JP2018145448A - Nickel-coated copper powder, method for producing same, and conductive paste - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine and highly-crystallized nickel-coated copper powder having high sinterability and oxidation resistance, suitably used as a material such as a conductive paste, a method for producing the same, and a conductive paste.SOLUTION: The nickel-coated copper powder has a surface coated with nickel or a nickel alloy and contains 60% or more of a quasi-octahedral structure having a ratio (R/L) of diagonal length (L) to copper crystallite diameter (R) ranging from 0.2 to 0.5 as observed by a scanning electron microscope. The method for producing the nickel-coated copper powder by a wet method includes: a step (A) of preparing a slurry in which a copper hydroxide and a copper complex ion are coexisted by setting the pH of a copper salt with an alkali at pH of 12-14 and further adding a complexing agent; a step (B) of adding a reducing agent to the slurry to precipitate cuprous oxide (CuO); a step (C) of reducing the cuprous oxide to copper powder by adding a reducing agent; and a step (D) of coating the copper powder with nickel or a nickel alloy.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、表面にニッケル(Ni)またはニッケル合金を被覆した銅粉(ニッケルコート銅粉)とその製造方法、および導電性ペーストに関し、より詳しくは、導電性ペースト等の材料として好適に用いることができる、焼結性と耐酸化性とを兼ね備えた微細で高結晶なニッケルコート銅粉とその製造方法、および導電性ペーストに関する。   The present invention relates to a copper powder (nickel-coated copper powder) coated with nickel (Ni) or a nickel alloy on its surface, a method for producing the same, and a conductive paste. More specifically, the present invention is suitably used as a material for a conductive paste or the like. The present invention relates to a fine and highly crystalline nickel-coated copper powder having both sinterability and oxidation resistance, a method for producing the same, and a conductive paste.

電子機器における配線層や電極等を形成するために、樹脂型ペーストや焼成型ペーストのような、銀粉や銅粉等の金属フィラーを使用した導電性ペーストが多用されている。銀粉や銅粉の金属フィラーを使用したペーストは、各種基材上に塗布又は印刷され、加熱硬化あるいは加熱焼成の処理を受けて、配線層や電極等となる導電膜を形成する。   In order to form wiring layers, electrodes, and the like in electronic devices, conductive pastes using metal fillers such as silver powder and copper powder, such as resin pastes and fired pastes, are frequently used. A paste using a metal filler such as silver powder or copper powder is applied or printed on various substrates, and is subjected to heat curing or heat baking treatment to form a conductive film to be a wiring layer, an electrode, or the like.

樹脂型導電性ペーストは、金属フィラーと、樹脂、硬化剤、溶剤等からなり、導電体回路パターン又は端子の上に印刷され、100℃〜200℃で加熱硬化されて導電膜となり、配線や電極を形成する。樹脂型導電性ペーストでは、熱によって熱硬化型樹脂が硬化収縮するために金属フィラーが圧着され相互に接触することで金属フィラー同士が重なり、その結果、電気的に接続した電流パスが形成される。さらに、金属粉は一般的に粒径が微細になるほど焼結性が向上するので、粒径がより小さい金属フィラーを用いると、焼結の効果も加わり低抵抗となる。この樹脂型導電性ペーストは、200℃以下の硬化温度で処理されることから、プリント配線板等の熱に弱い材料を用いる基板に使用されている。   The resin-type conductive paste is made of a metal filler, a resin, a curing agent, a solvent, etc., printed on a conductor circuit pattern or terminal, and cured by heating at 100 ° C. to 200 ° C. to form a conductive film. Form. In the resin-type conductive paste, since the thermosetting resin is cured and contracted by heat, the metal fillers are pressed and brought into contact with each other, so that the metal fillers overlap each other, and as a result, an electrically connected current path is formed. . Furthermore, since the metal powder generally has a higher sinterability as the particle size becomes finer, the use of a metal filler having a smaller particle size also increases the sintering effect and lowers the resistance. Since this resin-type conductive paste is processed at a curing temperature of 200 ° C. or lower, it is used for a substrate using a heat-sensitive material such as a printed wiring board.

また、焼成型導電性ペーストは、金属フィラーと、ガラス、溶剤等からなり、導電体回路パターン又は端子の上に印刷され、600℃〜800℃の高温に加熱焼成されて導電膜となり、配線や電極を形成する。焼成型導電性ペーストでは、高温で処理され、金属フィラーが焼結して導通性が確保される。焼成型導電性ペーストは、このように高い焼成温度で処理されるため、樹脂材料を使用するようなプリント配線基板には使用できないが、高温処理で金属フィラーが焼結することから低抵抗を実現できる。そのため、焼成型導電性ペーストは、積層セラミックコンデンサの外部電極等に使用されている。   The firing type conductive paste is made of a metal filler, glass, solvent, etc., printed on a conductor circuit pattern or terminal, and heated and fired at a high temperature of 600 ° C. to 800 ° C. to form a conductive film. An electrode is formed. In the firing type conductive paste, it is processed at a high temperature, and the metal filler is sintered to ensure conductivity. Firing-type conductive paste is processed at such a high firing temperature, so it cannot be used for printed circuit boards that use resin materials, but low resistance is achieved because the metal filler is sintered by high-temperature processing. it can. Therefore, the fired conductive paste is used for an external electrode of a multilayer ceramic capacitor.

このような導電性ペーストの金属フィラーとして用いられる金属粉材料としての銅粉を用いた場合、酸化して表面が酸化銅で覆われ、焼結性、耐食性、耐候性あるいは導電性に悪影響を及ぼすことがある。このため、銅粉の酸化を防止するために、銅粒子表面にプラチナ、パラジウム、銀、金等の貴金属でコートしたものや、シリカ系の酸化物でコートしたもの、またはニッケルでコートして耐酸化性を高めたもの等が知られている。しかしながら、銅粉の表面に貴金属をコートすれば、これらは高価なためコストアップになる。その中でも、銅粉に対して銀をコートしたものでは、比較的低価格に抑えることも可能であるが、銀ではマイグレーションが発生しやすいといった問題がある。また酸化物でコートした銅粉は耐酸化性を確保できるものの、焼結性が悪くなる等の問題がある。そこで耐酸化性等を確保しつつ、低価格であって、しかも耐候性や焼結性が比較的良好なものとして、銅粉に対してニッケルをコートする方法が着目されている。例えば、特許文献1には、銅粉表面にニッケルを被覆したニッケルコート銅粉が開示されている。   When copper powder as a metal powder material used as a metal filler of such conductive paste is used, it is oxidized and the surface is covered with copper oxide, which adversely affects sinterability, corrosion resistance, weather resistance or conductivity. Sometimes. For this reason, in order to prevent oxidation of the copper powder, the surface of the copper particles is coated with a noble metal such as platinum, palladium, silver, gold, etc., coated with a silica-based oxide, or coated with nickel to resist oxidation. Those with improved chemical properties are known. However, if a noble metal is coated on the surface of the copper powder, these are expensive, resulting in an increase in cost. Among them, the copper powder coated with silver can be kept at a relatively low price, but silver has a problem that migration is likely to occur. Moreover, although the copper powder coated with an oxide can ensure oxidation resistance, it has problems such as poor sinterability. In view of this, attention has been paid to a method of coating nickel on copper powder as ensuring low oxidation resistance and relatively good weather resistance and sinterability while ensuring oxidation resistance and the like. For example, Patent Document 1 discloses a nickel-coated copper powder having a copper powder surface coated with nickel.

この特許文献1には、芯材を銅粒子とし、この銅粒子表面にめっき用触媒を還元反応により固着させるようにして、最外面に無電解ニッケルめっきを施すことが記載されている。そして、銅粉スラリーにCu 1molあたり最大1×10−1molのパラジウム等のめっき用触媒元素を含む触媒形成材を添加するとしている。しかし、このように多量のパラジウムを添加したのでは、パラジウムが高価なためニッケルコート銅粉のコストアップになる。 Patent Document 1 describes that the core material is copper particles, and a plating catalyst is fixed to the surface of the copper particles by a reduction reaction, and electroless nickel plating is applied to the outermost surface. And it is supposed that a catalyst forming material containing a catalytic element for plating such as palladium at a maximum of 1 × 10 −1 mol per 1 mol of Cu is added to the copper powder slurry. However, when a large amount of palladium is added in this way, the cost of nickel-coated copper powder increases because palladium is expensive.

ところで、原料となる銅粉末の製造方法としては、銅イオンを含有する電解液を電気分解して陰極上に銅粉を析出させる電解法や、銅原料を熔解しその熔湯を液滴化して急冷、凝固させることで銅粉を生成するアトマイズ法、溶液中で還元剤を添加して銅粉を生成する湿式法等が知られている。これらの製造方法は、生産性が高く製造コストも安価であるため、工業的生産法として採用されている。   By the way, as a method for producing copper powder as a raw material, an electrolytic method in which an electrolytic solution containing copper ions is electrolyzed to deposit copper powder on the cathode, or a copper raw material is melted and the molten metal is made into droplets. An atomizing method for producing copper powder by rapid cooling and solidification, a wet method for producing a copper powder by adding a reducing agent in a solution, and the like are known. These production methods are employed as industrial production methods because of their high productivity and low production costs.

電解法で得られる銅粉は、高純度なものになるという特長があるが、その電解銅粉の多くは樹枝状の形状で析出し、しかも粒径が10μm以上と粗大なものになりやすく、さらに粒度分布が広く導電性ペーストで特に低抵抗が求められる配線用途には適していない。   Although the copper powder obtained by the electrolytic method has a feature that it becomes highly pure, most of the electrolytic copper powder is precipitated in a dendritic shape, and moreover, the particle size tends to be as coarse as 10 μm or more. Furthermore, it is not suitable for wiring applications requiring a low resistance with a conductive paste having a wide particle size distribution.

また、アトマイズ法は、例えば特許文献2に示されるように、金属を高温で熔解した熔湯の流れにジェット流体を吹き付けて微粉末化する方法であるが、金属を熔解するときに不純物を含有しやすく、また噴霧するときに酸化されやすいこと、さらに1μm以下の銅微粒子を作製できないといった問題がある。上述したように、アトマイズ法、電解法で得られた銅粉は、粒径が2μm以上で焼結性が劣るので低抵抗になりにくいこと、多結晶で粒界を持つため耐酸化性に劣ることなどの欠点があり、導電性ペーストとして使用分野が限定されている。   In addition, the atomization method is a method in which a jet fluid is blown into a flow of a molten metal obtained by melting a metal at a high temperature, for example, as shown in Patent Document 2, but impurities are contained when the metal is melted. There is a problem that it is easy to oxidize and is easily oxidized when sprayed, and copper fine particles of 1 μm or less cannot be produced. As described above, the copper powder obtained by the atomizing method and the electrolytic method has a particle size of 2 μm or more and poor sinterability, so it is difficult to be low resistance, and it is polycrystalline and has grain boundaries, so it has poor oxidation resistance. The field of use as a conductive paste is limited.

これに対して、湿式法は、溶液中の銅イオン等を還元剤により還元析出させる方法である。具体的には、例えば特許文献3に示されるように、銅塩を含む溶液中にアルカリ剤を添加し反応させて水酸化銅を析出させ、次いでブドウ糖のような還元剤を添加して亜酸化銅まで還元させ、さらにヒドラジンのような二次還元剤を添加して金属銅にまで還元させて銅粉を得る。このような湿式法では、サブミクロンの非常に微細な球状の銅微粉を作製できるという特長があるが、特許文献2と同じく多結晶で粒界を持つため耐酸化性が劣り、同じく導電性ペーストとして使用分野が限定されている。   On the other hand, the wet method is a method of reducing and precipitating copper ions or the like in a solution with a reducing agent. Specifically, for example, as shown in Patent Document 3, an alkaline agent is added to a solution containing a copper salt to cause reaction to precipitate copper hydroxide, and then a reducing agent such as glucose is added to sub-oxidize. It reduces to copper, Furthermore, a secondary reducing agent like hydrazine is added and it reduces to metal copper, and obtains copper powder. Such a wet method has the advantage that a very fine spherical copper fine powder of submicron can be produced. However, as in Patent Document 2, since it is polycrystalline and has grain boundaries, its oxidation resistance is inferior. As a field of use is limited.

一方で、特許文献4、5には、一定の結晶方位を持つ単結晶銅粉末を得る方法が提案されているが、主な粒径は2〜5μm程度と硬化温度100〜200℃の樹脂型導電性ペーストでは低抵抗化を満足できていない。また低抵抗とするために硬化温度を200℃以上とすると、耐酸化性が不十分となる。   On the other hand, Patent Documents 4 and 5 propose a method of obtaining single crystal copper powder having a fixed crystal orientation, but the main particle size is about 2 to 5 μm and the resin mold has a curing temperature of 100 to 200 ° C. The conductive paste does not satisfy the low resistance. Further, if the curing temperature is 200 ° C. or higher in order to reduce the resistance, the oxidation resistance becomes insufficient.

この特許文献4には、正八角錐型の単結晶となった銅粉末を製造するために、銅塩と銅に対して1〜5倍のモル比の酒石酸と水酸化アルカリとを含む溶液に還元剤としてホルムアルデヒドを1分間以内に加えることが記載されている。
また、特許文献5の製造方法は、酒石酸塩などキレート剤が銅に対して1〜5倍のモル比で必要とされるため薬液コストが高くなり、同時に廃液処理のコストも高くなるため、製造コストが高くなるという問題もある。さらに還元剤であるホルムアルデヒドを1分以内に加えて還元するとの条件もあり、工業的に大量生産するには不向きである。一方、特許文献5により得られる銅粉は高結晶ではあるが板状であり、比表面積が高くなって酸化しやすく、また配線エッジが凸凹となることから導電膜の用途には不向きである。
In Patent Document 4, in order to produce a copper powder having a regular octagonal pyramidal single crystal, it is reduced to a solution containing tartaric acid and alkali hydroxide in a molar ratio of 1 to 5 times the copper salt and copper. It is described that formaldehyde is added within 1 minute as an agent.
In addition, since the manufacturing method of Patent Document 5 requires a chelating agent such as tartrate at a molar ratio of 1 to 5 times that of copper, the cost of the chemical solution is increased, and at the same time, the cost of waste liquid treatment is also increased. There is also a problem that the cost becomes high. Furthermore, there is a condition that formaldehyde as a reducing agent is added within 1 minute for reduction, which is unsuitable for industrial mass production. On the other hand, although the copper powder obtained by patent document 5 is a high crystal | crystallization, it is plate shape, a specific surface area becomes high and it is easy to oxidize, and since a wiring edge becomes uneven, it is unsuitable for the use of an electrically conductive film.

一般に、導電性ペーストをIC基板やプリント基板等に利用する際には、微細なパターンを形成するために、例えば、熱重量(TG)分析で大気中200℃の酸化増量1質量%以下という耐酸化性に優れ、微細で分散性の良い金属フィラーが要求される。また基板耐熱性などから、低温で樹脂硬化させて収縮させた際の接触抵抗が低くなり、またフィラーを大気中で焼成すると、例えば、大気中で焼成した圧粉抵抗率500μΩ・cm以下という低抵抗になることが求められる。しかしながら、金属の粉末、特に銅粉末の場合には顕著に、粒径が微細になるほど酸化が進みやすくなる傾向があるため、微細であり、しかも耐酸化性に優れた銅粉末を得る方法が求められている。   In general, when a conductive paste is used for an IC substrate, a printed circuit board, or the like, in order to form a fine pattern, for example, an acid resistance of 1% by mass or less at an oxidation increase of 200 ° C. in the atmosphere by thermogravimetric (TG) analysis. There is a demand for metal fillers that are excellent in chemical properties, fine, and have good dispersibility. In addition, due to the substrate heat resistance, etc., the contact resistance when the resin is cured and shrunk at a low temperature is reduced, and when the filler is fired in the air, for example, the powder resistivity baked in the air is as low as 500 μΩ · cm. It is required to become resistance. However, in the case of metal powders, particularly copper powders, there is a tendency to oxidize more easily as the particle size becomes finer. Therefore, a method for obtaining copper powders that are fine and excellent in oxidation resistance is desired. It has been.

そのため特許文献6には、気相反応によって単結晶の銅微粉を得る方法が提案されているが、得られる銅粉は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察すると、面取りされた多面体の単結晶で、しかも粉末粒子は単結晶であるために、表面が滑らかで欠陥がなく耐酸化性に優れている。しかしながら、気相反応による銅粉の製造では、塩化第一銅を還元性ガスと700℃以上の高温で反応させて単結晶銅粉を得るため、装置の機構が複雑となって製造コストがかかり、さらに得られた銅粉末が再溶融して連結するなど収率が悪いという問題がある。   Therefore, Patent Document 6 proposes a method for obtaining a single crystal copper fine powder by a gas phase reaction. However, when the obtained copper powder is observed using a scanning electron microscope (SEM), it is a chamfered polyhedron. Since it is a single crystal and the powder particles are a single crystal, it has a smooth surface, no defects, and excellent oxidation resistance. However, in the production of copper powder by gas phase reaction, cuprous chloride is reacted with a reducing gas at a high temperature of 700 ° C. or higher to obtain single crystal copper powder, which complicates the mechanism of the apparatus and increases production costs. Further, there is a problem that the yield is poor, for example, the obtained copper powder is remelted and connected.

