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    目的在於提供一種銅微粒子分散液的配方物，銅微粒子係分散於其中。該銅微粒子分散液包含銅微粒子、至少一種包含該銅微粒子的分散液載體與使該銅微粒子分散於該分散液載體中的至少一種分散劑。該銅微粒子具有等於或大於1 nm但小於100 nm的中央粒子直徑。該分散液載體為極性分散液載體。該分散劑為具有至少一酸性官能基團且分子量等於或大於200但等於或小於100,000的化合物或其鹽。藉此該分散劑具有與分散液載體的匹配性，且銅微粒子的表面覆有分散劑分子是以銅微粒子被分散於該分散液載體中。
    公开号:TW201321076A
    申请号:TW101142298
    申请日:2012-11-13
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Yuichi Kawato；Yusuke Maeda；Tomio Kudo
    申请人:Ishihara Chemical Co Ltd；Applied Nanotech Holdings Inc；
    IPC主号:H05K1-00
    专利说明:
    銅微粒子分散液、導電膜形成方法及電路基板
    本發明係關於銅微粒子分散液、利用銅微粒子分散液形成導電膜的方法以及利用該導電膜形成方法所製造的電路基板。
    迄今存在一種印刷板，在此印刷板中以光微影製程將銅箔所構成的電路形成在基板上。光微影製程包含了蝕刻銅箔的步驟，因此需要高成本來處理由蝕刻所產生的廢液。
    已知有一種方法是毋需蝕刻的技術，在此方法中利用包含分散於分散液載體中之銅微粒子(銅奈米粒子)的銅微粒子分散液(銅墨水)將導電膜形成於基板上(見例如專利文獻1)。根據此方法，將銅微粒子分散液的薄膜形成於基板上，在乾燥薄膜後，藉由曝光來熔融薄膜中的銅微粒子藉此賦予薄膜導電率。
    在此類的銅微粒子分散液中，此知有某些特定的配方實例能使銅微粒子分散於其中。然而，目前仍未知一種通用的配方能使銅微粒子分散於其中。
    在使用銅微粒子分散液前的儲存期間，分散液載體中的銅微粒子有時會隨著時間結塊而形成沈澱物(結塊)，是以需要改善分散液穩定度。 先前技術列表專利文獻
    專利文獻1：美國專利公開號為2008/0286488之專利申請案。
    發明本發明以解決上述問題，本發明的一目的在於提供一種能分散銅微粒子於其中之銅微粒子分散液的配方物。
    本發明的銅微粒子分散液包含銅微粒子、至少一種包含該銅微粒子的分散液載體與使該銅微粒子分散於該分散液載體中的至少一種分散劑，其中該銅微粒子具有等於或大於1 nm但小於100 nm的中央粒子直徑，該分散液載體為極性分散液載體且該分散劑為具有至少一酸性官能基團且分子量等於或大於200但等於或小於100,000的化合物或其鹽。
    在此銅微粒子分散液中，該極性分散液載體較佳地包含質子性分散液載體與介電常數等於或高於30之非質子性極性分散液載體中的至少一者。
    在此銅微粒子分散液中，該質子性分散液載體係較佳地為直鏈或支鏈之烷基化合物或烯基化合物，其具有等於或大於5但等於或小於30個碳原子且具有一個羥基團。
    在此銅微粒子分散液中，該質子性分散液載體可以是直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物，其具有等於或大於2但等於或小於30個碳原子且具有等於或大於2但等於或小於6個羥基團。
    在此銅微粒子分散液中，該質子性分散液載體可具有等於或大於1但等於或小於10個醚鍵。
    在此銅微粒子分散液中，該質子性分散液載體可具有等於或大於1但等於或小於5個羰基團。
    在此銅微粒子分散液中，該非質子性極性分散液載體係較佳地選自由下列者所構成的族群：碳酸丙烯酯、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone)、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮與γ-丁內酯。
    在此銅微粒子分散液中，該分散劑的該酸性官能基團係較佳地選自由下列者所構成的族群：磷酸基團、膦酸基團、磺酸基團、硫酸基團與羧基團。
    本發明的導電膜形成方法包含下列步驟：在物體的表面上形成由銅微粒子分散液所製得之薄膜；乾燥以此方式所形成的該薄膜；及利用光照射該經乾燥薄膜而進行光燒結以形成導電膜。
