JP2016125117A - Composite copper particles - Google Patents

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寿博 児平
Toshihiro Kodaira
寿博 児平
寛之 宮瀬
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寛之 宮瀬
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Hikari Minowa
光 箕輪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide composite copper particles conjugated with other metal while the nature of copper as a base material is sufficiently maintained.SOLUTION: Composite copper particles are made up of mother particles containing copper or copper base alloy, and nickel discontinuously covering a surface of the mother particles so that a part of the surface is exposed. The composite copper particles preferably have a flat shape. It is preferable that nickel in a state of fine particles having a particle size of 0.02 μm or more and 0.5 μm or less covers the surface of the mother particles, and nickel covers the mother particles by a quantity smaller than a theoretical complete coverage quantity of the mother particles.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、銅又は銅基合金を含む母粒子の表面にニッケルが被覆されてなる複合銅粒子に関する。   The present invention relates to composite copper particles in which nickel is coated on the surface of mother particles containing copper or a copper-based alloy.

従来、銅粉は導電ペーストの原料として広く用いられてきた。導電ペーストは、その取り扱いの容易さ故に、実験目的なものから電子産業用途に到るまで広範に使用されている。特に、ニッケルコート層や銀コート層などによって表面が被覆された金属コート銅粉は、導電ペーストに加工されて、スクリーン印刷法を用いたプリント配線板の回路形成や、各種電気的接点部等に応用され、電気的導通確保の材料として用いられてきた。この理由は、銅粒子の表面を金属コートすることで、酸化されやすい性質を有する金属である銅の酸化を抑制したり、電気的接触をとるための他の金属材料とのなじみを良好にしたりするためである。またニッケルコート銅粉や銀コート銅粉は、ニッケルや銀のみからなる金属粉と異なり、高価でないので経済的にも有利である。したがって、導電特性に優れた金属コート銅粉を用いた導電ペーストによって導体形成を行うと、低抵抗の導体を低コストで製造できる。   Conventionally, copper powder has been widely used as a raw material for conductive paste. Conductive pastes are widely used because of their ease of handling, from experimental purposes to applications in the electronics industry. In particular, the metal-coated copper powder whose surface is coated with a nickel coat layer, silver coat layer, etc. is processed into a conductive paste and used for circuit formation of printed wiring boards using a screen printing method, various electrical contact portions, etc. It has been applied and used as a material for ensuring electrical continuity. The reason for this is that by coating the surface of the copper particles with metal, the oxidation of copper, which is a metal that easily oxidizes, is suppressed, or the familiarity with other metal materials for making electrical contact is improved. It is to do. Nickel-coated copper powder and silver-coated copper powder are economically advantageous because they are not expensive, unlike metal powders made of only nickel or silver. Therefore, when a conductor is formed with a conductive paste using metal-coated copper powder having excellent conductive properties, a low-resistance conductor can be manufactured at low cost.

金属コート銅粉に関する従来技術として、本出願人は先に特許文献1においてニッケルコート銅粉を提案した。このニッケルコート銅粉は、銅の芯材粒子の表面にパラジウムを還元反応によって固着させ、かつ最外面に無電解ニッケルめっきを施してニッケルコート層を形成したものである。同文献に記載の技術によれば、ニッケルめっきの密着性及び均一性が向上し、銅粉の耐酸化性が向上する。   As a prior art regarding metal-coated copper powder, the present applicant previously proposed nickel-coated copper powder in Patent Document 1. This nickel-coated copper powder is one in which palladium is fixed to the surface of copper core particles by a reduction reaction, and electroless nickel plating is applied to the outermost surface to form a nickel-coated layer. According to the technique described in this document, the adhesion and uniformity of nickel plating are improved, and the oxidation resistance of copper powder is improved.

また本出願人は、特許文献2において銀コート銅粉を提案した。同文献に記載の銀コート銅粉は、大気雰囲気中に放置しても、その導電性の経時変化が少ないものである。したがってこの銀コート銅粉導電ペーストにすると、導電ペースト加工時の初期粘度が低減され、経時的に変化するペースト粘度の変化を小さくすることが可能となる。   The present applicant has proposed silver-coated copper powder in Patent Document 2. The silver-coated copper powder described in this document has little change over time in its conductivity even when left in an air atmosphere. Accordingly, when this silver-coated copper powder conductive paste is used, the initial viscosity at the time of processing the conductive paste is reduced, and the change in paste viscosity that changes with time can be reduced.