前記したとおり、焼成型導電性ペーストに使用される金属フィラーとして、銅粉にニッケルめっきしたものが知られているが、核となる銅粉として、特許文献2〜6のようなものを用いたのでは、その表面をニッケルで被覆しても焼結性と耐酸化性を兼ね備えたものとはならず、耐候性も不十分である。これらの特性を有するニッケルコート銅粉を工業的に安価に製造できる方法が求められている。   As described above, as the metal filler used in the baked conductive paste, a copper powder nickel-plated is known, but as the core copper powder, the ones described in Patent Documents 2 to 6 were used. Therefore, even if the surface is coated with nickel, it does not have both sinterability and oxidation resistance, and the weather resistance is insufficient. There is a need for a method that can produce nickel-coated copper powder having these characteristics industrially at low cost.

特開2006−28630号公報JP 2006-28630 A 特許第4342746号公報Japanese Patent No. 4342746 特許第4406738号公報Japanese Patent No. 4406738 特公平7−115992号公報Japanese Patent Publication No.7-111592 特開2014−58713号公報JP 2014-58713 A 特公平6−76609号公報Japanese Patent Publication No. 6-76609

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点に鑑み、導電性ペースト等の材料として好適に用いることができる、焼結性と耐酸化性を兼ね備え、さらに耐候性も高い微細で高結晶なニッケルコート銅粉とその製造方法、および導電性ペーストを提供することにある。   In view of the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is a fine and highly crystalline material that can be suitably used as a material such as a conductive paste, has both sinterability and oxidation resistance, and also has high weather resistance. The object is to provide a nickel-coated copper powder, a method for producing the same, and a conductive paste.

本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、擬八面体構造を有し、対角線長さ(L)が0.1μm〜2μmであり、対角線長さ(L)とScherrer法により求められる銅の結晶子径(R)との比(R/L)が特定範囲のものを全体の60%以上含む銅粉は、特定のpH領域で、銅イオンと水酸化銅の共存下で1段目の還元を行い亜酸化銅とし、次いで2段目の還元で特定量の還元剤により亜酸化銅を銅に還元することより微細、かつ結晶性の高い銅粉として得ることができ、得られた銅粉の表面にニッケルまたはニッケル合金を被覆することで、より耐候性を高めた銀コート銅粉を比較的安価に得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-described problems, the present inventor has a pseudo-octahedral structure, the diagonal length (L) is 0.1 μm to 2 μm, and the diagonal length (L) Copper powder containing 60% or more of the total ratio (R / L) with the crystallite diameter (R) of copper determined by the Scherrer method is in a specific pH range, with copper ions and copper hydroxide. In the coexistence, the first stage of reduction is made into cuprous oxide, and then in the second stage of reduction, cuprous oxide is reduced to copper with a specific amount of reducing agent to obtain fine and highly crystalline copper powder. It was found that by coating the surface of the obtained copper powder with nickel or a nickel alloy, a silver-coated copper powder with higher weather resistance can be obtained at a relatively low cost, and the present invention has been completed. It was.

すなわち、本発明の第1の発明によれば、銅粉表面にニッケルまたはニッケル合金が被覆されており、走査型電子顕微鏡(SEM)により擬八面体構造を有することが観察され、対角線長さ(L)が0.1μm〜2μmであり、対角線長さ(L)とScherrer法により求められる銅の結晶子径(R)との比(R/L)が0.2〜0.5の範囲のものを全体の60%以上含むことを特徴とするニッケルコート銅粉が提供される。   That is, according to the first aspect of the present invention, the copper powder surface is coated with nickel or a nickel alloy, and is observed to have a pseudo-octahedral structure by a scanning electron microscope (SEM), and the diagonal length ( L) is 0.1 μm to 2 μm, and the ratio (R / L) of the diagonal length (L) to the crystallite diameter (R) of copper determined by the Scherrer method is in the range of 0.2 to 0.5. There is provided a nickel-coated copper powder containing 60% or more of the total.

また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、前記擬八面体構造を構成する銅の結晶粒数が、5〜130個であることを特徴とするニッケルコート銅粉が提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the nickel-coated copper powder according to the first aspect, wherein the number of copper crystal grains constituting the pseudo-octahedral structure is 5 to 130. Provided.

また、本発明の第3の発明によれば、第1または2の発明において、ニッケルまたはニッケル合金の被覆量が、ニッケルコート銅粉全体の1〜33質量%であることを特徴とするニッケルコート銅粉が提供される。   According to a third invention of the present invention, in the first or second invention, the nickel or nickel alloy coating amount is 1 to 33% by mass of the entire nickel-coated copper powder. Copper powder is provided.

また、本発明の第4の発明によれば、第3の発明において、前記ニッケル合金は、コバルト、亜鉛、タングステン、モリブデン、パラジウム、白金、錫、リン、及びボロンから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含有し、該元素含有量は、ニッケル合金に対して0.1〜20質量%であることを特徴とするニッケルコート銅粉が提供される。   According to a fourth invention of the present invention, in the third invention, the nickel alloy is at least one selected from cobalt, zinc, tungsten, molybdenum, palladium, platinum, tin, phosphorus, and boron. A nickel-coated copper powder containing an element and having an element content of 0.1 to 20% by mass with respect to the nickel alloy is provided.

また、本発明の第5の発明によれば、銅塩の水溶液をアルカリでpH12〜14の範囲として、さらに錯化剤を添加して水酸化銅と銅錯イオンを共存したスラリーとする工程(A)と、前記スラリーに還元剤を1〜2当量添加して、亜酸化銅(CuO)を析出させる工程(B)と、前記亜酸化銅(CuO)が析出したスラリーに1当量以上の還元剤を追加して、亜酸化銅を銅粉に還元させる工程(C)と、さらに、得られた銅粉にニッケルまたはニッケル合金を被覆する工程(D)と、を含むことを特徴とするニッケルコート銅粉の製造方法が提供される。 Further, according to the fifth aspect of the present invention, the step of preparing an aqueous solution of copper salt in an alkali range of pH 12 to 14 and further adding a complexing agent to coexist with copper hydroxide and copper complex ions ( in a), but the reducing agent 1-2 by adding an equivalent amount to the slurry, and step (B) for precipitating cuprous oxide (Cu 2 O), to a slurry said cuprous oxide (Cu 2 O) was deposited 1 A step (C) of adding a reducing agent equal to or more than an equivalent amount to reduce cuprous oxide to copper powder, and a step (D) of covering the obtained copper powder with nickel or a nickel alloy. A method for producing a nickel-coated copper powder is provided.

また、本発明の第6の発明によれば、第5の発明において、前記錯化剤が、PEI、PVA、PVPから選ばれる平均分子量500〜50,000の合成樹脂であることを特徴とするニッケルコート銅粉の製造方法が提供される。   According to a sixth invention of the present invention, in the fifth invention, the complexing agent is a synthetic resin having an average molecular weight of 500 to 50,000 selected from PEI, PVA, and PVP. A method for producing nickel-coated copper powder is provided.

また、本発明の第7の発明によれば、第5の発明において、前記錯化剤は、銅塩中の銅に対して0.5質量%〜50質量%添加されることを特徴とするニッケルコート銅粉の製造方法が提供される。   According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, the complexing agent is added in an amount of 0.5 mass% to 50 mass% with respect to copper in the copper salt. A method for producing nickel-coated copper powder is provided.

また、本発明の第8の発明によれば、第5の発明において、前記還元剤の量は、工程(B)と工程(C)の合計量として、3当量以上であることを特徴とするニッケルコート銅粉の製造方法が提供される。   According to an eighth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the amount of the reducing agent is 3 equivalents or more as the total amount of the step (B) and the step (C). A method for producing nickel-coated copper powder is provided.

また、本発明の第9の発明によれば、第5〜8のいずれかの発明において、前記還元剤は、銅と錯体を形成することを特徴とするニッケルコート銅粉の製造方法が提供される。   According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the method for producing a nickel-coated copper powder according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein the reducing agent forms a complex with copper. The

また、本発明の第10の発明によれば、第5〜9のいずれかの発明において、前記工程(C)で得られたニッケル粉は、洗浄後に無電解めっき法でニッケルまたはニッケル合金が被覆されることを特徴とするニッケルコート銅粉の製造方法が提供される。   According to a tenth aspect of the present invention, in any of the fifth to ninth aspects, the nickel powder obtained in the step (C) is coated with nickel or a nickel alloy by electroless plating after washing. A method for producing a nickel-coated copper powder is provided.

さらに、本発明の第11の発明によれば、第5〜10のいずれかの発明において、前記ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造を有し、対角線長さ(L)が0.1μm〜2μmであり、かつ対角線長さ(L)と銅の結晶子径(R)との比(R/L)が0.2〜0.5の範囲であることを特徴とするニッケルコート銅粉の製造方法が提供される。   Furthermore, according to the eleventh invention of the present invention, in any one of the fifth to tenth inventions, the nickel-coated copper powder has a pseudo-octahedron structure and a diagonal length (L) of 0.1 μm to Nickel-coated copper powder characterized in that the ratio (R / L) of the diagonal length (L) and the crystallite diameter (R) of copper is 2 μm and is in the range of 0.2 to 0.5 A manufacturing method is provided.

一方、本発明の第12の発明によれば、第1〜4のいずれかの発明のニッケルコート銅粉と、樹脂と溶媒とを含む導電性ペーストが提供される。   On the other hand, according to the twelfth aspect of the present invention, there is provided a conductive paste including the nickel-coated copper powder of any one of the first to fourth aspects, a resin and a solvent.

本発明に係るニッケルコート銅粉は、擬八面体構造を有し、微細で焼結性が良く、結晶性が高く耐酸化性が良好であり、表面にニッケルまたはニッケル合金が被覆されて耐候性も高いため、配線材料など導電性ペースト等の金属フィラーとして好適に用いることができる。また本発明に係るニッケルコート銅粉は、銅粉製造において、製造コストが高くなる気相反応によらず、湿式法による比較的安価な原料、簡易な工程が採用されるため、工業的に低コストで製造することができる。   The nickel-coated copper powder according to the present invention has a pseudo-octahedron structure, is fine and has good sinterability, high crystallinity and good oxidation resistance, and is coated with nickel or a nickel alloy on the surface to provide weather resistance. Therefore, it can be suitably used as a metal filler such as a conductive paste such as a wiring material. In addition, the nickel-coated copper powder according to the present invention is not industrially low because a relatively inexpensive raw material and a simple process are employed in the copper powder production, regardless of the gas phase reaction that increases the production cost. Can be manufactured at cost.

本発明に係る擬八面体構造のニッケルコート銅粉の模式図である。(a)は、八面体の形状で、(b)はその頂点の一部が面取りされた形状のニッケルコート銅粉を示し、また(c)は、(a)の擬八面体の形状をしたニッケルコート銅粉の断面を示している。It is a schematic diagram of the nickel coat copper powder of the pseudo octahedral structure which concerns on this invention. (A) is an octahedron shape, (b) shows a nickel-coated copper powder having a chamfered part of its apex, and (c) is a pseudo-octahedral shape of (a). The cross section of nickel coat copper powder is shown. 本発明によりニッケルコート銅粉を製造する工程を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of manufacturing nickel coat copper powder by this invention.

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を損なわない範囲で種々の変更が可能である。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.

1.ニッケルコート銅粉
本発明に係るニッケルコート銅粉は、特定な構造を有する銅粉の表面にニッケルまたはニッケル合金が被覆されたものである。
1. Nickel-coated copper powder The nickel-coated copper powder according to the present invention is obtained by coating the surface of a copper powder having a specific structure with nickel or a nickel alloy.

(銅粉)
本発明において、ニッケルで表面被覆される銅粉は、擬八面体構造を有し、その対角線長さ(L)が0.1μm〜2μmであり、その銅の結晶子径(R)と対角線長さ(L)との比(R/L)が0.2〜0.5の範囲である。
(Copper powder)
In the present invention, the copper powder whose surface is coated with nickel has a pseudo-octahedron structure, the diagonal length (L) is 0.1 μm to 2 μm, and the copper crystallite diameter (R) and the diagonal length. The ratio (R / L) to the thickness (L) is in the range of 0.2 to 0.5.

擬八面体構造とは、図1に示す通り、八面体の形状もしくは、その頂点の一部が面取りされた形状を称するものである。これらの形状を有した銅粉は、その表面は滑らかな面である。本発明に係る銅粉は、走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察した時に、視野中にこの擬八面体構造を有する銅粉が全銅粉個数の60%以上の数を占めているのが好ましい。この個数は、70%以上を占めるのがより好ましく、80%以上がさらに好ましい。全銅粉個数の60%以上が擬八面体構造を有した銅粉であれば、後述するように高い焼結性と高い耐酸化性を十分に発揮することができる。全銅粉個数の上限値は、限定されないものの、例えば95%以下が好ましい。   As shown in FIG. 1, the pseudo-octahedron structure refers to a shape of an octahedron or a shape in which a part of its apex is chamfered. The copper powder having these shapes has a smooth surface. When the copper powder according to the present invention is observed with a scanning electron microscope (SEM), the copper powder having the pseudo-octahedron structure occupies 60% or more of the total copper powder number in the visual field. preferable. This number occupies 70% or more, and more preferably 80% or more. If 60% or more of the total copper powder number is a copper powder having a pseudo-octahedron structure, high sinterability and high oxidation resistance can be sufficiently exhibited as described later. Although the upper limit of the number of all copper powders is not limited, 95% or less is preferable, for example.

本発明に係る銅粉の粒径は、銅粉が擬八面体の形状を有しており、図1に示すように四角錐の頂点間の長さとなる対角線長さ(L)を指標とする。なお、図1(b)のように四角錐の頂点が面取りされている場合には、面取りにより形成された面までの長さをもって対角線長さ(L)とする。   The particle size of the copper powder according to the present invention is such that the copper powder has a pseudo-octahedron shape, and the diagonal length (L) that is the length between the apexes of the quadrangular pyramids as shown in FIG. . In addition, when the vertex of a quadrangular pyramid is chamfered like FIG.1 (b), let the length to the surface formed by chamfering be diagonal length (L).

この対角線長さ(L)は、0.1μm〜2μmであり、0.2μm〜1.5μmが好ましく、0.2μm〜1μmがより好ましい。対角線長さ(L)が0.1μm未満では比表面積が急激に増加して、ニッケルまたはニッケル合金を被覆し結晶性を高めても酸化を防ぐことが難しい。一方、2μmより大きい場合は、焼結性が悪化して低抵抗になりにくく、狭い配線幅で高精度の配線を形成することが困難になることがある。なお対角線長さ(L)は、SEMで観察し、その観察像を画像処理して求めることができる。
本発明に係る銅粉は、単結晶ではなく、数個〜数十個の結晶粒からなる多結晶体である。ただ結晶粒数が少ないため粒界酸化・腐食が起こりにくく、さらに擬八面体構造でその表面が滑らかであるため銅粉自体の耐酸化性が高く、さらに表面にニッケルまたはニッケル合金が被覆されることで耐候性にも優れたものとなる。
The diagonal length (L) is 0.1 μm to 2 μm, preferably 0.2 μm to 1.5 μm, and more preferably 0.2 μm to 1 μm. When the diagonal length (L) is less than 0.1 μm, the specific surface area increases abruptly, and it is difficult to prevent oxidation even if the crystallinity is enhanced by coating nickel or a nickel alloy. On the other hand, when the thickness is larger than 2 μm, the sinterability is deteriorated and the resistance is not easily lowered, and it may be difficult to form a highly accurate wiring with a narrow wiring width. The diagonal length (L) can be obtained by observing with an SEM and processing the observed image.
The copper powder according to the present invention is not a single crystal but a polycrystalline body composed of several to several tens of crystal grains. However, since the number of crystal grains is small, grain boundary oxidation and corrosion are unlikely to occur, and the surface is smooth with a pseudo-octahedron structure, so the oxidation resistance of the copper powder itself is high, and the surface is coated with nickel or a nickel alloy. Therefore, the weather resistance is also excellent.

(ニッケルコートされた銅粉)
本実施に係るニッケルコート銅粉は、上記銅粉にニッケルまたはニッケル合金の被膜が薄く形成されている。ニッケル合金は、成分によって限定されないが、亜鉛、コバルト、タングステン、モリブデン、パラジウム、白金、錫、リン及びボロンから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含有するものが好ましい。被膜の厚さ(被覆厚み)は、例えば対角線長さ(L)が1μmの場合では、0.05μm以下、好ましくは0.03μm以下という極薄い被膜である。このことから、ニッケルコート銅粉は、ニッケルまたはニッケル合金を被覆する前の銅粉の形状である擬八面体構造がそのまま保持される。
(Nickel coated copper powder)
In the nickel-coated copper powder according to this embodiment, a thin film of nickel or a nickel alloy is formed on the copper powder. Although nickel alloy is not limited by a component, What contains at least 1 or more types of elements chosen from zinc, cobalt, tungsten, molybdenum, palladium, platinum, tin, phosphorus, and boron is preferable. For example, when the diagonal length (L) is 1 μm, the thickness of the coating (coating thickness) is 0.05 μm or less, preferably 0.03 μm or less. From this, the nickel-coated copper powder retains the pseudo-octahedral structure which is the shape of the copper powder before coating with nickel or a nickel alloy.

