JP2007095502A - Conductive paste - Google Patents

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Akio Sato
明生 佐藤
Shingo Terasaki
慎悟 寺崎
Yumi Kanbe
由美 神戸
Hisami Bessho
久美 別所
Yuji Wada
雄二 和田
Yasunori Tsukahara
保徳 塚原
Takashi Nakamura
考志 中村
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Sumitomo Riko Co Ltd
Osaka University NUC
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Sumitomo Riko Co Ltd
Osaka University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide conductive paste sintered at a temperature lower than that of a conventional one, in particular, at a temperature around 200°C, and capable of reducing resistance. <P>SOLUTION: This conductive paste is prepared by dispersing metal ultrafine particles in an organic solvent. The metal ultrafine particles are synthesized by irradiating, with microwaves, a solution prepared by dissolving or dispersing, in a synthesizing organic solvent, a metal salt represented by (R-A)<SB>n</SB>-M (wherein R is a 10C or more hydrocarbon group; A is COO, OSO<SB>3</SB>, SO<SB>3</SB>or OPO<SB>3</SB>; M is silver, gold or platinum; and n is the valence of M). Each metal ultrafine particle has a metal core formed of a metal constituent derived from the metal salt and an organic constituent derived from the metal salt and covering the circumference of the metal core. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、導電性ペーストに関し、さらに詳しくは、金属超微粒子を用いた導電性ペーストに関するものである。   The present invention relates to a conductive paste, and more particularly to a conductive paste using ultrafine metal particles.

従来、μmサイズ(以下、「ミクロンサイズ」ということがある。)の金属微粒子を用いた導電性ペーストは、例えば、プリント基板における電極、配線などの回路形成、層間接合などに使用する導電材料として広く用いられている。   Conventionally, conductive paste using fine metal particles of μm size (hereinafter sometimes referred to as “micron size”) is used as, for example, a conductive material used for forming circuits such as electrodes and wiring on printed circuit boards and interlayer bonding. Widely used.

近年、プリント基板が組み込まれる電子機器は、高機能化、小型化されてきており、それに伴って配線回路は狭ピッチ化されてきている。そのため、ミクロンサイズの金属微粒子を用いた汎用の導電性ペーストでは、狭ピッチ化に十分に対応することができない状況になってきている。   In recent years, electronic devices in which printed boards are incorporated have become highly functional and miniaturized, and accordingly, wiring circuits have been narrowed. For this reason, general-purpose conductive pastes using micron-sized metal fine particles cannot cope with the narrow pitch sufficiently.

そこで、最近では、nmサイズ(以下、「ナノサイズ」ということがある。)の金属超微粒子を用いた導電性ペーストが各種提案されている。ナノサイズの金属超微粒子は、一般に、金属本来の融点より低い温度で焼結するなど、バルクとは異なる性質を有している。そのため、この種の導電性ペーストは、例えば、低温焼成により、焼結体中に含まれる有機成分を少なくし、良好な導電性能を発現させることなどが期待されている。   Therefore, recently, various conductive pastes using ultrafine metal particles of nm size (hereinafter sometimes referred to as “nanosize”) have been proposed. Nano-sized ultrafine metal particles generally have properties different from bulk, such as sintering at a temperature lower than the original melting point of the metal. For this reason, this type of conductive paste is expected to reduce organic components contained in the sintered body by, for example, low-temperature firing, and to exhibit good conductive performance.

例えば、特許文献1には、ガス中蒸発法により合成した銀超微粒子を有機溶媒中に分散させた導電性ペーストが開示されている。また、特許文献2には、銀ナノ粒子原料として、ガス中蒸発法により合成され、アミン化合物によりその表面が被覆された銀超微粒子の分散液を用いたナノ粒子ペーストが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a conductive paste in which silver ultrafine particles synthesized by a gas evaporation method are dispersed in an organic solvent. Patent Document 2 discloses a nanoparticle paste using a dispersion of ultrafine silver particles synthesized as a silver nanoparticle raw material by a gas evaporation method and having a surface coated with an amine compound.

特開平3−34211号公報(第4実施例)Japanese Patent Laid-Open No. 3-34211 (Fourth Example) 特開2004−273205号公報(実施例1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-273205 (Example 1)

しかしながら、従来知られる導電性ペーストは、200℃程度の温度で十分に焼結せず、焼結体の低抵抗化を図り難いといった問題があった。   However, the conventionally known conductive paste does not sinter sufficiently at a temperature of about 200 ° C., and there is a problem that it is difficult to reduce the resistance of the sintered body.

そのため、例えば、低抵抗の微細回路を形成しようとする場合、200℃を大きく上回る温度で焼成せねばならず、ポリイミドに比較して安価であり、耐熱性の低いポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレート(PEN)などの樹脂を基板材料として用いることができなかった。   Therefore, for example, when a microcircuit having a low resistance is to be formed, it must be fired at a temperature greatly exceeding 200 ° C., which is cheaper than polyimide and has low heat resistance. Polyamideimide, polyethylene naphthalate (PEN) ) Or the like could not be used as a substrate material.

また、従来の導電性ペーストを200℃程度の温度で焼結した場合、金属超微粒子の一部を構成する保護剤成分が残留しやすい。したがって、従来の導電性ペーストを例えば、ビアホールの導電材料に使用すると、ハンダ接合によるリフロー時(約260℃)や乾燥(約60〜100℃)などの熱処理工程時などにアウトガスが発生しやすいといった問題があった。   Moreover, when the conventional conductive paste is sintered at a temperature of about 200 ° C., the protective agent component that constitutes a part of the ultrafine metal particles tends to remain. Therefore, when a conventional conductive paste is used as a conductive material for via holes, for example, outgas is likely to occur during a heat treatment process such as reflow (about 260 ° C.) or drying (about 60 to 100 ° C.) by solder bonding. There was a problem.

これらの問題は、主として、金属超微粒子の一部を構成する保護剤成分が、200℃程度の温度で十分に分解しないためであると考えられる。   These problems are considered to be mainly because the protective agent component constituting a part of the ultrafine metal particles does not decompose sufficiently at a temperature of about 200 ° C.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、従来より低温、特に200℃程度の温度で焼結し、低抵抗化を図ることが可能な導電性ペーストを提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a conductive paste that can be sintered at a lower temperature than conventional ones, particularly at a temperature of about 200 ° C., and can be reduced in resistance.

上記課題を解決するため、本発明に係る導電性ペーストは、有機溶媒に金属超微粒子が分散されてなるものであって、上記金属超微粒子は、下記の化1で表される金属塩を合成用有機溶媒に溶解または分散してなる溶液にマイクロ波を照射することにより合成されたものであり、かつ、金属塩に由来する金属成分から構成された金属コアと、金属塩に由来し、金属コアの周囲を覆う有機成分とを有することを要旨とする。
(化1)
(R−A)−M
(但し、Rは炭素数が10以上の炭化水素基、AはCOO、OSO、SOまたはOPO、Mは銀、金または白金属、nはMの価数である。)
In order to solve the above problems, the conductive paste according to the present invention is obtained by dispersing ultrafine metal particles in an organic solvent, and the ultrafine metal particles synthesize a metal salt represented by Chemical Formula 1 below. A metal core composed of a metal component derived from a metal salt, which is synthesized by irradiating microwaves to a solution dissolved or dispersed in an organic solvent for use, and a metal derived from a metal salt And having an organic component covering the periphery of the core.
(Chemical formula 1)
(R-A) n -M
(However, R is a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms, A is COO, OSO 3 , SO 3 or OPO 3 , M is silver, gold or white metal, and n is the valence of M.)

ここで、上記金属コアは、その平均粒径が2〜30nmの範囲内にあると良い。   Here, the said metal core is good in the average particle diameter being in the range of 2-30 nm.

また、上記金属超微粒子中に占める有機成分の含有量は、4〜30重量%の範囲内にあると良い。   The content of the organic component in the ultrafine metal particles is preferably in the range of 4 to 30% by weight.

