JPH03264678A

JPH03264678A - 導電性ペースト用銅粉

Info

Publication number: JPH03264678A
Application number: JP6458490A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kawasaki; 計二川崎; Sadanori Abe; 禎典安部
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1991-11-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は導電性に優れ、良好なはんだ濡れ性を有し且つ
耐酸化性に優れた導電性ペースト用銅粉及びその製造法
に関し、電ｒ機器又は部品の印刷回路の製造に好適に利
用できる。

［従来の技術］従来より、回路基板の製造法において基板表面にメタラ
イズ層を形成する方法とし、では、通常Ａｇ、Ａ１１．
Ｐｄ、Ｐｔ；等の貴金属を使用し、パッドに使用する抵
抗素子、コンデンザ素子の端子部、相互配線用の導体パ
ターンの形成及び半導体素子のポンディング、導体、ベ
ース１−の他、抵抗体、誘電体ペーストを印刷する方法
もある。

貴金属ペーストはＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇｐｔ、、へｇ
−Ｐｔ−Ｐｄ、　　△Ｕ等の貴金属を王としているので
高価ではあるが、導電性、耐酸化・ビ１等その高性能の
故に高温焼付け、厚膜ペーストの分野では広（利用され
ている。

一方、焼付は等の高温処理の必要のない樹脂型ペースト
と呼ばれる低温硬化型の導電性ペーストも広く使用され
ている。

このペースト分野に使用する金属粉は、貴金属粉も使用
されるが、安価な銅粉が使用されている。

この低温硬化−銅系樹脂型導電性ペーストは、導電性と
、はんだ濡れ性とを両立させることが困難であり、また
耐酸化性に問題があり、長期にわたっての導電性を維持
することが困難であることが知られている。

すなわち、樹脂型ペーストを使用して導電回路を形成し
、電子部品のリード線等に接続する場合、直接はんだ付
けすることができず、導電回路上に無電解メ・ツキ等の
方法にて銅、ニッケル等の金属層を形成したうえではん
だ付けされている。

さらに、銅系樹脂型導電性ペーストの場合、原料の銅粉
が空気に触れると容易に酸化されるため、それ自身導電
性が低下するだけでなく、経時的にも酸化され、これが
ペーストの状態又は回路として印刷後においても酸化の
進行が避けられず、用途によっては致命的な欠点となっ
ている。

［発明が解決しようとする課題］本発明者は、導電性が高く、はんだ濡れ性があり、かつ
酸化による経時劣化のない導電性ペースト用銅粉の開発
ならびにその製造法の確立を目的として研究を行なった
。

［課題を解決するための手段］本発明は前記の研究の結果、銀付着量１５ｗｔ％以下の
均一に銀被覆された偏平状導電性ペースト用銅粉の開発
に成功したものであり、更にその製造法として、前処理
として濃度１〜２０ｗｔ％のアスコルビン酸またはしゅ
う酸水溶液に偏平銅粉を浸漬処理し、ついでその銅粉末
に付着量１５ｗｔ％以下の均一な銀メッキを無電解メッ
キにて行なうことを特徴とする導電性ペースト用銅粉お
よびその製造法を完成し、また前記の導電性ペースト用
銅粉を用いた合成樹脂型導電性ペーストな提供するもの
である。

ここで基体となる銅粉は、偏平状のものであることが必
要である。この偏平化の方法は如何なる方法によって得
られても良いが、アスペクト比が５以上、特に１０以上
あることが好ましい。

これは製品ペースト用銅粉の形状を支配するものであり
、理由は明らかでないが、これが偏平であると導電性が
よく、且つはんだ濡れ性の優れた導電性ペーストを得易
くなる。

銅粉の銀被覆法についでは、メッキ法、化学蒸着法、機
械的付着法等多くの方法が知られている。本発明の対象
となる銅粉は如何なる製造方法でなければならないとの
制限はないが、銀被覆層が薄く均一の厚みを持っていて
、且つ銅粉の全表面を完全に銀で被覆していることが耐
酸化性を維持するために必要である。

したがって、銀被覆を均一に且つ低コストで形成せしめ
るにはメッキ法が最も好適である。

銅粉末への銀メッキは無電解メッキによることができる
が、通常は化学置換法によるものであり、銀付着量１０
ｗｔ％程度のものはこの方法で簡単に得ることができる
。

しかし、通常の化学置換法では表面に必ず銅が存在する
ため装飾用等の外観を目的とするためのものには支障な
いが、本発明の目的のような機能性メッキ用には耐酸化
性の面から不適当であり、通常の化学置換法によって得
られた銀メッキ銅粉は本発明の目的を達成することは出
来なかった。

本発明者は化学置換法によらないで、銀の被覆層が薄く
均一に被覆しており、且つ銅粉の全表面を完全に被覆す
る方法として、原料銅粉末の前処理及び無電解メッキ条
件を適正化することにより、銀付着量が１０ｗｔ％程度
であっても銅粉末の全表面を均一に被覆出来、その結果
耐酸化性を飛躍的に向上した銅粉末を得ることが出来る
ことを見出した。