すなわち、ニッケルコート銅粉も擬八面体構造を有し、その対角線長さ(L)が0.1μm〜2μmであり、その銅の結晶子径(R)と対角線長さ(L)との比(R/L)が0.2〜0.5の範囲である。   That is, the nickel-coated copper powder also has a pseudo-octahedron structure, the diagonal length (L) is 0.1 μm to 2 μm, and the ratio of the copper crystallite diameter (R) to the diagonal length (L) (R / L) is in the range of 0.2 to 0.5.

図1(c)は、図1(a)の擬八面体の形状をした本発明におけるニッケルコート銅粉の断面で、表面を被覆するニッケルまたはニッケル合金の被膜2と複数の銅の結晶粒1とからなる多結晶体を示している。上記対角線長さ(L)と各銅の結晶粒の大きさの指標となる結晶子径(R)との関係は図1(c)の通りとなり、1つの擬八面体粒子の中の銅の結晶粒数は、銅の結晶子径(R)と擬八面体の対角線長さ(L)の数値から以下のように計算できる。銅の結晶粒数は擬八面体粒子体積を銅の結晶子径粒子体積で割ったものであり、(L/R)の関係で決まり、すなわち(R/L)の逆数の3乗となる。   FIG. 1C is a cross section of the nickel-coated copper powder in the present invention having the pseudo-octahedron shape of FIG. 1A, and a nickel or nickel alloy coating 2 covering the surface and a plurality of copper crystal grains 1. The polycrystal which consists of is shown. The relationship between the diagonal length (L) and the crystallite diameter (R), which is an index of the size of each copper crystal grain, is as shown in FIG. 1 (c), and the copper content in one pseudo-octahedral particle is as follows. The number of crystal grains can be calculated as follows from the numerical values of the crystallite diameter (R) of copper and the diagonal length (L) of the pseudo octahedron. The number of copper crystal grains is obtained by dividing the pseudo octahedral particle volume by the copper crystallite size particle volume, and is determined by the relationship of (L / R), that is, the inverse power of (R / L) to the third power.

具体的には、例えば(R/L)=0.2のとき、銅の結晶粒数が125個、また(R/L)=0.5のとき、銅の結晶粒数が8個となる。したがって、本発明では、銅の結晶粒数が5〜130個のものが好ましく、5〜100個のものがより好ましい。
このように比(R/L)は、ニッケルコート銅粉を構成する銅の結晶粒数を表す指標であり、R/Lが0.2未満、すなわち銅の結晶子径が相対的に小さくなると、銅の結晶粒数が増大して多結晶化による粒界酸化・腐食が進みやすく、耐酸化性が悪化する。また、R/Lが0.5より大きくなれば単結晶に近づくことを意味し(単結晶ではR/Lが1)、耐酸化性は良好であるが焼結性が悪化するため、電気的に接続した電流パスが形成されにくく低抵抗になりにくい。焼結による電流パスを増大させるために焼成温度を高め、例えば焼成温度を200℃以上とすると、耐酸化性が高いとはいえ酸化の影響が出始めるので、いずれにしても低抵抗になりにくい。
Specifically, for example, when (R / L) = 0.2, the number of copper crystal grains is 125, and when (R / L) = 0.5, the number of copper crystal grains is eight. . Accordingly, in the present invention, the number of copper crystal grains is preferably 5 to 130, and more preferably 5 to 100.
Thus, the ratio (R / L) is an index representing the number of copper crystal grains constituting the nickel-coated copper powder, and when R / L is less than 0.2, that is, when the crystallite diameter of copper is relatively small. Further, the number of crystal grains of copper increases, and grain boundary oxidation / corrosion due to polycrystallization tends to proceed, so that the oxidation resistance deteriorates. In addition, if R / L is larger than 0.5, it means that it approaches a single crystal (R / L is 1 for a single crystal), and oxidation resistance is good but sinterability deteriorates. It is difficult to form a current path connected to, and it is difficult to reduce resistance. Increasing the firing temperature to increase the current path due to sintering, for example, if the firing temperature is 200 ° C. or higher, the effect of oxidation begins to appear even though the oxidation resistance is high. .

ここで、銅の結晶子径は、X線回折測定装置(XRD)を用い、Scherrer法等により求めることができる。本発明では、擬八面体粒子の中の銅の結晶粒数が、10〜30個となるのが好ましく、これは、R/L=0.3〜0.5となる。   Here, the crystallite diameter of copper can be obtained by a Scherrer method or the like using an X-ray diffraction measurement apparatus (XRD). In the present invention, the number of copper crystal grains in the pseudo-octahedral particles is preferably 10 to 30, which is R / L = 0.3 to 0.5.

本実施に係るニッケルコート銅粉は、ニッケルまたはニッケル合金の被覆量によって限定されないが、銅粉表面に、ニッケルコート銅粉全体に対して、1質量%〜33質量%の割合でニッケルまたはニッケル合金が被覆されたものが好ましい。   The nickel-coated copper powder according to the present embodiment is not limited by the coating amount of nickel or a nickel alloy, but nickel or a nickel alloy at a ratio of 1% by mass to 33% by mass with respect to the entire nickel-coated copper powder on the surface of the copper powder. Those coated with are preferred.

ニッケルまたはニッケル合金の被覆量は、コストの観点からはできるだけ少ない方が好ましいが、少なすぎると銅粉表面に均一なニッケルまたはニッケル合金の被膜が確保できず、耐候性の向上が見込めなくなる。そのため、ニッケルまたはニッケル合金の被覆量としては、ニッケルコート銅粉全体に対して1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。   The coating amount of nickel or nickel alloy is preferably as small as possible from the viewpoint of cost, but if it is too small, a uniform nickel or nickel alloy coating cannot be secured on the surface of the copper powder, and improvement in weather resistance cannot be expected. Therefore, the coating amount of nickel or nickel alloy is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more with respect to the entire nickel-coated copper powder. preferable.

一方で、ニッケルまたはニッケル合金の被覆量が多くなるとコストの観点から好ましくない。このことから、ニッケルまたはニッケル合金の被覆量としては、ニッケルコート銅粉全体に対して33質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。さらに後述するように、ニッケルコート銅粉において、銅粉に被覆されるニッケルはニッケル合金でもよい。ニッケル合金として添加される元素としては、亜鉛、コバルト、タングステン、モリブデン、パラジウム、白金、錫、リン及びボロンから選ばれる1種以上が好ましい。   On the other hand, an increase in the coating amount of nickel or nickel alloy is not preferable from the viewpoint of cost. Therefore, the coating amount of nickel or nickel alloy is preferably 33% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and more preferably 15% by mass or less with respect to the entire nickel-coated copper powder. Is more preferable. Further, as described later, in the nickel-coated copper powder, the nickel covered with the copper powder may be a nickel alloy. The element added as the nickel alloy is preferably at least one selected from zinc, cobalt, tungsten, molybdenum, palladium, platinum, tin, phosphorus, and boron.

これらニッケル合金を構成する元素の含有量は、導電性や分散性の観点から、ニッケル合金に対して0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、1質量%〜15質量%であることがより好ましく、2質量%〜10質量%であることがさらに好ましい。なお、上述した還元剤の種類によってそれぞれ形成されるNi−P合金やNi−B合金についても、そのリンやボロンの含有量は、同じくニッケル合金被膜の質量100%に対して0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、1質量%〜15質量%であることがより好ましく、2質量%〜10質量%であることがさらに好ましい。   The content of the elements constituting these nickel alloys is preferably 0.1% by mass to 20% by mass and preferably 1% by mass to 15% by mass with respect to the nickel alloy from the viewpoint of conductivity and dispersibility. More preferably, the content is 2% by mass to 10% by mass. In addition, also about the Ni-P alloy and Ni-B alloy which are each formed with the kind of reducing agent mentioned above, the content of the phosphorus and boron is 0.1 mass% with respect to 100 mass of nickel alloy film similarly. It is preferably ˜20% by mass, more preferably 1% by mass to 15% by mass, and further preferably 2% by mass to 10% by mass.

ニッケル合金としたときにニッケル以外の元素の含有量が多くなりすぎると、導電性が低下する原因となることから20質量%以下とすることが好ましい。一方で、含有量が0.1質量%未満では、それらの元素をニッケルと共に含有させてニッケル合金としても耐熱性や耐食性を向上させる効果が十分に得られない。   If the content of an element other than nickel is too large when a nickel alloy is used, it is preferable to set the content to 20% by mass or less because it causes a decrease in conductivity. On the other hand, if the content is less than 0.1% by mass, the effect of improving the heat resistance and corrosion resistance cannot be sufficiently obtained even when nickel is contained by adding these elements together with nickel.

なお、ニッケル合金中の元素の含有量は、例えば高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により、ニッケルコート銅粉を構成する各元素の含有量を換算することによって測定できる。また、エネルギー分散型X線分光(EDX)法やオージェ電子分光(AES)法によって、ニッケルコート銅粉の断面等からニッケル合金被膜中の各元素の定量分析することもできる。   In addition, content of the element in a nickel alloy can be measured by converting content of each element which comprises nickel coat | court copper powder, for example with a high frequency inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy analysis method. In addition, each element in the nickel alloy film can be quantitatively analyzed from the cross section of the nickel-coated copper powder by an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) method or an Auger electron spectroscopy (AES) method.

2.湿式法によるニッケルコート銅粉の製造方法
本発明に係るニッケルコート銅粉は、湿式法により製造される。この方法は、銅塩(銅イオン)を含む溶液にアルカリを添加してpH12〜14の範囲とし、さらに錯化剤を添加して水酸化銅と銅錯イオンを共存させてスラリーとする工程(A)、このスラリーに還元剤を1〜2当量添加して亜酸化銅(CuO)を生成させる工程(B)、さらに1当量以上の還元剤を追加して亜酸化銅を銅粉に還元させる工程(C)、得られた銅粉の表面に無電解めっき法でニッケルまたはニッケル合金を被覆する工程(D)を含んでいる。
2. Method for producing nickel-coated copper powder by wet method The nickel-coated copper powder according to the present invention is produced by a wet method. In this method, an alkali is added to a solution containing a copper salt (copper ions) to obtain a pH range of 12 to 14, and a complexing agent is further added to coexist copper hydroxide and copper complex ions to form a slurry ( A) A step (B) of adding 1 to 2 equivalents of a reducing agent to this slurry to produce cuprous oxide (Cu 2 O), and adding 1 equivalent or more of a reducing agent to convert the cuprous oxide into copper powder. A step (C) of reducing, and a step (D) of coating the surface of the obtained copper powder with nickel or a nickel alloy by an electroless plating method are included.

以下、図2に示す通り、各工程(A〜D)の具体的な方法を以下に記述する。   Hereinafter, as shown in FIG. 2, a specific method of each step (A to D) will be described below.

(1)工程(A)
工程(A)では、銅塩(銅イオン)を含む溶液にアルカリを添加してpH12〜14の範囲とし、さらに錯化剤を添加することで、溶液中に水酸化銅と銅錯イオンが共存したスラリーとする。
(1) Step (A)
In the step (A), an alkali is added to a solution containing a copper salt (copper ions) to make the pH within a range of 12 to 14, and a complexing agent is further added so that copper hydroxide and copper complex ions coexist in the solution. The resulting slurry.

銅塩としては、硫酸銅、塩化銅、炭酸銅、酢酸銅、リン酸銅など、水溶液として溶解すればいずれの塩でもよく、また1種類単独でも複数を用いてもよい。好ましくは銅粉に陰イオン元素が混入せず不純物が少なく、排水処理費も含めて安価であるという観点から、硫酸銅、塩化銅、炭酸銅が好適である。さらには、導電性ペーストの使われる電子部品の信頼性などを考慮すれば、硫酸銅と炭酸銅がより好ましい。これらの銅塩を溶解して溶液とするが、用いる溶媒は不純物の混入を防ぐために純水とするのがより好ましい。   As a copper salt, any salt may be used as long as it dissolves as an aqueous solution, such as copper sulfate, copper chloride, copper carbonate, copper acetate, and copper phosphate, and one kind may be used alone or a plurality may be used. Preferably, copper sulfate, copper chloride, and copper carbonate are suitable from the viewpoint that the anionic element is not mixed in the copper powder, the impurities are small, and the cost is low including the wastewater treatment cost. Furthermore, copper sulfate and copper carbonate are more preferable in consideration of the reliability of electronic components using conductive paste. These copper salts are dissolved to form a solution, but the solvent used is more preferably pure water in order to prevent contamination of impurities.

溶液中の銅濃度であるが、一旦は均一な溶液となり、過飽和にならない程度に溶解している溶液をpH調整すればよく、特に限定されるものではない。ただ、工業的に生産性が高く、安定して製造できるという点で、銅濃度は5g/L〜250g/Lの範囲であることが好ましい。   The copper concentration in the solution is not particularly limited as long as the pH of the solution once dissolved is so high that it becomes a homogeneous solution and does not become supersaturated. However, the copper concentration is preferably in the range of 5 g / L to 250 g / L from the viewpoint of industrially high productivity and stable production.

本発明においては、銅塩を含む溶液にアルカリを添加してpHを12〜14に調整するが、用いるアルカリの種類は、特に制限されず、例えばLiOH、KOH、NaOH、Ca(OH)および、その弱酸の塩などが使用できる。さらに好適なものには、中和で生じる沈殿塩を還元以後に分離する必要がないKOH、NaOH、LiOHが挙げられる。
pHを12〜14の範囲とすることで、銅の大部分を水酸化銅の形態(スラリー)で存在させることができる。pHを12未満とすると、水酸化銅の存在比率が低くなり、還元後の銅粉の形状が高結晶性の擬八面体構造となりにくくなる。
In the present invention, an alkali is added to a solution containing a copper salt to adjust the pH to 12 to 14, but the type of alkali used is not particularly limited. For example, LiOH, KOH, NaOH, Ca (OH) 2 and The salt of the weak acid can be used. Further preferred are KOH, NaOH and LiOH, which do not require separation of the precipitated salt resulting from neutralization after reduction.
By making pH into the range of 12-14, most copper can be made to exist with the form (slurry) of copper hydroxide. When the pH is less than 12, the abundance ratio of copper hydroxide becomes low, and the shape of the copper powder after reduction becomes difficult to have a highly crystalline pseudo-octahedral structure.

本発明において、銅は、アルカリによるpH調整後のスラリーに、銅錯イオンと水酸化銅が共存した形態で存在する。イオン形態の銅濃度を調整するために、錯化剤を添加することもできる。好ましい例として、水酸基、カルボキシル基、非共有電子対を持つN、S原子を1つ以上同一分子中に持つ化合物があり、代表的なものとして、アンモニア、チオール類、カルボン酸類、酒石酸、アミノ酸、エチレンジアミン、EDTA(エチレンジアミン四酢酸塩)があり、またPVA(ポリビニルアルコール)樹脂、PEI(ポリエチレンイミン)樹脂、PVP(ポリビニルピロリドン)樹脂などの有機合成樹脂のうち水溶性のものを使用できる。   In the present invention, copper is present in a form in which copper complex ions and copper hydroxide coexist in the slurry after pH adjustment with alkali. Complexing agents can also be added to adjust the ionic form of copper concentration. Preferable examples include compounds having one or more N, S atoms having a hydroxyl group, a carboxyl group, an unshared electron pair in the same molecule, and representative examples include ammonia, thiols, carboxylic acids, tartaric acid, amino acids, There are ethylenediamine and EDTA (ethylenediaminetetraacetate), and water-soluble organic synthetic resins such as PVA (polyvinyl alcohol) resin, PEI (polyethyleneimine) resin, and PVP (polyvinylpyrrolidone) resin can be used.

有機合成樹脂を用いる場合、その平均分子量は、500〜50,000が好ましい。PVA樹脂であれば1,000〜40,000、PEI樹脂であれば500〜20,000、またPVP樹脂であれば2,000〜50,000である。
平均分子量が小さすぎると、分散効果が得られにくい。また付着力が強すぎて擬八面体表面を被覆して電気抵抗が高くなる。さらに分解しやすく反応後のろ液は、排水処理しにくくなりコスト高となる。一方、平均分子量が高すぎると水への溶解性が低くなり、たとえ溶解しても水中で分子が凝縮した構造であるため分散効果が得られにくい。また水溶液粘度も高くなり、析出した擬八面体粒子のろ別・ろ過が困難となり生産性が低下する。
When an organic synthetic resin is used, the average molecular weight is preferably 500 to 50,000. It is 1,000 to 40,000 for PVA resin, 500 to 20,000 for PEI resin, and 2,000 to 50,000 for PVP resin.
If the average molecular weight is too small, it is difficult to obtain a dispersion effect. In addition, the adhesive force is too strong to cover the surface of the pseudo octahedron and increase the electrical resistance. Furthermore, it is easy to decompose | disassemble, and the filtrate after reaction becomes difficult to carry out wastewater treatment, and becomes high-cost. On the other hand, if the average molecular weight is too high, the solubility in water will be low, and even if it is dissolved, it is difficult to obtain a dispersion effect due to the structure in which molecules are condensed in water. Further, the viscosity of the aqueous solution is increased, and it becomes difficult to filter and filter the deposited pseudooctahedral particles, resulting in a decrease in productivity.