本発明に係る導電性ペーストは、有機溶媒に特定の金属超微粒子が分散されている。そのため、従来の導電性ペーストに比較して、低い温度、特に200℃程度の温度で十分に焼結する。   In the conductive paste according to the present invention, specific metal ultrafine particles are dispersed in an organic solvent. For this reason, it is sufficiently sintered at a lower temperature, particularly about 200 ° C., compared to the conventional conductive paste.

また、200℃程度の温度による焼成で、金属超微粒子中の有機成分がほとんど分解する。そのため、焼結体中に含まれる有機成分の残留量を少なくすることができ、従来よりも低温焼成で低抵抗化を図ることができる。   Moreover, the organic component in the ultrafine metal particles is almost decomposed by firing at a temperature of about 200 ° C. Therefore, the residual amount of the organic component contained in the sintered body can be reduced, and resistance can be reduced by firing at a lower temperature than in the past.

したがって、これを例えば、ビアホールの導電材料などに用いた場合には、リフロー時(約260℃)や乾燥(約60〜100℃)などの熱処理工程時などにおけるアウトガスの発生量を少なくすることができる。また、ポリイミドに比較して安価で耐熱性の低いポリアミドイミド、ポリエチレンナフタレート(PEN)などの樹脂よりなる基板上に、低抵抗な微細回路、層間接合などを形成することが可能となる。   Therefore, for example, when this is used as a conductive material for a via hole, the amount of outgas generated during a heat treatment process such as reflow (about 260 ° C.) or drying (about 60 to 100 ° C.) can be reduced. it can. Further, it is possible to form a low-resistance fine circuit, an interlayer junction, or the like on a substrate made of a resin such as polyamide imide or polyethylene naphthalate (PEN) which is less expensive and has lower heat resistance than polyimide.

また、マイクロ波加熱により合成した金属超微粒子を用いているので、ガス中蒸発法により合成した金属超微粒子を用いた場合に比較して、ペーストの生産性に優れ、設備も大掛かりになり難い。   In addition, since metal ultrafine particles synthesized by microwave heating are used, compared to the case of using metal ultrafine particles synthesized by a gas evaporation method, the productivity of the paste is excellent and the equipment is not likely to be large.

この際、上記金属超微粒子の金属コアの平均粒径が2〜30nmの範囲内にある、金属超微粒子中に占める有機成分の含有量が4〜30重量%の範囲内にある場合には、上記作用効果に優れる。   At this time, when the average particle size of the metal core of the ultrafine metal particles is in the range of 2 to 30 nm and the content of the organic component in the ultrafine metal particles is in the range of 4 to 30% by weight, Excellent in the above effects.

以下、本実施形態に係る導電性ペースト(以下、「本ペースト」という。)について詳細に説明する。   Hereinafter, the conductive paste according to the present embodiment (hereinafter referred to as “main paste”) will be described in detail.

1.本ペースト
本ペーストは、特定の金属超微粒子が有機溶媒中に分散されてなる。以下、本ペーストの各構成について順に説明する。
1. This paste is made by dispersing specific metal ultrafine particles in an organic solvent. Hereinafter, each structure of this paste is demonstrated in order.

1.1 金属超微粒子
本ペーストにおいて、金属超微粒子は、特定の金属塩に由来する金属成分から主として構成された金属コアと、上記特定の金属塩に由来し、金属コアの周囲を覆う有機成分とを有している。
1.1 Metal Ultrafine Particles In this paste, the metal ultrafine particles are composed of a metal core mainly composed of a metal component derived from a specific metal salt, and an organic component derived from the specific metal salt and covering the periphery of the metal core. And have.

上記金属コアは、1種または2種以上の特定の金属塩に由来する1種または2種以上の金属成分から構成されていて良い。また、上記有機成分は、1種または2種以上の特定の金属塩に由来する1種または2種以上の有機成分からなっていて良い。   The metal core may be composed of one or two or more metal components derived from one or more specific metal salts. Moreover, the said organic component may consist of 1 type, or 2 or more types of organic components derived from 1 type, or 2 or more types of specific metal salt.

ここで、上記特定の金属塩とは、具体的には、一般式(R−A)−M(但し、Rは炭素数が10以上の炭化水素基、AはCOO、OSO、SOまたはOPO、Mは銀、金または白金属、nは金属Mがとりうる価数と同一であり、1以上の整数である。)で表されるものをいう。 Here, the specific metal salt specifically refers to the general formula (RA) n -M (where R is a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms, A is COO, OSO 3 , SO 3. Or OPO 3 , M is silver, gold or white metal, and n is the same as the valence that the metal M can take and is an integer of 1 or more.

この金属塩に由来する有機成分は、200℃程度の低温で比較的分解しやすいので、低温焼成による低抵抗化を図りやすい。また、この金属塩は比較的安価であるので、コスト的にも有利である。なお、この金属塩に由来する有機成分は、主としてR−A−基であると推測される。   Since the organic component derived from the metal salt is relatively easily decomposed at a low temperature of about 200 ° C., the resistance can be easily reduced by low-temperature firing. Moreover, since this metal salt is comparatively cheap, it is advantageous also in terms of cost. In addition, it is estimated that the organic component derived from this metal salt is mainly RA group.

上記一般式(R−A)−Mにおいて、炭化水素基Rは、アルキル基などの飽和炭化水素基であっても良いし、アルケニル基などの不飽和炭化水素基であっても良い。また、その分子構造は、直鎖状であっても良いし、分岐状であっても良い。また、炭化水素基中の一部の水素は、導電性ペーストの性質などに悪影響を与えない範囲内であれば、ハロゲン元素などの他の置換基に置換されていても良い。 In the general formula (RA) n -M, the hydrocarbon group R may be a saturated hydrocarbon group such as an alkyl group or an unsaturated hydrocarbon group such as an alkenyl group. The molecular structure may be linear or branched. Further, a part of hydrogen in the hydrocarbon group may be substituted with another substituent such as a halogen element as long as it does not adversely affect the properties of the conductive paste.

但し、上記炭化水素基Rの炭素数は10以上である。その炭素数の上限値は、特に限定されるものではない。もっとも、炭素数が比較的大きくなると、導電性ペーストの低温焼結性が低下するなどの傾向が見られる。したがって、上記炭化水素基Rの炭素数の好ましい上限値としては、具体的には、例えば、40、35、30、25、20、18などを例示することができる。   However, the hydrocarbon group R has 10 or more carbon atoms. The upper limit of the carbon number is not particularly limited. However, when the carbon number is relatively large, there is a tendency that the low-temperature sinterability of the conductive paste decreases. Therefore, specific examples of the preferable upper limit of the carbon number of the hydrocarbon group R include, for example, 40, 35, 30, 25, 20, 18 and the like.

また、上記一般式(R−A)−Mにおいて、Aには、とりわけ、COOを好適に用いることができる。 In the general formula (R-A) n -M, CO can be particularly preferably used as A.

また、上記一般式(R−A)−Mにおいて、Mには、銀、金、白金属を用いる。何れの金属種を用いるかについては、導電性ペーストの用途などを考慮して適宜選択すれば良い。 In the general formula (RA) n -M, silver, gold, or white metal is used for M. Which type of metal is used may be appropriately selected in consideration of the use of the conductive paste.

このような金属塩のうち、具体的には、例えば、脂肪酸金属塩、アルキルスルホン酸金属塩などを好適なものとして例示することができる。   Specific examples of such metal salts include, for example, fatty acid metal salts, alkylsulfonic acid metal salts, and the like.

より具体的には、例えば、ウンデカン酸金属塩、ラウリン酸金属塩、ミリスチン酸金属塩、パルミチン酸金属塩、ステアリン酸金属塩などの飽和脂肪酸金属塩、オレイン酸金属塩、リノール酸金属塩、リノレン酸金属塩などの不飽和脂肪酸金属塩、ネオデカン酸金属塩などの分岐状脂肪酸金属塩、アビエチン酸金属塩などの環状脂肪酸金属塩などをより好適なものとして例示することができる。   More specifically, for example, saturated fatty acid metal salts such as undecanoic acid metal salt, lauric acid metal salt, myristic acid metal salt, palmitic acid metal salt, stearic acid metal salt, oleic acid metal salt, linoleic acid metal salt, linolenic acid More preferable examples include unsaturated fatty acid metal salts such as acid metal salts, branched fatty acid metal salts such as neodecanoic acid metal salts, and cyclic fatty acid metal salts such as abietic acid metal salts.

