JP2002075057A - 被覆銅粉 - Google Patents
被覆銅粉Info
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Abstract
性についての耐熱性にも優れており、電磁波シールドや
導電ペーストに用いるのに適した被覆銅粉を提供するこ
と。 【解決手段】銅粒子と、該銅粒子を被覆しており且つ合
金元素としてリン及び/又はホウ素を含有し、所望によ
り更にコバルト及び/又はタングステンを含有している
ニッケル合金層と、該ニッケル合金層を被覆している銀
層とを有する被覆銅粒子からなる被覆銅粉。
Description
ッケル合金からなる中間被覆層及び銀からなる表面被覆
層を有する被覆銅粒子からなる被覆銅粉に関し、特に、
少量の添加で目的の導電性を得ることができ且つ導電性
についての耐熱性を有するので、電磁波シールドや導電
ペーストに用いるのに適している該被覆銅粉に関する。
類においては、外部からの電磁波による影響を受けて誤
作動が生じる問題がクローズアップされており、それで
電磁波シールドを目的としたコンピュータの外装部にお
ける導電性向上手段について開発が進んでいる。この外
装部の導電性向上の手段としては、電子機器類の軽量化
の為に用いられている有機樹脂に導電性物質をフィラー
として添加する方法や、導電性物質を塗料化して外装部
に塗布する方法等が一般的である。
当然のことながら導電性が高いことであり、コスト面も
考え合わせると導電性物質として金属粉、特に金属超微
粉が好ましく、中でも銀超微粉は耐酸化性にも優れてい
る為、汎用されている。しかし、銀は金属粉の中でも高
価な物質であるので、更なるコスト低減を目標として代
替材料が求められている。
特徴を損なわないものであることが重要であり、そのよ
うな代替材料の例として、特公平7−97717号公報
に記載の発明である「Cu粒子の核の表面に下から順
に、Cu重量に対して、0.01〜0.2%のPdの第
1被覆層、1〜10.0%のNiの第2被覆層、0.2
〜5.0%のAgの第3被覆層を有する、Ag、Ni被
覆Cu粉末からなる電磁波シールドおよび導電ペースト
用導電性粉末」があり、該公報には、耐酸化性をNiで
出現させ、導電性をAg及びCuで出現させることがで
きると記載されている。
導電性粉末として適したレベルの導電性である為には、
少量の添加で目的の導電性を得られることが重要であ
る。また、電子機器類内の発熱をはじめ、高温環境下で
電子機器類が使用されることも考慮した場合、そうした
高温環境下においても導電性等が悪影響を受けないこ
と、即ち導電性についての耐熱性も要求される。
報に記載のAg、Ni被覆Cu粉末は導電性の面では改
善されているものの、該公報には「少量の添加で安定し
た導電性が得られ且つ導電性についての耐熱性にも優れ
ていて、電磁波シールドや導電ペーストに用いるのに適
した粉末、さらに該粉末を含む導電ペースト」について
は何ら開示されておらず、未だ充分な技術とは言い難
い。
波シールドや導電ペーストに用いるのに適した導電性粉
末においては、少量の添加で安定した導電性が得られ且
つ導電性についての耐熱性にも優れていることが重要で
ある。本発明は、これらの特性を満足し、電磁波シール
ドや導電ペーストに用いるのに適した被覆銅粉を提供す
ることを課題としている。
を達成する為に鋭意検討した結果、銅粒子の表面上に特
定の合金元素を含有するニッケル合金からなる中間層を
有し且つ銀からなる表面被覆層を有する被覆銅粒子から
なる被覆銅粉が好ましいことを見いだし、本発明を完成
した。
銅粒子を被覆しており且つ合金元素としてリン及び/又
はホウ素を含有しているニッケル合金層と、該ニッケル
合金層を被覆している銀層とを有する被覆銅粒子からな
ることを特徴とする。また、本発明の被覆銅粉は、銅粒
