JP2019157271A - Silver-coated copper powder - Google Patents

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栄治 石田
尚樹 山岡
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尚樹 山岡
吉章 松村
Yoshiaki Matsumura
吉章 松村
行延 雅也
Masaya Yukinobu
雅也 行延
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Abstract

To provide a silver-coated copper powder that yields, for cases of use in a conductive paste for low-temperature firing, a low resistivity close to the case where a silver powder is used.SOLUTION: Provided is a silver-coated copper powder which is a spherical silver-coated copper powder in which silver is coated on a copper particle, and the silver-coating thickness calculated from the silver-coating amount is 60 nm or more. Furthermore, the average particle diameter obtained from an image observed with a scanning-type electron microscope preferably is 0.5 μm or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、電子材料の配線形成用として好適な銀コート銅粉に関する。   The present invention relates to a silver-coated copper powder suitable for forming a wiring of an electronic material.

従来から、金属粉末は、導電性ペーストのような電子部品の配線形成材料として、プリント配線、半導体の内部配線、プリント配線板と電子部品との接続等に利用されている。近年、特に太陽電池用電極等の分野で、低温焼成化と配線の細線化に対する需要が高まってきている。そのため、低温焼成でも電気抵抗が低抵抗となり(以降、抵抗とは電気抵抗のことを指す)、さらには細線化に対応できる導電性ペースト向けの金属粉末が求められている。   Conventionally, metal powder has been used as a wiring forming material for electronic components such as conductive paste for printed wiring, semiconductor internal wiring, connection between a printed wiring board and electronic components, and the like. In recent years, there has been an increasing demand for low-temperature firing and thinning of wiring, particularly in the field of solar cell electrodes and the like. Therefore, there is a demand for metal powders for conductive pastes that have low electrical resistance even after low-temperature firing (hereinafter, resistance refers to electrical resistance), and that can cope with thinning.

このような導電性ペースト向けの金属粉末として、従来は銀粉が用いられてきた。しかし、銀の地金価格は高価である。よって、より安価で製造できる銀コート銅粉への代替が活発に検討されている。   Conventionally, silver powder has been used as a metal powder for such a conductive paste. However, the price of silver bullion is expensive. Therefore, an alternative to silver-coated copper powder that can be manufactured at a lower cost is being actively studied.

300℃以下での低温焼成に用いられる細線用導電性ペースト用銅粉に求められる特性として、用途及び使用条件にもよるが、導電性ペーストとした際の抵抗値が従来使用されている銀粉に近いことが要求される。   As a characteristic required for copper powder for conductive paste for fine wires used for low-temperature firing at 300 ° C. or less, although depending on the application and use conditions, the resistance value when used as conductive paste is compared with silver powder that has been used conventionally It is required to be close.

しかしながら、現状の銀コート銅粉は、低温焼成時の温度履歴による銀層の劣化や、銅の拡散による銀層表面への酸化銅の形成により、導電性ペーストとした際の抵抗値が銀粉に比べ劣っている。   However, the current silver-coated copper powder has a resistance value when used as a conductive paste due to deterioration of the silver layer due to temperature history during low-temperature firing and the formation of copper oxide on the surface of the silver layer due to copper diffusion. It is inferior compared.

例えば、特許文献1には銀コート銅粉の比表面積を画像解析から得られた粒径から算出される比表面積に近づけることで導電性を上げる方法が示されているが、評価値は圧粉抵抗値でしか示されていない。非特許文献1に示されるとおり、金属微粒子集合体の導電率は、構成する金属粒子の導電率と接触部の導電率の積で表される。金属粒子の抵抗値が同じで接触層の抵抗が無視できる場合、粒子同士の接触面積を円と仮定すると、金属微粒子集合体の導電率はその半径に比例する。圧粉抵抗測定では、物理的な外力印加により一定の接触面積を与えてしまうこととなり、金属微粒子集合体の導電率は、外力として樹脂の圧縮応力が主となる導電性ペーストの導電率とは異なることから、圧粉抵抗値が低くても導電性ペーストの抵抗率が低いとは言えない。   For example, Patent Document 1 discloses a method for increasing the conductivity by bringing the specific surface area of silver-coated copper powder close to the specific surface area calculated from the particle size obtained from image analysis. It is shown only as a resistance value. As shown in Non-Patent Document 1, the electrical conductivity of the metal fine particle aggregate is represented by the product of the electrical conductivity of the constituent metal particles and the electrical conductivity of the contact portion. When the resistance value of the metal particles is the same and the resistance of the contact layer is negligible, assuming that the contact area between the particles is a circle, the conductivity of the metal fine particle aggregate is proportional to the radius. In the dust resistance measurement, a certain contact area is given by applying physical external force, and the electrical conductivity of the metal fine particle aggregate is the electrical conductivity of the conductive paste mainly composed of resin compressive stress as external force. Since it is different, even if the dust resistance value is low, it cannot be said that the resistivity of the conductive paste is low.