    本發明之電路基板包含基板上的電路，此電路包含藉由該導電膜形成方法所形成的導電膜。
    根據本發明的銅微粒子分散液，由於分散劑具有酸性官能基團且分散液載體為極性分散液載體，故分散劑具有與分散液載體之匹配性。由於銅微粒子的表面塗覆了分散劑分子，銅微粒子係分散於分散液載體中。
    下面將說明根據本發明之實施例的銅微粒子分散液。該銅微粒子分散液包含銅微粒子、包含該銅微粒子的至少一種分散液載體與至少一種分散劑。分散劑使銅微粒子能分散於分散液載體中。在本實施例中，銅微粒子為中央粒子直徑等於或大於1 nm但小於100 nm的銅的粒子。使用極性分散液載體來作為分散液載體。極性分散液載體為質子性，或者當其為非質子性時其介電常數係等於或大於30。分散劑為分子量等於或大於200但等於或小於100,000的化合物或其鹽，且具有至少一酸性官能基團。
    銅微粒子為中央粒子直徑等於或大於1 nm但小於100 nm的銅的粒子，且可只使用具有相同中央粒子直徑的銅微粒子，或者可使用具有兩或更多種中央粒子直徑之銅微粒子的組合。當中央粒子直徑係等於或大於100 nm時，粒子的重量增加，導致較差的分散液穩定度。
    以銅微粒子分散液為基準，銅微粒子的濃度係等於或大於1重量%但等於或小於80重量%。當銅微粒子的濃度係小於1重量%時，可能無法獲得足以形成導電膜之銅微粒子的量。相反地，當濃度大於80重量%時，會因為太過量的銅微粒子而使得分散液穩定度較差。
    此質子性分散液載體為直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物，其具有等於或大於5但等於或小於30個碳原子且具有一個羥基團。此質子性分散液載體可具有等於或大於1但等於或小於10個醚鍵且可具有等於或大於1但等於或小於5個羰基團。在具有等於或小於4個碳原子的情況下，分散液載體的極性增加是以獲得銅微粒子的分散效果。然而，會發生銅微粒子溶析(腐蝕)至分散液載體中的現象，導致較差的分散液穩定度。在具有大於30個碳原子的情況下，分散液載體的極性減少是以其變得無法溶解分散劑。
    此類質子性分散液載體的實例包含但不限制為3-甲氧基-3-甲基丁醇、三乙二醇單甲基醚(triethylene glycol monomethyl ether)、二乙二醇單丁基醚、二乙二醇單甲基醚、丙二醇單丁基醚、乙二醇單己基醚、乙二醇單第三丁基醚、2-辛醇等。
    質子性分散液載體可以是具有等於或大於2但等於或小於30個碳原子且具有等於或大於2但等於或小於6個羥基團的直鏈或支鏈的烷基化合物或烯基化合物。此質子性分散液載體可具有等於或大於1但等於或小於10個醚鍵且可具有等於或大於1但等於或小於5個羰基團。
    此類質子性分散液載體的實例包含但不限制為2-甲基戊烷-2,4-二醇、乙二醇、丙二醇、1,5-戊烷二醇、二乙二醇、三乙二醇、甘油、山梨醇等。
    介電常數等於或大於30之非質子性極性分散液載體的實例包含但不限制為碳酸丙烯酯、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、六甲基磷醯胺、N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、硝基苯、N,N-二乙基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、糠醛、γ-丁內酯、亞硫酸乙烯酯、環丁碸、二甲基亞碸、琥珀腈、碳酸乙烯酯等。
    此些極性分散液媒介可單獨使用，或者可適當地使用其兩或更多種的組合。
    此分散劑為至少一或多個酸性官能基團的化合物或其鹽，其具有等於或大於200但等於或小於100,000的分子量。分散劑的酸性官能基團為具有酸性即質子施體能力的官能基團，包含例如磷酸基團、膦酸基團、磺酸基團、硫酸基團與羧基團。
    在使用此些分散劑的情況下，其可單獨使用，或者可適當地使用其兩或更多種的組合。以銅微粒子分散液為基準，分散劑的濃度係等於或大於0.5重量%但等於或小於50重量%。當分散劑的濃度係小於0.5重量%時，無法獲得充分分散的效果。相反地，當濃度係大於50重量%時，若在印刷方法中使用銅微粒子分散液，其會對印刷特性產生不良的影響。
    只要不損害分散液穩定度，可根據其預定用途而適當地將整平劑、表面修飾劑、消泡劑、抗腐蝕劑、樹脂成分、光燒結修飾劑等添加至此些銅微粒子分散液。