子と、該銅粒子を被覆しており且つ合金元素としてリン
及び/又はホウ素を含有し且つコバルト及び/又はタン
グステンを含有しているニッケル合金層と、該ニッケル
合金層を被覆している銀層とを有する被覆銅粒子からな
ることを特徴とする。
ッケル合金層中に合金元素としてリン及び/又はホウ素
を含有するか、又はリン及び/又はホウ素を含有し且つ
コバルト及び/又はタングステンを含有することが重要
であり、これらの元素を含有したニッケル合金層が核と
なる銅粒子表面を緻密に被覆することにより被覆銅粉の
導電性についての耐熱性(この被覆銅粉の導電性につい
ての耐熱性を、以下、単に耐熱性と記載する)効果を高
めることができる。
又はホウ素の合計含有率は好ましくはニッケル合金の
0.1〜20質量%であり、より好ましくは0.5〜1
5質量%であり、最も好ましくは1〜10質量%であ
る。これらの含有率がニッケル合金の0.1質量%未満
の場合には耐熱性向上の効果が少なく、また20質量%
を超える場合にはコスト増に見合った効果が得られない
のみならず、導電性劣化等の悪影響を生じる傾向があ
る。
ケル合金層中に合金元素としてリン及び/又はホウ素と
同時に含有されるコバルト及び/又はタングステンの含
有率は好ましくはニッケル合金の1〜30質量%であ
り、より好ましくは3〜25質量%であり、最も好まし
くは5〜20質量%である。これらの含有率がニッケル
合金の1質量%未満の場合には耐熱性向上の効果が少な
く、また30質量%を超える場合にはコスト増に見合っ
た効果が得られないのみならず、導電性劣化等の悪影響
を生じる傾向がある。
ケル合金層が銅粒子の表面と銀からなる表面被覆層との
中間に存在しているので、銀粉よりも安価であり、被覆
銅粉の導電性を損なうこともない。本発明の被覆銅粉に
おいては、ニッケル合金層を構成するニッケル合金の含
有率は好ましくは全被覆銅粉の0.1〜15質量%であ
り、より好ましくは0.5〜15質量%であり、最も好
ましくは0.5〜10質量%である。このニッケル合金
の含有率が全被覆銅粉の0.1質量%未満の場合には耐
熱性向上の効果が少なく、また15質量%を超える場合
にはコスト増に見合った効果が得られないのみならず、
導電性を劣化させるおそれがある。
被覆銅粉の最表面に存在しているので導電性に優れてい
る。銀の含有率は好ましくは全被覆銅粉の2〜20質量
%であり、より好ましくは3〜15質量%であり、最も
好ましくは4〜10質量%である。この銀の含有率が2
質量%未満の場合には目的とする導電性が得られず、ま
た20質量%を超える場合にはコスト増に見合った効果
が得られない。
プ密度は好ましくは4g/cm3 以下であり、より好ま
しくは3.5g/cm3 以下であり、最も好ましくは3
g/cm3 以下である。このタップ密度を4g/cm3
以下にすることにより、導電ペーストを調製した時に被
覆銅粉の粒子同士が適度にからみあうようになるので、
電磁波シールド及び導電ペースト用導電性粉末として適
したレベルの導電性を実現することができる。
なる銅粒子として球形や多面体形状等の粒状品を含め、
いかなる形状のものを用いても構わないが、非球形状、
特に樹枝状、それを加工したフレーク状の銅粉、具体的
には電解銅粉や機械的処理を加えたフレーク状銅粉でタ
ップ密度が4g/cm3 以下のものを用いることが好ま
しい。この理由は、通常、導電ペースト中への導電性粉
末の充填性は高い方が好ましいと考えられるが、要求さ
れる導電性のレベルがさほど高くない場合は、粒子同士
のからみが適度にある方が良いからである。
法の一例について述べる。タップ密度が4g/cm3 以
下の銅粉、好ましくは非球形でタップ密度が4g/cm
3 以下の電解銅粉を水中に分散させてスラリーとする。
また、リン及び/又はホウ素イオン源を添加するか、又
はリン及び/又はホウ素イオン源とコバルト及び/又は