上記金属超微粒子のうち、金属コアの種類については、例えば、X線回折法などにより確認することができる。また、有機成分の種類については、例えば、NMR(核磁気共鳴法)、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析法)などにより確認することができる。   Among the ultrafine metal particles, the type of the metal core can be confirmed by, for example, an X-ray diffraction method. The type of the organic component can be confirmed by, for example, NMR (nuclear magnetic resonance method), GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) or the like.

また、上記金属コアの平均粒径は、導電性ペーストの用途などに応じて適宜調節すれば良い。具体的には、例えば、その好ましい上限値として30nmなどを例示することができる。一方、この好ましい上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値としては、具体的には、例えば、2nmなどを例示することができる。   The average particle diameter of the metal core may be adjusted as appropriate according to the use of the conductive paste. Specifically, 30 nm etc. can be illustrated as the preferable upper limit, for example. On the other hand, as a preferable lower limit value that can be combined with this preferable upper limit value, specifically, for example, 2 nm can be exemplified.

なお、上記平均粒径とは、金属超微粒子の透過型電子顕微鏡(TEM)写真から、金属超微粒子(もっとも、TEMでは金属コアしか観察できない)を任意に100個抽出して粒子径を測定し、その直径の小さい方から順に数えた場合に、粒子数が50%となるときの粒径(D50)の値をいう。   The above average particle diameter is obtained by arbitrarily extracting 100 ultrafine metal particles (however, only a metal core can be observed by TEM) from a transmission electron microscope (TEM) photograph of ultrafine metal particles, and measuring the particle diameter. The value of the particle diameter (D50) when the number of particles is 50% when counted in order from the smallest diameter.

また、上記金属超微粒子の粒度分布は、特に限定されるものではないが、比較的シャープであると良い。粒度分布のシャープさε=(D90−D10)/D50としては、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、2、1.5、1.3などを例示することができる。一方、εの下限値については、εが0に近くなるほど好ましいため、特に例示はしない。   Further, the particle size distribution of the ultrafine metal particles is not particularly limited, but is preferably relatively sharp. Specific examples of the sharpness ε = (D90−D10) / D50 of the particle size distribution include, for example, 2, 1.5, 1.3 and the like as preferable upper limit values. On the other hand, the lower limit value of ε is not particularly illustrated because ε is preferably as close to 0 as possible.

なお、D90、D10とは、上記D50と同様に算出される値であり、それぞれ粒子数が90%となる粒径、粒子数が10%となる粒径の値である。   D90 and D10 are values calculated in the same manner as D50, and are the particle size at which the number of particles is 90% and the particle size at which the number of particles is 10%.

また、上記金属超微粒子中に占める有機成分の含有量は、特に限定されるものではない。一般的には、有機成分の含有量が過度に多くなると、低温焼結性が低下するなどの傾向が見られる。一方、有機成分の含有量が過度に少なくなると、凝集しやすくなり、導電性ペースト中での分散安定性が低下するなどの傾向が見られる。したがって、有機成分の含有量の選択には、これらに留意すると良い。   Further, the content of the organic component in the metal ultrafine particles is not particularly limited. Generally, when the content of the organic component is excessively increased, the low temperature sintering property tends to decrease. On the other hand, when the content of the organic component is excessively reduced, aggregation tends to occur, and the dispersion stability in the conductive paste tends to decrease. Therefore, it is good to pay attention to these when selecting the content of the organic component.

有機成分の含有量としては、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、30重量%などを例示することができる。一方、この好ましい上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値として、4重量%などを例示することができる。   Specific examples of the content of the organic component include, for example, 30% by weight as a preferable upper limit. On the other hand, 4 weight% etc. can be illustrated as a preferable lower limit which can be combined with this preferable upper limit.

なお、上記有機成分の含有量は、乾燥した金属超微粒子について、JIS K0129「熱分析通則」、JIS K7120「プラスチックの熱重量測定方法」に準拠して熱重量分析を行い、室温〜600℃までの減量率からその有機成分の含有量を算出すれば良い。   The content of the organic component is determined by performing thermogravimetric analysis on dried metal ultrafine particles in accordance with JIS K0129 “General Rules for Thermal Analysis” and JIS K7120 “Method for Thermogravimetric Measurement of Plastics”, and from room temperature to 600 ° C. The content of the organic component may be calculated from the weight loss rate.

また、本ペースト中に占める金属成分の含有量は、特に限定されることなく、用途などを考慮して適宜調整することができる。一般的には、例えば、好ましい上限値として、90重量%、85重量%、80重量%などを例示することができる。一方、これら好ましい上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値として、1重量%、2重量%、5重量%などを例示することができる。   In addition, the content of the metal component in the paste is not particularly limited, and can be appropriately adjusted in consideration of the application. Generally, as a preferable upper limit, for example, 90% by weight, 85% by weight, 80% by weight and the like can be exemplified. On the other hand, examples of preferable lower limit values that can be combined with these preferable upper limit values include 1% by weight, 2% by weight, and 5% by weight.

なお、上記金属超微粒子は、上記特定の金属塩を合成用有機溶媒に溶解または分散してなる溶液にマイクロ波を照射することにより、上記金属塩を還元して合成される。この合成法については、本ペーストの好適な製造方法の項にて後述する。   The ultrafine metal particles are synthesized by reducing the metal salt by irradiating a microwave to a solution obtained by dissolving or dispersing the specific metal salt in an organic solvent for synthesis. This synthesis method will be described later in the section of the preferred method for producing the paste.

1.2 有機溶媒
上記有機溶媒としては、具体的には、例えば、ヘキサン、トルエン、キシレン、オクタン、デカン、ウンデカン、テトラデカン、テルピネオール、デカノール、メチルエチルケトン(MEK)、アセトン、テトラヒドロフラン(THF)、ヘキサノール、ジメチルホルムアミド(DMF)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、メタノール、エタノール、酢酸エチル、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテートなどを例示することができる。これらは1種または2種以上混合されていても良い。
1.2 Organic solvent Specific examples of the organic solvent include hexane, toluene, xylene, octane, decane, undecane, tetradecane, terpineol, decanol, methyl ethyl ketone (MEK), acetone, tetrahydrofuran (THF), hexanol, Examples include dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dipropylene glycol monomethyl ether, methanol, ethanol, ethyl acetate, ethyl carbitol, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, etc. can do. These may be used alone or in combination.

また、後述する金属超微粒子の合成時に用いた合成用有機溶媒が1種または2種以上含まれていても良い。   Moreover, the organic solvent for a synthesis | combination used at the time of the synthesis | combination of the metal ultrafine particle mentioned later may be contained 1 type, or 2 or more types.

1.3 その他
本ペーストには、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内であれば、例えば、金属超微粒子の分散安定性を向上させる分散剤などの各種添加剤が1種または2種以上添加されていても良い。また、金属超微粒子の合成時に利用した還元剤、不可避的不純物などが含まれていても良い。
1.3 Others In the present paste, one or more additives such as a dispersant for improving the dispersion stability of the ultrafine metal particles are added within the range not departing from the gist of the present invention. May be. Moreover, the reducing agent utilized at the time of the synthesis | combination of a metal ultrafine particle, an inevitable impurity, etc. may be contained.

次に、上記説明した本ペーストの好適な製造方法(以下、これを「本製法」という)について例示する。   Next, a preferred method for producing the paste described above (hereinafter referred to as “the present production method”) will be exemplified.

2.本製法
本製法は、基本的には、上述した特定の金属塩を含む溶液を加熱し、金属塩を還元して上述した金属超微粒子を合成し、得られた金属超微粒子を有機溶媒中に分散してペースト化する方法である。
2. This production method is basically a method in which a solution containing the above-mentioned specific metal salt is heated, the metal salt is reduced to synthesize the above-mentioned metal ultrafine particles, and the obtained metal ultrafine particles in an organic solvent. This is a method of dispersing and pasting.