    在以上述方式配置的銅微粒子分散液中，由於分散劑具有酸性官能基團且分散液載體為極性分散液載體，分散劑具有與分散液載體之匹配性。
    又，當分散液載體為質子性分散液載體時，由於分散液載體具有質子施體能力，分散液載體分子之間會形成氫鍵而與分散劑的酸性官能基團相互作用。當分散液載體為非質子性極性分散液載體時，由於分散液載體不具有質子施體能力但具有如等於或大於30之高介電常數，因此分散劑的酸性官能基團可造成質子解離(H+)。
    由於銅微粒子的表面塗覆有分散劑分子，銅微粒子係藉由分散劑與分散液載體間的靜電交互作用而分散於分散液載體中。當分散劑與分散液載體間具有大的靜電交互作用時，由於小粒子直徑所以能避免銅微粒子聚集。若不發生聚集則不會發生沈降，是以銅微粒子分散液的分散液穩定度增加。
    當質子性分散液載體具有醚鍵或羰基團時，由於極性增加，所以與分散劑的匹配性增加，導致銅微粒子分散液的高分散液穩定度。
    本發明之發明人藉著進行許多實驗而發現了銅微粒子分散液的此類配方。其認為，此銅微粒子分散液的高分散液穩定度幾乎是由下列作用所達到。由於銅微粒子的表面的最外部被大氣空氣中所包含的氧氣所氧化，因此形成了由銅氧化物所構成的表面氧化物薄膜。在本實施例中，分散液載體分子具有極性。覆有表面氧化物薄膜的銅微粒子幾乎不溶解於極性溶劑中。另一方面，具有酸性官能基團的分散劑因為分子具有極性而具有與極性分散液載體的配匹性。當極性分散液載體包含質子性分散液載體或介電常數等於或大於30的非質子性極性分散液載體時，因為大極性所以與分散劑的匹配性增加。當分散劑溶解於分散液載體中時，分散劑的酸性官能基團會造成質子解離(H+)。由於具有大電負度之氧原子的退出，是以已解離的質子會被添加至表面氧化物薄膜的銅氧化物。藉著將質子添加至銅氧化物會使得銅微粒子帶正電。由於造成質子解離的酸性官能基團帶有負電，其會藉由靜電交互作用而吸附在銅微粒子的表面而形成由分散劑分子所構成的吸附層。銅微粒子塗覆了此吸附層而分散於分散液載體中。
    在分散液載體中，每一個帶正電的銅微粒子與帶負電的吸附層形成電雙層。銅微粒子彼此靠近時，包含電雙層之微粒間的勢能交互作用增加，導致相斥力形成。由於分散劑為分子量等於或大於200但等於或小於100,000的化合物，塗覆有分散劑分子的銅微粒子會因為分散劑分子的立體穩定性作用而彼此形成相斥力。由於此類電雙層與立體穩定性所造成的相斥力能避免銅微粒子聚集。
    由於銅微粒子具有等於或大於1 nm但小於100 nm的中央粒子直徑，當銅微粒子不聚集時，布朗運動的效應會變得大於史托克定律所代表的沈降速率，藉此不會發生沈降。由於銅微粒子不會發生沈降，因此銅微粒子在銅微粒子分散液中便不會沈澱，導致高分散液穩定度。
    上述作用為解釋實驗結果的一種理論，但銅微粒子分散液並不限於此。
    下面將說明本實施例之利用銅微粒子分散液形成導電膜的方法。首先，將由銅微粒子分散液所製得的薄膜形成於物體表面。物體例如是聚醯亞胺或玻璃所製成的基板。由銅微粒子分散液所製得的薄膜例如是藉由印刷方法所形成。在印刷方法中，使用銅微粒子分散液作為印刷墨水，藉著印刷裝置在物體上印刷出預定的圖案以形成具有圖案的薄膜。由銅微粒子分散液所製得的固體膜可藉由旋塗等方式所形成。
    接下來，乾燥由銅微粒子分散液所製得之薄膜。藉著乾燥該薄膜而蒸發銅微粒子分散液中的分散液載體與分散劑，是以留下銅微粒子。薄膜的乾燥時間會隨著分散液載體而改變，在100℃的空氣環境下可於30分鐘內完成乾燥。
    接下來，利用光來照射經乾燥的薄膜。銅微粒子因為光的照射而被激發。在利用光照射的激發(光燒結)期間，銅微粒子的表面氧化物薄膜會還原且銅微粒子燒結。銅微粒子在燒結時會彼此熔融然後焊接至基板。在室溫之大氣空氣下進行光燒結。光燒結時所用的光源例如是氙氣燈。可使用雷射設備作為光源。光源所發射之光的能量強度係介於等於或大於0.1 J/cm2至等於或小於100 J/cm2的範圍內。照射時間為等於或大於0.1 ms至等於或小於100 ms。可照射一次或複數次(數階段之照射)。導電率被賦予至受到光燒結的薄膜。藉此形成導電膜。以此方式所形成的導電膜係具有連續薄膜的形式。導電膜的電阻率係介於2 μΩ．cm至9 μΩ．cm。
    以下將說明利用此導電膜形成方法所製造的電路基板。此電路基板包含基板上的電路。此基板係藉著將絕緣材料如聚醯亞胺或玻璃形成至一平板上所獲得，其例如是可撓性基板或剛性基板。基板可以由半導體如矽晶圓所構成。電路包含由此導電膜形成方法所形成的導電膜。導電膜構成例如電連接電路元件的導電線路。導電膜可構成電路元件或是其一部分如線圈、電容器的電極等。
