导电性粒子、其制造方法、含有其的导电性树脂组合物及导电性涂布物的制作方法_3

文档序号:9353982阅读:来源:国知局
出发,优选离子交换水。
[0085]需要说明的是,本工序中,混合溶剂中的有机溶剂的体积比例没有特别限制,优选 以在后述的蚀刻工序及形成金属被膜工序中,其体积比例可容易地调整至后述范围内的方 式,在本工序中调整其体积比例。
[0086]〈蚀刻工序〉
[0087] 本工序是对含有芯粒子的混合溶剂中添加蚀刻剂而对芯粒子进行蚀刻的工序。
[0088] 芯粒子如上所述含有A1,因此其表面存在氧化膜。在不去除该氧化膜的情况下形 成金属被膜时,氧化膜显示出绝缘性,因而无法获得具有高导电性的导电性粒子。与此相对 的是,本发明中,在形成金属被膜之前,首先在本工序中对芯粒子进行蚀刻。由此,可去除存 在于芯粒子的表面的氧化膜。
[0089] 另外,如上所述,以往的在水溶剂中进行镀敷处理的方法存在如下问题:由于Al 与蚀刻剂过度剧烈地反应,另外,伴有Al与水剧烈地反应的不必要的反应,因此难以控制 所需的反应。与此相对的是,本发明中,Al的蚀刻在包含有机溶剂及水溶剂的混合溶剂中 进行。由此,可控制如上所述的不必要的反应,因此可充分地去除存在于芯粒子的表面的氧 化膜,并且可抑制芯粒子被过度地蚀刻。
[0090]只要上述蚀刻剂可溶解或分散至混合溶剂中,则可使用以往的Al的蚀刻所使用 的酸、碱等。作为酸,可使用有机酸、无机酸及它们的盐中的任一物质。作为优选的有机酸, 可举出柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、草酸、抗坏血酸等;作为优选的无机酸,可举出盐酸、硫酸、 硼酸、磷酸等;作为这些有机酸及无机酸的各自的盐,可举出钠盐、钾盐等。另外,作为优选 的碱,可举出氢氧化钠、氢氧化钾、氨水。特别是,在后述的形成金属被膜的工序中,在将混 合溶剂的PH值调整为碱性的情况下,从使该调整变得容易的观点出发,优选使用碱。
[0091]另外,也可在混合溶剂中进一步添加络合剂。络合剂是为了抑制被蚀刻的Al的再 析出而与Al形成络合物的物质。具体而言,可使用琥珀酸等羧酸、柠檬酸及酒石酸等羟基 羧酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、氨基酸等,及它们的盐、例如碱金属盐、铵盐等。本工序 中,通过使用这样的络合剂,可抑制Al的再析出,因此可进行稳定的蚀刻。
[0092] 本工序中的混合溶剂、即添加蚀刻剂等添加物后的混合溶剂中有机溶剂的体积比 例优选为10%以上且90%以下,更优选为30%以上且70%以下。通过将上述体积比例设 为10%以上,可充分地抑制Al与蚀刻剂的过度反应所伴随的不必要的蚀刻。另外,通过将 上述体积比例设为90%以下,可充分地避免蚀刻反应的过度抑制所导致的蚀刻不足。另外, 通过将上述体积比例设为30%以上且70%以下,可进一步有效地发挥上述效果,进而,将 后述的形成金属被膜工序中的上述体积比例调整为特定的体积比例变得容易。
[0093] 另外,本工序的处理时间优选为10秒以上且120秒以下。小于10秒时,因蚀刻变 得不充分,导致芯粒子表面的氧化膜的去除变得不充分,结果存在变得难以获得具有高导 电性的导电性粒子的倾向。在超过120秒的情况下,因过度蚀刻,蚀刻剂与芯粒子发生反 应,变得容易生成氢氧化物等反应生成物。而且,该反应生成物成为阻碍形成后述的金属被 膜的工序的要因,因此结果变得难以获得具有高导电性的导电性粒子。
[0094] 另外,本工序中,优选对添加有芯粒子及蚀刻剂的混合溶剂进行搅拌。由此,使芯 粒子及蚀刻剂均匀地分散至混合溶剂中,因此可有效地对芯粒子进行蚀刻。
[0095]〈形成金属被膜的工序〉