2.1 溶液
本製法では、上述した特定の金属塩を合成用有機溶媒に溶解または分散してなる溶液を用いる。
2.1 Solution In this production method, a solution obtained by dissolving or dispersing the above-described specific metal salt in an organic solvent for synthesis is used.

上記特定の金属塩については、上記1.1 金属超微粒子の項にて既に例示しているので、詳細な説明は省略する。   Since the specific metal salt has already been exemplified in the section of 1.1 ultrafine metal particles, detailed description thereof will be omitted.

上記合成用有機溶媒としては、上記金属塩を溶解または分散させうるものであれば、何れの種類の有機溶媒であっても用いることができる。具体的には、例えば、ジオール類、グリコール類、ポリオール類などのアルコール類、アミン類、炭化水素類、ケトン類、エーテル類、エステル類などを例示することができる。これらは1種または2種以上混合されていても良い。   As the organic solvent for synthesis, any kind of organic solvent can be used as long as it can dissolve or disperse the metal salt. Specific examples include alcohols such as diols, glycols and polyols, amines, hydrocarbons, ketones, ethers, esters and the like. These may be used alone or in combination.

これら合成用有機溶媒のうち、好ましくは、上記金属塩に対して還元性を示す還元性有機溶媒を用いると良い。また、還元性有機溶媒は、水に対する溶解性が比較的低いものが良い。   Of these organic solvents for synthesis, it is preferable to use a reducing organic solvent that exhibits reducing properties with respect to the metal salt. Further, the reducing organic solvent preferably has a relatively low solubility in water.

このような還元性有機溶媒としては、具体的には、例えば、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノールなどの炭素数3以上の一価アルコールなどを例示することができる。とりわけ、炭素数3〜30、好ましくは炭素数3〜20、より好ましくは炭素数3〜10、最も好ましくは炭素数4〜8の一価アルコールを好適なものとして例示することができる。   Specific examples of such a reducing organic solvent include monohydric alcohols having 3 or more carbon atoms such as propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, and octanol. In particular, a monohydric alcohol having 3 to 30 carbon atoms, preferably 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 10 carbon atoms, and most preferably 4 to 8 carbon atoms can be exemplified as a suitable example.

炭素数が上記範囲内にある場合には、上記金属塩が急激に還元されにくく、適度の還元力で金属塩を還元させやすいからである。   This is because when the carbon number is within the above range, the metal salt is not easily reduced rapidly, and the metal salt is easily reduced with an appropriate reducing power.

なお、上記金属塩が合成用有機溶媒中に溶解するか分散するかについては、選択した金属塩および合成用有機溶媒の組み合わせ、合成用有機溶媒に対する金属塩の量などによる。また、上記金属塩の量は、導電性ペースト中に含有させる金属超微粒子の量などを考慮して適宜調整すれば良い。   Whether the metal salt is dissolved or dispersed in the synthesis organic solvent depends on the combination of the selected metal salt and the synthesis organic solvent, the amount of the metal salt relative to the synthesis organic solvent, and the like. The amount of the metal salt may be appropriately adjusted in consideration of the amount of metal ultrafine particles to be contained in the conductive paste.

また、上記溶液中には、金属超微粒子の生成などに悪影響を及ぼさない範囲内で、例えば、触媒や還元剤などの添加剤が1種または2種以上適宜添加されていても良い。   In addition, for example, one or two or more additives such as a catalyst and a reducing agent may be appropriately added to the above solution within a range that does not adversely affect the formation of ultrafine metal particles.

2.2 溶液の加熱
本製法では、マイクロ波を照射して上記溶液を加熱する。マイクロ波照射による加熱は、溶液を均一に加熱することができ、短時間で金属超微粒子を合成できるなどの利点を有している。また、反応温度までの昇温時間を、外部熱源による加熱に比較して短時間で行うことができる。
2.2 Heating of solution In this production method, the solution is heated by irradiation with microwaves. Heating by microwave irradiation has advantages such that the solution can be heated uniformly and ultrafine metal particles can be synthesized in a short time. Further, the temperature raising time to the reaction temperature can be performed in a short time as compared with heating by an external heat source.

この際、上記マイクロ波の照射は、生成した金属超微粒子を酸化させないため、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気に溶液を存在させた状態で行うと良い。   At this time, the microwave irradiation is preferably performed in a state where the solution is present in an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, or argon in order not to oxidize the generated ultrafine metal particles.

ここで、用いるマイクロ波は、特に限定されるものでない。具体的には、例えば、通常、日本国内で多用されている、周波数2.45GHzのマイクロ波を利用すれば良い。以下、マイクロ波の照射条件については、この周波数2.45GHzのマイクロ波を選択した場合を前提としたものであるが、他のマイクロ波を選択した場合には、これに準じて適宜照射条件を変更すれば良い。   Here, the microwave used is not particularly limited. Specifically, for example, a microwave with a frequency of 2.45 GHz, which is usually used frequently in Japan, may be used. Hereinafter, the microwave irradiation conditions are based on the assumption that a microwave with a frequency of 2.45 GHz is selected. However, when other microwaves are selected, the irradiation conditions are appropriately set according to this. Change it.

マイクロ波の照射強度は、一般に、溶液中の金属塩、合成用有機溶媒の種類などにより異なる。マイクロ波の照射強度が過度に小さくなると、加熱時間が長くなるなどの傾向が見られる。一方、マイクロ波の照射強度が過度に大きくなると、加熱時間が極端に短くなり、生成する金属超微粒子の粒径分布を制御しにくくなるなどの傾向が見られる。したがって、マイクロ波の照射強度の選択には、これらに留意すると良い。   The irradiation intensity of microwaves generally varies depending on the metal salt in the solution, the type of organic solvent for synthesis, and the like. When the irradiation intensity of the microwave is excessively decreased, a tendency such as a longer heating time is observed. On the other hand, when the irradiation intensity of the microwave is excessively increased, the heating time is extremely shortened, and it tends to be difficult to control the particle size distribution of the generated ultrafine metal particles. Therefore, these should be taken into account when selecting the microwave irradiation intensity.

通常、マイクロ波の照射強度としては、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、24W/cm、18W/cm、12W/cmなどを例示することができる。 Usually, the irradiation intensity of the microwave, specifically, for example, as a preferable upper limit value, and the like can be exemplified 24W / cm 3, 18W / cm 3, 12W / cm 3.

一方、これら好ましい上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値としては、具体的には、例えば、1W/cm、2W/cm、3W/cm、4W/cmなどを例示することができる。なお、これらマイクロ波の照射強度は、マイクロ波出力(W)/反応溶液の体積(cm)で表される値である。 On the other hand, specific examples of preferable lower limit values that can be combined with these preferable upper limit values include 1 W / cm 3 , 2 W / cm 3 , 3 W / cm 3 , 4 W / cm 3, and the like. The irradiation intensity of these microwaves is a value represented by microwave output (W) / volume of reaction solution (cm 3 ).

また、加熱時間は、一般に、溶液中の金属塩、合成用有機溶媒の種類、反応温度などにより異なる。加熱時間が過度に短くなると、十分に金属超微粒子が生成しないなどの傾向が見られる。一方、加熱時間が過度に長くなると、生産性が低下したり、副反応物の生成によって金属超微粒子の純度が低下したりするなどの傾向が見られる。したがって、加熱時間の選択には、これらに留意すると良い。   The heating time generally varies depending on the metal salt in the solution, the type of organic solvent for synthesis, the reaction temperature, and the like. When the heating time is excessively short, there is a tendency that metal ultrafine particles are not sufficiently generated. On the other hand, when the heating time is excessively long, there is a tendency that productivity is lowered or purity of the metal ultrafine particles is lowered due to generation of a side reaction product. Therefore, these should be noted in selecting the heating time.

通常、加熱時間としては、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、2時間以下、1.5時間以下、1時間以下などを例示することができる。   Usually, as a heating time, specifically, as its preferable upper limit, for example, 2 hours or less, 1.5 hours or less, 1 hour or less can be exemplified.