従来技術の中には、ゼラチンを用いるものがある。しかし、これは特異な還元剤、錯化剤、分散剤であって、その生体高分子としての特徴から、平均分子量が10万程度で大きな電荷をもち、可溶でもあって保護コロイドとなり、水中での分子構造が本発明の有機合成樹脂とは異なっている。PVAのような繰り返し構造をもち、電荷ではなく誘電率が大きく水に可溶となる合成樹脂とは異なる機能を有するものである。保護コロイドは、微粒子を分散させるための担体であり、分散剤としてPVAと同様に機能するが、分子量と電荷の面では、アミノ酸の重合したポリペプチド、すなわちアミノ基とカルボキシル基を同一分子にもつので、水中ではほとんどがイオン化している。銅に対してはイオン結合的で吸着力が高く洗浄しにくいため、200℃程度の焼成では電気抵抗は高くなる。
一方、本発明のPVA等は、水和し誘電体化しているだけで還元反応(速度)にはほとんど寄与していない。しかし、成長反応には影響し、成長後は水洗浄で除去出来て、電気抵抗に影響することはほとんどないという長所がある。
Some prior art uses gelatin. However, this is a unique reducing agent, complexing agent, and dispersing agent, and due to its characteristics as a biopolymer, it has an average molecular weight of about 100,000, has a large charge, is soluble and becomes a protective colloid, Is different from the organic synthetic resin of the present invention. It has a repetitive structure like PVA and has a function different from that of a synthetic resin that is not an electric charge but has a large dielectric constant and is soluble in water. A protective colloid is a carrier for dispersing fine particles and functions as a dispersant as a PVA, but in terms of molecular weight and charge, it has a polypeptide in which amino acids are polymerized, that is, has an amino group and a carboxyl group in the same molecule. So most of it is ionized in water. Since copper is ion-bonded and has a high adsorptive power and is difficult to clean, electrical resistance increases when firing at about 200 ° C.
On the other hand, the PVA of the present invention is only hydrated and formed into a dielectric material, and hardly contributes to the reduction reaction (velocity). However, it has an advantage in that it affects the growth reaction and can be removed by washing with water after the growth, and hardly affects the electrical resistance.

本発明において、高結晶性の擬八面体構造の銅粉を得るために、後述する還元剤の量とともに、工程(A)での水酸化銅と銅錯イオンの存在比率を適切な範囲内とする。
この水酸化銅と銅錯イオンの存在比率は、錯化剤の添加量を銅塩中の銅に対して0.5質量%〜50質量%とするのが好ましい。0.5質量%〜30質量%とするのがより好ましく、1質量%〜10質量%とするのがさらに好ましい。錯化剤の添加量が銅塩中の銅に対して0.5質量%未満であるか、50質量%を超えると、高結晶性の擬八面体構造の銅粉が生成されにくくなり、球状の銅粉が主として生成されることがある。錯化剤の必要量は、銅塩中の銅に対して0.5質量%〜50質量%であり、製造コストに与える影響は小さい。
In the present invention, in order to obtain a copper powder having a highly crystalline pseudo-octahedral structure, the abundance ratio of copper hydroxide and copper complex ions in the step (A) is within an appropriate range together with the amount of the reducing agent described later. To do.
The abundance ratio of the copper hydroxide and the copper complex ion is preferably such that the addition amount of the complexing agent is 0.5% by mass to 50% by mass with respect to copper in the copper salt. The content is more preferably 0.5% by mass to 30% by mass, and further preferably 1% by mass to 10% by mass. If the addition amount of the complexing agent is less than 0.5% by mass or more than 50% by mass with respect to the copper in the copper salt, it becomes difficult to produce copper powder having a highly crystalline pseudo-octahedral structure, and spherical Copper powder may be mainly produced. The necessary amount of the complexing agent is 0.5% by mass to 50% by mass with respect to the copper in the copper salt, and the influence on the production cost is small.

(2)工程(B)
工程(B)は、工程(A)にて作製されたスラリーに、還元剤を1〜2当量添加して亜酸化銅(CuO)を生成させる工程である。
(2) Process (B)
Step (B) is a step in which 1-2 equivalents of a reducing agent is added to the slurry prepared in step (A) to produce cuprous oxide (Cu 2 O).

工程(B)で用いる還元剤は、ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、リン酸ヒドラジン等ヒドラジン及びその誘導体、アスコルビン酸及びその酸誘導体、ホルマリン、ブドウ糖、多糖類から選ばれる1種類以上とすればよい。これら還元剤は、pH12〜14の範囲で銅の錯イオンおよび水酸化物を亜酸化銅まで還元する還元力を有し、かつ微粉で結晶性の擬八面体構造を有する亜酸化銅を得ることができる。   The reducing agent used in the step (B) may be at least one selected from hydrazine and its derivatives such as hydrazine, hydrazine sulfate and hydrazine phosphate, ascorbic acid and its acid derivatives, formalin, glucose and polysaccharides. These reducing agents have a reducing power to reduce copper complex ions and hydroxides to cuprous oxide in the pH range of 12 to 14, and obtain cuprous oxide having a fine powdery crystalline pseudo-octahedral structure. Can do.

また、還元剤の添加量は、1〜2当量とするのが好ましい。1当量未満では還元が極めて遅いので実用的でなく、2当量より多くの還元剤を添加すると、急激に亜酸化銅や銅粉まで還元されるため、酸化されやすい0.1μm以下の超微粉が生成する。さらに工程(C)で還元剤を追加しても、目的の粒度まで成長させることができない。なお1当量は、化学量論的に銅塩中の銅を全量還元するのに必要な量を意味する。   Moreover, it is preferable that the addition amount of a reducing agent shall be 1-2 equivalent. Less than 1 equivalent is very impractical because the reduction is very slow, and adding more than 2 equivalents of a reducing agent rapidly reduces cuprous oxide and copper powder, so it is easy to oxidize ultra fine powder of 0.1 μm or less. Generate. Furthermore, even if a reducing agent is added in the step (C), it cannot be grown to the target particle size. In addition, 1 equivalent means the quantity required in order to reduce | restor all the copper in a copper salt stoichiometrically.

工程(B)の還元条件として、温度、撹拌速度、発泡の抑制を適宜決定することができるが、液温20〜80℃、撹拌速度100rpm〜500rpmとするのが好ましい。さらに発泡抑制剤など、必要に応じて界面活性剤を添加することで、生産性、再現安定性ともに優れた還元が行われる。   As the reducing conditions in the step (B), the temperature, the stirring speed, and the suppression of foaming can be appropriately determined, but the liquid temperature is preferably 20 to 80 ° C. and the stirring speed is 100 rpm to 500 rpm. Further, by adding a surfactant such as a foam inhibitor as necessary, reduction with excellent productivity and reproducibility is performed.

前述した工程(A)の中和反応で、銅は水酸化物となる。この段階では非晶質(微細)であったものが、工程(B)で還元されて酸化物となる段階で擬八面体構造を形成する。酸化銅が結晶性の擬八面体構造を形成する理由として、PVAなどの有機合成樹脂が分散剤として存在し、かつ水酸化物が、ゆっくりと還元されて酸化銅となることが重要と考えられる。錯化作用のある還元剤でCuイオンを安定化させ、水酸化物と共存させることで、存在量が減った水酸化物からは酸化物への還元速度が低下すると考えられる。還元速度が遅くなれば酸化銅は結晶性となり、八面体構造に近づく。   In the neutralization reaction in step (A) described above, copper becomes a hydroxide. At this stage, what is amorphous (fine) is reduced in the step (B) to form an oxide, thereby forming a pseudo-octahedral structure. The reason why copper oxide forms a crystalline quasi-octahedral structure is considered to be that organic synthetic resin such as PVA exists as a dispersant and that the hydroxide is slowly reduced to become copper oxide. . By stabilizing Cu ions with a reducing agent having a complexing action and coexisting with the hydroxide, it is considered that the reduction rate from the reduced amount of hydroxide to the oxide decreases. If the reduction rate becomes slow, the copper oxide becomes crystalline and approaches an octahedral structure.

(3)工程(C)
工程(C)は、工程(B)で亜酸化銅まで還元されたスラリーに還元剤を添加して銅を生成させる工程である。工程(C)で使用できる還元剤は、工程(B)と同一で、ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、リン酸ヒドラジン等ヒドラジン及びその誘導体、アスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体、ホルマリン、ブドウ糖、多糖類から選ばれる1種類以上とすればよい。
(3) Process (C)
Step (C) is a step of generating copper by adding a reducing agent to the slurry reduced to cuprous oxide in step (B). The reducing agent that can be used in the step (C) is the same as in the step (B), and is selected from hydrazine and its derivatives such as hydrazine, hydrazine sulfate, hydrazine phosphate, ascorbic acid, ascorbic acid derivatives, formalin, glucose, and polysaccharides. It may be more than types.

その添加量は1当量以上とするのが好ましい。また工程(B)と工程(C)の還元剤の合計添加量は、3当量以上、より好ましくは4当量以上とすれば、還元時間の短縮、還元率(亜酸化銅から銅粉の回収率)を向上させることができる。工程(B)と工程(C)の還元剤の合計添加量の上限は、特に限定されないが、7当量を超えても還元時間をさらに短縮する効果はなく、薬液コストが増大するので好ましくない。   The addition amount is preferably 1 equivalent or more. Moreover, if the total addition amount of the reducing agent in the step (B) and the step (C) is 3 equivalents or more, more preferably 4 equivalents or more, the reduction time is shortened, the reduction rate (recovery rate of copper powder from cuprous oxide) ) Can be improved. The upper limit of the total amount of the reducing agent added in the step (B) and the step (C) is not particularly limited. However, even if it exceeds 7 equivalents, there is no effect of further reducing the reduction time, and the chemical cost increases, which is not preferable.

工程(B)で水酸化銅が擬八面体構造の亜酸化銅となり、工程(C)で高結晶化する理由は明確ではないが、これら還元剤が錯化剤としても働くことから、錯化剤および還元剤と銅とが、何らかの錯形成により、その錯体の有する八面体構造由来の銅粉となるものと考えられる。工程(C)では一旦擬八面体構造の酸化銅が、還元剤の錯化作用で溶解して錯イオンとなり、還元されてCuとなると考えた場合、局所的に溶解と還元の速度を制御するためには、還元剤の構造や還元力が重要であり、選ばれた還元剤であれば元の構造を引き継ぐことが可能となるであろう。   The reason why copper hydroxide becomes cuprous oxide having a pseudo-octahedral structure in step (B) and high crystallization in step (C) is not clear, but these reducing agents also act as complexing agents. It is thought that the copper powder derived from the octahedral structure of the complex is formed by some complex formation between the agent and the reducing agent and copper. In the step (C), when the copper oxide having a pseudo-octahedral structure is dissolved by the complexing action of the reducing agent to form complex ions and is reduced to Cu, the rate of dissolution and reduction is locally controlled. For this purpose, the structure and reducing power of the reducing agent are important, and if the reducing agent is selected, it will be possible to take over the original structure.

また、工程(C)の還元条件として、温度、撹拌速度、発泡の抑制を適宜変更することができ、工程(B)と同様、液温20〜80℃、撹拌速度100rpm〜500rpmとするのが好ましい。さらに、発泡抑制剤など、必要に応じて界面活性剤を添加することで、生産性、再現安定性ともに優れた還元が行われる。   Moreover, temperature, stirring speed, and suppression of foaming can be suitably changed as reducing conditions in the step (C), and the liquid temperature is set to 20 to 80 ° C. and the stirring speed is set to 100 rpm to 500 rpm as in the step (B). preferable. Furthermore, reduction | restoration which was excellent in productivity and reproducibility stability is performed by adding surfactant, such as a foaming inhibitor, as needed.

工程(C)により生成された銅粉は、ろ過、洗浄、および乾燥の処理を行い、表面に付着した水分が除去される。洗浄は公知の方法を用いればよく、例えば洗浄液には純水、エタノール等のアルコール類、またはそれらの混合物等を用いることができる。また洗浄温度も特に限定されないが、5〜50℃が好ましく、10〜40℃がより好ましい。洗浄は例えば不純物濃度が所望の範囲内になるまで繰り返し、最終的にろ過して銅粉とする。乾燥方法も特に限定されることはなく、オーブン、スプレードライヤー、真空乾燥など公知の方法を用いればよい。   The copper powder generated in the step (C) is subjected to filtration, washing, and drying treatment, and the water adhering to the surface is removed. For the cleaning, a known method may be used. For example, pure water, alcohols such as ethanol, or a mixture thereof may be used as the cleaning liquid. The washing temperature is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 ° C, more preferably 10 to 40 ° C. Washing is repeated until, for example, the impurity concentration falls within a desired range, and finally filtered to obtain copper powder. The drying method is not particularly limited, and a known method such as an oven, a spray dryer, or vacuum drying may be used.

このようにして得られる湿式銅粉では、微細で比較的粒度分布が狭い一方で、高結晶性の粒子であるために外観が滑らかで欠陥が無く、結晶性が良好で安定性(表面安定性)が高いものとなり、優れた耐酸化性を有しているが、焼成型導電性ペースト用の金属フィラーとするには、まだ必ずしも十分な特性であるとはいえない。   The wet copper powder obtained in this way is fine and has a relatively narrow particle size distribution, but because it is a highly crystalline particle, it has a smooth appearance, no defects, good crystallinity and stability (surface stability) ) Is high and has excellent oxidation resistance, but it is still not necessarily sufficient for a metal filler for a baked conductive paste.

(4)工程(D)
そのため以上の工程(A)〜(C)の操作により作製された銅粉は、例えば、還元型無電解めっき法や置換型無電解めっき法などを用いてニッケルまたはニッケル合金が被覆される。
(4) Process (D)
Therefore, the copper powder produced by the operations of the above steps (A) to (C) is coated with nickel or a nickel alloy using, for example, a reduction electroless plating method or a substitutional electroless plating method.

銅粉は、そのままニッケルめっきしてもよいが、その前に洗浄を行うのが好ましい。銅粉を洗浄液中に分散させ、攪拌しながら洗浄を行うことで均一な被覆が行える。この洗浄処理としては、酸性溶液中で行うのが好ましく、洗浄後には、銅粉のろ過、分離と、水洗とを適宜繰り返して、水中に銅粉が分散した水スラリーとする。なお、ろ過、分離と、水洗については、公知の方法を用いればよい。   The copper powder may be nickel-plated as it is, but is preferably washed before that. A uniform coating can be performed by dispersing the copper powder in the cleaning liquid and performing the cleaning while stirring. This washing treatment is preferably performed in an acidic solution, and after washing, filtration and separation of copper powder and washing with water are repeated as appropriate to obtain a water slurry in which copper powder is dispersed in water. In addition, what is necessary is just to use a well-known method about filtration, isolation | separation, and water washing.

無電解めっき法でNiコートする場合には、樹枝状銅粉を洗浄した後に得られた銅スラリーに無電解Niめっき液を加えるか、無電解Niめっき液中に銅スラリーを加え、均一に撹拌することで銅粉の表面にNi又はNi合金をより均一に被覆させることができる。   When applying Ni coating by electroless plating, add electroless Ni plating solution to copper slurry obtained after washing dendritic copper powder, or add copper slurry into electroless Ni plating solution and stir uniformly By doing so, the surface of the copper powder can be more uniformly coated with Ni or Ni alloy.

無電解ニッケルめっき液としては、特に限定されない。無電解ニッケルめっき液は、めっき液中のニッケル源から得られたニッケルイオンを還元剤によって還元してニッケルの被覆を行うものであり、還元剤の種類としては、次亜リン酸塩、ホウ水素化合物、及びヒドラジン化合物が挙げられる。   The electroless nickel plating solution is not particularly limited. The electroless nickel plating solution is a coating of nickel by reducing nickel ions obtained from the nickel source in the plating solution with a reducing agent. The types of reducing agents are hypophosphite and borohydride. Compounds, and hydrazine compounds.

具体的には、次亜リン酸塩としては、例えば、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸塩、亜リン酸カリウム、亜リン酸ナトリウム等の亜リン酸塩が挙げられる。
また、ホウ水素化合物としては、例えば、ジメチルヘキサボラン、ジメチルアミンボラン(DMAB)、ジエチルアミンボラン、モルホリンボラン、ピリジンアミンボラン、ピペリジンボラン、エチレンジアミンボラン、エチレンジアミンビスボラン、t−ブチルアミンボラン、イミダゾールボラン、メトキシエチルアミンボラン、及びホウ水素化ナトリウム等が挙げられる。
Specifically, examples of hypophosphites include hypophosphites such as potassium hypophosphite and sodium hypophosphite, and phosphites such as potassium phosphite and sodium phosphite. Can be mentioned.
Examples of the borohydride compound include dimethylhexaborane, dimethylamineborane (DMAB), diethylamineborane, morpholineborane, pyridineamineborane, piperidineborane, ethylenediamineborane, ethylenediaminebisborane, t-butylamineborane, imidazoleborane, methoxy Examples include ethylamine borane and sodium borohydride.

また、ヒドラジン化合物としては、ヒドラジン及びその水和物や、例えば硫酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジン等のヒドラジン塩や、ピラゾール類、トリアゾール類、ヒドラジド類等のヒドラジン誘導体等を用いることができる。これらのヒドラジン誘導体の中で、ピラゾール類としては、ピラゾールの他に、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチル−5−ピラゾロン等のピラゾール誘導体を用いることができる。また、トリアゾール類としては、4−アミノ−1,2,4−トリアゾール、1,2,3−トリアゾール等を用いることができる。また、ヒドラジド類としては、アジピン酸ヒドラジド、マレイン酸ヒドラジド、カルボヒドラジド等を用いることができる。また、ヒドラジン類としては、特に、硫酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジン、アジピン酸ヒドラジド、マレイン酸ヒドラジド、カルボヒドラジド等を用いることができる。   As the hydrazine compound, hydrazine and hydrates thereof, hydrazine salts such as hydrazine sulfate and hydrazine hydrochloride, hydrazine derivatives such as pyrazoles, triazoles, and hydrazides can be used. Among these hydrazine derivatives, pyrazoles such as 3,5-dimethylpyrazole and 3-methyl-5-pyrazolone can be used as pyrazoles in addition to pyrazole. As triazoles, 4-amino-1,2,4-triazole, 1,2,3-triazole, and the like can be used. As hydrazides, adipic hydrazide, maleic hydrazide, carbohydrazide, and the like can be used. As hydrazines, hydrazine sulfate, hydrazine hydrochloride, adipic hydrazide, maleic hydrazide, carbohydrazide, and the like can be used.