タングステンイオン源とを添加した無電解ニッケル合金
メッキ液を調製する。このスラリーと無電解ニッケル合
金メッキ液とを混合して無電解メッキ処理を実施し、合
金元素としてリン及び/又はホウ素を含有するか、又は
リン及び/又はホウ素とコバルト及び/又はタングステ
ンとを含有するニッケル合金層を銅粒子の表面に形成す
る。その後、アンモニア性硝酸銀溶液中でロッシェル塩
等を用いて銀被覆処理を実施することにより本発明の被
覆銅粉を製造する。
載の製造方法においては、「Cu粉末にPdを被着した
後、Ni水溶液に懸濁させ、これにヒドラジン等の還元
剤を加えることでNiがCu粉の表面に析出する」方法
を採用しているが、かかる製造方法では、還元力の強い
還元剤を用いている為、銅粉粒子表面上に析出する金属
ニッケルの分布にバラツキが生じ、金属ニッケル被覆の
緻密性が失われ、その結果、生地銅粉の酸化防止の点で
も問題があるのみならず、金属ニッケル単独であるため
に導電性についての耐熱性の向上の点でも限界がある。
具体的にはニボロンM(ワールドメタル社製)、Niー
426(メルテックス社製)等にリン及び/又はホウ素
イオン源を添加するか、又はリン及び/又はホウ素イオ
ン源とコバルト及び/又はタングステンイオン源とを添
加して無電解ニッケル合金メッキ液を調製し、一方、銅
粉を水中に分散させて銅粉スラリーを調製し、この無電
解ニッケル合金メッキ液と銅粉スラリーとを混合し、3
0〜120分間攪拌して銅粒子の表面に緻密なニッケル
合金被覆を形成させれば良い。
ンイオン源として、リン酸、リン酸アンモニウム、リン
酸水素アンモニウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸カ
リウム、リン酸ナトリウム、次亜リン酸カルシウム等を
用いることができ、またホウ素イオン源としてオルトホ
ウ酸、四ホウ酸ナトリウム、メタホウ酸ナトリウム、ペ
ルオキソホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウム、メタホ
ウ酸カリウム、四ホウ酸アンモニウム、メタホウ酸アン
モニウム等を用いることができる。
するコバルトイオン源として、塩化コバルト、硫酸コバ
ルト、硝酸コバルト、臭化コバルト、ヨウ化コバルト等
を用いることができ、またタングステンイオン源とし
て、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウ
ム、タングステン酸アンモニウム等を用いることができ
る。
具体的に説明する。 実施例1 電解銅粉(比表面積0.2m2 /g、SEM写真から見
た平均粒子径100ミクロン、タップ密度2.5g/c
m3 )1000gを水8.5L中に分散させてスラリー
を調製した。また、メタホウ酸ナトリウム・四水和物3
gをニッケルメッキ液(ワールドメタル社製、ニボロン
M)6Lに添加し、溶解させて無電解ニッケル合金メッ
キ液を調製した。このスラリーと無電解ニッケル合金メ
ッキ液とを混合し、10分間攪拌した。その後、温度を
40℃まで上げ、30分間攪拌して銅粒子の表面にホウ
素含有ニッケル合金被覆を形成させた。その後、常法に
従ってろ過し、洗浄を行った。
ル合金被覆銅粉を、水9L中にEDTA32gを溶解さ
せた溶液中に分散させ、そのスラリーに硝酸銀溶液20
0mL(硝酸銀36gをアンモニア水溶液44mLに溶
解させ、水を加えて200mLとした水溶液)を添加
し、30分間攪拌を行い、更にロッシェル塩28gを添
加し、30分間攪拌を行い、その後、常法に従って水洗
し、乾燥を行って被覆銅粉を得た。この被覆銅粉につい
て、下記の諸特性を下記の方法に従って評価した。それ
らの結果を第1表に示す。
ルト及びタングステンの含有率(質量%) 試料を酸に溶解させ、ICP法により含有率を測定し