一方、これら好ましい上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値としては、具体的には、例えば、1分以上、2分以上、3分以上、5分以上などを例示することができる。   On the other hand, specific examples of preferable lower limit values that can be combined with these preferable upper limit values include 1 minute or more, 2 minutes or more, 3 minutes or more, 5 minutes or more, and the like.

また、反応時の溶液の温度(反応温度)は、ほぼ一定となるように制御されていると良い。反応温度としては、使用する合成用有機溶媒の沸点近傍の温度に設定すると良い。   The temperature of the solution during the reaction (reaction temperature) is preferably controlled so as to be substantially constant. The reaction temperature is preferably set to a temperature near the boiling point of the organic solvent for synthesis to be used.

反応温度としては、具体的には、例えば、その好ましい上限値として、300℃、275℃、250℃などを例示することができる。一方、これら好ましい上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値としては、具体的には、例えば、80℃、100℃、120℃などを例示することができる。   Specific examples of the reaction temperature include 300 ° C., 275 ° C., and 250 ° C. as preferred upper limits. On the other hand, specific examples of preferable lower limit values that can be combined with these preferable upper limit values include 80 ° C., 100 ° C., 120 ° C., and the like.

また、反応温度の制御は、例えば、上記溶液中に温度センサーを漬け、溶液の温度が一定になるように、マイクロ波の照射のオン/オフを繰り返すことなどにより行うことができる。また、マイクロ波の照射は、公知のマイクロ波照射装置を用いて行えば良い。   In addition, the reaction temperature can be controlled, for example, by immersing a temperature sensor in the above solution and repeating on / off of microwave irradiation so that the temperature of the solution becomes constant. Further, microwave irradiation may be performed using a known microwave irradiation apparatus.

2.3 金属微粒子の回収
本製法では、金属超微粒子を合成した後、生成した金属超微粒子を合成液から回収する。回収方法としては、一般的な手法を用いれば良い。具体的には、例えば、遠心分離、濾過、溶媒抽出などの手法を例示することができる。これらは1種または2種以上組み合わせて用いても良い。また、これらは1回または複数回行っても良い。
2.3 Recovery of metal fine particles In this production method, after synthesizing metal ultrafine particles, the generated metal ultrafine particles are recovered from the synthesis solution. A general method may be used as the recovery method. Specifically, for example, techniques such as centrifugation, filtration, and solvent extraction can be exemplified. These may be used alone or in combination of two or more. These may be performed once or a plurality of times.

より具体的な回収方法としては、例えば、合成液の上澄み液を除去し、これに、洗浄性があり、かつ、金属超微粒子に対して貧溶媒の溶媒(例えば、メタノールなど)を投入し、洗浄・遠心分離による沈澱処理を繰り返し行った後、得られた沈澱物を減圧乾燥することにより、金属超微粒子を回収する方法などを例示することができる。   As a more specific recovery method, for example, the supernatant of the synthesis solution is removed, and there is a cleaning property, and a poor solvent (such as methanol) is added to the metal ultrafine particles, A method of recovering ultrafine metal particles by repeating the precipitation treatment by washing and centrifuging and then drying the obtained precipitate under reduced pressure can be exemplified.

2.4 ペースト化
本製法では、得られた金属超微粒子を有機溶媒中に分散させ、これにより導電性ペーストを得る。
2.4 Pasting In this production method, the obtained ultrafine metal particles are dispersed in an organic solvent, thereby obtaining a conductive paste.

上記有機溶媒については、上記1.2の項にて既に例示しているので、詳細な説明は省略する。   Since the organic solvent has already been exemplified in the above section 1.2, a detailed description thereof will be omitted.

また、本製法では、金属超微粒子と有機溶媒とを一緒に混合した後に、金属超微粒子の分散処理をしても良いし、金属超微粒子と有機溶媒との混合中に金属超微粒子の分散処理をしても良い。   In this production method, the metal ultrafine particles and the organic solvent are mixed together, and then the metal ultrafine particles may be dispersed, or the metal ultrafine particles may be dispersed during the mixing of the metal ultrafine particles and the organic solvent. You may do it.

つまり、最終的に、有機溶媒中に含まれる金属超微粒子が均一に分散されてペースト状になった状態が得られれば、その混合、分散処理の順序は特に限定されるものではない。   That is, the order of the mixing and dispersion treatment is not particularly limited as long as the ultrafine metal particles contained in the organic solvent are finally dispersed uniformly to obtain a paste.

また、上記混合手段は、特に限定されるものではない。混合手段としては、具体的には、例えば、プロペラ型、乳鉢などのすり潰し式、回転型(自転・公転による回転)、振動型などの撹拌器、3本ロール、ビーズミルなどを例示することができる。   Moreover, the said mixing means is not specifically limited. Specific examples of the mixing means include a propeller type, a crushing type such as a mortar, a rotating type (rotation by rotation / revolution), a vibration type, etc., a three-roller, a bead mill, and the like. .

一方、分散手段としては、金属超微粒子を均一に分散させることができれば、何れの種類の分散手段を用いても良い。分散手段としては、具体的には、例えば、超音波処理、ビーズミル、超臨界状態による分散処理などを例示することができる。   On the other hand, as the dispersing means, any kind of dispersing means may be used as long as the ultrafine metal particles can be uniformly dispersed. Specific examples of the dispersing means include ultrasonic treatment, bead mill, and dispersion treatment in a supercritical state.

また、得られた導電性ペースト中に占める金属成分の含有量は、特に限定されることなく、用途などを考慮して適宜調節することができる。一般的には、例えば、その好ましい上限値として、90重量%、85重量%、80重量%などを例示することができる。一方、これら好ましい上限値と組み合わせ可能な好ましい下限値として、1重量%、2重量%、5重量%などを例示することができる。   In addition, the content of the metal component in the obtained conductive paste is not particularly limited, and can be appropriately adjusted in consideration of the application. In general, examples of preferable upper limit values include 90% by weight, 85% by weight, and 80% by weight. On the other hand, examples of preferable lower limit values that can be combined with these preferable upper limit values include 1% by weight, 2% by weight, and 5% by weight.

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples.

(実施例1に係る導電性ペースト)
ラウリン酸銀塩(C1123COOAg)5mmolを、合成用有機溶媒としての1−ヘキサノール25ml中に混合し、その後、超音波処理を行い、分散溶液を作製した。
(Conductive paste according to Example 1)
5 mmol of lauric acid silver salt (C 11 H 23 COOAg) was mixed in 25 ml of 1-hexanol as an organic solvent for synthesis, and then subjected to ultrasonic treatment to prepare a dispersion solution.

次に、マイクロ波照射装置(マイクロ電子(株)製、2,450MHzマイクロ波加熱装置「MMG−213VP」)を用いて、窒素雰囲気下中、6W/cmの照射強度でマイクロ波(周波数2.45GHz)を分散溶液に照射し、溶液の温度を157℃(反応温度)に制御しながら、11分間加熱した。なお、反応温度の制御は、溶液中に温度センサーを漬け、溶液の温度が一定になるように、マイクロ波照射のオン/オフを繰り返すことにより行った。 Next, using a microwave irradiation apparatus (manufactured by Micro Electronics Co., Ltd., 2,450 MHz microwave heating apparatus “MMG-213VP”), a microwave (frequency 2) with an irradiation intensity of 6 W / cm 3 in a nitrogen atmosphere. .45 GHz) was irradiated to the dispersion solution and heated for 11 minutes while controlling the temperature of the solution at 157 ° C. (reaction temperature). The reaction temperature was controlled by immersing a temperature sensor in the solution and repeating on / off of microwave irradiation so that the temperature of the solution became constant.

次に、これら操作後の合成液をヘキサンに分散し、それをカーボンメッシュに滴下・乾燥して得た試料を、透過型電子顕微鏡((株)日立ハイテクノロジーズ製、「日立透過電子顕微鏡H−9000」)で観察した。その結果、ナノサイズの超微粒子が生成していることが確認された。   Next, a sample obtained by dispersing the synthetic solution after these operations in hexane and dripping and drying it on a carbon mesh was used as a transmission electron microscope (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, “Hitachi Transmission Electron Microscope H- 9000 "). As a result, it was confirmed that nano-sized ultrafine particles were generated.

