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熱分解性配位子による銅ナノプリント基板の低温作製

使用可热解配体低温制造铜纳米印刷基材

基本信息

批准号：
22K04918
负责人：
松原正樹
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，ナノ粒子表面での分子の熱挙動を精査することで，大気下で酸化せず，100 ℃ 以下の低温処理で焼結可能な二座配位分子保護銅ナノ粒子の開発を行う．銅ナノ粒子は酸化しやすく，ナノ粒子表面に耐酸化層を形成する必要があるが，通常，耐酸化層の除去には高温処理が必要となる．そこで，低温で特異な熱応答性を示すジカルボン酸分子に新たに着目し，二座配位による耐酸化性の付与と低温焼結性の同時付与を実現する．そのようなナノインクによる低温プロセスは従来のデバイス製造と比較して省エネルギーかつ省資源化可能であり，耐熱温度の低いプラスチック基板などを利用可能なデバイス製造プロセスとして期待される次世代プリンテッドエレクトロニクス技術の早期実現を加速させる．今年度はジカルボン酸としてマロン酸およびこはく酸を用いて銅ナノ粒子合成をおこなった．マロン酸は空気中で約120℃で熱分解し，二酸化炭素と酢酸に分解される．そのため，マロン酸で表面保護することで，およそ100～150℃での低温焼結性が付与できると期待できる．一方で，こはく酸はマロン酸より鎖長が長いため銅ナノ粒子表面で二座配位する際に，より安定に表面配位することが期待され，高い耐酸化性を付与することが期待できる．そこで，得られた粒子をインク化して，基板上での焼結特性を評価したところ，マロン酸保護銅ナノ粒子は，100℃という低い焼成温度であっても，8.64 Ω・cmの抵抗率を示した．

In this study, the thermal behavior of the molecules on the surface of copper particles was investigated. In high temperature, it was possible to sinter at low temperature below 100 ℃, and the development of copper particles was protected by two coordination molecules. Copper particles are acidified, and it is necessary to form an acid-resistant layer on the surface of the particles. Usually, it is necessary to remove the acid-resistant layer by high temperature treatment. In this case, the low temperature specific thermal reactivity is demonstrated by the simultaneous realization of the new properties of the acid molecule, the two-site coordination, the acid resistance and the low temperature sintering. The early realization of the next generation of technology is expected to accelerate. This year, the acid is used to synthesize copper particles. The acid is thermally decomposed at about 120℃ in the air, and the diacid is thermally decomposed. Low temperature sintering property of 100~150℃ is expected. A side, the acid is locked long, copper is locked on the surface of the particle, the stability of the surface coordination is expected, and the high acid resistance is expected. The sintering characteristics of the obtained particles on the substrate were evaluated. The acid protected copper particles were sintered at 100℃ and 8.64 Ω·cm.