た。 (2)タップ密度(g/cm3 ) 試料200gを用いてパウダーテスターPT−E型(ホ
ソカワミクロン製)により測定した。 (3)粉体抵抗率(×10-4Ω・cm) 試料20gをプレス圧力500kgfで圧縮し、ロレス
タAP及びロレスタPD−41型(何れも三菱化学製)
により測定した。
持した。上記(3)の測定法により得られた耐熱試験前
の抵抗率と耐熱試験後の抵抗率より抵抗変化倍率を下記
の式で求め、導電性についての耐熱性の評価とした。 抵抗変化倍率(倍)={耐熱試験後抵抗率(Ω・cm)
/耐熱試験前抵抗率(Ω・cm)}
率(×10-2Ω/□) 試料60質量部に、アクリルラッカーであるアクリック
2000GL(関西ペイント社製)を40質量部加えて
ホモジナイザーにて混練してペースト化し、この導電ペ
ーストをフィルム上に塗布し、70℃で20分乾燥さ
せ、導電性膜を形成した。この塗膜の表面抵抗率をロレ
スタAPにより測定した。
分散させてスラリーを調製した。また、メタホウ酸ナト
リウム・四水和物4gをニッケルメッキ液(ワールドメ
タル社製、ニボロンM)6Lに添加し、溶解させて無電
解ニッケル合金メッキ液を調製した。このスラリーと無
電解ニッケル合金メッキ液とを混合し、10分間攪拌し
た。その後、温度を40℃まで上げ、30分間攪拌して
銅粒子の表面にホウ素含有ニッケル合金被覆を形成させ
た。その後、常法に従ってろ過し、洗浄を行った。
ル合金被覆銅粉を、水9LにEDTA80gを溶解させ
た溶液中に分散させ、そのスラリーに硝酸銀溶液500
mL(硝酸銀86gをアンモニア水溶液110mLに溶
解させ、水を加えて500mLとした水溶液)を添加
し、30分間攪拌を行い、ロッシェル塩70gを添加
し、30分間攪拌を行い、その後、常法に従って水洗
し、乾燥を行って被覆銅粉を得た。この被覆銅粉につい
て、実施例1と同様に諸特性を評価した。それらの結果
を第1表に示す。
分散させてスラリーを調製した。また、メタホウ酸ナト
リウム・四水和物4gをニッケルメッキ液(ワールドメ
タル社製、ニボロンM)6Lに添加し、溶解させて無電
解ニッケル合金メッキ液を調製した。このスラリーと無
電解ニッケル合金メッキ液とを混合し、10分間攪拌し
た。その後、温度を40℃まで上げ、30分間攪拌して
銅粒子の表面にホウ素含有ニッケル合金被覆を形成させ
た。その後、常法に従ってろ過し、洗浄を行った。
ル合金被覆銅粉を、水9LにEDTA160gを溶解さ
せた溶液中に分散させ、そのスラリーに硝酸銀溶液10
00mL(硝酸銀180gをアンモニア水溶液220m
Lに溶解させ、水を加えて1000mLとした水溶液)
を添加し、30分間攪拌を行い、ロッシェル塩140g
を添加し、30分間攪拌を行い、その後、常法に従って
水洗し、乾燥を行って被覆銅粉を得た。この被覆銅粉に
ついて、実施例1と同様に諸特性を評価した。それらの
結果を第1表に示す。
分散させてスラリーを調製した。また、メタホウ酸ナト
リウム・四水和物4g及び硫酸コバルト・七水和物18
gをニッケルメッキ液(ワールドメタル社製、ニボロン
M)6Lに添加し、溶解させて無電解ニッケル合金メッ
キ液を調製した。このスラリーと無電解ニッケル合金メ
ッキ液とを混合し、10分間攪拌した。その後、温度を
40℃まで上げ、30分間攪拌して銅粒子の表面にホウ
素及びコバルト含有ニッケル合金被覆を形成させた。そ
の後、常法に従ってろ過し、洗浄を行った。
ト含有ニッケル合金被覆銅粉を、水9LにEDTA32
gを溶解させた溶液中に分散させ、そのスラリーに硝酸
銀溶液200mL(硝酸銀36gをアンモニア水溶液4
4mLに溶解させ、水を加えて200mLとした水溶
液)を添加し、30分間攪拌を行い、ロッシェル塩28
gを添加し、30分間攪拌を行い、その後、常法に従っ
て水洗し、乾燥を行って被覆銅粉を得た。この被覆銅粉
について、実施例1と同様に諸特性を評価した。それら