次に、上記操作後の合成液にメタノールを投入し、遠心分離により超微粒子を沈澱させ、上澄み液を除去した。次いで、再度メタノールを投入し、超微粒子の沈澱、上澄み液の除去を繰り返し実施した。次いで、回収した沈澱物を真空乾燥することにより、超微粒子をドライ回収した。   Next, methanol was added to the synthetic solution after the above operation, ultrafine particles were precipitated by centrifugation, and the supernatant was removed. Subsequently, methanol was added again, and precipitation of ultrafine particles and removal of the supernatant were repeated. Next, the collected precipitate was vacuum-dried to dry-collect ultrafine particles.

次いで、回収した超微粒子を用いてX線回折を行った。その結果によれば、銀のみが生成していることが確認された。したがって、上記超微粒子のコアを構成する金属の種類は、銀であることが確認された。   Next, X-ray diffraction was performed using the collected ultrafine particles. According to the result, it was confirmed that only silver was produced. Therefore, it was confirmed that the metal constituting the ultrafine particle core was silver.

次いで、回収した銀超微粒子について、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析)分析を実施した。その結果、ラウリン酸が検出された。したがって、銀コアの周囲を覆う有機成分の種類は、ラウリン酸基であることが確認された。   Next, GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) analysis was performed on the collected silver ultrafine particles. As a result, lauric acid was detected. Therefore, it was confirmed that the kind of the organic component covering the periphery of the silver core is a lauric acid group.

次いで、回収した銀超微粒子につき、JIS K0129「熱分析通則」、JIS K7120「プラスチックの熱重量測定方法」に準拠して熱重量分析を行い、室温〜600℃までの減量率から、銀超微粒子中に含まれる有機成分の含有量を求めた。その結果、有機成分の含有量は14重量%であった。   Next, the collected silver ultrafine particles are subjected to thermogravimetric analysis in accordance with JIS K0129 “General Rules for Thermal Analysis” and JIS K7120 “Thermogravimetric Method for Plastics”. From the weight loss rate from room temperature to 600 ° C., the silver ultrafine particles are obtained. The content of organic components contained therein was determined. As a result, the content of the organic component was 14% by weight.

次いで、上記透過型電子顕微鏡(TEM)写真から、銀超微粒子を任意に100個抽出し、銀コアの平均粒径(D50)、粒径分布のシャープさεを解析した。その結果、銀コアの平均粒径は5.0nmであった。また、粒径分布のシャープさεは0.33であり、狭い粒度分布を有していることが確認された。   Next, 100 silver ultrafine particles were arbitrarily extracted from the transmission electron microscope (TEM) photograph, and the average particle size (D50) of the silver core and the sharpness ε of the particle size distribution were analyzed. As a result, the average particle diameter of the silver core was 5.0 nm. Further, the sharpness ε of the particle size distribution was 0.33, and it was confirmed that the particle size distribution had a narrow particle size distribution.

次に、ドライ回収した銀超微粒子58.1gと、ヘキサノール108gとを配合し、乳鉢上で磨り潰しながら混合した。その後、これをガラス管に入れた状態で、超音波洗浄器により銀超微粒子を15分間超音波分散させた。これにより、実施例1に係る導電性ペーストを得た。   Next, 58.1 g of silver ultrafine particles collected by dry recovery and 108 g of hexanol were blended and mixed while being ground on a mortar. Then, in a state where this was put in a glass tube, the ultrafine silver particles were ultrasonically dispersed by an ultrasonic cleaner for 15 minutes. As a result, a conductive paste according to Example 1 was obtained.

次に、実施例1に係る導電性ペーストを、ガラス基板上にスピンコート法により塗工(塗布寸法38mm×26mm)し、100℃で60分間乾燥してヘキサノールを揮発させた後、大気雰囲気中にて200℃で30分間焼成し、焼成膜とした。   Next, the conductive paste according to Example 1 was coated on a glass substrate by a spin coating method (coating dimensions 38 mm × 26 mm), dried at 100 ° C. for 60 minutes to volatilize hexanol, and then in an atmospheric atmosphere. Baked at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a fired film.

次に、低抵抗測定器(4端子4探針法、(株)ダイアインスツルメンツ製、「ロレスタGP MCP−T610型」)を用い、上記焼成膜の表面抵抗率を測定した後、触針式表面形状測定器((株)アルバック製、「Dektak」)で膜厚段差を測定し、膜厚を求めた。そして得られた表面抵抗率と膜厚とから体積抵抗率を算出した。その結果、焼成膜の体積抵抗率は、4.0×10−6Ω・cmであった。 Next, after measuring the surface resistivity of the fired film using a low resistance measuring instrument (4-terminal 4-probe method, manufactured by Dia Instruments Co., Ltd., “Loresta GP MCP-T610 type”), a stylus type surface The film thickness difference was determined by measuring the film thickness step with a shape measuring instrument ("Dektak" manufactured by ULVAC, Inc.). The volume resistivity was calculated from the obtained surface resistivity and film thickness. As a result, the volume resistivity of the fired film was 4.0 × 10 −6 Ω · cm.

なお、この表面抵抗率の測定、体積抵抗率の算出は、JIS K7194「導電性プラスチックの4探針法による抵抗率試験方法」に準拠して行った。但し、面積は、38mm×26mmで、測定装置は、(X,Y)=(10mm,15mm)、(30mm,15mm)、(20mm,10mm)、(10mm,5mm)、(30mm,5mm)の5点で補正係数を算出した上で、表面抵抗率を測定し、体積抵抗率を算出した。   The measurement of the surface resistivity and the calculation of the volume resistivity were performed in accordance with JIS K7194 “Resistivity test method for conductive plastics by 4-probe method”. However, the area is 38 mm × 26 mm, and the measuring devices are (X, Y) = (10 mm, 15 mm), (30 mm, 15 mm), (20 mm, 10 mm), (10 mm, 5 mm), (30 mm, 5 mm). After calculating the correction coefficient at 5 points, the surface resistivity was measured and the volume resistivity was calculated.

次に、削り取った焼成膜について上記と同様に熱重量分析を行い、室温〜600℃までの減量率から、焼成膜中に含まれる残留有機成分の含有量を求めた。その結果、残留有機成分の含有量は、0.20重量%であった。   Next, thermogravimetric analysis was performed on the scraped fired film in the same manner as described above, and the content of residual organic components contained in the fired film was determined from the weight loss rate from room temperature to 600 ° C. As a result, the content of residual organic components was 0.20% by weight.

(実施例2に係る導電性ペースト)
上記実施例1に係る導電性ペーストの作製において、ラウリン酸銀塩(C1123COOAg)に代えてステアリン酸銀塩(C1735COOAg)を用いた点、加熱時間を11分間から20分間に変えた点以外は同様にして、実施例2に係る導電性ペーストを得た。
(Conductive paste according to Example 2)
In the production of the conductive paste according to Example 1 described above, silver stearate (C 17 H 35 COOAg) was used instead of silver laurate (C 11 H 23 COOAg), and the heating time was 11 minutes to 20 minutes. The electroconductive paste which concerns on Example 2 was obtained similarly except the point changed into minutes.

次いで、得られた導電性ペーストについて、実施例1と同様の試験を行った結果、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析)分析ではステアリン酸が検出された。また、有機成分の含有量は28重量%であった。また、銀コアの平均粒径は5.3nmであった。また、粒径分布のシャープさεは0.625であった。また、焼成膜の体積抵抗率は5.6×10−6Ω・cmであった。また、残留有機成分の含有量は、0.30重量%であった。 Next, the obtained conductive paste was tested in the same manner as in Example 1. As a result, stearic acid was detected by GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) analysis. The content of the organic component was 28% by weight. The average particle diameter of the silver core was 5.3 nm. Further, the sharpness ε of the particle size distribution was 0.625. The volume resistivity of the fired film was 5.6 × 10 −6 Ω · cm. In addition, the content of residual organic components was 0.30% by weight.