前処理としては、通常酸性溶液により銅粉末表面に形成
されている酸化皮膜の除去が行なわれていたが、本発明
者はこの酸化皮膜を還元剤で処理すること、特にアスコ
ルビン酸またはしゅう酸で処理することが好ましいこと
を見出した。

しかし、同様な性質があると思われるクエン酸、酒石酸
、ギ酸等での処理では、はんだ濡れ性の改良が不充分で
あった。

この場合のアスコルビン酸の濃度は、実用的には１〜２
０ｗｔ％、好ましくは３〜１．　Ｏｗ　ｔ％である。し
ゅう酸を使用する場合は、０５〜１２ｗし％、好ましく
は７〜１０　ｗ　ｔ％の濃度が適当である。操作温度は
室温で充分であり、処理温度は３０分〜１時間で良い。

処理方法としては、アスコルビン酸またはしゅう酸水溶
液に原料の銅粉末を入れ、均一になるように時々又は継
続的に撹拌するだけで良い。

また、前処理の効果を高めるため、アンモニア水による
アルカリエツチングを併用すると、アスコルビン酸また
はしゅう酸処理後に行なう水洗時に銅粉の表面に発生す
る銅酸化物を除去すると共に、軽い粗面化の効果があり
、有用であることも見出した。

このアンモニア水によるアルカリエツチングは、１〜２
ｗｔ％のアンモニア水溶液に銅粉末を投入、３０秒〜５
分間撹拌するだけで良い。この処理は還元剤処理済の銅
粉末に対して行なうことができる。

銀メッキをする場合には、前記の前処理をした銅粉末は
前処理液を分離し、湿潤状態のままメッキ槽に入れ、メ
ッキをする。

無電解法による銀メッキ液の組成は種々提案されている
が、特に限定されない。しかし、廃液の処理や環境問題
を考慮すると、アンモニア錯体系銀メッキ液が好適であ
ろう。

本発明の銀メッキ銅粉製造に好ましい方法は、メッキ操
作に際し、アンモニア錯体銀メッキ液中の銀濃度を０．
００５〜０．０４ｗｔ％、好ましくは０．００５〜０．
０２ｗｔ％に維持することである。また、アンモニア濃
度は１．０〜１．５ｇ／ｌにすることである。このよう
に銀濃度を稀薄な状態に維持した状態で、銀濃度、温度
等により変動するが、大略２〜３時間ゆっくりとメッキ
することにより銀メッキの厚さが均一で且つ全表面を被
覆することが可能になったものと考えている。

このアンモニア錯体アルカリ・性根メッキ浴には、通常
用いる還元剤、その他の添加物を加え、常温で銅粉末を
入れた後撹拌することにより、メッキをすることができ
る。

還元剤としてはブドウ糖、添加物としてはエチルアルコ
ール、酒石酸、ゼラチンが一般的であり、本発明でも使
用できる。

得られた偏平状銀被覆銅粉末は用途により熱可塑性樹脂
または熱硬化性樹脂に混合して樹脂型導電性ペーストと
する。

該ペースト中の銀被覆偏平状銅粉末は７５〜８５　ｗ　
ｔ％、特に約８０ｗｔ％が好ましい。

樹脂と銅粉末の混練は通常ロール型の混線機を用いれば
良い。

使用する樹脂としてははんだ溶融温度で低粘度となるロ
ジンテルペン系樹脂、あるいは融点又は軟化点（場合に
よっては、これらの温度より低い温度に分解温度を有す
ることもある。）がはんだ溶融点より高い温度であるフ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化アクリル樹脂およ
びこれらの変性樹脂あるいはこれらの混合物である熱硬
化樹脂がある。

これらの樹脂はロジン等の金属表面活性剤を配合してお
くことも好ましい実施態様である。

［作　用］好ましい導電性ペーストとしては、導電性が高い状態を
安定に維持できること、はんだ濡れ性がよく、ペースト
の印刷回路に直接はんだ付けができることが望まれてい
る。

本発明においては、安価ではあるが酸化され易く、その
結果導電性が低下する導電性ペースト用銅粉末を、その
表面全体を薄く均一な銀被覆をすることによりこの問題
を克服すると共に、この銅粉末を偏平な形状とすること
により導電性を高めると共に、該ペーストの印刷回路に
直接はんだ付けが可能であることを見出し本発明を完成
した。

そしてこのような銀被覆銅粉末は、無電解メッキ法、特
に還元剤による前処理と、それに続いてｆ＃薄な銀濃度
のメッキ浴を使用することにより容易に製造できること
も見出したものである。

更に前記銀被覆銅粉末を使用した導電性ペーストの製造
法も確立したものである。

［実施例１（実施例１）厚み１μｍ、平均径１０ｕｍの偏平状の銅粉末をｌ　Ｏ
ｗ　ｔ、％アスコルビン酸水溶液中に入れ、室温で３０
分間撹拌処理した後、液中より取り出し１、’５ｗｔ％
のアンモニア水に３０秒撹拌した後、乾燥することなく
下記の水溶液中に入れ、撹拌し均一に分散させた。