の結果を第1表に示す。
散させてスラリーを調製した。また、次亜リン酸カルシ
ウム5gをニッケルメッキ液(メルテックス社製、Ni
ー426)6.5Lに添加し、溶解させて無電解ニッケ
ル合金メッキ液を調製した。このスラリーにアクチベー
ター液(メルテックス社製、アクチベーター352)5
mLを添加し、5分間攪拌した後、無電解ニッケル合金
メッキ液と混合し、10分間攪拌した。その後、温度を
70℃まで上げ、30分間攪拌して銅粒子の表面にリン
含有ニッケル合金被覆を形成させた。その後、常法に従
ってろ過し、洗浄を行った。
合金被覆銅粉を、水9LにEDTA80gを溶解させた
溶液中に分散させ、そのスラリーに硝酸銀溶液500m
L(硝酸銀86gをアンモニア水溶液110mLに溶解
させ、水を加えて500mLとした水溶液)を添加し、
30分間攪拌を行い、ロッシェル塩70gを添加し、3
0分間攪拌を行い、その後、常法に従って水洗し、乾燥
を行って被覆銅粉を得た。この被覆銅粉について、実施
例1と同様に諸特性を評価した。それらの結果を第1表
に示す。
散させてスラリーを調製した。また、次亜リン酸カルシ
ウム4gをニッケルメッキ液(メルテックス社製、Ni
ー426)6.5Lに添加し、溶解させて無電解ニッケ
ル合金メッキ液を調製した。このスラリーにアクチベー
ター液(メルテックス社製、アクチベーター352)5
mLを添加し、5分間攪拌した後、無電解ニッケル合金
メッキ液と混合し、10分間攪拌した。その後、温度を
70℃まで上げ、30分間攪拌して銅粒子の表面にリン
含有ニッケル合金被覆を形成させた。その後、常法に従
ってろ過し、洗浄を行った。
合金被覆銅粉を、水9LにEDTA160gを溶解させ
た溶液中に分散させ、そのスラリーに硝酸銀溶液100
0mL(硝酸銀180gをアンモニア水溶液220mL
に溶解させ、水を加えて1000mLとした水溶液)を
添加し、30分間攪拌を行い、ロッシェル塩140gを
添加し、30分間攪拌を行い、その後、常法に従って水
洗し、乾燥を行って被覆銅粉を得た。この被覆銅粉につ
いて、実施例1と同様に諸特性を評価した。それらの結
果を第1表に示す。
散させてスラリーを調製した。また、次亜リン酸カルシ
ウム4g及びタングステン酸ナトリウム10gをニッケ
ルメッキ液(メルテックス社製、Niー426)6.5
Lに添加し、溶解させて無電解ニッケル合金メッキ液を
調製した。このスラリーにアクチベーター液(メルテッ
クス社製、アクチベーター352)5mLを添加し、5
分間攪拌した後、無電解ニッケル合金メッキ液と混合
し、10分間攪拌した。その後、温度を70℃まで上
げ、30分間攪拌して銅粒子の表面にリン及びタングス
テン含有ニッケル合金被覆を形成させた。その後、常法
に従ってろ過し、洗浄を行った。
テン含有ニッケル合金被覆銅粉を、水9LにEDTA1
60gを溶解させた溶液中に分散させ、そのスラリーに
硝酸銀溶液1000mL(硝酸銀180gをアンモニア
水溶液220mLに溶解させ、水を加えて1000mL
とした水溶液)を添加し、30分間攪拌を行い、ロッシ
ェル塩140gを添加し、30分間攪拌を行い、その
後、常法に従って水洗し、乾燥を行って被覆銅粉を得
た。この被覆銅粉について、実施例1と同様に諸特性を
評価した。それらの結果を第1表に示す。
TA160gを溶解させた溶液中に分散させてスラリー
を調製し、そのスラリーに硝酸銀溶液1000mL(硝
酸銀180gをアンモニア水溶液220mLに溶解さ
せ、水を加えて1000mLとした水溶液)を添加し、
30分間攪拌を行い、ロッシェル塩140gを添加し、
30分間攪拌を行い、その後、常法に従って水洗し、乾
燥を行って銀被覆銅粉を得た。この銀被覆銅粉につい
て、実施例1と同様に諸特性を評価した。それらの結果
を第1表に示す。
真から見た平均粒子径30ミクロン、タップ密度4.5