特開2006−28630号公報JP 2006-28630 A 特開2004−52044号公報JP 2004-52044 A

特許文献1及び2に記載のニッケルコート銅粉や銀コート銅粉は、芯材粒子である銅粒子の表面をニッケルや銀で満遍なく被覆することで銅を表面に露出させないようにして、銅の酸化を防止しようとするものである。しかし、銅の表面を露出させないようにするために、ニッケルや銀の被覆量を多くすると、母材である銅の性質に加えてニッケルや銀の性質が顕著になり、粒子における銅の性質が減殺されていく。   The nickel-coated copper powder and silver-coated copper powder described in Patent Documents 1 and 2 are made so that copper is not exposed to the surface by uniformly covering the surface of the copper particles as the core particles with nickel or silver. It is intended to prevent oxidation. However, in order to prevent the copper surface from being exposed, if the amount of nickel or silver is increased, the properties of nickel and silver become prominent in addition to the properties of copper as the base material, and the properties of copper in the particles It will be diminished.

したがって本発明の課題は、母材である銅の性質を十分に維持したままで、かつ他の金属が複合化された複合銅粒子を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide composite copper particles in which the properties of copper as a base material are sufficiently maintained and other metals are combined.

本発明は、銅又は銅基合金を含む母粒子の表面を、該表面が一部露出するように、ニッケルで不連続に被覆してなる複合銅粒子を提供するものである。   The present invention provides composite copper particles obtained by discontinuously coating the surface of mother particles containing copper or a copper-based alloy with nickel so that the surface is partially exposed.

本発明によれば、母材である銅の性質が十分に維持されつつ、ニッケルが複合化された複合銅粒子が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composite copper particle by which nickel was compounded is provided, fully maintaining the property of copper which is a base material.

図1は、実施例及び比較例で得られた粒子の熱機械分析の測定結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing measurement results of thermomechanical analysis of particles obtained in Examples and Comparative Examples.

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。以下の説明において「粒子」というときは、文脈に応じ、個々の粒子を指す場合と、粒子の集合体である粉体とを指す場合とがある。本発明の複合銅粒子は、母粒子と、その表面に配置された被覆金属としてのニッケルとを有している。被覆金属であるニッケルは、母粒子の表面に直接配置されている。したがって母粒子とニッケルとの間には他の材料は介在していない。   Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof. In the following description, the term “particle” may refer to an individual particle or a powder that is an aggregate of particles, depending on the context. The composite copper particles of the present invention have mother particles and nickel as a coating metal disposed on the surface thereof. Nickel which is a coating metal is directly arranged on the surface of the mother particle. Therefore, no other material is interposed between the mother particles and nickel.

母粒子としては、銅粒子又は銅基合金粒子が用いられる。母粒子として銅粒子を用いる場合、該銅粒子は、銅及び残部不可避不純物のみからなるものである。母粒子として銅基合金粒子を用いる場合、該粒子は、例えばニッケルを含む銅基合金からなることが好ましい。銅基合金は、合金成分としてニッケルを含み、これらの合金成分に加えて他の元素を合金成分として含んでいてもよい。そのような元素としては、例えばケイ素、リン及びアルミニウム等が挙げられる。銅基合金において、ニッケルを含めたすべての合金成分の割合は、本発明の複合銅粒子の具体的な用途にもよるが、銅の性質を損なわないようにする観点から、銅基合金の質量に対して0.05質量%以上40質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上30質量%以下であることが更に好ましい。   Copper particles or copper-based alloy particles are used as the mother particles. When copper particles are used as the mother particles, the copper particles consist only of copper and the remaining inevitable impurities. When copper-based alloy particles are used as the mother particles, the particles are preferably made of a copper-based alloy containing nickel, for example. The copper-based alloy contains nickel as an alloy component, and may contain other elements as alloy components in addition to these alloy components. Examples of such elements include silicon, phosphorus, and aluminum. In the copper base alloy, the proportion of all alloy components including nickel depends on the specific use of the composite copper particles of the present invention, but from the viewpoint of not impairing the properties of copper, the mass of the copper base alloy It is preferably 0.05% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 30% by mass or less.

後述するとおり、母粒子の表面にはニッケルが不均一に配置されているので、複合銅粒子の形状は母粒子の形状を反映したものとなる。例えば母粒子の形状が扁平状であれば、複合銅粒子の形状も扁平状となる。また母粒子の形状が球状であれば、複合銅粒子の形状も球状となる。複合銅粒子の形状は、その具体的な用途にもよるが、例えば扁平状、球状、針状、樹枝状などが挙げられる。特に扁平状又は球状であることが好ましく、被覆金属であるニッケルを不連続に配置したことの効果が特に顕著に発現することから、扁平状(フレーク状)であることが好ましい。   As will be described later, since nickel is unevenly arranged on the surface of the mother particle, the shape of the composite copper particle reflects the shape of the mother particle. For example, if the shape of the mother particle is flat, the shape of the composite copper particle is also flat. If the shape of the mother particles is spherical, the shape of the composite copper particles is also spherical. The shape of the composite copper particle depends on its specific application, and examples thereof include a flat shape, a spherical shape, a needle shape, and a dendritic shape. In particular, a flat shape or a spherical shape is preferable, and a flat shape (flakes) is preferable because the effect of discontinuously disposing nickel as a coating metal is particularly noticeable.

