応じた焼成温度で焼成可能なAu微粒子を製造することができる。 According to the other embodiments described above, Au fine particles whose surfaces are covered with oleic acid as the first carboxylic acid and dodecylamine as the first amine are generated by vacuum evaporation. At this time, since the carboxylic acid having 18 carbon atoms, which is the first carboxylic acid suitable for the production of Au fine particles, and dodecylamine having 12 carbon atoms, which is the first amine, are used as the dispersing agent, a high dispersion is achieved when the Au fine particles are produced. Stability is obtained, and Au fine particles can be generated stably. The oleic acid that is the first carboxylic acid that covers the surface of the Au fine particles thus generated is replaced with octanoic acid that is the second carboxylic acid, and further, dodecylamine that is the first amine that covers the surface of the Au fine particles. By substituting octylamine which is a primary amine, Au fine particles whose surfaces are covered with octanoic acid and octylamine are covered. Thus, by covering the surface of the Au fine particles with octanoic acid which is the second carboxylic acid and primary amine which is suitable for the use (low temperature firing) of the Au fine particle dispersion, firing according to the use is performed. The dispersion can be fired at temperature. Therefore, according to the present embodiment, Au fine particles can be stably generated, and Au fine particles that can be fired at a firing temperature corresponding to the use of the dispersion liquid can be produced when the dispersion of Au fine particles is fired.
また、本実施形態では、真空蒸発法によりAu微粒子を生成する際に、槽内に第1のアミンであるドデシルアミンを収容するのではなく、ケトンと第1のアミンであるドデシルアミンを反応させて脱水縮合したイミンを収容し、生成過程のAu微粒子に該イミンを接触させた。このとき、生成過程のAu微粒子の表面にて該イミンが加水分解して第1のアミンであるドデシルアミンに戻り、この第1のアミンであるドデシルアミンがAu微粒子の表面を強固に覆う。結果として、Au微粒子の分散安定性を更に向上できる。このようにイミンを経由して第1のアミンでAu微粒子表面を覆うと、その後の工程で第1のアミンを1級アミンに置換した後も、Au微粒子の分散安定性は高いまま維持される。
Moreover, in this embodiment, when producing | generating Au microparticles | fine-particles by a vacuum evaporation method, it does not contain dodecylamine which is a 1st amine in a tank, but makes a ketone and dodecylamine which is a 1st amine react. The imine dehydrated and condensed was accommodated, and the imine was brought into contact with the Au fine particles in the production process. At this time, the imine is hydrolyzed on the surface of the Au fine particles in the production process to return to the first amine, dodecylamine, and the first amine, dodecylamine, firmly covers the surface of the Au fine particles. As a result, the dispersion stability of the Au fine particles can be further improved. Thus, when the surface of the Au fine particles is covered with the first amine via the imine, the dispersion stability of the Au fine particles remains high even after the first amine is replaced with the primary amine in the subsequent step. .
Claims (4)
第1工程で生成された金属微粒子を、前記第1のカルボン酸とは異なる、直鎖又は分岐構造を有する炭素数4〜22の第2のカルボン酸と混合し、金属微粒子の表面を覆う第1のカルボン酸を第2のカルボン酸に置換する第2工程と、
表面が第2のカルボン酸で覆われた金属微粒子を、前記第1のアミンとは異なる、直鎖又は分岐構造を有する炭素数4〜22の1級アミンと混合し、表面が第2のカルボン酸及び該1級アミンで覆われた金属微粒子を得る第3工程と、を含み、
前記第1のアミンが、ヘキシルアミン、オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、オレイルアミンから選択された少なくとも1つであることを特徴とする金属微粒子の製造方法。 The tank contains a metal raw material and a solvent containing an imine obtained by dehydration condensation by reacting a first carboxylic acid having 6 to 18 carbon atoms having a linear or branched structure and a first amine with a ketone. Then, the metal raw material is heated and evaporated under reduced pressure, and the evaporated fine material is collected and brought into contact with the solvent, whereby the surface is covered with the first carboxylic acid and the first amine. A first step of generating
The metal fine particles generated in the first step are mixed with a second carboxylic acid having 4 to 22 carbon atoms having a linear or branched structure different from the first carboxylic acid to cover the surface of the metal fine particles. A second step of replacing one carboxylic acid with a second carboxylic acid;
The metal fine particles whose surface is covered with the second carboxylic acid are mixed with a primary amine having 4 to 22 carbon atoms having a linear or branched structure different from the first amine, and the surface has the second carboxylic acid. a third step of obtaining a fine metal particles covered with acid and the primary amine, only including,
The method for producing fine metal particles, wherein the first amine is at least one selected from hexylamine, octylamine, 2-ethylhexylamine, nonylamine, decylamine, dodecylamine, tetradecylamine, and oleylamine .