    製備本發明之實例的銅微粒子分散液以及比較用的銅微粒子分散液。以下列方式製備銅微粒子分散液然後評估之。在稱重獲得預定的濃度後，將銅微粒子逐漸地添加至彼此相匹配的分散劑與分散液載體，然後在特定的溫度下利用攪拌裝置加以混合與穩定。以此方式製備之銅微粒子分散液的匹配性受到下列事實的確認：未形成沈澱物，且在以下面所述的洩降方法進行印刷後，不見粗顆粒。分散液穩定度則受到下列事實的確認：銅微粒子分散液在5℃下儲存一個月後不見沈澱物。
    以下列方法評估由銅微粒子分散液所形成的導電膜。利用洩降方法將銅微粒子分散液印刷至膜厚約0.5 μm的聚醯亞胺基板上，在100℃的大氣空氣環境下乾燥15分鐘，然後受到使用氙氣燈之閃射裝置的光燒結。在介於0.5至30 J/cm2的能量強度範圍下進行光燒結0.1 ms至10 ms直到藉由光照射一次或複數次而獲得具有最佳電阻率的導電膜。 實例1
    利用中央粒子直徑20 nm的銅微粒子、3-甲氧基-3-甲基丁醇(具有質子性)作為分散液載體以及分子量約1,500之具有磷酸基團的化合物(由BYK-Chemie所製造，商品名為“DISPERBYK(註冊為商標)-111”)作為分散劑來製備銅微粒子分散液。將分散劑的濃度調整至3.6重量%並將銅微粒子的濃度調整至40重量%。分散液載體的濃度與其平衡。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化，是以確認其具有高分散液穩定度。 實例2
    利用中央粒子直徑40 nm的銅微粒子、3-甲氧基-3-甲基丁醇(具有質子性)作為分散液載體以及分子量約1,500之具有磷酸基團的化合物(由BYK-Chemie所製造，商品名為“DISPERBYK(註冊為商標)-111”)作為分散劑來製備銅微粒子分散液。將分散劑的濃度調整至1.8重量%並將銅微粒子的濃度調整至40重量%。分散液載體的濃度與其平衡。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化，是以確認其具有高分散液穩定度。 實例3
    利用中央粒子直徑70 nm的銅微粒子、3-甲氧基-3-甲基丁醇(具有質子性)作為分散液載體以及分子量約1,500之具有磷酸基團的化合物(由BYK-Chemie所製造，商品名為“DISPERBYK(註冊為商標)-111”)作為分散劑來製備銅微粒子分散液。將分散劑的濃度調整至5重量%並將銅微粒子的濃度調整至70重量%。分散液載體的濃度與其平衡。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化，是以確認其具有高分散液穩定度。 實例4
    除了將分散劑的濃度變更為0.9重量%並將銅微粒子的濃度變更為45重量%外，以與實例3相同的方式製備銅微粒子分散液。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率，獲得期望之數值。 實例5
    除了增加分散劑的濃度外，以與實例4相同的方式製備三種銅微粒子分散液。將分散劑的濃度調整為1.8重量%、9重量%與18重量%。在每一情況下銅微粒子都受到分散。將此些銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此些銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜分別具有5 μΩ．cm、6 μΩ．cm與6 μΩ．cm的電阻率。 實例6
    除了將銅微粒子的濃度變更為20重量%外，以與實例4相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有6 μΩ．cm的電阻率。 實例7
    除了將分散劑變更為分子量為數萬之具有磷酸基團的化合物(由BYK-Chemie所製造，商品名為“DISPERBYK(註冊為商標)-2001”)並將分散劑的濃度變更為3.6重量%外，以與實例4相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有5 μΩ．cm的電阻率。 實例8