特許第5785532号Japanese Patent No. 5785532

小野秀央, 微粒子工学大全第1巻,p85(2001)Hideo Ono, Complete Particle Engineering Volume 1, p85 (2001)

従来使用されている銀粉の場合、銀同士の接触部において、比表面積によるもののネッキングが150℃付近の低温で生じることが知られている。しかしながら、低温焼成用導電性ペーストとして銀コート銅粉を用いた場合、低温焼成時の温度履歴による銀層の劣化や、銅の拡散による銀層表面への酸化銅の形成により、ネッキング形成が阻害されていると考えられる。また、ネッキングの形成には銀の物質移動が必須であるが、物質移動に十分な銀量が存在しないことでネッキング形成不良が起こるものと考えられる。   In the case of silver powder conventionally used, it is known that necking due to specific surface area occurs at a low temperature around 150 ° C. at the contact portion between silver. However, when silver-coated copper powder is used as the conductive paste for low-temperature firing, the formation of necking is hindered by the deterioration of the silver layer due to the temperature history during low-temperature firing and the formation of copper oxide on the silver layer surface due to copper diffusion. It is thought that. In addition, silver mass transfer is essential for the formation of necking, but it is thought that necking formation failure occurs due to the absence of a sufficient amount of silver for mass transfer.

すなわち、銅の拡散や物質移動に十分な銀量がコートされていれば、銀コート銅粉であっても、低温焼成用導電性ペーストに用いた際に、銀粉に近い抵抗値を得ることができるものと考えられる。
そこで、本発明では、低温焼成用導電性ペーストに用いる場合において、銀粉を用いた場合に近い低抵抗率を得る銀コート銅粉を提供することを目的とする。
That is, if a silver amount sufficient for copper diffusion and mass transfer is coated, a resistance value close to that of silver powder can be obtained even when using silver-coated copper powder as a conductive paste for low-temperature firing. It is considered possible.
Then, in this invention, when using for the electrically conductive paste for low-temperature baking, it aims at providing the silver coat copper powder which obtains the low resistivity near the case where silver powder is used.

本発明者らは、一般に市販されている銅粉を用い、湿式法により銀コート処理を施すことによって該目的を達する銀コート量を明らかにした。
すなわち、銅粒子に銀を被覆した球状の銀コート銅粉であって、銀被覆量から求めた銀被覆厚みが60nm以上であることを特徴とする銀コート銅粉であり、更に望ましくは当該銀コート銅粉の走査型電子顕微鏡で観察した画像より得られる平均粒子径が0.5μm以上であることを特徴とする銀コート銅粉である。
なお、球状の形状とは、真球のみならず、所定の断面において短径と長径との比(短径/長径)が0.8〜1.0の範囲にある楕円形状となる楕円体等の略球状の形状も含まれる。
The inventors of the present invention have clarified the amount of silver coating that achieves this purpose by using a commercially available copper powder and performing silver coating treatment by a wet method.
That is, a spherical silver-coated copper powder in which silver is coated on copper particles, and the silver-coated copper powder is characterized in that the silver coating thickness obtained from the silver coating amount is 60 nm or more, more preferably the silver The silver-coated copper powder is characterized in that an average particle diameter obtained from an image of the coated copper powder observed with a scanning electron microscope is 0.5 μm or more.
The spherical shape is not only a true sphere, but also an ellipsoid having an elliptical shape in which a ratio of a minor axis to a major axis (minor axis / major axis) is in a range of 0.8 to 1.0 in a predetermined cross section. The substantially spherical shape is also included.