アンモニア　　　　１．３ｇ／１２ブドウ糖　　　　　　１．３ｇ／β 酒石酸　　　　　　１．３ｇ／、９エタノール　　　　１ｏｇ７ａゼラチン　　　　　０．４ｇ／Ｉ２次に、上記液中に濃度８．２ｇ／１２の硝酸銀水溶液及
び補給アンモニア水を定量ポンプで入れ、銀濃度を０．
０２ｗｔ％、アンモニアを１．３ｇ１／ｅに維持しながら室温下で２時間撹拌し、メッキを行
ない、銀メッキ量１０ｗｔ％の銅粉末を得た。

該偏平状メッキ銅粉末を分析ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡
）で分析し、銅粉末表面が銀で均一に被覆されており、
表面には銅がないことを確認したうえでレゾール型フェ
ノール樹脂と混練し、導電性ペーストを作成した。

また、混線にあたってはロジンを１％配合し、メッキ銅
粉含量は８０％とした。

次に該導電性ペーストを用いて、２００メツシユスクリ
ーンでガラス板上にスクリーン印刷し、１５０℃で】０
分加熱し、ペーストを硬化させた。

該硬化ペーストに６３５　ｎ　／　３７　Ｐ　ｂのはん
だを２３０℃で処理し付着せしめたところ、目視判定に
よれば良好な濡れ性を示した。

また、体積固有抵抗値を測定したところ、２．０ＸＩＯ
−’Ω・ｃｍであった。

（実施例２）　２アスコルビン酸水溶液に代えて］　０ｗｔ％のしゅう酸
水溶液を使用した以外は実施例１と同様の操作を行ない
、導電性ペーストを製造し、ついで印刷しペーストを硬
化させた。はんだ濡れ性、体積固有抵抗値共に実施例１
と同様の結果を得た。

（比較例１）銅粉末に対する銀メッキ量を２０ｗｔ％とした偏平状メ
ッキ銅粉末を用いた以外は実施例１と同様の操作を行な
い、印刷回路に対するはんだ濡れ性を調べたところ不良
であった。

（比較例２）前処理を行なわず、かつメッキ洛中の銀濃度を５ｗｔ％
でメッキを行なった以外は、実施例１と同様の操作を行
ない、印刷回路に対するはんだ濡れ性を調べたところ不
良であった。

（比較例３）平均粒径１０Ｌ１ｍの球状のアトマイズ銅粉を用いた以
外は、実施例１と同様の操作を行ない、印刷回路に対す
るはんだ濡れ性を調べたところ濡れ性が若干不良であっ
た。

また、体積固有抵抗値を測定したところ、５．２ＸＩＯ
−”Ω−ｃｍであった。

（比較例４）実施例１で用いた銀メッキを施さない銅粉を用い、実施
例１と同じ操作でペーストを作り、その印刷回路に対す
るはんだ濡れ性を調べたところ不良であった。

［発明の効果１本発明の導電性ペースト用銅粉は、銀被覆が完全に行な
われており、そのため耐酸化性に富み、経時変化に強く
、粉末状、ペーストであっても、また印刷回路としても
高い導電性を維持できる。

また、銅粉が偏平であり、且つ銀被覆が薄いためはんだ
付けをしてもはんだくわれが起きないだけでなく、直接
はんだ付けが出来る作業性の極めて優れた銅ペーストを
製造できる。

このように優れた導電ペースト用銅粉は、銅粉の前処理
と特定のメッキ浴及びメッキ条件を選ぶことにより容易
に製造できる方法を開発した。

この結果、耐酸化性、導電性及びはんだ濡れ性の優れた
特性を有する導電性ペーストを供給できることを提案で
きた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）銀付着量１５ｗｔ％以下であって、均一に銀被覆
された偏平状導電性ペースト用銅粉。
（２）アスペクト比が５以上である特許請求の範囲第１
項の導電性ペースト用銅粉。
（３）偏平状銅粉を前処理として濃度１〜２０ｗｔ％の
アスコルビン酸またはしゅう酸水溶液に浸漬処理し、つ
いで無電解メッキ法にて付着量１５ｗｔ％以下の均一な
銀メッキを行なうことを特徴とする導電性ペースト用銅
粉の製造法。
（４）アスコルビン酸またはしゅう酸に浸漬処理した偏
平状銅粉をアルカリエッチングし、ついで無電解メッキ
法にて銀メッキする特許請求の範囲第３項の導電性ペー
スト用銅粉の製造法。
（５）銀の含有量が０．００５〜０．０４ｗｔ％の稀薄
なメッキ浴を用いる特許請求の範囲第３項の導電性ペー
スト用銅粉の製造法。
（６）合成樹脂に銀付着量１５ｗｔ％以下の均一に銀メ
ッキされた偏平状銅粉を７５〜８５ｗｔ％含有させた合
成樹脂型導電性銅ペースト。