上述した形状と同様に、複合銅粒子の大きさは母粒子の大きさを反映したものとなる。母粒子の表面に配置するニッケルの量が少なめであることに起因して、複合銅粒子の大きさは母粒子の大きさに対して若干大きくなる程度である。複合銅粒子が例えば扁平状である場合、その板径は、0.05μm以上20μm以下であることが好ましく、0.1μm以上10μm以下であることが更に好ましい。また板厚は、0.01μm以上10μm以下であることが好ましく、0.05μm以上5μm以下であることが更に好ましい。一方、複合銅粒子が球状である場合、その粒径は0.05μm以上10μm以下であることが好ましく、0.1μm以上5μm以下であることが更に好ましい。   Similar to the shape described above, the size of the composite copper particles reflects the size of the mother particles. Due to the fact that the amount of nickel disposed on the surface of the mother particles is smaller, the size of the composite copper particles is slightly larger than the size of the mother particles. When the composite copper particles are flat, for example, the plate diameter is preferably 0.05 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. The plate thickness is preferably from 0.01 μm to 10 μm, and more preferably from 0.05 μm to 5 μm. On the other hand, when the composite copper particles are spherical, the particle size is preferably 0.05 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less.

扁平状の複合銅粒子における板径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて粒子の写真を撮影した後、写真中の粒子の板面の長径から測定される。板厚は、同様に走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて写真を撮影した後、写真中の粒子の板面と直交する方向の長さから測定される。一方、球状の複合銅粒子における粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50として定義される。 The plate diameter of the flat composite copper particles is measured from the major axis of the plate surface of the particles in the photograph after taking a photograph of the particles using a scanning electron microscope (SEM). The plate thickness is similarly measured from the length in the direction perpendicular to the plate surface of the particles in the photo after taking a photo using a scanning electron microscope (SEM). On the other hand, the particle size of the composite copper particles spherical is defined as the volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measuring method.

母粒子は、その形状が球状である場合には、例えば湿式還元法やアトマイズ法によって製造することができる。扁平状である場合には、球状の母粒子を、メディアミル等を用いた扁平化処理による塑性変形で製造することができる。樹枝状である場合には、電解法によって製造することができる。   If the shape of the mother particle is spherical, it can be produced, for example, by a wet reduction method or an atomization method. In the case of a flat shape, spherical mother particles can be produced by plastic deformation by flattening using a media mill or the like. In the case of a dendritic shape, it can be produced by an electrolytic method.

母粒子の表面に配置される被覆金属としてはニッケルが用いられる。被覆金属としてニッケルを用いることで、複合銅粒子と、該複合銅粒子が適用される対象部位とのなじみが良好になり、導電性の低下等の不都合が生じることを効果的に抑制することができる。   Nickel is used as the coating metal disposed on the surface of the mother particle. By using nickel as the coating metal, the familiarity between the composite copper particles and the target site to which the composite copper particles are applied is improved, and it is possible to effectively suppress the occurrence of inconveniences such as a decrease in conductivity. it can.

被覆金属であるニッケルは母粒子の表面を不連続に被覆している。不連続に被覆とは、母粒子の表面が外部に露出するようにニッケルが該表面に配置されていることを言う。ニッケルの不連続な被覆形態には、例えばニッケルが母粒子の表面に散点状に配置されている海島構造が挙げられる。つまり、母粒子の表面が海に相当し、ニッケルが島に相当する。他の不連続な被覆形態として、ニッケルが母粒子の表面に網目状に配置されており、網目で画定される区画内に、母粒子の表面が露出している形態が挙げられる。   Nickel, which is a coating metal, discontinuously coats the surface of the mother particle. The discontinuous coating means that nickel is arranged on the surface so that the surface of the mother particle is exposed to the outside. Examples of the discontinuous coating form of nickel include a sea-island structure in which nickel is arranged in a scattered manner on the surface of the base particle. That is, the surface of the mother particle corresponds to the sea, and nickel corresponds to the island. As another discontinuous coating form, there is a form in which nickel is arranged in a network on the surface of the base particle, and the surface of the base particle is exposed in a section defined by the network.