    除了增加分散劑的濃度外，以與實例7相同的方式製備兩種銅微粒子分散液。將分散劑的濃度調整為7.2重量%與18重量%。在每一情況下，銅微粒子皆受到分散。將此些銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜分別具有5 μΩ．cm與4 μΩ．cm的電阻率。 實例9
    除了將分散劑變更為聚氧乙烯月桂醚磷酸酯(分子量：等於或大於200至等於或小於500)並將其濃度變更為1.8重量%外，以與實例4相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 實例10
    除了將分散劑變更為聚氧乙烯三癸基醚磷酸酯(分子量：等於或大於200至等於或小於500)外，以與實例9相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 實例11
    除了將分散液載體變更為三乙二醇單甲基醚(具有質子性)並將分散劑的濃度變更為1.8重量%外，以與實例4相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有8 μΩ．cm的電阻率。 實例12
    除了將分散液載體變更為二乙二醇單丁基醚(具有質子性)並將分散劑變更為“DISPERBYK(已註冊之商標)-111”與“DISPERBYK(已註冊之商標)-2001”以1：2混合的混合物並將分散劑的濃度變更為3.6重量%外，以與實例11相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有6 μΩ．cm的電阻率。 實例13
    除了將分散液載體變更為二乙二醇單甲基醚(具有質子性)並將分散劑的濃度變更為1.8重量%外，以與實例7相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 實例14
    除了將分散液載體變更為二乙二醇單甲基醚(具有質子性)外，以與實例12相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 實例15
    除了將分散液載體變更為丙二醇單丁基醚(具有質子性)外，以與實例11相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 實例16
    除了將分散液載體變更為乙二醇單己基醚(具有質子性)外，以與實例15相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有5 μΩ．cm的電阻率。 實例17
    除了將分散液載體變更為2-甲基戊烷-2,4-二醇(具有質子性)外，以與實例16相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有5 μΩ．cm的電阻率。 實例18
    除了將分散液載體變更為乙二醇單第三丁基醚(具有質子性)外，以與實例17相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有9 μΩ．cm的電阻率。 實例19
    除了將分散液載體變更為乙二醇(具有質子性)外，以與實例18相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。 實例20
    除了將分散液載體變更為丙二醇(具有質子性)外，以與實例19相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有6 μΩ．cm的電阻率。 實例21
    除了將分散液載體變更為碳酸丙烯酯(具有非質子極性，介電常數：64)外，以與實例20相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 實例22
    除了將分散液載體變更為1,5-戊烷二醇(具有質子性)外，以與實例21相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。 實例23
    除了將分散液載體變更為2-辛醇(具有質子性)外，以與實例22相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有8 μΩ．cm的電阻率。 實例24