(実施例3に係る導電性ペースト)
上記実施例1に係る導電性ペーストの作製において、ラウリン酸銀塩(C1123COOAg)に代えてオレイン酸銀塩(C1733COOAg)を用いた以外は同様にして、実施例3に係る導電性ペーストを得た。
(Conductive paste according to Example 3)
In the production of the conductive paste according to Example 1, Example 3 was carried out in the same manner except that silver oleate (C 17 H 33 COOAg) was used instead of silver laurate (C 11 H 23 COOAg). The electroconductive paste which concerns on was obtained.

次いで、得られた導電性ペーストについて、実施例1と同様の試験を行った結果、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析)分析ではオレイン酸が検出された。また、有機成分の含有量は18重量%であった。また、銀コアの平均粒径は7.0nmであった。また、粒径分布のシャープさεは0.52であった。また、焼成膜の体積抵抗率は4.9×10−6Ω・cmであった。また、残留有機成分の含有量は、0.60重量%であった。 Next, the obtained conductive paste was tested in the same manner as in Example 1. As a result, oleic acid was detected by GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) analysis. The content of the organic component was 18% by weight. The average particle size of the silver core was 7.0 nm. Further, the sharpness ε of the particle size distribution was 0.52. The volume resistivity of the fired film was 4.9 × 10 −6 Ω · cm. Further, the content of the residual organic component was 0.60% by weight.

(実施例4に係る導電性ペースト)
上記実施例1に係る導電性ペーストの作製において、ラウリン酸銀塩(C1123COOAg)に代えてリノール酸銀塩(C1731COOAg)を用いた以外は同様にして、実施例4に係る導電性ペーストを得た。
(Conductive paste according to Example 4)
In the production of the conductive paste according to Example 1 above, Example 4 was carried out in the same manner except that silver linoleate (C 17 H 31 COOAg) was used instead of silver laurate (C 11 H 23 COOAg). The electroconductive paste which concerns on was obtained.

次いで、得られた導電性ペーストについて、実施例1と同様の試験を行った結果、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析)分析ではリノール酸が検出された。また、有機成分の含有量は12重量%であった。また、銀コアの平均粒径は7.3nmであった。また、粒径分布のシャープさεは0.54であった。また、焼成膜の体積抵抗率は6.9×10−6Ω・cmであった。また、残留有機成分の含有量は、0.90重量%であった。 Subsequently, as a result of conducting the same test as Example 1 about the obtained electrically conductive paste, linoleic acid was detected by GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) analysis. The content of the organic component was 12% by weight. Moreover, the average particle diameter of the silver core was 7.3 nm. Further, the sharpness ε of the particle size distribution was 0.54. The volume resistivity of the fired film was 6.9 × 10 −6 Ω · cm. The content of residual organic components was 0.90% by weight.

(実施例5に係る導電性ペースト)
上記実施例1に係る導電性ペーストの作製において、ラウリン酸銀塩(C1123COOAg)に代えてウンデカン酸銀塩(C1021COOAg)を用いた以外は同様にして、実施例5に係る導電性ペーストを得た。
(Conductive paste according to Example 5)
In the production of the conductive paste according to Example 1, Example 5 was carried out in the same manner except that silver decanoate (C 10 H 21 COOAg) was used instead of silver laurate (C 11 H 23 COOAg). The electroconductive paste which concerns on was obtained.

次いで、得られた導電性ペーストについて、実施例1と同様の試験を行った結果、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析)分析ではウンデカン酸が検出された。また、有機成分の含有量は10重量%であった。また、銀コアの平均粒径は6.5nmであった。また、粒径分布のシャープさεは0.45であった。また、焼成膜の体積抵抗率は4.1×10−6Ω・cmであった。また、残留有機成分の含有量は、0.15重量%であった。 Subsequently, as a result of conducting the same test as Example 1 about the obtained electrically conductive paste, undecanoic acid was detected by GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) analysis. The content of the organic component was 10% by weight. Moreover, the average particle diameter of the silver core was 6.5 nm. Further, the sharpness ε of the particle size distribution was 0.45. The volume resistivity of the fired film was 4.1 × 10 −6 Ω · cm. Further, the content of residual organic components was 0.15% by weight.

(実施例6に係る導電性ペースト)
上記実施例1に係る導電性ペーストの作製において、ラウリン酸銀塩(C1123COOAg)に代えてミリスチン酸銀塩(C1327COOAg)を用いた以外は同様にして、実施例6に係る導電性ペーストを得た。
(Conductive paste according to Example 6)
In the production of the conductive paste according to Example 1 above, Example 6 was similarly performed except that silver myristate (C 13 H 27 COOAg) was used instead of silver laurate (C 11 H 23 COOAg). The electroconductive paste which concerns on was obtained.

次いで、得られた導電性ペーストについて、実施例1と同様の試験を行った結果、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析)分析ではミリスチン酸が検出された。また、有機成分の含有量は19重量%であった。また、銀コアの平均粒径は5.5nmであった。また、粒径分布のシャープさεは0.55であった。また、焼成膜の体積抵抗率は4.5×10−6Ω・cmであった。また、残留有機成分の含有量は、0.22重量%であった。 Next, the obtained conductive paste was tested in the same manner as in Example 1. As a result, myristic acid was detected by GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) analysis. The content of the organic component was 19% by weight. Moreover, the average particle diameter of the silver core was 5.5 nm. The sharpness ε of the particle size distribution was 0.55. The volume resistivity of the fired film was 4.5 × 10 −6 Ω · cm. The content of residual organic components was 0.22% by weight.

(実施例7に係る導電性ペースト)
上記実施例1に係る導電性ペーストの作製において、ラウリン酸銀塩(C1123COOAg)に代えてパルミチン酸銀塩(C1531COOAg)を用いた以外は同様にして、実施例7に係る導電性ペーストを得た。
(Conductive paste according to Example 7)
In the production of the conductive paste according to Example 1 above, Example 7 was carried out in the same manner except that silver palmitate (C 15 H 31 COOAg) was used instead of silver laurate (C 11 H 23 COOAg). The electroconductive paste which concerns on was obtained.

次いで、得られた導電性ペーストについて、実施例1と同様の試験を行った結果、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析)分析ではパルミチン酸が検出された。また、有機成分の含有量は24重量%であった。また、銀コアの平均粒径は5.3nmであった。また、粒径分布のシャープさεは0.60であった。また、焼成膜の体積抵抗率は4.9×10−6Ω・cmであった。また、残留有機成分の含有量は、0.25重量%であった。 Subsequently, the obtained conductive paste was tested in the same manner as in Example 1. As a result, palmitic acid was detected by GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) analysis. The content of the organic component was 24% by weight. The average particle diameter of the silver core was 5.3 nm. Further, the sharpness ε of the particle size distribution was 0.60. The volume resistivity of the fired film was 4.9 × 10 −6 Ω · cm. Further, the content of the residual organic component was 0.25% by weight.

(比較例1に係る導電性ペースト)
ガス中蒸発法で製造された銀超微粒子を含む市販の導電性ペースト(真空治金(株)製、「ナノメタルインクAgIT」)を比較例1として使用した。
(Conductive paste according to Comparative Example 1)
As a comparative example 1, a commercially available conductive paste (“Nano Metal Ink AgIT” manufactured by Vacuum Metallurgical Co., Ltd.) containing ultrafine silver particles produced by a gas evaporation method was used.

ここで、比較例1に係る導電性ペーストをガラス基板上に塗工し、形成した塗工膜を電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)((株)日立ハイテクノロジーズ製、「日立超高分解能電界放出形走査電子顕微鏡S−4800」)で観察した結果、含まれる銀超微粒子は、粒子径2〜10nmの分布を持っていることが確認された。   Here, the conductive paste according to Comparative Example 1 was coated on a glass substrate, and the formed coating film was applied to a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, “Hitachi Super High As a result of observation with a resolution field emission scanning electron microscope S-4800 "), it was confirmed that the contained silver ultrafine particles had a particle size distribution of 2 to 10 nm.