ニッケル源としては、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、酢酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル等のニッケル塩が挙げられる。   Examples of the nickel source include nickel salts such as nickel sulfate, nickel chloride, nickel acetate, and nickel sulfamate.

また、めっき液には、錯化剤、pH緩衝剤、pH調整剤を含有させることができる。
具体的に、錯化剤としては、公知の錯化剤を使用することができる。例えば、グリシン等のアミノ酸、クエン酸ナトリウムやクエン酸アンモニウム等のクエン酸塩、乳酸、シュウ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、グルコン酸等のナトリウム塩又はアンモニウム塩、アンモニア等が挙げられる。
Further, the plating solution can contain a complexing agent, a pH buffering agent, and a pH adjusting agent.
Specifically, a known complexing agent can be used as the complexing agent. For example, amino acids such as glycine, citrates such as sodium citrate and ammonium citrate, lactic acid, oxalic acid, malonic acid, malic acid, tartaric acid, aspartic acid, glutamic acid, gluconic acid, sodium salts or ammonium salts, ammonia, etc. Is mentioned.

pH緩衝剤としては、公知の錯化剤を使用することができる。例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、ホウ酸、酢酸ナトリウム等が挙げられる。
pH調整剤としては、公知の錯化剤を使用することができる。例えば、酸やアルカリの化合物を使用することができ、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物,炭酸ニッケル、硫酸、塩酸等が挙げられる。なお、アンモニアを用いる場合、アンモニア水として供給することができる。
また、さらに必要に応じて、消泡剤や分散剤を使用してもよい。
A known complexing agent can be used as the pH buffering agent. For example, ammonium chloride, ammonium sulfate, boric acid, sodium acetate and the like can be mentioned.
A known complexing agent can be used as the pH adjuster. For example, an acid or alkali compound can be used, and examples thereof include alkali metal hydroxides such as ammonia and sodium hydroxide, nickel carbonate, sulfuric acid, and hydrochloric acid. In addition, when using ammonia, it can supply as ammonia water.
Moreover, you may use an antifoamer and a dispersing agent as needed.

さらに、めっき液の浸透性を向上させるために、界面活性剤を含有させることができる。界面活性剤としては、ノニオン性、カチオン性、アニオン性、両性等の界面活性剤のいずれを用いることができ、1種単独又は2種以上併せて用いることができる。   Furthermore, in order to improve the permeability of the plating solution, a surfactant can be contained. As the surfactant, any of nonionic, cationic, anionic and amphoteric surfactants can be used, and one kind can be used alone, or two or more kinds can be used in combination.

ここで、無電解めっきによるニッケルコートでは、無電解ニッケルめっき液中の還元剤である次亜リン酸浴塩、ホウ水素化合物、及びヒドラジン化合物によって析出するニッケル被膜が異なる。具体的に、還元剤として次亜リン酸浴塩を用いた場合、還元反応中にリン(P)が被膜中に含有されるため、Ni−P合金被膜が形成される。また、還元剤としてホウ水素化合物を用いた場合、還元反応中にボロン(B)が被膜中に含有されるため、Ni−B合金被膜が形成される。また、還元剤としてヒドラジン化合物を用いた場合は、不純物の少ない高純度なニッケル被膜が形成される。   Here, in the nickel coating by electroless plating, the nickel coating deposited differs depending on the hypophosphorous acid bath salt, the borohydride compound, and the hydrazine compound which are reducing agents in the electroless nickel plating solution. Specifically, when hypophosphorous acid bath salt is used as the reducing agent, since the phosphorus (P) is contained in the coating during the reduction reaction, a Ni-P alloy coating is formed. Further, when a borohydride compound is used as the reducing agent, since the boron (B) is contained in the coating during the reduction reaction, a Ni—B alloy coating is formed. Moreover, when a hydrazine compound is used as the reducing agent, a high-purity nickel film with few impurities is formed.

さらに、形成するニッケル被膜中にその他の元素が含有されるようにすることで、すなわち、銅粉表面にニッケル合金被膜を形成させることで、そのニッケルコート銅粉を用いて、耐熱性、耐食性にも優れた導電性ペースト等を実現することができる。   Furthermore, by making other elements contained in the nickel film to be formed, that is, by forming a nickel alloy film on the surface of the copper powder, the nickel-coated copper powder can be used for heat resistance and corrosion resistance. In addition, an excellent conductive paste or the like can be realized.

具体的に、ニッケルの被膜中に含有させる元素、すなわちニッケル合金を構成するニッケル以外の元素としては、周期表の第6族から第14族の元素が挙げられ、その中でも、亜鉛、パラジウム、コバルト、ロジウム、鉄、白金、イリジウム、タングステン、モリブデン、クロム、及び錫等が挙げられる。特に、亜鉛、コバルト、タングステン、モリブデン、パラジウム、白金、及び錫から選ばれる1種類以上の元素が好ましく、これらの元素を含有するニッケル合金とすることで導電性の優れたニッケル合金被膜を形成することができる。   Specifically, elements included in the nickel film, that is, elements other than nickel constituting the nickel alloy include elements of Group 6 to Group 14 of the periodic table, and among them, zinc, palladium, cobalt Rhodium, iron, platinum, iridium, tungsten, molybdenum, chromium, tin and the like. In particular, one or more elements selected from zinc, cobalt, tungsten, molybdenum, palladium, platinum, and tin are preferable, and a nickel alloy film having excellent conductivity is formed by using a nickel alloy containing these elements. be able to.

これらニッケル合金を構成する元素の含有量は、導電性や分散性の観点から、ニッケル合金に対して0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、1質量%〜15質量%であることがより好ましく、2質量%〜10質量%であることがさらに好ましい。なお、上述した還元剤の種類によってそれぞれ形成されるNi−P合金やNi−B合金についても、そのリンやボロンの含有量は、同じくニッケル合金被膜の質量100%に対して0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、1質量%〜15質量%であることがより好ましく、2質量%〜10質量%であることがさらに好ましい。   The content of the elements constituting these nickel alloys is preferably 0.1% by mass to 20% by mass and preferably 1% by mass to 15% by mass with respect to the nickel alloy from the viewpoint of conductivity and dispersibility. More preferably, the content is 2% by mass to 10% by mass. In addition, also about the Ni-P alloy and Ni-B alloy which are each formed with the kind of reducing agent mentioned above, the content of the phosphorus and boron is 0.1 mass% with respect to 100 mass of nickel alloy film similarly. It is preferably ˜20% by mass, more preferably 1% by mass to 15% by mass, and further preferably 2% by mass to 10% by mass.

ニッケル合金の被膜を形成する方法としては、上述した無電解Niめっき液にコバルト、亜鉛、タングステン、モリブデン、パラジウム、白金、及び錫等のイオンを添加し、そのめっき液を用いた無電解めっきにより形成することができる。コバルト、亜鉛、タングステン、モリブデン、パラジウム、白金、及び錫等のイオン源としては、可溶性となるそれぞれの金属塩であれば特に限定されない。   As a method for forming a nickel alloy film, an ion such as cobalt, zinc, tungsten, molybdenum, palladium, platinum, and tin is added to the above-described electroless Ni plating solution, and electroless plating using the plating solution is performed. Can be formed. The ion source such as cobalt, zinc, tungsten, molybdenum, palladium, platinum, and tin is not particularly limited as long as it is a soluble metal salt.

具体的に、コバルトイオン源としては、コバルト化合物としてめっき液に可溶性のものであって、所定の濃度の水溶液が得られるものであれば特に限定されずに使用できる。例えば、硫酸コバルト、塩化コバルト、スルファミン酸コバルト等が挙げられる。これらのコバルト化合物は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができる。   Specifically, the cobalt ion source is not particularly limited as long as it is soluble in the plating solution as a cobalt compound and can obtain an aqueous solution having a predetermined concentration. Examples thereof include cobalt sulfate, cobalt chloride, and cobalt sulfamate. These cobalt compounds can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

亜鉛イオン源としては、亜鉛化合物としてめっき液に可溶性のものであって、所定の濃度の水溶液が得られるものであれば特に限定されずに使用できる。例えば、塩化亜鉛、スルファミン酸亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛等が挙げられる。これらの亜鉛化合物は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができる。   The zinc ion source is not particularly limited as long as it is soluble in the plating solution as a zinc compound and can obtain an aqueous solution having a predetermined concentration. For example, zinc chloride, zinc sulfamate, zinc sulfate, zinc acetate and the like can be mentioned. These zinc compounds can be used singly or in combination of two or more.

タングステンイオン源としては、タングステン化合物としてめっき液に可溶性のものであって、所定の濃度の水溶液が得られるものであれば特に限定されずに使用できる。例えば、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸アンモニウム等が挙げられる。これらのタングステン化合物は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができる。   The tungsten ion source is not particularly limited as long as it is soluble in a plating solution as a tungsten compound and can obtain an aqueous solution having a predetermined concentration. Examples thereof include sodium tungstate, potassium tungstate, and ammonium tungstate. These tungsten compounds can be used singly or in combination of two or more.

モリブデンイオン源としては、モリブデン化合物としてめっき液に可溶性のものであって、所定の濃度の水溶液が得られるものであれば特に限定されずに使用できる。例えば、三酸化モリブデン、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸二アンモニウム、モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸、リンモリブデン酸、モリブデン酸グルコン酸錯体が挙げられる。これらのモリブデン化合物は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができる。   The molybdenum ion source is not particularly limited as long as it is soluble in a plating solution as a molybdenum compound and can obtain an aqueous solution having a predetermined concentration. Examples thereof include molybdenum trioxide, sodium molybdate, diammonium molybdate, calcium molybdate, molybdic acid, phosphomolybdic acid, and molybdate gluconic acid complex. These molybdenum compounds can be used singly or in combination of two or more.

パラジウムイオン源としては、パラジウム化合物としてめっき液に可溶性のものであって、所定の濃度の水溶液が得られるものであれば特に限定されずに使用できる。例えば、硫酸パラジウム、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、ジクロロジエチンレジアミンパラジウム、テトラアンミンパラジウムジクロライド等の水溶性パラジウム化合物を用いることができる。また、パラジウム化合物として、パラジウムを溶液化した、いわゆるパラジウム溶液を使用することもできる。パラジウム溶液としては、例えば、ジクロロジエチレンジアミンパラジウム溶液やテトラアンミンパラジウムジクロライド溶液等を使用することができる。これらのパラジウム化合物は、1種単独又は2種以上を混合して用いることができる。   The palladium ion source is not particularly limited as long as it is soluble in the plating solution as a palladium compound and can obtain an aqueous solution having a predetermined concentration. For example, water-soluble palladium compounds such as palladium sulfate, palladium chloride, palladium acetate, dichlorodiethine rediamine palladium, and tetraammine palladium dichloride can be used. Further, as the palladium compound, a so-called palladium solution in which palladium is made into a solution can also be used. As the palladium solution, for example, a dichlorodiethylenediamine palladium solution or a tetraammine palladium dichloride solution can be used. These palladium compounds can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

なお、特許文献1には、前記のとおり、芯材を銅粒子とし、この銅粒子表面にめっき用触媒を還元反応により固着させるようにして、最外面に無電解ニッケルめっきを施すことが記載されている。そして、めっき用触媒として、パラジウム等の触媒元素を含む触媒形成材を添加するとしているが、この方法では、パラジウムはニッケルと合金化せず二層構造となり、本発明のような一層構造のニッケルコート銅粒子とはならない。   Patent Document 1 describes that, as described above, the core material is copper particles, and a plating catalyst is fixed to the surface of the copper particles by a reduction reaction, and electroless nickel plating is applied to the outermost surface. ing. In addition, a catalyst forming material containing a catalytic element such as palladium is added as a plating catalyst, but in this method, palladium does not form an alloy with nickel and has a two-layer structure, which is a single layer nickel as in the present invention. Not coated copper particles.

白金イオン源としては、白金化合物としてめっき液に可溶性のものであって、所定の濃度の水溶液が得られるものであれば特に限定されずに使用できる。例えば、塩化白金、塩化白金酸、塩化白金酸塩、水酸化白金酸、水酸化白金酸塩、ジニトロジアンミン白金錯塩、ジニトロスルフィト白金錯塩、テトラアンミン白金錯塩、ヘキサアンミン白金錯塩が挙げられる。白金化合物は、1種単独又は2種以上混合して用いることができる。   The platinum ion source is not particularly limited as long as it is soluble in a plating solution as a platinum compound and can obtain an aqueous solution having a predetermined concentration. For example, platinum chloride, chloroplatinic acid, chloroplatinic acid salt, platinum hydroxide acid, platinum hydroxide salt, dinitrodiammine platinum complex salt, dinitrosulfitoplatinum complex salt, tetraammine platinum complex salt, hexaammine platinum complex salt can be mentioned. A platinum compound can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

錫イオン源としては、錫化合物としてめっき液に可溶性のものであって、所定の濃度の水溶液が得られるものであれば特に限定されずに使用できる。例えば、塩化第一錫、塩化第二錫、硫酸第一錫、硫酸第二錫、ピロ燐酸錫等のスズの無機酸塩やクエン酸第一錫、クエン酸第二錫、シュウ酸第一錫、シュウ酸第二錫等の錫のカルボン酸塩やメタンスルホン酸錫、1−エタンスルホン酸錫、2−エタンスルホン酸錫、1−プロパンスルホン酸錫、3−プロパンスルホン酸錫等の錫のアルカンスルホン酸塩やメタノールスルホン酸錫、ヒドロキシエタン−1−スルホン酸錫、1−ヒドロキシプロパン−1−スルホン酸錫、ヒドロキシエタン−2−スルホン酸錫、1−ヒドロキシプロパン−3−スルホン酸錫等のアルカノールスルホン酸塩、水酸化第一錫、水酸化第二錫等の錫の水酸化物、メタ錫酸等が挙げられる。   The tin ion source is not particularly limited as long as it is a tin compound that is soluble in the plating solution and can obtain an aqueous solution having a predetermined concentration. For example, stannous chloride, stannous chloride, stannous sulfate, stannous sulfate, tin pyrophosphate and other inorganic acid salts of tin, stannous citrate, stannous citrate, stannous oxalate Of tin carboxylates such as stannic oxalate, tin methanesulfonate, tin 1-ethanesulfonate, tin 2-ethanesulfonate, tin 1-propanesulfonate, tin 3-propanesulfonate Alkane sulfonate, tin methanol sulfonate, tin hydroxyethane-1-sulfonate, tin 1-hydroxypropane-1-sulfonate, tin hydroxyethane-2-sulfonate, tin 1-hydroxypropane-3-sulfonate, etc. Alkanol sulfonates of the above, stannous hydroxides such as stannous hydroxide and stannic hydroxide, and metastannic acid.

なお、ニッケル合金被膜を形成する方法としては、上述した無電解めっき法による方法に限定されない。例えば、ニッケルを被覆する前の銅粉中にニッケル合金を構成するニッケル以外の元素を含有させておき、ニッケルのみからなる被膜(Ni被膜)を形成させた後に、あらかじめ銅粉に含有させておいた元素をそのニッケル被膜に拡散させることによって、ニッケル合金被膜を形成させることもできる。さらにより好ましくはニッケルおよびニッケル合金コート膜の抵抗率、銅粉との密着性や耐酸化性を向上させる方法として熱や機械的なエネルギーを加える処理法があり、上記ニッケルコート銅粉を適宜処理することができる。   In addition, as a method of forming a nickel alloy film, it is not limited to the method by the electroless plating method mentioned above. For example, an element other than nickel constituting the nickel alloy is contained in the copper powder before being coated with nickel, and after a film made only of nickel (Ni film) is formed, it is previously contained in the copper powder. The nickel alloy film can also be formed by diffusing the element in the nickel film. More preferably, as a method for improving the resistivity of nickel and nickel alloy coat film, adhesion with copper powder and oxidation resistance, there is a treatment method of applying heat or mechanical energy, and the nickel coat copper powder is appropriately treated. can do.

このようにして得られる湿式銅粉では、微細で比較的粒度分布が狭い一方で、高結晶性の粒子であるために外観が滑らかで欠陥が無く、結晶性が良好で安定性(表面安定性)が高いものとなり、優れた耐酸化性を有しており、しかも銅粉には表面にニッケルまたはニッケル合金で被覆されている。   The wet copper powder obtained in this way is fine and has a relatively narrow particle size distribution, but because it is a highly crystalline particle, it has a smooth appearance, no defects, good crystallinity and stability (surface stability) ) And high oxidation resistance, and the copper powder is coated with nickel or a nickel alloy on the surface.