母粒子の表面が露出するように被覆金属であるニッケルが不連続に該表面を被覆していることで、本発明の複合銅粒子は、母粒子を構成する銅又は銅基合金が本来的に有している性質を減殺することなく、被覆金属であるニッケルが被覆されていることによる利点を発揮させることができる。この観点から、ニッケルによる母粒子の被覆は、該母粒子の完全被覆理論量よりも少ない量で行われることが好適である。母粒子の完全被覆理論量とは、母粒子の表面を覆う粒子の平均径を被覆厚として仮定し、完全被覆したときのニッケルの質量Wと母材の質量Wとの比W/Wで定義される量である。ニッケルの被覆量は、母粒子の完全被覆理論量に対して0.01%以上90%以下であることが好ましく、0.01%以上80%以下であることが更に好ましい。このような量で被覆金属が母粒子の表面を不連続に被覆していることで、母粒子の性質が一層損なわれることなく、被覆金属が被覆されていることによる利点を一層発揮させることができる。 The composite copper particles of the present invention are essentially made of copper or a copper-based alloy that constitutes the mother particles by discontinuously coating the surface with nickel as a coating metal so that the surfaces of the mother particles are exposed. The advantage of being coated with nickel, which is a coating metal, can be exhibited without diminishing the properties possessed. From this viewpoint, it is preferable that the coating of the mother particles with nickel is performed in an amount smaller than the theoretical complete coating amount of the mother particles. The full coverage theoretical amount of the mother particle, assuming a mean diameter of the particles covering the surface of the mother particle as a coating thickness, mass W of nickel when fully coated N and the base material mass W M and the ratio W N / is the amount that is defined in the W M. The coating amount of nickel is preferably 0.01% or more and 90% or less, and more preferably 0.01% or more and 80% or less with respect to the theoretical complete coating amount of the mother particles. By covering the surface of the base particle discontinuously with such an amount, the advantage of being covered with the cover metal can be further exhibited without further impairing the properties of the base particle. it can.

複合銅粒子に占めるニッケルの割合は、母粒子の完全被覆理論量に対する被覆粒子の被覆量の割合が上述の範囲内であることを条件として、0.01質量%以上90質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以上80質量%以下であることが更に好ましい。複合銅粒子に占めるニッケルの割合は、被覆前後の粒子を誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)により、ニッケルの質量増加率を調べることで測定することができる。   The proportion of nickel in the composite copper particles is 0.01% by mass or more and 90% by mass or less, provided that the ratio of the coating amount of the coated particle to the theoretical total coating amount of the mother particle is within the above range. It is more preferable that it is 0.01 mass% or more and 80 mass% or less. The proportion of nickel in the composite copper particles can be measured by examining the nickel mass increase rate by inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES) for the particles before and after coating.

ニッケルは、微粒子の状態のニッケルが複数堆積した状態で母粒子の表面に配置されていることが好ましい。ニッケルがこのような状態で配置されていることによって、焼結時に母粒子の特性を損なわずに表面のニッケルが部分的な耐酸化性を発揮するので好ましい。特にニッケルが、0.001μm以上0.5μm以下、特に0.01μm以上0.3μm以下の粒子径を有する微粒子の状態であると、上述の有利な効果が一層顕著なものとなることから好ましい。   The nickel is preferably disposed on the surface of the mother particle in a state where a plurality of fine nickel particles are deposited. By arranging nickel in such a state, nickel on the surface exhibits partial oxidation resistance without impairing the characteristics of the mother particles during sintering, which is preferable. In particular, nickel is preferably in the state of fine particles having a particle diameter of 0.001 μm or more and 0.5 μm or less, particularly 0.01 μm or more and 0.3 μm or less, since the advantageous effects described above become more remarkable.

ニッケルの微粒子の粒子径は、電界放出型走査型電子顕微鏡(FE−SEM)を用いた粒子の写真の撮影を行った後、画像解析式粒度分布測定ソフトウェア Mac view により測定できる。画像解析によって決定された周囲長に基づき円相当直径を算出する。FE−SEMの倍率は、5000倍以上15000倍以下の範囲で粒径に応じた最適倍率を選択する。画像解析時のソフトウェアの設定は原則初期条件とし、画像の取り込みは手動選択とする。測定粒子数は500〔個/1視野〕以上600〔個/1視野〕以下とする。粒径データはHeywood径とする。分布形式は体積分布とする。   The particle diameter of the nickel fine particles can be measured by taking a photograph of the particles using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and then using the image analysis type particle size distribution measurement software Mac view. The equivalent circle diameter is calculated based on the perimeter determined by image analysis. As the magnification of FE-SEM, an optimum magnification according to the particle size is selected in the range of 5000 times to 15000 times. In principle, software settings for image analysis are the initial conditions, and image capture is manually selected. The number of particles to be measured is 500 [piece / field of view] or more and 600 [piece / field of view] or less. The particle size data is the Heywood diameter. The distribution format is volume distribution.

ニッケルは、例えばめっき法、メカノケミカル法、などの方法で母粒子の表面に配置することができる。これらの方法のうち、特に被覆力や被覆量の制御が容易に出来る点からめっき法、特に無電解めっき法によってニッケルを母粒子の表面に配置することが好ましい。   Nickel can be arranged on the surface of the mother particle by a method such as plating or mechanochemical. Among these methods, it is preferable to dispose nickel on the surface of the mother particles by a plating method, particularly an electroless plating method from the viewpoint that the covering power and the covering amount can be easily controlled.