また、上記導電性ペーストにメタノールを投入し、遠心分離により銀超微粒子を沈澱させ、上澄み液を除去した。次いで、再度メタノールを投入し、銀超微粒子の沈澱、上澄み液の除去を繰り返し実施した。次いで、回収した沈澱物を真空乾燥することにより、銀超微粒子をドライ回収した。   Further, methanol was added to the conductive paste, and ultrafine silver particles were precipitated by centrifugation, and the supernatant was removed. Subsequently, methanol was added again, and precipitation of ultrafine silver particles and removal of the supernatant were repeated. Next, the collected precipitate was vacuum-dried to dry-collect silver ultrafine particles.

次いで、回収した銀超微粒子について、GC/MS(ガスクロマトグラフィ/質量分析)分析を実施した。その結果、ドデシルアミンが検出された。したがって、銀コアの周囲を覆う有機成分の種類は、少なくともドデシルアミン基であることが確認された。   Next, GC / MS (gas chromatography / mass spectrometry) analysis was performed on the collected silver ultrafine particles. As a result, dodecylamine was detected. Therefore, it was confirmed that the kind of the organic component covering the periphery of the silver core is at least a dodecylamine group.

また、実施例と同様にして、焼成膜の体積抵抗率、焼成膜中に占める残留有機成分の含有量を測定したところ、前者は8.0×10−6Ω・cm、後者は1.10重量%であり、実施例と明らかに異なっていた。 Further, when the volume resistivity of the fired film and the content of residual organic components in the fired film were measured in the same manner as in the examples, the former was 8.0 × 10 −6 Ω · cm, and the latter was 1.10. The weight percentage was clearly different from the examples.

上記実施例、比較例についてまとめたものを表1に示す。   Table 1 summarizes the above examples and comparative examples.

なお、表1では、各焼成膜の体積抵抗率については、7.5×10−6Ω・cm以下であった場合を合格と判定している。表中では、5.0×10−6Ω・cm以上〜7.5×10−6Ω・cm以下の範囲内にあったものを良好として丸印で示し、5.0×10−6Ω・cm未満であったものを極めて良好として二重丸印で示している。一方、7.5×10−6Ω・cmを上回る値であった場合を不合格と判定し、バツ印で示している。 In Table 1, the volume resistivity of each fired film is determined to be acceptable if it is 7.5 × 10 −6 Ω · cm or less. In the table, those in the range of 5.0 × 10 −6 Ω · cm to 7.5 × 10 −6 Ω · cm are shown as good circles, and 5.0 × 10 −6 Ω・ Those that were less than cm are marked as very good by double circles. On the other hand, the case where it is a value exceeding 7.5 × 10 −6 Ω · cm is determined to be unacceptable, and is indicated by a cross mark.

また、焼成膜中に占める残留有機成分の含有量については、1.0重量%以下であった場合を合格と判定している。表中では、0.5重量%以上〜1.0重量%以下の範囲内にあったものを良好として丸印で示し、0.5重量%未満であったものを極めて良好として二重丸印で示している。一方、1.0重量%を上回る値であった場合を不合格と判定し、バツ印で示している。   Moreover, about content of the residual organic component which occupies in a baking film, the case where it is 1.0 weight% or less is determined to be a pass. In the table, those in the range of 0.5 wt% or more and 1.0 wt% or less are shown as good circles, and those less than 0.5 wt% are shown as double circles as very good. Is shown. On the other hand, the case where the value is higher than 1.0% by weight is determined to be unacceptable and indicated by a cross mark.

以上の結果から、次のようなことが分かる。すなわち、比較例1は、200℃程度の低温焼成では、焼結膜の体積抵抗率が比較的高く、十分に焼結されていないことが分かる。これは、銀コアを覆う保護剤成分の分解性が悪いことなどが主な原因であると考えられる。また、焼結が十分でないため、焼成膜中に残留有機成分が多く残存している。そのため、これをビアホールの導電材料などに用いれば、リフロー時などにアウトガスが発生しやすいことが分かる。また、ガス中蒸発法による銀超微粒子を用いているので、ペーストの生産性が低く、設備も大掛かりになりやすいといえる。   From the above results, the following can be understood. That is, it can be seen that Comparative Example 1 has a relatively high volume resistivity of the sintered film and is not sufficiently sintered by low-temperature firing at about 200 ° C. This is considered to be mainly due to the poor decomposability of the protective agent component covering the silver core. Moreover, since sintering is not sufficient, many residual organic components remain in the fired film. Therefore, it can be seen that if this is used as a conductive material for via holes, outgas is likely to occur during reflow. Also, since silver ultrafine particles produced by the gas evaporation method are used, it can be said that the productivity of the paste is low and the equipment tends to be large.

これに対して、実施例1〜7では、特定の銀超微粒子を用いているので、200℃程度の低温焼成で十分に焼結し、従来に比較して低抵抗化を図れていることが確認できた。したがって、これを例えば、ビアホールの導電材料などに用いた場合には、リフロー時などにおけるアウトガスの発生量を少なくすることができる。また、溶液還元法による銀超微粒子の合成時にマイクロ波の照射による加熱法を用いているので、ペーストの生産性に優れ、設備も大掛かりになり難い。   On the other hand, in Examples 1-7, since specific silver ultrafine particles are used, it is possible to sufficiently sinter at a low temperature firing of about 200 ° C. and to achieve a lower resistance than in the past. It could be confirmed. Therefore, when this is used, for example, as a conductive material for via holes, the amount of outgas generated during reflow can be reduced. In addition, since a heating method using microwave irradiation is used when synthesizing silver ultrafine particles by the solution reduction method, the productivity of the paste is excellent, and the equipment is not likely to be large.

以上、実施形態、実施例について説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。   Although the embodiments and examples have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

実施例1係る導電性ペーストに含まれる銀超微粒子のTEM写真である。2 is a TEM photograph of ultrafine silver particles contained in a conductive paste according to Example 1; 実施例2係る導電性ペーストに含まれる銀超微粒子のTEM写真である。It is a TEM photograph of silver ultrafine particles contained in the conductive paste according to Example 2. 実施例3係る導電性ペーストに含まれる銀超微粒子のTEM写真である。It is a TEM photograph of silver ultrafine particles contained in the conductive paste according to Example 3. 実施例4係る導電性ペーストに含まれる銀超微粒子のTEM写真である。It is a TEM photograph of silver ultrafine particles contained in the conductive paste according to Example 4. 比較例1係る導電性ペーストに含まれる銀超微粒子のFE−SEM写真である。It is a FE-SEM photograph of silver ultrafine particles contained in the conductive paste according to Comparative Example 1.

Claims (3)

有機溶媒に金属超微粒子が分散されてなる導電性ペーストであって、
前記金属超微粒子は、下記の化1で表される金属塩を合成用有機溶媒に溶解または分散してなる溶液にマイクロ波を照射することにより合成されたものであり、
前記金属塩に由来する金属成分から構成された金属コアと、前記金属塩に由来し、前記金属コアの周囲を覆う有機成分とを有することを特徴とする導電性ペースト。
(化1)
(R−A)−M
(但し、Rは炭素数が10以上の炭化水素基、AはCOO、OSO、SOまたはOPO、Mは銀、金または白金属、nはMの価数である。)
A conductive paste in which ultrafine metal particles are dispersed in an organic solvent,
The ultrafine metal particles are synthesized by irradiating a solution obtained by dissolving or dispersing a metal salt represented by the following chemical formula 1 in an organic solvent for synthesis,
A conductive paste comprising: a metal core composed of a metal component derived from the metal salt; and an organic component derived from the metal salt and covering the periphery of the metal core.
(Chemical formula 1)
(R-A) n -M
(However, R is a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms, A is COO, OSO 3 , SO 3 or OPO 3 , M is silver, gold or white metal, and n is the valence of M.)
前記金属コアは、その平均粒径が2〜30nmの範囲内にあることを特徴とする導電性ペースト。   The metal core has an average particle size in the range of 2 to 30 nm. 前記金属超微粒子中に占める前記有機成分の含有量は、4〜30重量%の範囲内にあることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性ペースト。   The conductive paste according to claim 1 or 2, wherein the content of the organic component in the ultrafine metal particles is in the range of 4 to 30% by weight.
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