    除了將分散液載體變更為3-甲氧基-3-甲基丁醇與2-甲基戊烷-2,4-二醇以1：1的混合物(具有質子性)外，以與實例23相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有6 μΩ．cm的電阻率。 實例25
    除了將分散液載體變更為1,3-二甲基-2-咪唑啶酮(具有非質子極性，介電常數：38)並將分散劑變更為分子量等於或大於20至等於或小於2,000之具有羧基團之化合物(BYK-Chemie所製造，商品名為“BYK(註冊為商標)-P105”)外，以與實例24相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有5 μΩ．cm的電阻率。 實例26
    除了將分散液載體變更為N,N-二甲基乙醯胺(具有非質子極性，介電常數：38)外，以與實例24相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 實例27
    除了將分散液載體變更為N,N-二甲基乙醯胺(具有非質子極性，介電常數：37)外，以與實例26相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有4 μΩ．cm的電阻率。 實例28
    除了將分散液載體變更為N-甲基吡咯啶酮(具有非質子極性，介電常數：32)外，以與實例27相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有5 μΩ．cm的電阻率。 實例29
    除了將分散液載體變更為γ-丁內酯(具有非質子極性，介電常數：39)外，以與實例28相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有6 μΩ．cm的電阻率。 實例30
    除了將分散液載體變更為γ-丁內酯(具有非質子極性，介電常數：39)並將分散劑的濃度變更為3.6重量%外，以與實例7相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 實例31
    除了將分散液載體變更為1,3-二甲基-2-咪唑啶酮(具有非質子極性，介電常數：38)外，以與實例29相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有5 μΩ．cm的電阻率。 實例32
    除了將分散劑變更為“DISPERBYK(registered trademark)-111”與“DISPERBYK(registered trademark)-2001”1：2的混合物並將其濃度變更為3.6重量%外，以與實例31相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有5 μΩ．cm的電阻率。 實例33
    除了將分散劑變更為分子量等於或大於1,000至等於或小於10,000之具有磷酸基團之磷酸鹽(BYK-Chemie所製造，商品名為“DISPERBYK(註冊為商標)-145”)外，以與實例32相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有5 μΩ．cm的電阻率。 實例34
    除了將分散劑變更為低分子量聚氨基醯胺與酸聚合物鹽(BYK-Chemie所製造，商品名為“ANTI-TERRA(註冊為商標)-U100”)外，以與實例33相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有2 μΩ．cm的電阻率。 實例35
    除了將分散液載體變更為碳酸丙烯酯(具有非質子性極性，介電常數：64)並將分散劑的濃度變更為1.8重量%外，以與實例30相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，未發生變化。利用此銅微粒子分散液並藉由光燒結所形成的導電膜具有7 μΩ．cm的電阻率。 (比較實例1)
    除了將分散液載體變更為丙二醇甲基醚乙酸酯(非極性)外，以與實例31相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，形成沈澱物是以發現其不具有高分散液穩定度。 (比較實例2)
    除了將分散液載體變更為丁氧基乙酸乙酯與丙二醇甲基醚乙酸酯以5：1的混合物(非極性)外，以與比較實例1相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，形成沈澱物。 (比較實例3)