次に本発明の複合銅粒子の好適な製造方法について説明する。複合銅粒子は、例えば所定の方法で母粒子を製造し、得られた母粒子の表面に被覆金属であるニッケルを配置することで好適に製造される。以下の説明では、複合銅粒子が、銅からなる母粒子を含み、かつ扁平状である場合を例にとり説明する。   Next, the suitable manufacturing method of the composite copper particle of this invention is demonstrated. The composite copper particles are preferably manufactured by, for example, manufacturing mother particles by a predetermined method and disposing nickel as a coating metal on the surface of the obtained mother particles. In the following description, the case where the composite copper particles include mother particles made of copper and have a flat shape will be described as an example.

まず銅の母粒子を製造する。母粒子の製造には、例えば湿式還元法やアトマイズ法を用いることができる。湿式還元法を用いる場合、ヒドラジン等の各種の還元剤を用い、酢酸銅や硫酸銅などの銅化合物を湿式で還元することで銅粒子を得ることができる。アトマイズ法を用いる場合には、銅の溶湯を用い、該溶湯を噴霧することで銅粒子を得ることができる。   First, copper mother particles are produced. For the production of the mother particles, for example, a wet reduction method or an atomization method can be used. When the wet reduction method is used, copper particles can be obtained by reducing copper compounds such as copper acetate and copper sulfate in a wet manner using various reducing agents such as hydrazine. When using the atomization method, copper particles can be obtained by using a molten copper and spraying the molten metal.

以上の方法で得られた銅粒子は一般に球状のものである。この球状の銅粒子から扁平銅粒子を製造する。球状粒子から扁平粒子を製造するためには、例えば球状粒子に外力を加えてこれを塑性変形させて扁平状にする方法を好適に用いることができる。塑性変形を行う手段としては、例えばメディアミルを用いる方法が挙げられる。具体的には、ビーズミルやサンドミルを用いて銅粒子を湿式処理することができる。ビーズミルを用いる場合、ビーズとしては、例えばジルコニアやアルミナなどのセラミックス、金属、ガラスなどの材質からなるものを用いることができる。ビーズ径は、銅粒子の粒径にもよるが、一般に0.01mm以上0.5mm以下、特に0.05mm以上0.3mm以下のものを用いることができる。銅粒子を湿式処理するために用いるスラリーとしては、水を媒体とするものやアルコール等の有機溶媒を媒体とするものなどを用いることができる。   The copper particles obtained by the above method are generally spherical. Flat copper particles are produced from the spherical copper particles. In order to produce flat particles from spherical particles, for example, a method of applying an external force to the spherical particles and plastically deforming them to make them flat can be suitably used. As a means for performing plastic deformation, for example, a method using a media mill can be mentioned. Specifically, the copper particles can be wet processed using a bead mill or a sand mill. In the case of using a bead mill, as the beads, for example, those made of ceramics such as zirconia or alumina, metal, glass or the like can be used. The bead diameter depends on the particle diameter of the copper particles, but generally 0.01 mm or more and 0.5 mm or less, particularly 0.05 mm or more and 0.3 mm or less can be used. As a slurry used for wet-treating copper particles, a slurry using water as a medium or a slurry using an organic solvent such as alcohol as a medium can be used.

以上の方法によって扁平状の母粒子が得られたら、この母粒子の表面にニッケルを配置する。ニッケルの配置は、例えばめっきによって行うことができる。あるいは、ニッケルの微粒子を機械的に母粒子に衝突させて、母粒子の表面にニッケルの微粒子を埋め込む方法を採用してもよい。   When flat mother particles are obtained by the above method, nickel is placed on the surface of the mother particles. The arrangement of nickel can be performed by plating, for example. Alternatively, a method may be employed in which nickel fine particles are mechanically collided with the mother particles and the nickel fine particles are embedded in the surfaces of the mother particles.

めっきによってニッケルを配置する場合、イオン化傾向の差を利用した置換めっきを行うことができる。これに代えて、又はこれに加えて、還元剤を用いた無電解めっきを行うことができる。   When nickel is disposed by plating, displacement plating utilizing a difference in ionization tendency can be performed. Instead of or in addition to this, electroless plating using a reducing agent can be performed.

扁平状の母粒子の表面に配置するニッケルの量は、該母粒子の表面のうちの一部が露出して、ニッケルが不連続に該母粒子の表面に存在するような量とする。ニッケルを配置する量の調整は、上述しためっきを用いる場合には、例えばめっき時間を調整すればよい。ニッケルの微粒子を機械的に衝突させる方法を用いる場合には、例えば衝突させる微粒子の量を調整すればよい。   The amount of nickel disposed on the surface of the flat mother particle is set such that a part of the surface of the mother particle is exposed and nickel is discontinuously present on the surface of the mother particle. The amount of nickel disposed may be adjusted, for example, by adjusting the plating time when using the above-described plating. When a method of mechanically colliding nickel fine particles is used, for example, the amount of fine particles to be collided may be adjusted.