g/cm3 )1000gを、水9LにEDTA160g
を溶解させた溶液中に分散させてスラリーを調製し、そ
のスラリーに硝酸銀溶液1000mL(硝酸銀180g
をアンモニア水溶液220mLに溶解させ、水を加えて
1000mLとした水溶液)を添加し、30分間攪拌を
行い、ロッシェル塩140gを添加し、30分間攪拌を
行い、その後、常法に従って水洗し、乾燥を行って銀被
覆銅粉を得た。この銀被覆銅粉について、実施例1と同
様に諸特性を評価した。それらの結果を第1表に示す。
水溶液(パラジウムとして0.3g/Lの濃度)2L中
に浸漬して銅粒子の表面にパラジウムを被着させた。そ
の後、硫酸ニッケル水溶液(ニッケルとして2g/Lの
濃度)6L中に懸濁させ、60℃に保ちながらヒドラジ
ン・1水和物10gを加えてパラジウム被覆銅粒子の表
面にニッケルを析出させた。ろ別したパラジウム・ニッ
ケル被覆銅粉を、水9LにEDTA160gを溶解させ
た溶液中に分散させてスラリーとし、そのスラリーに硝
酸銀溶液1000mL(硝酸銀180gをアンモニア水
溶液220mLに溶解させ、水を加えて1000mLと
した水溶液)を添加し、30分間攪拌を行い、ロッシェ
ル塩140gを添加し、30分間攪拌を行い、その後、
常法に従って水洗し、乾燥を行って被覆銅粉を得た。こ
の被覆銅粉について、実施例1と同様に諸特性を評価し
た。それらの結果を第1表に示す。
1〜7のリン又はホウ素を含有するか、リン又はホウ素
とコバルト又はタングステンとを含有する本発明の被覆
銅粉は、比較例1〜3被覆銅粉に較べて導電性、特に耐
熱試験後の導電性に優れているのみならず、抵抗変化倍
率が小さく、耐熱性が向上している。
表面被覆層を有する被覆銅粒子からなる被覆銅粉は、少
量の添加で安定した導電性が得られ且つ耐熱性にも優れ
ているので、電磁波シールドや導電ペーストに用いるの
に適している。
Claims (7)
- 【請求項1】銅粒子と、該銅粒子を被覆しており且つ合
金元素としてリン及び/又はホウ素を含有しているニッ
ケル合金層と、該ニッケル合金層を被覆している銀層と
を有する被覆銅粒子からなることを特徴とする被覆銅
粉。 - 【請求項2】ニッケル合金の含有率が全被覆銅粉の0.
1〜15質量%であり、リン及び/又はホウ素の含有率
が合計でニッケル合金の0.1〜20質量%であり、銀
の含有率が全被覆銅粉の2〜20質量%であることを特
徴とする請求項1記載の被覆銅粉。 - 【請求項3】銅粒子と、該銅粒子を被覆しており且つ合
金元素としてリン及び/又はホウ素を含有し且つコバル
ト及び/又はタングステンを含有しているニッケル合金
層と、該ニッケル合金層を被覆している銀層とを有する
被覆銅粒子からなることを特徴とする被覆銅粉。 - 【請求項4】ニッケル合金の含有率が全被覆銅粉の0.
1〜15質量%であり、リン及び/又はホウ素の含有率
が合計でニッケル合金の0.1〜20質量%であり、コ
バルト及び/又はタングステンの含有率が合計でニッケ
ル合金の1〜30質量%であり、銀の含有率が全被覆銅
粉の2〜20質量%であることを特徴とする請求項3記
載の被覆銅粉。 - 【請求項5】タップ密度が4g/cm3 以下であること
を特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の被覆銅粉。 - 【請求項6】核となる銅粒子が非球形状であることを特
徴とする請求項1〜5の何れかに記載の被覆銅粉。 - 【請求項7】請求項1〜6の何れかに記載の被覆銅粉か
らなることを特徴とする電磁波シールド及び導電ペース
ト用導電性被覆銅粉。
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---|---|---|---|
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