[0096] 本工序是在混合溶剂中进一步添加金属盐及还原剂,从而在经蚀刻的芯粒子的表 面形成具有比芯粒子高的导电性的金属被膜的工序。即为进行镀敷处理的工序。
[0097] 针对本工序的效果,一边与公知技术进行比较一边说明。首先,如上所述,以往在 水溶剂中进行镀敷处理的方法存在如下问题:由于Al与蚀刻剂过度剧烈地反应,另外,伴 有Al与水剧烈地反应的不必要的反应,因此难以控制所需的反应,结果无法充分地对芯粒 子进行被覆。与此相对的是,根据本工序,金属被膜的形成是在包含有机溶剂及水溶剂的混 合溶剂中进行的。由此,可抑制上述不必要的反应,因此可制造充分地利用金属被膜进行被 覆了的具有高导电性的导电性粒子。
[0098] 另外,以往,在使通过蚀刻而去除氧化膜的芯粒子移动至下述镀敷处理液中时,因 芯粒子从蚀刻溶液取出而暴露于大气中,从而存在芯粒子的表面再次形成氧化膜的情况。 与此相对的是,根据本工序,由于对含蚀刻剂的混合溶剂进一步添加镀敷处理所需的金属 盐及还原剂,芯粒子不会暴露于大气中。因此,可防止对蚀刻后的芯粒子再形成氧化膜,并 且可形成金属被膜。由此,可抑制因存在氧化膜而引起的导电性的下降,因此能够成品率良 好地制造利用金属被膜充分地进行了被覆的具有高导电性的导电性粒子。
[0099] 另外,以往,若将芯粒子的蚀刻与金属被膜的形成同时在一个处理液中进行,则存 在如下情况:在芯粒子的表面,经蚀刻的一部分区域开始析出构成金属被膜的金属。这种情 况下,在金属析出的区域会形成局部电池,随着该局部电极的形成,促进局部的Al的溶解 反应,因而溶解反应的控制变得复杂化、困难化,结果存在无法形成均质的金属膜被膜的情 况。与此相对的是,根据本发明,在蚀刻的工序之后进行形成金属被膜的工序。由此,可消 除上述问题点,因此能够成品率良好地制造利用金属被膜充分地被覆的具有高导电性的导 电性粒子。
[0100] 本工序所使用的上述金属盐优选可在包含有机溶剂及水溶剂的混合溶剂中稳定 地溶解的盐,可使用硝酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐、草酸盐、碳酸盐、氯化物、乙酸盐、乳酸盐、氨 基磺酸盐、氟化物、碘化物、氰化物等。
[0101] 金属盐中所含的金属通过本工序而转化为构成金属被膜的金属。该金属具有比芯 粒子高的导电性,特别优选从由Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Pd、Sn、Zn、Co、Cr及它们的合金构成的 组中选择。这些金属及合金具有比芯粒子充分高的导电性,因此可制造以具有高导电性为 目标的导电性粒子。
[0102] 其中,在使用Au、Ag、Pt的情况下,本发明的效果变得更显著。其原因如下。SP,在 使用以往的水溶剂的非电解镀敷法中,由于构成芯粒子的Al的标准电极电位与Au、Ag、Pt 的各标准电极电位的差特别大,因此存在特别难以均匀地构成包含这些中任一金属的金属 被膜的倾向。与此相对的是,本工序中,在混合溶剂中进行非电解镀敷法的情况下,即便使 用这些金属,也可制造利用金属被膜充分地被覆的导电性粒子。其中,从导电性及成本的观 点出发,优选使用Ag。
[0103] 还原剂是在混合溶剂中使由金属盐生成的金属在芯粒子的表面还原析出的物质。 具体而言,可使用葡萄糖、蔗糖等糖类,纤维素、淀粉、糖原等多糖类;乙二醇、丙二醇、甘油 等多元醇类;次磷酸、甲醛、氢化硼、二甲胺硼烷、三甲胺硼烷、肼酒石酸等。需要说明的是, 肼酒石酸盐优选碱金属盐。
[0104] 另外,也可在混合溶剂中进一步添加络合剂。络合剂是用于抑制所生成的Al的再 析出而与Al形成络合物的物质。具体而言,可使用琥珀酸等羧酸、柠檬酸及酒石酸等羟基 羧酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、氨基酸等,及它们的盐、例如碱金属盐、铵盐等。本工序 中,通过使用这样的络合剂,可抑制Al的再析出,因此可稳定地使金属被膜成长。