以上のようにして目的とする複合銅粒子が得られる。このようにして得られた複合銅粒子は、例えば導電性ペーストや導電性インクなどの導電性組成物の状態で用いられる。導電性ペーストの状態で用いる場合には、例えば本発明の複合銅粒子と、各種ビヒクルやガラスフリット等を混合して組成物を形成する。導電性インクの状態で用いる場合には、例えば本発明の複合銅粒子と、各種有機溶剤、粘度調整剤及び表面張力調整剤等を混合して組成物を形成する。これらの導電性組成物は、例えば表面実装用のIC、トランジスタ、FET等の能動素子や、チップ抵抗、チップインダクタ、チップコンデンサ等受動素子などの各種電子素子の外部電極材料として用いることができる。またこれら各種の電子素子の外部電極と、プリント配線基板との間の電気的導通をとるための導電材料として用いられる。能動素子や受動素子などの各種電子素子の電極と、プリント配線基板との間の電気的導通をとるための導電材料として用いられる。あるいは、電子素子の内部電極、例えば積層セラミックスチップコンデンサの内部電極として用いられる。   The intended composite copper particles are obtained as described above. The composite copper particles thus obtained are used in the state of a conductive composition such as a conductive paste or a conductive ink. When used in the state of a conductive paste, for example, the composite copper particles of the present invention are mixed with various vehicles, glass frit and the like to form a composition. When used in the state of a conductive ink, for example, the composite copper particles of the present invention are mixed with various organic solvents, a viscosity modifier, a surface tension modifier and the like to form a composition. These conductive compositions can be used as external electrode materials for various electronic devices such as active devices such as surface-mount ICs, transistors and FETs, and passive devices such as chip resistors, chip inductors and chip capacitors. Further, it is used as a conductive material for establishing electrical continuity between the external electrodes of these various electronic elements and the printed wiring board. It is used as a conductive material for establishing electrical continuity between electrodes of various electronic elements such as active elements and passive elements and a printed wiring board. Alternatively, it is used as an internal electrode of an electronic element, for example, an internal electrode of a multilayer ceramic chip capacitor.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to such examples.

〔実施例1〕
母粒子の原料として、三井金属鉱業株式会社製の球状銅粒子である1100Yを用いた。この銅粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50が1.2μmであった。この銅粒子1kgとメタノール5kgとを混合してスラリーとなし、このスラリーを媒体分散ミルであるダイノーミル内に入れた。また、メディアミルとしてダーノーミルを用い、直径0.2mmのジルコニア製ビーズを充填率70%に調整した。ダイノーミルを30分間にわたり運転して、銅粒子を塑性変形させてその扁平化を行った。
[Example 1]
As a raw material for the mother particles, 1100Y, which is a spherical copper particle manufactured by Mitsui Metal Mining Co., Ltd., was used. The copper particles had a volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method was 1.2 [mu] m. 1 kg of the copper particles and 5 kg of methanol were mixed to form a slurry, and the slurry was put into a dyno mill which is a medium dispersion mill. Further, a darno mill was used as a media mill, and zirconia beads having a diameter of 0.2 mm were adjusted to a filling rate of 70%. The dyno mill was operated for 30 minutes to plastically deform the copper particles and flatten them.

このようにして得られた扁平な母粒子の表面に、無電解めっきによってニッケルを不連続に配置した。具体的には、扁平な母粒子を1kg用い、これを5Lの純水中に投入してスラリー化した。このスラリー中に、メルテックス社製のメルプレート、アクチベータ352を40mL添加した。更にスラリー中に40mLのヒドラジン水和物を添加した。引き続きニッケルめっき液(0.48Lのメルテックス社製のNi−426Aに0.48LのNi−426Bを加えたもの)を添加して、ニッケルの無電解めっきを行った。ニッケルの析出量は、めっき時間の調整によって調整した。このようにして、目的とする複合銅粒子を得た。   Nickel was discontinuously arranged on the surface of the flat mother particles thus obtained by electroless plating. Specifically, 1 kg of flat mother particles was used and put into 5 L of pure water to form a slurry. In this slurry, 40 mL of Melplate, Activator 352 manufactured by Meltex was added. Furthermore, 40 mL of hydrazine hydrate was added to the slurry. Subsequently, a nickel plating solution (0.48 L of Ni-426A manufactured by Meltex Co., plus 0.48 L of Ni-426B) was added to perform electroless plating of nickel. The amount of nickel deposited was adjusted by adjusting the plating time. In this way, the intended composite copper particles were obtained.