    除了將分散液載體變更為二乙二醇甲基乙基醚(非極性)外，以與比較實例2相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，形成沈澱物。 (比較實例4)
    除了將分散液載體變更為四乙二醇二甲基醚(非極性)外，以與比較實例3相同的方式製備銅微粒子分散液。然而，銅微粒子未被分散。 (比較實例5)
    分散液載體除了將分散液載體變更為乙二醇單苯基醚(具有質子性，但其非落在本發明的技術範圍內因為其包含苯基團)外，以與比較實例3相同的方式試著製備銅微粒子分散液。然而，銅微粒子未被分散。 (比較實例6)
    除了將分散液載體變更為二乙二醇丁基甲基醚(非極性)外，以與比較實例3相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，形成沈澱物。 (比較實例7)
    除了將分散液載體變更為三乙二醇丁基甲基醚(非極性)外，以與比較實例6相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，形成沈澱物。 (比較實例8)
    除了將分散液載體變更為二乙二醇二丁基醚(非極性)外，以與比較實例7相同的方式試著製備銅微粒子分散液。然而，銅微粒子未被分散。 (比較實例9)
    除了將分散液載體變更為二乙二醇二乙基醚(非極性)外，以與比較實例7相同的方式製備銅微粒子分散液。銅微粒子受到分散。將此銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，形成沈澱物。 (比較實例10)
    除了將分散液載體變更為乙酸乙酯(非極性)外，以與比較實例9相同的方式試著製備銅微粒子分散液。然而，銅微粒子未被分散。 (比較實例11)
    除了將分散液載體變更為己烷(非極性)外，以與比較實例9相同的方式試著製備銅微粒子分散液。然而，銅微粒子未被分散。 (比較實例12)
    除了將分散液載體變更為甲苯(非極性)外，以與比較實例9相同的方式試著製備銅微粒子分散液。然而，銅微粒子未被分散。 (比較實例13)
    除了將分散劑變更為丙酮(具有非質子性，介電常數：21)外，以與比較實例9相同的方式試著製備銅微粒子分散液。然而，銅微粒子未被分散。 (比較實例14)
    除了將分散液載體變更為水、乙醇、2-丙醇與1-丁醇(一羥基團，4或更少個碳原子)外，以與比較實例9相同的方式製備銅微粒子分散液。在每一情況下，銅微粒子受到分散。將此些銅微粒子分散液儲存於5℃一個月。結果，發生銅微粒子溶析(腐蝕)至分散液載體中的現象，是以在每一情況下皆發明液體變色並形成沈澱物。 (比較實例15)
    使用中央粒子直徑為400 nm的銅微粒子、3-甲氧基-3-甲基丁醇(質子性極性)作為分散液載體及分子量約1,500並具有磷酸基團的化合物(由BYK-Chemie製造，商品名為“DISPERBYK(註冊成商標)-111”)作為分散劑，製備銅微粒子分散液。將分散劑的濃度調整為3.6重量%並將銅微粒子的濃度調整為40重量%。分散液載體的濃度與其平衡。銅微粒子未被分散。
    從上述之實例與比較實例來看，很明顯地，較佳地使用具有酸性官能基團的分散劑並使用極性分散液載體作為分散液載體以分散銅微粒子。已發現，極性分散液載體較佳地包含質子性分散液載體與介電常數等於或大於30之非質子性極性分散液載體中的至少一者以促進銅微粒子分散液的分散液穩定度。
    本發明並不限於上述實施例的成分，在不脫離本發明的範疇下可進行各種修改。
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] 一種銅微粒子分散液，包含複數銅微粒子、至少一種包含該等銅微粒子的分散液載體、及使該等銅微粒子分散於該分散液載體中的至少一種分散劑，其中該等銅微粒子具有等於或大於1 nm但小於100 nm的中央粒子直徑，以該銅微粒子分散液為基準，該等銅微粒子的濃度係等於或大於1重量%但等於或小於80重量%，該分散液載體為一極性分散液載體，包含質子性分散液載體與介電常數等於或大於30之非質子性極性分散液載體中至少一者，該質子性分散液載體為直鏈或支鏈之烷基化合物或烯基化合物，其具有等於或大於5但等於或小於30個碳原子且具有一個羥基團，或者該質子性分散液載體為直鏈或支鏈之烷基化合物或烯基化合物，其具有等於或大於2但等於或小於30個碳原子且具有等於或大於2但等於或小於6個羥基團，該非質子性極性分散液載體係選自由下列者所構成的族群：碳酸丙烯酯、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮與γ-丁內酯，該分散劑為具有至少一酸性官能基團且分子量等於或大於200但等於或小於100,000的化合物或其鹽，以該銅微粒子分散液為基準，該分散劑的濃度為等於或大於0.5重量%但等於或小於50重量%，且該分散劑的該酸性官能基團係選自由下列者所構成的族群：磷酸基團、膦酸基團、磺酸基團與硫酸基團。