[0105] 本工序中的混合溶剂、即添加金属盐及还原剂等添加物后的混合溶剂中的有机溶 剂的体积比例优选为10%以上且90%以下,更优选为30%以上且70%以下。在上述体积 比例小于10%的情况下,无法充分地抑制过度的镀敷反应,有Al不必要地溶解的可能。另 外,上述体积比例超过90%的情况下,有抑制所需的镀敷反应的可能。另外,通过将上述体 积比例设为30%以上且70%以下,可更适宜地调整镀敷反应的程度。
[0106]另外,本工序中,在形成包含Ag的金属被膜的情况下,特别优选将添加有添加物 的混合溶剂的PH值调整为碱性,更优选为8以上且12以下。其原因在于:与酸性条件相 比,碱性条件下更容易控制Ag的镀敷反应。需要说明的是,混合溶剂的pH值可通过上述的 还原剂、络合剂等的添加量进行调整,也可通过向混合溶剂中添加氢氧化钠、氢氧化钾或氨 水等而容易地进彳丁调整。
[0107] 另外,本工序中,优选为将混合溶剂的温度调整为〇°C以上且60°C以下,更优选为 5°C以上且50°C以下,进一步优选为10°C以上且35°C以下。在混合溶剂的温度小于0°C的 情况下,金属被膜的形成速度变得过慢而无效率。另外,混合溶剂的温度超过60°C的情况 下,形成速度变得过快,因而变得难以形成均匀的金属被膜。
[0108] 另外,本工序的处理时间优选为15分钟以上且120分钟以下,更优选为30分钟以 上且90分钟以下。在处理时间小于15分钟的情况下,存在镀敷反应不充分,有时芯粒子的 被覆量小于80%。另外,若处理时间超过120分钟,则混合溶剂中不必要的反应进行,而有 时混合溶剂发生凝胶化。
[0109] 另外,本工序中,优选对混合溶剂进行搅拌。由此,可使芯粒子及其他成分均匀地 分散至混合溶剂中,因此可抑制芯粒子彼此的凝聚,并且可使目标的反应在混合溶剂中均 匀地发生,因此可在芯粒子的表面有效地形成金属被膜。
[0110] 〈其他工序〉
[0111] 本发明的导电性粒子的制造方法只要进行上述各工序,则也可含有其他工序。作 为其他工序,例如可举出:在对混合溶剂添加芯粒子之前,将芯粒子清洗的工序;将所制造 的导电性粒子从混合溶剂中取出的工序等。
[0112] 如以上所详述,根据本发明的制造方法,可一边抑制不必要的反应,一边通过蚀刻 去除含有铝的芯粒子的表面的氧化膜,进而可一边继续抑制不必要的反应,一边在上述芯 粒子的表面稳定地形成金属被膜。因此,其结果是金属被膜的形成中的反应的控制变得容 易,由此可制造利用金属被膜充分地被覆芯粒子的导电性粒子。
[0113] 具体而言,根据本发明的制造方法,可制造金属被膜对芯粒子表面被覆率为80% 以上的导电性粒子。由此,显示出高的被覆率的导电性粒子可具有因构成金属被膜的金属 带来的高导电性。另外,通过使用例如比重小的含有铝的芯粒子,制备含有所制造的导电性 粒子作为导电材的导电性树脂组合物时,与仅由银构成的导电性粒子等其他导电性粒子相 比,可抑制其沉降,因此结果其操作性变得优异。进而,通过使用含有可廉价地获取的铝的 芯粒子,可降低导电性粒子的制造成本。
[0114] 另外,本发明的制造方法使用非电解镀敷法,所制造的导电性粒子在以下方面不 同于通过电解镀敷法、干式镀敷法等其他制造方法所制造的导电性粒子。即,在电镀法中, 由于形成金属被膜时使用电,因此粒子彼此容易凝聚,从而难以在各个粒子上均质地形成 金属被膜。另外,在干式镀敷法中,通常仅可形成膜厚数nm左右的金属被膜
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