3.導電性ペースト
このことから、本発明に係るニッケルコート銅粉を導電性ペーストの材料(金属フィラー)として用いた場合、樹脂中において凝集せずに均一に分散する優れた分散性を示す。また、耐酸化性を有することにより、このニッケルコート銅粉を金属フィラーとして用いた導電性ペーストは、例えば酸化性雰囲気下であっても高温焼成等の焼成処理を適切に施すことができる。
3. From this, when the nickel coat copper powder which concerns on this invention is used as a material (metal filler) of an electroconductive paste, the outstanding dispersibility which disperse | distributes uniformly without aggregating in resin is shown. Further, by having oxidation resistance, the conductive paste using the nickel-coated copper powder as a metal filler can be appropriately subjected to a baking treatment such as high-temperature baking even in an oxidizing atmosphere.

本発明に係る導電性ペーストは、少なくとも上記ニッケルコート銅粉、樹脂(バインダ樹脂)と溶剤とを混合し、それらを混錬することで得ることができる。導電性ペーストには、構成成分としてニッケルコート銅粉、樹脂、溶剤のほかに、さらに必要に応じて、硬化後の導電性を改善するために酸化防止剤やカップリング剤等の添加剤を配合することができる。   The conductive paste according to the present invention can be obtained by mixing at least the above nickel-coated copper powder, resin (binder resin) and solvent and kneading them. In addition to nickel-coated copper powder, resin, and solvent, the conductive paste contains additives such as antioxidants and coupling agents as necessary to improve the conductivity after curing. can do.

樹脂の種類は、特に限定されないが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エチルセルロース樹脂等を用いることができる。   Although the kind of resin is not specifically limited, An epoxy resin, a phenol resin, an ethyl cellulose resin, etc. can be used.

また、溶剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、ターピネオール等の有機溶剤を用いることができる。また、その有機溶剤の量は、特に限定されないが、スクリーン印刷やディスペンサー等の導電膜形成方法に適した粘度となるように、銅粉の平均粒径を考慮して添加量を調整することができる。   Moreover, as a solvent, organic solvents, such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerol, and terpineol, can be used. Further, the amount of the organic solvent is not particularly limited, but the addition amount can be adjusted in consideration of the average particle size of the copper powder so as to have a viscosity suitable for a conductive film forming method such as screen printing or a dispenser. it can.

また、酸化防止剤の種類は、特に限定されないが、例えばヒドロキシカルボン酸等を挙げることができる。より具体的には、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸等のヒドロキシカルボン酸が好ましく、銅への吸着力が高いクエン酸又はリンゴ酸が特に好ましい。その他にカップリング剤、粘度調整剤、分散剤、難燃剤、沈降防止剤などを使用することができる。   Moreover, the kind of antioxidant is not specifically limited, For example, hydroxycarboxylic acid etc. can be mentioned. More specifically, hydroxycarboxylic acids such as citric acid, malic acid, tartaric acid, and lactic acid are preferable, and citric acid or malic acid having a high adsorptive power to copper is particularly preferable. In addition, a coupling agent, a viscosity modifier, a dispersant, a flame retardant, an anti-settling agent, and the like can be used.

この導電性ペーストは、上述した構成成分を均一に分散させることができる限り、従来技術と同様の方法により製造することができる。たとえば、上述した各構成成分を、3本ロールミルなどにより均一に混練することができる。
なお、上述した添加剤を添加するタイミングも特に制限されることはなく、ニッケルコート銅粉、バインダ樹脂と同時に溶剤に添加して混練してもよく、あるいは、ニッケルコート銅粉とバインダ樹脂を溶剤と混練させた後、自公転ミキサ等などを用いて添加してもよい。
This conductive paste can be manufactured by a method similar to the conventional technique as long as the above-described constituent components can be uniformly dispersed. For example, the above-described constituent components can be uniformly kneaded by a three roll mill or the like.
The timing of adding the above-mentioned additives is not particularly limited, and the nickel-coated copper powder and the binder resin may be added and kneaded simultaneously with the solvent, or the nickel-coated copper powder and the binder resin may be mixed with the solvent. And kneaded, and may be added using a self-revolving mixer or the like.

この導電性ペーストは、導電体回路パターン又は端子の上に印刷し、600℃〜800℃の高温に加熱焼成することで導電膜となり、配線や電極が形成される。焼成型導電性ペーストでは、高温で処理され、金属フィラーが焼結して導通性が確保される。   This conductive paste is printed on a conductor circuit pattern or terminal, and is heated and fired at a high temperature of 600 ° C. to 800 ° C. to form a conductive film, whereby wiring and electrodes are formed. In the firing type conductive paste, it is processed at a high temperature, and the metal filler is sintered to ensure conductivity.

以下に、本発明の実施例を比較例と共に示して具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、下記の実施例、比較例により得られたニッケルコート銅粉は、以下の方法により、形状の観察、銅の結晶子径、耐酸化性、焼結抵抗の測定を行った。   EXAMPLES Examples of the present invention will be described below in detail with reference to comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. In addition, the nickel coat copper powder obtained by the following Example and the comparative example measured the observation of the shape, the crystallite diameter of copper, oxidation resistance, and sintering resistance with the following method.

(形状の観察)
ニッケルコート銅粉は、走査型電子顕微鏡(SEM)(日本電子株式会社製,JSM−7100F)により、任意の倍率(20視野)で観察し、その視野内に含まれるニッケルコート銅粉の外観を観察した。また擬八面体の対角線長さ(L)を画像解析(解析ソフトMacViewer等)により測長した。また画像解析により観察した視野中の全銅粉個数中の擬八面体構造を有する銅粉の個数比率も測定した。
(Observation of shape)
The nickel-coated copper powder is observed with a scanning electron microscope (SEM) (manufactured by JEOL Ltd., JSM-7100F) at an arbitrary magnification (20 visual fields), and the appearance of the nickel-coated copper powder contained in the visual field is observed. Observed. The diagonal length (L) of the pseudooctahedron was measured by image analysis (analysis software MacViewer etc.). The number ratio of copper powder having a pseudo-octahedron structure in the total number of copper powders in the field of view observed by image analysis was also measured.

(結晶性、結晶子径の測定)
X線回折測定装置(XRD)(PAN alytical社製,商品名X’Pert PRO)により測定し、亜酸化銅、酸化銅の生成を確認し、さらにニッケルコート銅粉の銅の結晶子径(R)はX線回折法のScherrer法により求めた。単結晶か多結晶かの結晶性は、対角線長(L)との比、(R/L)により判断される。
(Measurement of crystallinity and crystallite diameter)
Measured with an X-ray diffractometer (XRD) (manufactured by PAN artificial, trade name: X'Pert PRO) to confirm the formation of cuprous oxide and copper oxide, and further the crystallite diameter of copper of nickel-coated copper powder (R ) Was determined by the Scherrer method of X-ray diffraction. The crystallinity of single crystal or polycrystal is judged by the ratio (R / L) to the diagonal length (L).

(耐酸化性)
耐酸化性は、乾燥して得られたニッケルコート銅粉を、打錠プレスにより直径約3mm、厚さ2mmの円筒状ペレットとし、熱重量法(TG;理学製)により、大気中で200℃まで温度を上げて、酸化による重量増量を測定した。
(Oxidation resistance)
The oxidation resistance was obtained by drying nickel-coated copper powder obtained by drying into cylindrical pellets having a diameter of about 3 mm and a thickness of 2 mm using a tableting press, and by thermogravimetry (TG; manufactured by Rigaku) in the atmosphere at 200 ° C. The temperature was raised to 0 and the weight gain due to oxidation was measured.

(焼結抵抗)
耐酸化性のTG評価後のペレットを、4端子法抵抗測定器(三菱化学アナリティカル製)により抵抗値を測定し、ペレット形状から抵抗率(μΩ・cm)を算出した。
(Sintering resistance)
The resistance value of the pellet after TG evaluation of oxidation resistance was measured by a four-terminal resistance measuring instrument (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytical), and the resistivity (μΩ · cm) was calculated from the pellet shape.

(耐候性)
焼成抵抗を測定後のペレットを用い、恒温恒湿下に放置し、一定時間ごとの抵抗率を上記4端子法抵抗測定器により抵抗値を測定して抵抗率を算出し、恒温恒湿測定前を基準として抵抗率の変化率(%)を算出した。具体的には恒温恒湿条件の代表例として温度85℃、湿度85%R.H.で500時間後の抵抗率の変化率を算出した。この抵抗率の変化率は、20%以下であることが求められる。
(Weatherability)
Use the pellet after measuring the firing resistance, leave it under constant temperature and humidity, calculate the resistivity by measuring the resistivity for each fixed time using the above four-terminal resistance meter, and before measuring the constant temperature and humidity Based on the above, the change rate (%) of the resistivity was calculated. Specifically, as a typical example of constant temperature and humidity conditions, a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85% R.D. H. The change rate of resistivity after 500 hours was calculated. The change rate of the resistivity is required to be 20% or less.

[実施例1]
銅塩として硫酸銅水和物(住友金属鉱山製)を純水(イオン交換樹脂処理)に溶解し、銅濃度40g/Lの水溶液を得た。この青色のCu溶液に、1質量%/銅質量の平均分子量2000のポリエチレンイミン(PEI樹脂、日本触媒製)を添加し、さらにアルカリとして25%水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製)を滴下してpH12.5に整えた。その結果、溶液は銅錯体イオンによる濃い青色となり、白色の水酸化銅の沈殿が共存するスラリー状態となった(工程(A))。
この溶液を40℃とし、300rpmで撹拌して、単独のヒドラジン水和物(和光純薬工業株式会社製)からなる還元剤を2当量添加したところ、鮮やかな橙色の亜酸化銅(XRD解析からCuOと同定)が析出した(工程(B))。次いでさらに2当量のヒドラジン水和物還元剤を追加したところ、鮮やかな橙色が明るい茶色に変化し、XRD測定から亜酸化銅が銅粉に還元されたことが分かった(工程(C))。得られた銅粉は一旦濾別し、水洗と凝集防止のためのステアリン酸エマルション添加による表面処理後に再度濾別し、30℃の真空オーブンで6時間乾燥させた。
次に、上述した方法で作製した銅粉を用いて、無電解ニッケルめっきによりその銅粉表面にニッケルの被覆を行い、ニッケルコート銅粉を作製した。なお、還元剤が次亜リン酸塩である無電解ニッケルめっき液を用いたため、得られた被膜はNi−P合金となる。
具体的には、無電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル20g/L、次亜リン酸ナトリウム25g/L、酢酸ナトリウム10g/L、クエン酸ナトリウム10g/Lを各濃度で添加し、さらに水酸化ナトリウムを添加してpH5.0に調整しためっき液を500mL用意した。
この無電解ニッケルめっき液に、上述した方法で作製した銅粉100gを水100mL中に分散させたスラリーを入れ、25℃で10分間撹拌した後、浴温を90℃まで加熱して60分間撹拌した。反応が終了した後、粉末をろ過、水洗してエタノールを通じて乾燥させた(工程(D))。
こうして得られたニッケルコート銅粉の形状を、上述したSEMを用いた方法で観察した。銀コート銅粉は、擬八面体構造をなしており、この擬八面体構造を有するニッケルコート銅粉の個数は全個数の80%以上であった。また、多結晶の擬八面体の対角線長さ(L)の平均値は0.50μm、XRDによる銅の結晶子径(R)は0.15μmであって、得られたニッケルコート銅粉は、表1に示すように、R/L=0.30である微細で高結晶性の銅粉の表面にニッケル合金が被覆されていることが確認された。またニッケル合金の被覆量を測定したところ、ニッケルコート銅粉全体に対してニッケル合金の被覆量は13.9質量%であり、ニッケル合金に含まれるリンの含有量はニッケル合金に対して8.1質量%であった。さらに、200℃酸化増量(TG測定)は0.5質量%と小さく、抵抗率は122μΩ・cmと低抵抗となった。耐候性は8.4%と極めて良好であった。
[Example 1]
Copper sulfate hydrate (manufactured by Sumitomo Metal Mining) was dissolved in pure water (ion exchange resin treatment) as a copper salt to obtain an aqueous solution having a copper concentration of 40 g / L. Polyethyleneimine (PEI resin, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) having an average molecular weight of 1% by mass / copper mass is added to this blue Cu solution, and a 25% aqueous sodium hydroxide solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as an alkali. Was added dropwise to adjust the pH to 12.5. As a result, the solution became dark blue due to the copper complex ions, and became a slurry state in which precipitation of white copper hydroxide coexists (step (A)).
When this solution was brought to 40 ° C., stirred at 300 rpm, and 2 equivalents of a reducing agent consisting of a single hydrazine hydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, bright orange cuprous oxide (from XRD analysis) Cu 2 O was identified) (step (B)). Subsequently, when 2 equivalents of hydrazine hydrate reducing agent was further added, the bright orange color changed to light brown, and XRD measurement showed that cuprous oxide was reduced to copper powder (step (C)). The obtained copper powder was once filtered, filtered again after surface treatment by washing with water and addition of a stearic acid emulsion for preventing aggregation, and dried in a vacuum oven at 30 ° C. for 6 hours.
Next, using the copper powder produced by the method described above, the surface of the copper powder was coated with nickel by electroless nickel plating to produce a nickel-coated copper powder. In addition, since the electroless nickel plating liquid whose reducing agent is a hypophosphite was used, the obtained film | membrane becomes a Ni-P alloy.
Specifically, as an electroless nickel plating solution, nickel sulfate 20 g / L, sodium hypophosphite 25 g / L, sodium acetate 10 g / L, sodium citrate 10 g / L are added at each concentration, and sodium hydroxide is further added. 500 mL of a plating solution adjusted to pH 5.0 by adding the above was prepared.
In this electroless nickel plating solution, a slurry in which 100 g of copper powder prepared by the above-described method is dispersed in 100 mL of water is stirred and stirred at 25 ° C. for 10 minutes, and then the bath temperature is heated to 90 ° C. and stirred for 60 minutes. did. After the reaction was completed, the powder was filtered, washed with water and dried through ethanol (step (D)).
The shape of the nickel-coated copper powder thus obtained was observed by the method using the SEM described above. The silver-coated copper powder has a pseudo-octahedron structure, and the number of nickel-coated copper powders having this pseudo-octahedron structure was 80% or more of the total number. Moreover, the average value of the diagonal length (L) of the polycrystalline pseudo-octahedron is 0.50 μm, the crystallite diameter (R) of copper by XRD is 0.15 μm, and the obtained nickel-coated copper powder is As shown in Table 1, it was confirmed that the surface of the fine and highly crystalline copper powder with R / L = 0.30 was coated with a nickel alloy. Moreover, when the coating amount of the nickel alloy was measured, the coating amount of the nickel alloy was 13.9% by mass with respect to the entire nickel-coated copper powder, and the phosphorus content contained in the nickel alloy was 8. It was 1% by mass. Furthermore, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) was as small as 0.5% by mass, and the resistivity was as low as 122 μΩ · cm. The weather resistance was very good at 8.4%.

[実施例2]
実施例1において、PEI樹脂に代えて、1質量%/銅質量の平均分子量1000のポリビニルアルコール(PVA樹脂、関東化学株式会社製)を添加し、さらにアルカリとして25%水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製)を滴下してpH13.5に整え、さらに工程(C)では2当量のアスコルビン酸還元剤を追加した。それ以外の条件は、同様に行った。実施例1と同じく、工程(A)の溶液は、銅錯体イオンによる濃い青色で白色の水酸化銅の沈殿が共存するスラリー状態となり、工程(B)では鮮やかな橙色の亜酸化銅(XRD解析からCuOと同定)が析出し、工程(C)では鮮やかな橙色が明るい茶色に変化してXRD測定から銅粉に還元されていた。
得られたニッケルコート銅粉を、実施例1と同じくSEMにより観察した。ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造をなしており、この擬八面体構造を有するニッケルコート銅粉の個数は、全個数の80%以上であった。また、表1に示すように、多結晶の擬八面体の対角線長さ(L)の平均値は0.70μm、XRDによる銅の結晶子径(R)は0.30μmとなり、得られたニッケルコート銅粉は、R/L=0.43の微細で高結晶性の銅粉の表面にニッケル合金が被覆されていることが確認された。またニッケル合金の被覆量を測定したところ、ニッケルコート銅粉全体に対してニッケル合金の被覆量は13.0質量%であり、ニッケル合金に含まれるリンの含有量はニッケル合金に対して8.0質量%であった。さらに、200℃酸化増量(TG測定)は0.4質量%と小さく、抵抗率95μΩ・cmと低抵抗となった。耐候性は10.0%と極めて良好であった。
[Example 2]
In Example 1, instead of PEI resin, polyvinyl alcohol (PVA resin, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) having an average molecular weight of 1% by mass / copper mass was added, and 25% sodium hydroxide aqueous solution (Wako Pure Chemical Industries) was used as an alkali. Yaku Kogyo Co., Ltd.) was added dropwise to adjust the pH to 13.5, and 2 equivalents of ascorbic acid reducing agent was added in step (C). The other conditions were the same. As in Example 1, the solution in step (A) is in a slurry state in which dark blue and white copper hydroxide precipitates due to copper complex ions coexist, and in step (B), bright orange cuprous oxide (XRD analysis) And identified as Cu 2 O), and in step (C), the bright orange color changed to light brown and was reduced to copper powder from XRD measurement.
The obtained nickel-coated copper powder was observed by SEM as in Example 1. The nickel-coated copper powder has a pseudo-octahedral structure, and the number of nickel-coated copper powders having this pseudo-octahedral structure was 80% or more of the total number. Moreover, as shown in Table 1, the average value of the diagonal length (L) of the polycrystalline pseudo-octahedron was 0.70 μm, and the crystallite diameter (R) of copper by XRD was 0.30 μm. It was confirmed that the coated copper powder was coated with a nickel alloy on the surface of a fine and highly crystalline copper powder of R / L = 0.43. Further, when the coating amount of the nickel alloy was measured, the coating amount of the nickel alloy with respect to the entire nickel-coated copper powder was 13.0% by mass, and the content of phosphorus contained in the nickel alloy was 8. It was 0 mass%. Furthermore, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) was as small as 0.4 mass%, and the resistivity was as low as 95 μΩ · cm. The weather resistance was very good at 10.0%.