本発明に係る銀コート銅粉を低温焼成用導電性ペーストに用いた際に、銀粉とほぼ同等の抵抗値を得ることができる。また、本発明に係る銀コート銅粉は球状をしているので異方性がなく、電子部品の配線形成材料に用いた場合に、配線の細線化を行うことができる。   When the silver-coated copper powder according to the present invention is used for a conductive paste for low-temperature firing, a resistance value substantially equivalent to that of silver powder can be obtained. Further, since the silver-coated copper powder according to the present invention has a spherical shape, there is no anisotropy, and when used as a wiring forming material for electronic parts, the wiring can be thinned.

以下、本発明の一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、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。   Hereinafter, although one embodiment of the present invention is described in detail, the present invention is not limited to the following embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

本実施の形態にかかる銀コート銅粉は、球状で、銀被覆量から求めた銀被覆厚みが60nm以上であることを特徴としており、更に望ましくは当該銀コート銅粉を走査型電子顕微鏡で観察した画像より得られる平均粒子径が0.5μm以上であることを特徴としている。   The silver-coated copper powder according to the present embodiment is spherical and has a silver coating thickness obtained from the silver coating amount of 60 nm or more, and more preferably, the silver-coated copper powder is observed with a scanning electron microscope. The average particle diameter obtained from the obtained image is 0.5 μm or more.

上述の通り、粒子同士の接触部を円と仮定した場合、金属粒子集合体の導電率はその半径に比例する。低温焼成用導電性ペーストの導電粒子として銀粉を用いる場合、その粒径にもよるが、低温において粒子同士のネッキングが生じることで低抵抗な接触部位が形成され、樹脂の熱収縮のみの圧縮応力下であっても、結果として安定した低抵抗値を得ることができる。一方、銀コート銅粉を用いた場合は、粒子同士の接触部分に銀が存在するものの、低温焼成中の熱履歴によって、銀コート層中の粒界やピンホールを通じた銅の拡散現象が生じ、銀のネッキングを阻害する酸化銅が生成されやすい。また、銀コート層の厚みが薄い場合にはネッキングを生じるに必要な銀量が不足し、ネッキングが生じにくくなる。以上の事象が重なることで、銀粉を用いる場合よりも低抵抗値を得ることが難しい。よって、銀コート量を増加する、すなわち厚く銀を被覆することにより、銅の拡散を抑制することおよびネッキングに必要な銀量を確保することが可能となる。   As described above, when the contact portion between the particles is assumed to be a circle, the conductivity of the metal particle aggregate is proportional to the radius. When silver powder is used as the conductive particles of the conductive paste for low-temperature firing, depending on the particle size, necking between the particles occurs at low temperatures, forming a low-resistance contact site, and compressive stress only due to thermal contraction of the resin Even if it is below, a stable low resistance value can be obtained as a result. On the other hand, when silver-coated copper powder is used, although silver exists in the contact portion between the particles, the thermal history during low-temperature firing causes copper diffusion through grain boundaries and pinholes in the silver-coated layer. Copper oxide that inhibits silver necking is likely to be produced. Further, when the thickness of the silver coat layer is thin, the amount of silver necessary for causing necking is insufficient, and necking is difficult to occur. When the above events overlap, it is more difficult to obtain a low resistance value than when silver powder is used. Therefore, by increasing the silver coating amount, that is, by thickly covering the silver, it is possible to suppress copper diffusion and to secure the silver amount necessary for necking.

一方で銀量を増加することは銀コート銅粉を用いる上で重要なコスト低減に反する。そこで、銀粉を用いた場合に近い低抵抗値を得ることのできる最低限の銀コート量を明らかにすることで、銀粉を用いるよりも低コストで、かつ銀粉に近い低抵抗値を得ること出来る銀コート銅粉を提供するものである。   On the other hand, increasing the amount of silver goes against cost reduction, which is important in using silver-coated copper powder. Therefore, by clarifying the minimum amount of silver coating that can obtain a low resistance value close to the case of using silver powder, it is possible to obtain a low resistance value that is close to silver powder at a lower cost than using silver powder. A silver-coated copper powder is provided.