得られた複合銅粒子を走査型電子顕微鏡観察したところ、その全体形状は扁平状であり、銅の母粒子の表面にニッケルが島状に分散配置されており、母粒子の表面の一部が露出していた。この複合銅粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50が2.3μmであった。扁平状の複合銅粒子における板径は1.4μmであり、板厚は0.2μmであった。ニッケルは、0.1μmの粒子径を有する微粒子の状態で母粒子の表面を被覆していた。ニッケルによる銅の母粒子の被覆は、該母粒子の完全被覆理論量に対して12%であった。 When the obtained composite copper particles were observed with a scanning electron microscope, the overall shape was flat, nickel was dispersed and arranged in an island shape on the surface of the copper mother particles, and a part of the surface of the mother particles was It was exposed. The composite copper particles, a volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method was 2.3 .mu.m. The plate diameter of the flat composite copper particles was 1.4 μm, and the plate thickness was 0.2 μm. Nickel covered the surface of the mother particle in the form of fine particles having a particle diameter of 0.1 μm. The coating of the copper base particles with nickel was 12% with respect to the theoretical complete coverage of the base particles.

〔実施例2〕
実施例1において、ニッケルの無電解めっきの量を増量して複合銅粒子を得た。この複合銅粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50が2.3μmであった。扁平状の複合銅粒子における板径は1.4μmであり、板厚は0.2μmであった。ニッケルは、0.05μmの粒子径を有する微粒子の状態で母粒子の表面を被覆していた。ニッケルによる銅の母粒子の被覆は、該母粒子の完全被覆理論量に対して20%であった。
[Example 2]
In Example 1, the amount of nickel electroless plating was increased to obtain composite copper particles. The composite copper particles, a volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method was 2.3 .mu.m. The plate diameter of the flat composite copper particles was 1.4 μm, and the plate thickness was 0.2 μm. Nickel covered the surface of the mother particle in the form of fine particles having a particle diameter of 0.05 μm. The coating of the copper base particles with nickel was 20% with respect to the theoretical complete coverage of the base particles.

〔実施例3〕
実施例1において、ニッケルの無電解めっきの量を増量して複合銅粒子を得た。この複合銅粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50が2.3μmであった。ニッケルは、0.05μmの粒子径を有する微粒子の状態で母粒子の表面を被覆していた。ニッケルによる銅の母粒子の被覆は、該母粒子の完全被覆理論量に対して40%であった。
Example 3
In Example 1, the amount of nickel electroless plating was increased to obtain composite copper particles. The composite copper particles, a volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method was 2.3 .mu.m. Nickel covered the surface of the mother particle in the form of fine particles having a particle diameter of 0.05 μm. The coating of the copper base particles with nickel was 40% with respect to the theoretical complete coverage of the base particles.

〔実施例4〕
銅粒子を扁平化させない球状の銅粒子表面に実施例1と同量のニッケルの無電解めっきを施して複合銅粒子を得た。この複合銅粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50が1.2μmであった。ニッケルは、0.05μmの粒子径を有する微粒子の状態で母粒子の表面を被覆していた。ニッケルによる銅の母粒子の被覆は、該母粒子の完全被覆理論量に対して12%であった。
Example 4
Electroless plating of the same amount of nickel as in Example 1 was performed on the surface of the spherical copper particles that did not flatten the copper particles to obtain composite copper particles. The composite copper particles, a volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method was 1.2 [mu] m. Nickel covered the surface of the mother particle in the form of fine particles having a particle diameter of 0.05 μm. The coating of the copper base particles with nickel was 12% with respect to the theoretical complete coverage of the base particles.

〔比較例1〕
実施例1において得られた、銅からなる扁平な母粒子そのものを比較例1とした。レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50は2.1μmであった。
[Comparative Example 1]
The flat mother particles themselves made of copper obtained in Example 1 were used as Comparative Example 1. Cumulative volume particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measuring method was 2.1 .mu.m.

〔比較例2〕
実施例1において、ニッケルの無電解めっきの量を増量して、銅からなる扁平な母粒子の表面の全域にニッケルを配置して複合銅粒子を得た。この複合銅粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50が2.5μmであった。ニッケルは、0.05μmの粒子径を有する微粒子の状態で母粒子の表面を被覆していた。ニッケルによる銅の母粒子の被覆は、該母粒子の完全被覆理論量に対して159%であった。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the amount of electroless plating of nickel was increased, and nickel was disposed over the entire surface of flat mother particles made of copper to obtain composite copper particles. The composite copper particles, a volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method was 2.5 [mu] m. Nickel covered the surface of the mother particle in the form of fine particles having a particle diameter of 0.05 μm. The coverage of the copper base particles with nickel was 159% with respect to the theoretical complete coverage of the base particles.

〔比較例3〕
三井金属鉱業製のニッケル粒子2015RSを完全被覆された粒子として比較例とした。この複合銅粒子は、レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50が1.7μmであった。
[Comparative Example 3]
Nickel particles 2015RS manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. were used as comparative examples as completely coated particles. The composite copper particles, a volume cumulative particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measurement method was 1.7 [mu] m.