[実施例3]
実施例1において、工程(A)〜(C)までの銅粉の作製方法は同一の条件とし、工程(D)で還元剤がホウ水素化合物である無電解ニッケルめっき液を用いるように変えて、その表面にニッケルの被膜を形成させた。これは皮膜がNi−B合金となる事例である。
具体的には、無電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル30g/L、コハク酸ナトリウム50g/L、ホウ酸30g/L、塩化アンモニウム30g/L、ジメチルアミンボラン4g/Lを各濃度で添加し、さらに水酸化ナトリウムを添加してpH6.0に調整しためっき液を500mL用意した。
この無電解ニッケルめっき液に、上述した方法で作製した銅粉100gを水100mL中に分散させたスラリーをニッケルめっき液中に入れ、25℃で10分間撹拌した後、浴温を60℃まで加熱して60分間撹拌した。反応が終了した後、粉末をろ過、水洗してエタノールを通じて乾燥させた(工程(D))。
得られたニッケルコート銅粉の形状を、実施例1と同じくSEMを用いた方法で観察した。ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造をなしており、この擬八面体構造を有するニッケルコート銅粉の個数は全個数の80%以上であった。また、多結晶の擬八面体の対角線長さ(L)の平均値は0.51μm、XRDによる銅の結晶子径(R)は0.15μmであって、得られたニッケルコート銅粉は、R/L=0.29である微細で高結晶性の銅粉の表面にニッケル合金が被覆されていることが確認された。またニッケル合金の被覆量を測定したところ、ニッケルコート銅粉全体に対してニッケル合金の被覆量は18.4質量%であり、ニッケル合金に含まれるボロンの含有量はニッケル合金に対して6.3質量%であった。さらに、200℃酸化増量(TG測定)は0.3質量%と小さく、抵抗率は350μΩ・cmと低抵抗となった。耐候性は8.9%と極めて良好であった。
[Example 3]
In Example 1, the production method of the copper powders in steps (A) to (C) is the same, and the electroless nickel plating solution in which the reducing agent is a borohydride compound is used in step (D). Then, a nickel film was formed on the surface. This is an example where the coating is a Ni-B alloy.
Specifically, as an electroless nickel plating solution, nickel sulfate 30 g / L, sodium succinate 50 g / L, boric acid 30 g / L, ammonium chloride 30 g / L, dimethylamine borane 4 g / L were added at each concentration, Further, 500 mL of a plating solution adjusted to pH 6.0 by adding sodium hydroxide was prepared.
In this electroless nickel plating solution, a slurry in which 100 g of the copper powder prepared by the above-described method is dispersed in 100 mL of water is placed in the nickel plating solution, stirred at 25 ° C. for 10 minutes, and then the bath temperature is heated to 60 ° C. And stirred for 60 minutes. After the reaction was completed, the powder was filtered, washed with water and dried through ethanol (step (D)).
The shape of the obtained nickel-coated copper powder was observed by the method using SEM as in Example 1. The nickel-coated copper powder has a pseudo-octahedral structure, and the number of nickel-coated copper powders having this pseudo-octahedral structure was 80% or more of the total number. Moreover, the average value of the diagonal length (L) of the polycrystalline pseudo-octahedron is 0.51 μm, the crystallite diameter (R) of copper by XRD is 0.15 μm, and the obtained nickel-coated copper powder is It was confirmed that the nickel alloy was coated on the surface of the fine and highly crystalline copper powder having R / L = 0.29. Moreover, when the coating amount of the nickel alloy was measured, the coating amount of the nickel alloy was 18.4% by mass with respect to the entire nickel-coated copper powder, and the boron content contained in the nickel alloy was 6. It was 3 mass%. Further, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) was as small as 0.3% by mass, and the resistivity was as low as 350 μΩ · cm. The weather resistance was very good at 8.9%.

[実施例4]
実施例1において、工程(A)〜(C)までの銅粉の作製方法は同一の条件とし、工程(D)で還元剤がヒドラジン化合物である無電解ニッケルめっき液を用いるように変えて、その表面にニッケルの被膜を形成させた。これは皮膜が合金化されていないニッケルとなる事例である。
具体的には、得られた銅粉100gを水500mL中に分散させたスラリーに、酢酸ニッケルを濃度12.4g/Lとなるよう添加し、ヒドラジン一水和物80質量%水溶液6gをその浴中に60分間にわたり徐々に撹拌しながら滴下した。このとき、浴温は60℃になるように管理した。反応が終了した後、粉末をろ過、水洗してエタノールを通じて乾燥させた(工程(D))。
得られたニッケルコート銅粉の形状を、実施例1と同じくSEMを用いた方法で観察した。ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造をなしており、この擬八面体構造を有するニッケルコート銅粉の個数は全個数の80%以上であった。また、多結晶の擬八面体の対角線長さ(L)の平均値は0.50μm、XRDによる銅の結晶子径(R)は0.15μmであって、得られた銀コート銅粉は、R/L=0.30である微細で高結晶性の銅粉の表面にニッケルが被覆されていることが確認された。またニッケル被覆量を測定したところ、ニッケルコート銅粉全体に対してニッケル被覆量は7.7質量%であった。さらに、200℃酸化増量(TG測定)は0.5質量%と小さく、抵抗率は185μΩ・cmと低抵抗となった。耐候性は8.4%と極めて良好であった。
[Example 4]
In Example 1, the preparation method of the copper powder from step (A) to (C) is the same, and changed to use an electroless nickel plating solution whose reducing agent is a hydrazine compound in step (D). A nickel coating was formed on the surface. This is an example where the coating is nickel that has not been alloyed.
Specifically, nickel acetate was added to a slurry in which 100 g of the obtained copper powder was dispersed in 500 mL of water to a concentration of 12.4 g / L, and 6 g of a hydrazine monohydrate 80% by mass aqueous solution was added to the bath. The solution was added dropwise with stirring gradually over 60 minutes. At this time, the bath temperature was controlled to 60 ° C. After the reaction was completed, the powder was filtered, washed with water and dried through ethanol (step (D)).
The shape of the obtained nickel-coated copper powder was observed by the method using SEM as in Example 1. The nickel-coated copper powder has a pseudo-octahedral structure, and the number of nickel-coated copper powders having this pseudo-octahedral structure was 80% or more of the total number. Moreover, the average value of the diagonal length (L) of the polycrystalline pseudo-octahedron is 0.50 μm, the crystallite diameter (R) of copper by XRD is 0.15 μm, and the obtained silver-coated copper powder is It was confirmed that nickel was coated on the surface of the fine and highly crystalline copper powder having R / L = 0.30. Moreover, when nickel coating amount was measured, nickel coating amount was 7.7 mass% with respect to the whole nickel coat copper powder. Furthermore, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) was as small as 0.5% by mass, and the resistivity was as low as 185 μΩ · cm. The weather resistance was very good at 8.4%.

[実施例5〜11]
実施例1において、工程(A)〜(C)までの銅粉の作製方法は同一の条件とし、工程(D)で種々の無電解ニッケルめっき液を用いるように変えて、その表面にニッケル合金の被膜を形成させた。
合金用無電解ニッケルめっき液としては、得られた銅粉100gを水500mL中に分散させたスラリーに酢酸ニッケルを濃度12.4g/Lとなるよう添加し、ヒドラジン3.2gをその浴中に60分間にわたり徐々に撹拌しながら滴下した。なお、浴温は60℃になるように管理した。
このとき、それぞれ所望とするNi合金被膜が形成されるように、それぞれの金属化合物を銅粉スラリーと酢酸ニッケルを含む浴中に添加し、さらにヒドラジンを徐々に添加した。金属化合物としては、実施例5では、タングステン酸ナトリウムを1.5g添加してNi−W合金被膜を形成させた。また、実施例6では、硫酸コバルトを2g添加してNi−Co合金被膜を形成させた。また、実施例7では、硫酸亜鉛七水和物とクエン酸ナトリウムとをそれぞれ4gずつ添加してNi−Zn合金被膜を形成させた。また、実施例8では、塩化パラジウムを2g添加してNi−Pd合金被膜を形成させた。また、実施例9では、テトラクロロ白金酸カリウム2gとグリシン1gとをそれぞれ添加してNi−Pt合金被膜を形成させた。また、実施例10では、モリブデン酸ナトリウムとクエン酸三ナトリウムとをそれぞれ1gずつ添加してNi−Mo合金被膜を形成させた。また、実施例11では、錫酸ナトリウムを1g添加してNi−Sn合金被膜を形成させた。
それぞれ反応が終了した後、粉末をろ過、水洗してエタノールを通じて乾燥させた(工程(D))。
得られたニッケルコート銅粉の形状を、実施例1と同じくSEMを用いた方法で観察した。ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造をなしており、この擬八面体構造を有するニッケルコート銅粉の個数は全個数の80%以上であった。また、多結晶の擬八面体の対角線長さ(L)、XRDによる銅の結晶子径(R)、ニッケルコート銅粉全体に対するニッケル合金の被覆量およびニッケル合金に対する含まれる各元素の含有量、200℃酸化増量(TG測定)、抵抗率、及び耐候性の結果をそれぞれ表1にまとめて示す。
[Examples 5 to 11]
In Example 1, the preparation method of the copper powder from the steps (A) to (C) is the same, and changed to use various electroless nickel plating solutions in the step (D). Was formed.
As an electroless nickel plating solution for alloys, nickel acetate was added to a slurry in which 100 g of the obtained copper powder was dispersed in 500 mL of water to a concentration of 12.4 g / L, and 3.2 g of hydrazine was added to the bath. The solution was added dropwise with stirring gradually over 60 minutes. The bath temperature was controlled to 60 ° C.
At this time, each metal compound was added to a bath containing copper powder slurry and nickel acetate, and hydrazine was gradually added so that each desired Ni alloy film was formed. As a metal compound, in Example 5, 1.5 g of sodium tungstate was added to form a Ni—W alloy film. In Example 6, 2 g of cobalt sulfate was added to form a Ni—Co alloy film. In Example 7, 4 g each of zinc sulfate heptahydrate and sodium citrate were added to form a Ni—Zn alloy film. In Example 8, 2 g of palladium chloride was added to form a Ni—Pd alloy film. In Example 9, 2 g of potassium tetrachloroplatinate and 1 g of glycine were added to form a Ni—Pt alloy film. In Example 10, 1 g each of sodium molybdate and trisodium citrate was added to form a Ni—Mo alloy coating. In Example 11, 1 g of sodium stannate was added to form a Ni—Sn alloy film.
After completion of each reaction, the powder was filtered, washed with water and dried through ethanol (step (D)).
The shape of the obtained nickel-coated copper powder was observed by the method using SEM as in Example 1. The nickel-coated copper powder has a pseudo-octahedral structure, and the number of nickel-coated copper powders having this pseudo-octahedral structure was 80% or more of the total number. In addition, the diagonal length of the polycrystalline pseudo-octahedron (L), the crystallite diameter of copper by XRD (R), the coating amount of the nickel alloy over the entire nickel-coated copper powder, and the content of each element contained in the nickel alloy, Table 1 summarizes the results of 200 ° C. oxidation increase (TG measurement), resistivity, and weather resistance.

[実施例12]
実施例1において、工程(A)〜(C)までの銅粉の作製方法は同一の条件とし、工程(D)を還元剤が次亜リン酸塩でタングステン酸塩を含有する無電解ニッケルめっき液を用いるように変えて、その表面にニッケルの被膜を形成させた。これは皮膜がNi−P−W合金となる実施例である。
具体的には、無電解ニッケルめっき液として、硫酸ニッケル20g/L、次亜リン酸ナトリウム25g/L、酢酸ナトリウム10g/L、クエン酸ナトリウム10g/Lを各濃度で添加しためっき液に、さらにタングステン酸ナトリウムを1.5g添加し、水酸化ナトリウムを添加してpH5.0に調整しためっき液を500mL用意した。この無電解Niめっき液に、実施例1にて作製した樹枝状銅粉100gを水100mL中に分散させたスラリーを入れ、25℃で10分間撹拌した後、浴温を90℃まで加熱して60分間撹拌した。反応が終了した後、粉末をろ過、水洗してエタノールを通じて乾燥させた(工程(D))。
得られたニッケルコート銅粉の形状を、実施例1と同じくSEMを用いた方法で観察した。ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造をなしており、この擬八面体構造を有するニッケルコート銅粉の個数は全個数の80%以上であった。また、多結晶の擬八面体の対角線長さ(L)の平均値は0.51μm、XRDによる銅の結晶子径(R)は0.15μmであって、得られたニッケルコート銅粉は、R/L=0.29である微細で高結晶性の銅粉の表面にニッケル合金が被覆されていることが確認された。またニッケル合金の被覆量を測定したところ、ニッケルコート銅粉全体に対してニッケル合金の被覆量は12.4質量%であり、ニッケル合金に含まれるリンの含有量はニッケル合金に対して7.4質量%、同じくニッケル合金に含まれるタングステンの含有量はニッケル合金に対して5.4質量%であった。さらに、200℃酸化増量(TG測定)は0.3質量%と小さく、抵抗率は210μΩ・cmと低抵抗となった。耐候性は12.7%と極めて良好であった。
[Example 12]
In Example 1, the copper powder production method from step (A) to step (C) is performed under the same conditions, and step (D) is electroless nickel plating in which the reducing agent is hypophosphite and contains tungstate. Instead of using a liquid, a nickel film was formed on the surface. This is an example in which the coating is an Ni-P-W alloy.
Specifically, as an electroless nickel plating solution, a plating solution in which nickel sulfate 20 g / L, sodium hypophosphite 25 g / L, sodium acetate 10 g / L, and sodium citrate 10 g / L are added at each concentration, 500 g of a plating solution prepared by adding 1.5 g of sodium tungstate and adjusting the pH to 5.0 by adding sodium hydroxide was prepared. In this electroless Ni plating solution, a slurry in which 100 g of the dendritic copper powder prepared in Example 1 was dispersed in 100 mL of water was added and stirred at 25 ° C. for 10 minutes, and then the bath temperature was heated to 90 ° C. Stir for 60 minutes. After the reaction was completed, the powder was filtered, washed with water and dried through ethanol (step (D)).
The shape of the obtained nickel-coated copper powder was observed by the method using SEM as in Example 1. The nickel-coated copper powder has a pseudo-octahedral structure, and the number of nickel-coated copper powders having this pseudo-octahedral structure was 80% or more of the total number. Moreover, the average value of the diagonal length (L) of the polycrystalline pseudo-octahedron is 0.51 μm, the crystallite diameter (R) of copper by XRD is 0.15 μm, and the obtained nickel-coated copper powder is It was confirmed that the nickel alloy was coated on the surface of the fine and highly crystalline copper powder having R / L = 0.29. Moreover, when the coating amount of the nickel alloy was measured, the coating amount of the nickel alloy was 12.4% by mass with respect to the entire nickel-coated copper powder, and the content of phosphorus contained in the nickel alloy was 7. The content of tungsten contained in the nickel alloy as well as 4% by mass was 5.4% by mass relative to the nickel alloy. Furthermore, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) was as small as 0.3% by mass, and the resistivity was as low as 210 μΩ · cm. The weather resistance was very good at 12.7%.

[比較例1]
実施例1の工程(A)で、アルカリとして25%水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製)を滴下して、pHを10.5に整える条件とした。それ以外は、実施例1と同様に行った。
得られたニッケルコート銅粉を、実施例1と同じくSEMにより観察した。ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造ではなく不定形、平均粒径0.1μm以下の超微粉となった。また、XRDによる銅の結晶子径(R)は0.015μmとなり、得られた銀コート銅粉は、R/L≦0.15と結晶性の低い銅粉にニッケル合金が被覆されていることが確認された。そのため、200℃酸化増量(TG測定)は2.0質量%と大きく、抵抗率10000μΩ・cmと高抵抗となった。また粒状の銅粉粒子が凝集した超微粉であり、ペーストにすることが困難であった。なお、ニッケル合金の被覆量を測定したところ、ニッケルコート銅粉全体に対してニッケル合金の被覆量は13.1質量%であり、ニッケル合金に含まれるリンの含有量はニッケル合金に対して8.6質量%であった。耐候性は100%以上となり、500時間では抵抗率は測定できなかった。
[Comparative Example 1]
In step (A) of Example 1, 25% aqueous sodium hydroxide solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise as an alkali to adjust the pH to 10.5. Otherwise, the same procedure as in Example 1 was performed.
The obtained nickel-coated copper powder was observed by SEM as in Example 1. The nickel-coated copper powder became an ultrafine powder having an irregular shape and an average particle size of 0.1 μm or less rather than a pseudo-octahedral structure. In addition, the crystallite diameter (R) of copper by XRD is 0.015 μm, and the obtained silver-coated copper powder has a low crystallinity copper powder with R / L ≦ 0.15 and is coated with a nickel alloy. Was confirmed. Therefore, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) was as large as 2.0 mass%, and the resistivity was as high as 10000 μΩ · cm. Moreover, it was an ultrafine powder in which granular copper powder particles were aggregated, and it was difficult to obtain a paste. In addition, when the coating amount of the nickel alloy was measured, the coating amount of the nickel alloy was 13.1% by mass with respect to the entire nickel-coated copper powder, and the content of phosphorus contained in the nickel alloy was 8% with respect to the nickel alloy. It was 6 mass%. The weather resistance was 100% or more, and the resistivity could not be measured after 500 hours.