前記第2のカルボン酸が、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、2−メチルヘプタン酸、オクタン酸、2−エチルへキサン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、2−へキシルデカン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、イソステアリン酸、ノナデカン酸、アラキジン酸、ベヘン酸から選択された少なくとも1つであることを特徴とする請求項1記載の金属微粒子の製造方法。 Before SL first carboxylic acid, hexanoic acid, 2-methyl heptanoic acid, Kishirudekan octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, myristic acid, palmitic acid, the 2- acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, is at least one selected or isostearic acid, et al.,
The second carboxylic acid is butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, 2-methylheptanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, myristic acid, palmitic acid , Kishirudekan acid to 2-, stearic acid, No placement claim 1 Symbol for oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, isostearic acid, nonadecanoic acid, arachidic acid, wherein the at least one selected from behenic acid A method for producing fine metal particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011134017A JP5736244B2 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Method for producing metal fine particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011134017A JP5736244B2 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Method for producing metal fine particles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013001954A JP2013001954A (en) | 2013-01-07 |
| JP5736244B2 true JP5736244B2 (en) | 2015-06-17 |
Family
ID=47670840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011134017A Active JP5736244B2 (en) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Method for producing metal fine particles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5736244B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013204106A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Ulvac Japan Ltd | Method for producing metal fine particle |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6747324B2 (en) | 2017-02-06 | 2020-08-26 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for producing fine metal oxide particles |
| JP6933156B2 (en) | 2018-02-14 | 2021-09-08 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for producing metal oxide dispersion |
| JP7020223B2 (en) | 2018-03-22 | 2022-02-16 | 三菱マテリアル株式会社 | Metal oxide fine particles and their manufacturing method, dispersion liquid for forming an infrared shielding film and its manufacturing method, a method for forming an infrared shielding film, and a base material with an infrared shielding film. |
| TWI874572B (en) | 2020-02-05 | 2025-03-01 | 日商則武股份有限公司 | Gold microparticles, dispersion of gold microparticles, powder material and method for producing precious metal sintered body |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100818195B1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-03-31 | 삼성전기주식회사 | Method for producing metal nanoparticles and metal nanoparticles prepared accordingly |
| JP4294705B2 (en) * | 2007-05-30 | 2009-07-15 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | Method for producing silver fine powder coated with organic substance and silver fine powder |
| JP5274000B2 (en) * | 2007-12-07 | 2013-08-28 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | Low-temperature sinterable silver fine powder and silver paint and method for producing them |
| JP4470193B2 (en) * | 2008-05-01 | 2010-06-02 | ニホンハンダ株式会社 | Method for producing heat-sinterable silver particles, method for producing solid silver, method for joining metal members, method for producing printed wiring board, and method for producing bumps for electrical circuit connection |
-
2011
- 2011-06-16 JP JP2011134017A patent/JP5736244B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013204106A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Ulvac Japan Ltd | Method for producing metal fine particle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013001954A (en) | 2013-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5007020B2 (en) | Method for forming metal thin film and metal thin film | |
| TWI422709B (en) | Silver-containing nanoparticle with displacement stabilizer | |
| JP4871443B2 (en) | Method for producing metal ultrafine particle dispersion | |
| JP6241908B2 (en) | Coated fine metal particles and production method thereof | |
| TWI351982B (en) | ||
| JP4807933B2 (en) | Method for forming transparent conductive film and transparent electrode | |
| JP5736244B2 (en) | Method for producing metal fine particles | |
| JP4805233B2 (en) | Method for producing metal nanoparticles | |
| US7737497B2 (en) | Silver nanoparticle compositions | |
| JP2009270146A (en) | Method for producing silver hyperfine particle | |
| CN102453374A (en) | Metal nanoparticle dispersion | |
| JP2008214695A (en) | Method for producing silver ultrafine particles | |
| TWI661012B (en) | Method for manufacturing core-shell type metal fine particle, core-shell type metal fine particle, conductive ink, and method for manufacturing substrate | |
| JP4034968B2 (en) | Method for forming a conductive pattern on an insulating substrate | |
| JP2012144796A (en) | Method of manufacturing silver nanoparticle, silver nanoparticle and silver ink | |
| JP5957187B2 (en) | Method for producing metal fine particles | |
| JP2010206197A (en) | Structure forming process using acid-containing composition | |
| JP2013161593A (en) | Method of making a film including metal fine particle into conductor | |
| JP4814491B2 (en) | Method for forming transparent conductive film and transparent electrode | |
| JP2010205731A (en) | Feature forming process using acid-containing composition | |
| JP5778494B2 (en) | Metal fine particle dispersion and method for producing the same | |
| JP2004200288A (en) | Method of forming seed pattern for plating and conductive film pattern | |
| JP6387794B2 (en) | Organic coated metal nanoparticles and method for producing the same | |
| JP5875437B2 (en) | Method for producing metal fine particles | |
| JP5222486B2 (en) | Method for forming transparent conductive film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140414 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150123 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150203 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150320 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150414 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150420 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5736244 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |