JP2009079269A - 導電性ペースト用銅粉およびその製造方法、並びに、導電性ペースト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性ペースト用銅粉の平均粒径を0.1μm〜1.0μmとし、2.0μm以上の粗粒の割合を0.01%以下とするとともに、その表面に膜厚が100nm以下の、Si以外の酸化物を含有するSiO2ゲルコーティング膜を施す。
【選択図】なし
Description
平均粒径が0.1μm以上、1.0μm以下であり、粒径2.0μm以上の粗粒の割合が0.01%以下である銅粉であって、
当該銅粉の表面に無機コーティング膜が施されていることを特徴とする導電性ペースト用銅粉である。
上記無機コーティング膜が、SiO2ゲルコーティング膜であることを特徴とする第1の発明に記載の導電性ペースト用銅粉である。
上記SiO2ゲルコーティング膜の厚みが、100nm以下であることを特徴とする第2の発明に記載の導電性ペースト用銅粉である。
上記SiO2ゲルコーティング膜は、ガラス形成成分としてSi以外の元素Mの酸化物を含有し、Siに対するMの原子比(M/Si)で表記したとき、0.1≦(M/Si)≦0.5の範囲で含有していることを特徴とする第2または第3の発明に記載の導電性ペースト用銅粉である。
元素Mが、Ba、P、B、Na、K、Pb、Zn、Al、Bi、Ti、Mg、Ca、SrおよびLiからなる群より選ばれた少なくとも1種以上のものであることを特徴とする第4の発明に記載の導電性ペースト用銅粉である。
SEMによって観測される単体粒子の平均粒径(単体粒子径)に対し、レーザ回折によって観測される凝集粒子のd50粒径(凝集粒子径)の比(二次粒子径/一次粒子径)が、2.0以下であることを特徴とする第1〜第5の発明のいずれかに記載の導電性ペースト用銅粉である。
大気中での酸化開始温度が200℃以上であることを特徴とする第1〜第6の発明のいずれかに記載の導電性ペースト用銅粉である。
銅に対し5%以下のSiを含有し、そのSiの実質上すべてがSiO2ゲルコーティング膜として銅粒子表面に被着していることを特徴とする第1〜第7の発明のいずれかに記載の導電性ペースト用銅粉である。
水溶性の有機溶媒中で、銅粉、オルガノシラン化合物および水を反応させてオルガノシランの加水分解物を生成させ、この生成物の懸濁液にゲル化剤を連続添加して縮合反応を行わせることにより、上記銅粉表面にSiO2ゲルコーティング膜を形成させ、次いで、固液分離して、SiO2ゲルコーティング膜を有する銅粒子を採取する導電性ペースト用銅粉の製造方法であって、
上記オルガノシランの加水分解生成物が生成した懸濁液もしくは生成途中または生成前の液に、ガラス形成性成分を溶解した水溶液を添加することを特徴とする導電性ペースト用銅粉の製造方法である。
上記ゲル化剤としてアンモニアを用いることを特徴とする第9の発明に記載の導電性ペースト用銅粉の製造方法である。
第1〜第8の発明のいずれかに記載の導電性ペースト用銅粉を用いて作製されたことを特徴とする導電性ペーストである。
上記以外の作用/効果については、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
本発明に係る導電性ペースト用銅粉は、平均粒径が0.1μm以上、1.0μm以下の範囲にあり、粒径2.0μm以上の粗粒の割合が0.01%以下である銅粉の粒体表面に無機コーティング膜が施されたものである。
つまり、オルガノシラン化合物由来の加水分解性生物の薄膜層を銅粒子表面にシロキサン結合で被着させたあと、触媒などによって縮合反応を行わせることにより、銅粒子表面に均一な極薄のSiO2ゲルコーティング膜を湿式法で生成できることを見出したものである。
安定な内部電極を形成させるために、上記比(二次粒子径/一次粒子径)は2.0以下が好ましいが、1.5以下ならばさらに好ましい。
この結果、
(1)銅粉の酸化が回避出来るので、当該銅粉の焼結性、メッキ液への耐食性、導電性への悪影響をなくすことが出来る、
(2)脱バインダー工程における脱酸素操作が不要になるので、脱バインダー工程自体が簡略化され、生産性が向上すると伴に、生産コストの削減が出来る、
等の、効果を得ることが出来た。
(銅粉の製造)
本発明として用いられるSiO2ゲルコーティング膜を被着させる前の銅粉(無垢銅粉)としては、その粉末製法がとくに限定されることはないが、容易に微粒粉末の製造が可能で、コスト・量産に有利である化学還元法により製造されたものを用いることが望ましい。
以下、上記SiO2ゲルコーティング膜へのガラス形成性成分の添加について説明するが、その要旨とするところは、前記のように水溶性の有機溶媒中で、銅粉、オルガノシラン化合物および水を反応させてオルガノシランの加水分解生成物を生成させ、得られた懸濁液にゲル化剤を連続添加して銅粉の粒子表面にSiO2ゲルコーティング膜を形成させ、次いで、固液分離してSiO2ゲルコーティング膜を有する銅微粒子を採取する銅粉の製造法であって、上記オルガノシランの加水分解生成物が生成した懸濁液もしくは生成途中または生成前の液に、ガラス形成性成分を溶解した水溶液」を添加することによって、生成するSiO2ゲルコーティング膜中にガラス形成性成分を含有させるものである。