[比較例2]
工程(A)までは実施例1と同様とし、工程(B)にて、単独のヒドラジン水和物(和光純薬工業株式会社製)からなる還元剤の量を変え0.8当量添加した。これによる溶液の色の変化はわずかであり、亜酸化銅は生成しなかった。このスラリーに、さらに1当量のヒドラジン水和物を添加した。鮮やかな橙色の亜酸化銅(XRD解析からCuOと同定)が析出するのみで銅粉は得られなかった。
[Comparative Example 2]
Up to step (A), the same procedure as in Example 1 was carried out, and in step (B), 0.8 equivalent of a reducing agent consisting of a single hydrazine hydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added. This caused a slight change in the color of the solution, and no cuprous oxide was produced. One more equivalent of hydrazine hydrate was added to the slurry. Only bright orange cuprous oxide (identified as Cu 2 O from XRD analysis) was precipitated, and no copper powder was obtained.

[比較例3]
工程(A)までは実施例1と同様とし、工程(B)にて、単独のヒドラジン水和物(和光純薬工業株式会社製)からなる還元剤を、一気に3当量添加した。還元剤を添加したところ、鮮やかな橙色ではなく明るい茶色の析出物が生成され、XRD解析から銅粉と確認された。この銅粉に実施例1と同様に工程(D)の条件でニッケル合金被覆してニッケルコート銅粉を作製した。
こうして得られたニッケルコート銅粉の形状を、実施例と同じくSEMを用いた方法で観察した。ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造ではなく不定形、平均粒径0.1μm以下の超微粉となった。また、XRDによる銅の結晶子径(R)は0.01μmとなり、得られたニッケルコート銅粉は、R/L≦0.1と結晶性の低い銅粉にニッケル合金が被覆されていることが確認された。そのため、200℃酸化増量(TG測定)は3質量%以上、抵抗率10,000μΩ・cm以上と高抵抗となった。また粒状の銅粉粒子が凝集した超微粉であり、ペーストにすることが困難であった。なお、ニッケル合金の被覆量を測定したところ、ニッケルコート銅粉全体に対してニッケル合金の被覆量は12.8質量%であり、ニッケル合金に含まれるリンの含有量はニッケル合金に対して7.9質量%であった。耐候性は初期の抵抗が高く、正確な値が得られなかったが、変化率20%以上と悪化した。
[Comparative Example 3]
Up to step (A), the same procedure as in Example 1 was carried out, and in step (B), 3 equivalents of a reducing agent consisting of a single hydrazine hydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added all at once. When a reducing agent was added, a bright brown precipitate was generated instead of a bright orange color, which was confirmed to be copper powder by XRD analysis. This copper powder was coated with a nickel alloy under the conditions of step (D) in the same manner as in Example 1 to produce a nickel-coated copper powder.
The shape of the nickel-coated copper powder thus obtained was observed by a method using SEM as in the examples. The nickel-coated copper powder became an ultrafine powder having an irregular shape and an average particle size of 0.1 μm or less rather than a pseudo-octahedral structure. In addition, the crystallite diameter (R) of copper by XRD is 0.01 μm, and the obtained nickel-coated copper powder has R / L ≦ 0.1 and a low-crystalline copper powder coated with a nickel alloy. Was confirmed. Therefore, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) was 3% by mass or more and the resistivity was 10,000 μΩ · cm or more, resulting in high resistance. Moreover, it was an ultrafine powder in which granular copper powder particles were aggregated, and it was difficult to obtain a paste. In addition, when the coating amount of the nickel alloy was measured, the coating amount of the nickel alloy was 12.8% by mass with respect to the entire nickel-coated copper powder, and the content of phosphorus contained in the nickel alloy was 7% with respect to the nickel alloy. It was 9 mass%. The weather resistance had a high initial resistance, and an accurate value could not be obtained, but it deteriorated with a change rate of 20% or more.

[比較例4]
工程(A)でポリエチレンイミン(PEI樹脂)を添加しなかった以外は実施例1と同様とした。その結果、溶液の色はわずかに青色となったが、白色の水酸化銅の沈殿が共存するスラリー状態となり、銅塩のほとんどは水酸化銅の形態となった。
この溶液を40℃とし、300rpmで撹拌して単独のヒドラジン水和物(和光純薬工業株式会社製)からなる還元剤を2当量添加したところ、鮮やかな橙色の亜酸化銅(XRD解析からCuOと同定)が析出した。さらに2当量のヒドラジン水和物還元剤を追加したところ、鮮やかな橙色が明るい茶色に変化し、XRD測定から亜酸化銅が銅粉に還元されたことが分かった。この銅粉に実施例1と同様に工程(D)の条件でニッケル被覆してニッケルコート銅粉を作製した。
こうして得られたニッケルコート銅粉の形状を、実施例1と同じくSEMを用いた方法で観察した。ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造ではなく球状であり、平均粒径1.5μmであった。また、XRDによる銅の結晶子径(R)は0.05μmとなり、得られたニッケルコート銅粉は、R/L=0.033と極めて結晶性の低い銅粉にニッケル合金が被覆されていることが確認された。そのため、200℃酸化増量(TG測定)は3質量%以上、抵抗率10000μΩ・cm以上と高抵抗となった。なお、ニッケル合金被覆量を測定したところ、ニッケルコート銅粉全体に対してニッケル合金の被覆量は13.9質量%であり、ニッケル合金に含まれるリンの含有量はニッケル合金に対して8.2質量%であった。耐候性は初期の抵抗が高く、正確な値が得られなかったが、変化率20%以上と悪化した。
[Comparative Example 4]
The procedure was the same as Example 1 except that polyethyleneimine (PEI resin) was not added in the step (A). As a result, the color of the solution was slightly blue, but a slurry state in which white copper hydroxide precipitates coexisted, and most of the copper salt was in the form of copper hydroxide.
When this solution was brought to 40 ° C. and stirred at 300 rpm and 2 equivalents of a reducing agent consisting of a single hydrazine hydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, bright orange cuprous oxide (from XRD analysis, Cu 2 O and identification) was precipitated. When 2 equivalents of hydrazine hydrate reducing agent was further added, the bright orange color changed to light brown, and XRD measurement showed that cuprous oxide was reduced to copper powder. This copper powder was coated with nickel under the conditions of step (D) in the same manner as in Example 1 to produce a nickel-coated copper powder.
The shape of the nickel-coated copper powder thus obtained was observed by the method using SEM as in Example 1. The nickel-coated copper powder was not a pseudo-octahedral structure but spherical and had an average particle size of 1.5 μm. Moreover, the crystallite diameter (R) of copper by XRD is 0.05 μm, and the obtained nickel-coated copper powder is coated with a nickel alloy on copper powder having a very low crystallinity of R / L = 0.033. It was confirmed. Therefore, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) was 3% by mass or more and the resistivity was 10000 μΩ · cm or more, resulting in high resistance. When the nickel alloy coating amount was measured, the nickel alloy coating amount was 13.9% by mass with respect to the entire nickel-coated copper powder, and the phosphorus content contained in the nickel alloy was 8. It was 2 mass%. The weather resistance had a high initial resistance, and an accurate value could not be obtained, but it deteriorated with a change rate of 20% or more.

Figure 2018145448
Figure 2018145448

「評価」
以上の実施例1〜12および比較例1〜4の結果をまとめた表1から、次のことがいえる。実施例1〜12では、湿式法で得られた銅粉は擬八面体構造をなしており、この擬八面体構造を有するニッケルコート銅粉の個数は全個数の80%以上であった。また、多結晶の擬八面体の対角線長(L)の平均値は0.1〜2μm、XRDによる銅の結晶子径(R)との比は、R/L=0.2〜0.5の範囲なので、焼結性と耐酸化性を兼ね備えている。この微細で高結晶性の銅粉の表面にニッケルが被覆されていることで、200℃酸化増量(TG測定)は0.2〜0.5質量%と小さく、抵抗率は95〜350μΩ・cmと低抵抗となり、抵抗変化率(耐候性)は14.5%以下と良好であった。このように優れた耐候性と、耐酸化性および焼結・低抵抗を両立するので、本発明の条件を満たすニッケルコート銅粉は、電子機器における配線層や電極等を形成するために、樹脂型ペーストや焼成型ペーストの原料の金属フィラーとして有用である。
"Evaluation"
From Table 1 that summarizes the results of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4, the following can be said. In Examples 1 to 12, the copper powder obtained by the wet method had a pseudo-octahedron structure, and the number of nickel-coated copper powders having this pseudo-octahedron structure was 80% or more of the total number. Moreover, the average value of the diagonal length (L) of the polycrystalline pseudo-octahedron is 0.1 to 2 μm, and the ratio to the crystallite diameter (R) of copper by XRD is R / L = 0.2 to 0.5. Therefore, it has both sinterability and oxidation resistance. By coating nickel on the surface of this fine and highly crystalline copper powder, the 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) is as small as 0.2 to 0.5 mass%, and the resistivity is 95 to 350 μΩ · cm. The resistance change rate (weather resistance) was as good as 14.5% or less. Thus, because it has both excellent weather resistance, oxidation resistance and sintering / low resistance, the nickel-coated copper powder that satisfies the conditions of the present invention is a resin for forming wiring layers and electrodes in electronic devices. It is useful as a metal filler as a raw material for mold pastes and fired pastes.

これに対して、比較例1、3では、湿式法ではあるが、条件が本発明の条件を満たさなかったため、得られる銅粉は不定形で平均粒径が0.1μm以下となり、比較例2では銅粉が得られていない。また比較例4では球形で平均粒径が1.5μmと大きくなった。このため、比較例1、3、4のニッケルコート銅粉は、いずれも200℃酸化増量(TG測定)が2質量%以上、抵抗率が10000μΩ・cmと大きくなり、抵抗変化率(耐候性)も20%以上と大きくなった。このようなニッケルコート銅粉は、樹脂型ペーストや焼成型ペーストへの原料フィラーとして使用しにくい。   On the other hand, in Comparative Examples 1 and 3, although the wet method was used, the conditions did not satisfy the conditions of the present invention. Therefore, the obtained copper powder had an irregular shape and an average particle size of 0.1 μm or less. Comparative Example 2 Then, copper powder is not obtained. In Comparative Example 4, it was spherical and the average particle size was as large as 1.5 μm. For this reason, all of the nickel-coated copper powders of Comparative Examples 1, 3, and 4 have a 200 ° C. oxidation increase (TG measurement) of 2% by mass or more and a resistivity of 10000 μΩ · cm, and a resistance change rate (weather resistance). Also increased to over 20%. Such nickel-coated copper powder is difficult to use as a raw material filler for resin-type paste and fired-type paste.

本発明のニッケルコート銅粉は、電子機器における配線層や電極等を形成するために、樹脂型ペーストや低温焼成型ペーストの原料の金属フィラーとして使用することができる。   The nickel-coated copper powder of the present invention can be used as a metal filler as a raw material for resin-type pastes and low-temperature firing-type pastes in order to form wiring layers and electrodes in electronic devices.

Claims (12)

銅粉表面にニッケルまたはニッケル合金が被覆されており、走査型電子顕微鏡(SEM)により擬八面体構造を有することが観察され、対角線長さ(L)が0.1μm〜2μmであり、対角線長さ(L)とScherrer法により求められる銅の結晶子径(R)との比(R/L)が0.2〜0.5の範囲のものを全体の60%以上含むことを特徴とするニッケルコート銅粉。   The surface of the copper powder is coated with nickel or a nickel alloy, and observed to have a pseudo-octahedral structure with a scanning electron microscope (SEM), the diagonal length (L) is 0.1 μm to 2 μm, and the diagonal length The ratio (R / L) between the thickness (L) and the crystallite diameter (R) of copper determined by the Scherrer method is in the range of 0.2 to 0.5. Nickel-coated copper powder. 前記擬八面体構造を構成する銅の結晶粒数が、5〜130個であることを特徴とする請求項1に記載のニッケルコート銅粉。   The nickel-coated copper powder according to claim 1, wherein the number of crystal grains of copper constituting the pseudo-octahedral structure is 5 to 130. ニッケルまたはニッケル合金の被覆量が、ニッケルコート銅粉全体の1〜33質量%であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のニッケルコート銅粉。   The nickel-coated copper powder according to claim 1 or 2, wherein the coating amount of nickel or a nickel alloy is 1 to 33 mass% of the entire nickel-coated copper powder. 前記ニッケル合金は、コバルト、亜鉛、タングステン、モリブデン、パラジウム、白金、錫、リン、及びボロンから選ばれる少なくとも1種以上の元素を含有し、該元素含有量は、ニッケル合金に対して0.1〜20質量%であることを特徴とする請求項3に記載のニッケルコート銅粉。   The nickel alloy contains at least one element selected from cobalt, zinc, tungsten, molybdenum, palladium, platinum, tin, phosphorus, and boron, and the element content is 0.1 to the nickel alloy. The nickel-coated copper powder according to claim 3, which is ˜20 mass%. 銅塩の水溶液をアルカリでpH12〜14の範囲として、さらに錯化剤を添加して水酸化銅と銅錯イオンを共存したスラリーとする工程(A)と、
前記スラリーに還元剤を1〜2当量添加して、亜酸化銅(CuO)を析出させる工程(B)と、前記亜酸化銅(CuO)が析出したスラリーに1当量以上の還元剤を追加して、亜酸化銅を銅粉に還元させる工程(C)と、
さらに、前記銅粉にニッケルまたはニッケル合金を被覆する工程(D)と、
を含むことを特徴とするニッケルコート銅粉の製造方法。
A step (A) in which an aqueous solution of a copper salt is made alkaline with a pH of 12 to 14 and a complexing agent is further added to form a slurry in which copper hydroxide and copper complex ions coexist;
The reducing agent 1-2 by adding an equivalent amount to the slurry, and step (B) for precipitating cuprous oxide (Cu 2 O), the cuprous oxide (Cu 2 O) reduction 1 or more equivalents of the slurry precipitated Adding an agent to reduce cuprous oxide to copper powder (C);
Furthermore, the step (D) of coating the copper powder with nickel or a nickel alloy;
The manufacturing method of the nickel coat copper powder characterized by including.
前記錯化剤が、PEI、PVA、PVPから選ばれる平均分子量500〜50,000の合成樹脂であることを特徴とする請求項5に記載のニッケルコート銅粉の製造方法。   The method for producing nickel-coated copper powder according to claim 5, wherein the complexing agent is a synthetic resin having an average molecular weight of 500 to 50,000 selected from PEI, PVA, and PVP. 前記錯化剤は、銅塩中の銅に対して0.5質量%〜50質量%添加されることを特徴とする請求項5に記載のニッケルコート銅粉の製造方法。   The said complexing agent is added 0.5 mass%-50 mass% with respect to the copper in copper salt, The manufacturing method of the nickel coat copper powder of Claim 5 characterized by the above-mentioned. 前記還元剤の量は、工程(B)と工程(C)の合計量として、3当量以上であることを特徴とする請求項5に記載のニッケルコート銅粉の製造方法。   The method for producing a nickel-coated copper powder according to claim 5, wherein the amount of the reducing agent is 3 equivalents or more as a total amount of the step (B) and the step (C). 前記還元剤は、銅と錯体を形成することを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載のニッケルコート銅粉の製造方法。   The said reducing agent forms a complex with copper, The manufacturing method of the nickel coat copper powder in any one of Claims 5-8 characterized by the above-mentioned. 前記工程(C)で得られた銅粉は、洗浄後に無電解めっき法でニッケルまたはニッケル合金が被覆されることを特徴とする請求項5〜9のいずれかに記載のニッケルコート銅粉の製造方法。   The copper powder obtained in the step (C) is coated with nickel or a nickel alloy by an electroless plating method after washing, and manufacturing the nickel-coated copper powder according to any one of claims 5 to 9 Method. 前記ニッケルコート銅粉は、擬八面体構造を有し、対角線長さ(L)が0.1μm〜2μmであり、かつ対角線長さ(L)と銅の結晶子径(R)との比(R/L)が0.2〜0.5の範囲であることを特徴とする請求項5〜10のいずれか1項に記載のニッケルコート銅粉の製造方法。   The nickel-coated copper powder has a pseudo-octahedral structure, has a diagonal length (L) of 0.1 μm to 2 μm, and a ratio of the diagonal length (L) to the crystallite diameter (R) of copper ( R / L) is the range of 0.2-0.5, The manufacturing method of the nickel coat copper powder of any one of Claims 5-10 characterized by the above-mentioned. 少なくとも請求項1〜4のいずれかに記載のニッケルコート銅粉と、樹脂と溶媒とを含む導電性ペースト。   The electroconductive paste containing the nickel coat copper powder in any one of Claims 1-4, resin, and a solvent.
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