    [2] 如申請專利範圍第1項之銅微粒子分散液，其中該質子性分散液載體具有等於或大於1但等於或小於10個醚鍵。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項之銅微粒子分散液，其中該質子性分散液載體具有等於或大於1但等於或小於5個羰基團。
    [4] 一種銅微粒子分散液，包含複數銅微粒子、至少一種包含該等銅微粒子的分散液載體、及使該等銅微粒子分散於該分散液載體中的至少一種分散劑，其中該等銅微粒子具有等於或大於1 nm但小於100 nm的中央粒子直徑，以該銅微粒子分散液為基準，該等銅微粒子的濃度係等於或大於1重量%但等於或小於80重量%，該分散液載體為質子性分散液載體，該質子性分散液載體係選自由下列者所構成的族群：3-甲氧基-3-甲基丁醇、三乙二醇單甲基醚、丙二醇單丁基醚、乙二醇單己基醚、乙二醇單第三丁基醚與2-辛醇，該分散劑為具有至少一羧基團且分子量等於或大於200但等於或小於100,000的化合物或其鹽，以該銅微粒子分散液為基準，該分散劑的濃度係等於或大於0.5重量%但等於或小於50重量%。
    [5] 一種導電膜形成方法，包含下列步驟：在物體的表面上形成由申請專利範圍第1至4項中任何一項之銅微粒子分散液所製得之薄膜；乾燥因此所形成的該薄膜；及利用光照射該經乾燥的薄膜而進行光燒結以形成導電膜。
    [6] 一種包含基板上之電路的電路基板，該電路包含藉由申請專利範圍第5項之導電膜形成方法所形成的導電膜。
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    同族专利:
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    TWI546121B|2016-08-21|
    JP5088760B1|2012-12-05|
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    US9615455B2|2017-04-04|
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    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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    GB2400371B|2003-04-04|2007-08-01|Silberline Ltd|Metal pigment composition|
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    WO2007000833A1|2005-06-29|2007-01-04|Harima Chemicals, Inc.|導電性回路の形成方法|
    US8083972B2|2005-07-25|2011-12-27|Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.|Copper particulate dispersions and method for producing the same|
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    JP4961587B2|2006-10-03|2012-06-27|トヨタ自動車株式会社|銅微粒子、銅微粒子製造方法、絶縁材料、配線構造、配線回路板の製造方法、及び電子・電気機器|
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