具体的には、まず、ゾルの加水分解を行うために、水溶性の有機溶媒たとえばイソプロピルアルコール中で銅粉、オルガノシラン化合物および水を反応させる。
本発明に係る導電性ペースト用銅粉用銅粉を用いて、導電性ペーストを製造するのは公知の方法を用いて製造することが出来る。
製造された本発明に係る導電性ペーストは、コスト性にすぐれるとともに、焼結開始温度が高く、耐酸化性に優れ、電気的特性への悪影響を回避しながら電極の薄膜化を可能とする。
(1)銅粉の作製:
特級試薬の固体硝酸銅を含有銅換算で2.29mol計量し、純水1100gに溶解させた。さらに、この硝酸銅水溶液にクエン酸水溶液を加えて混合した。クエン酸水溶液は、硝酸銅に対して0.15mol%のクエン酸を純水700gに溶解させたものである。この混合液をA液とする。
尚、フェレ径とは、粒子径を定義する統計的径の一つであって、当該粒子を挟む2本の平行線間の距離で定義される定方向接線径のことである。
(1)で作製した銅粉100gを、500mLビーカーにイソプロピルアルコール250gと純水34gを混合した溶液中に分散させた。これを、窒素雰囲気中で、640rpmの回転数で攪拌した。酸素濃度がゼロになるのを確認した後、40℃に昇温した。これにテトラエトキシシランを12.3g添加して5分間熟成させた。
(1)Ba−Bを添加したSiO2ゲルコーティング膜の被着:
実施例1の(1)と同じ方法で作製した銅粉100gを、500mLビーカーにイソプロピルアルコール250gを計量した溶液中へ分散させた。
(1)SiO2ゲルコーティング膜の被着(膜厚変更):
実施例1の(1)と同じ方法で作製した銅粉100gを、500mLビーカーにイソプロピルアルコール250gと純水34gを混合した溶液中に分散させた。このあと、窒素雰囲気中で、640rpmの回転数で攪拌した。酸素濃度がゼロになるのを確認した後、40℃に昇温した。これにテトラエトキシシランを6.2g添加して5分間熟成させた。
実施例1と同様だが、SiO2ゲルコーティング工程を省いて銅粉を作製した。
このようにして得られた銅粉の評価については、実施例1と同様に実施した。その測定結果は表1,2に示し、さらに図1に◇と破線で示す。
Claims (11)
- 平均粒径が0.1μm以上、1.0μm以下であり、粒径2.0μm以上の粗粒の割合が0.01%以下である銅粉であって、
当該銅粉の表面に無機コーティング膜が施されていることを特徴とする導電性ペースト用銅粉。 - 上記無機コーティング膜が、SiO2ゲルコーティング膜であることを特徴とする請求項1に記載の導電性ペースト用銅粉。
- 上記SiO2ゲルコーティング膜の厚みが、100nm以下であることを特徴とする請求項2に記載の導電性ペースト用銅粉。
- 上記SiO2ゲルコーティング膜は、ガラス形成成分としてSi以外の元素Mの酸化物を含有し、Siに対するMの原子比(M/Si)で表記したとき、0.1≦(M/Si)≦0.5の範囲で含有していることを特徴とする請求項2または3に記載の導電性ペースト用銅粉。
- 元素Mが、Ba、P、B、Na、K、Pb、Zn、Al、Bi、Ti、Mg、Ca、SrおよびLiからなる群より選ばれた少なくとも1種以上のものであることを特徴とする請求項4に記載の導電性ペースト用銅粉。
- SEMによって観測される単体粒子の平均粒径(単体粒子径)に対し、レーザ回折によって観測される凝集粒子のd50粒径(凝集粒子径)の比(二次粒子径/一次粒子径)が、2.0以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の導電性ペースト用銅粉。
- 大気中での酸化開始温度が200℃以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の導電性ペースト用銅粉。
- 銅に対し5%以下のSiを含有し、そのSiの実質上すべてがSiO2ゲルコーティング膜として銅粒子表面に被着していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の導電性ペースト用銅粉。
- 水溶性の有機溶媒中で、銅粉、オルガノシラン化合物および水を反応させてオルガノシランの加水分解物を生成させ、この生成物の懸濁液にゲル化剤を連続添加して縮合反応を行わせることにより、上記銅粉表面にSiO2ゲルコーティング膜を形成させ、次いで、固液分離して、SiO2ゲルコーティング膜を有する銅粒子を採取する導電性ペースト用銅粉の製造方法であって、
上記オルガノシランの加水分解生成物が生成した懸濁液もしくは生成途中または生成前の液に、ガラス形成性成分を溶解した水溶液を添加することを特徴とする導電性ペースト用銅粉の製造方法。 - 上記ゲル化剤としてアンモニアを用いることを特徴とする請求項9に記載の導電性ペースト用銅粉の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の導電性ペースト用銅粉を用いて作製されたことを特徴とする導電性ペースト。
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