〔評価〕
実施例及び比較例で得られた粒子について、熱重量(TG)及び熱機械分析(TMA)の測定を行った。測定は、大気下に行った。昇温速度は10℃/minとした。TGについては、試料の質量が0.75%増加したときの温度を測定し、耐酸化性の尺度とした。その結果を以下の表1に示す。TMAについては、5%収縮したときの温度を測定し、熱収縮性の尺度とした。その結果を以下の表1に示す。またTMAについては、測定結果のグラフを図1に示した(ただし実施例4を除く。)。
[Evaluation]
About the particle | grains obtained by the Example and the comparative example, the measurement of the thermogravimetric (TG) and the thermomechanical analysis (TMA) was performed. The measurement was performed in the atmosphere. The heating rate was 10 ° C./min. For TG, the temperature at which the mass of the sample increased by 0.75% was measured and used as a measure of oxidation resistance. The results are shown in Table 1 below. For TMA, the temperature when shrinking by 5% was measured and used as a measure of heat shrinkability. The results are shown in Table 1 below. Moreover, about TMA, the graph of the measurement result was shown in FIG. 1 (however, except Example 4).

Figure 2016125117
Figure 2016125117

表1に示す結果から明らかなとおり、各実施例で得られた複合銅粒子は、銅及びニッケルの挙動の双方を示すものであることが判る。具体的には、銅粒子である比較例1と同等の高い導電性と、ニッケル粒子である比較例3と同等の高い耐酸化性を示すものであることが判る。また、各実施例で得られた複合銅粒子は、熱収縮性に関し、銅とニッケルとの中間の性質を示す。これに対して銅からなる母粒子の表面全域がニッケルで被覆されている比較例2の複合銅粒子は、銅が表面に露出していないので、耐酸化性は高いものの導電性に劣り、ニッケル粒子である比較例3に近い挙動を示すものであることが判る。   As is clear from the results shown in Table 1, it can be seen that the composite copper particles obtained in each Example show both the behavior of copper and nickel. Specifically, it can be seen that it exhibits high conductivity equivalent to that of Comparative Example 1 that is copper particles and high oxidation resistance that is equivalent to that of Comparative Example 3 that is nickel particles. Moreover, the composite copper particle obtained by each Example shows the intermediate | middle property of copper and nickel regarding heat shrinkability. On the other hand, the composite copper particles of Comparative Example 2 in which the entire surface of the mother particles made of copper is coated with nickel are not exposed to copper on the surface, so the oxidation resistance is high but the conductivity is inferior. It turns out that it shows the behavior close to the comparative example 3 which is particle | grains.

Claims (9)

銅を含む母粒子の表面を、該表面が一部露出するように、ニッケルで不連続に被覆してなる複合銅粒子。   Composite copper particles obtained by discontinuously coating the surface of mother particles containing copper with nickel so that the surface is partially exposed. 銅基合金を含む母粒子の表面を、該表面が一部露出するように、ニッケルで不連続に被覆してなる複合銅粒子。   Composite copper particles obtained by discontinuously coating the surface of mother particles containing a copper-based alloy with nickel so that the surface is partially exposed. 母粒子は、銅及び残部不可避不純物のみからなるものである請求項1に記載の複合銅粒子。   The composite copper particle according to claim 1, wherein the mother particle is composed of only copper and the balance inevitable impurities. 扁平状の形状をしており、その板径が0.05μm以上20μm以下である請求項1ないし3のいずれか一項に記載の複合銅粒子。   The composite copper particle according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite copper particle has a flat shape and has a plate diameter of 0.05 µm to 20 µm. 球状の形状をしている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の複合銅粒子。   The composite copper particle according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite copper particle has a spherical shape. ニッケルが、0.001μm以上0.5μm以下の粒子径を有する微粒子の状態で母粒子の表面を被覆しており、
ニッケルによる母粒子の被覆が、該母粒子の完全被覆理論量よりも少ない量で行われている請求項1ないし5のいずれか一項に記載の複合銅粒子。
Nickel covers the surface of the mother particles in the form of fine particles having a particle diameter of 0.001 μm or more and 0.5 μm or less,
The composite copper particles according to any one of claims 1 to 5, wherein the base particles are coated with nickel in an amount smaller than a theoretically-covered amount of the base particles.
無電解めっきによって析出したニッケルの粒子が母粒子の表面を被覆している請求項6に記載の複合銅粒子。   The composite copper particle according to claim 6, wherein nickel particles deposited by electroless plating cover the surface of the mother particle. 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の複合銅粒子を含む導電性組成物。   The electroconductive composition containing the composite copper particle as described in any one of Claims 1 thru | or 7. 導電性ペースト又は導電性インクである請求項8に記載の導電性組成物。   The conductive composition according to claim 8, which is a conductive paste or a conductive ink.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018172771A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 新日鉄住金化学株式会社 Nickel coating copper particles, joint material, and joining method

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