本発明では銀コートの量として、銀被覆量から求めた銀被覆厚み(銀コート層の厚み)を指標としている。ここで銀被覆量は、例えば銀コート銅粉の組成分析をすることで求められ、比表面積を用いて銀被覆厚みを求めることができる。   In the present invention, the silver coating thickness (the thickness of the silver coating layer) obtained from the silver coating amount is used as an index as the amount of the silver coating. Here, the silver coating amount can be obtained by, for example, analyzing the composition of silver-coated copper powder, and the silver coating thickness can be obtained using the specific surface area.

次に、必要な銀コート層の厚みを60nm以上としているが、これより薄い場合には銀粉を用いた場合と比較して少なくとも1.5倍以上抵抗値が高くなり、銀粉に近い抵抗値と言えない。ここで、銀粉に近い(ほぼ同等の)抵抗値とは、銀粉の抵抗値の1.0倍以上1.5倍以内とした。また、上限は特に設けていないが、コストとの兼ね合いでおのずと決まるものと考えられる。   Next, the thickness of the necessary silver coat layer is 60 nm or more, but when it is thinner than this, the resistance value is at least 1.5 times higher than when silver powder is used, and the resistance value is close to silver powder. I can not say. Here, the resistance value close to (substantially equivalent to) the silver powder is set to 1.0 to 1.5 times the resistance value of the silver powder. Moreover, although there is no upper limit in particular, it is thought that it is determined naturally in consideration of cost.

また、平均粒径範囲を0.5μm以上としているが、0.5μmを平均粒径が下回ると、銀コート層の厚みとして60nmを得るために、銀を銅粉に対して60質量%以上付着させねばならず、銀粉を用いることとコスト上のメリットが小さくなるためである。   Moreover, although the average particle size range is 0.5 μm or more, when the average particle size is less than 0.5 μm, in order to obtain 60 nm as the thickness of the silver coat layer, 60% by mass or more of silver is attached to the copper powder. This is because the use of silver powder and the cost advantage are reduced.

本実施の形態に係る銀コート銅粉は、球状であることが好ましい。銀コート銅粉としては、フレーク状や樹枝状のものも公知であり、これらを導電性ペーストの導電粒子として用いた時には粒子同士の接触部を確保しやすく、低抵抗の導電膜を得ることには有利である。しかし、異方性を持った導電粒子であるため配線材料に用いる場合には、配線幅を安定化させることが難しく、隣接する配線間の間隔を十分に広げておかないと配線の短絡が生じるおそれがある。従って、電子部品の配線の細線化、すなわち電子部品の高密度化に応えるのは困難であった。
一方、球状の導電粒子を導電性ペーストに用いれば、配線幅はフレーク状や樹枝状の導電粒子よりも安定するので、配線の細線化は容易となる。
本実施の形態に係る銀コート銅粉は、球状の銅粒子の表面に銀コート層を形成する処理を行う。この銀コート層を形成する方法としては、湿式法である無電解めっき法を用いるのが好ましく、無電解めっき法である置換めっき法または還元めっき法を用いることができる。
置換めっき法は、銅と銀のイオン化傾向の違いを利用するものであり、溶液中で銅が溶解したときに銅が放出する電子によって、溶液中の銀イオンを還元させて銅表面に析出させるものである。具体的には公知の方法を用いればよく、例えば球状の銅粒子を水スラリーとし、この水スラリーに銀イオン源となる銀塩と錯化剤を添加して処理する。また必要に応じて、伝導塩、pH調整剤、界面活性剤、光沢剤、結晶調整剤、安定剤、沈殿防止剤等を添加することもできる。銀塩としては水に可溶な銀塩であることが好ましく、硝酸銀を用いるのが好ましく、アンモニアの存在下で硝酸銀を用いるのがさらに好ましい。
還元めっき法は、還元剤により銅表面に銀を析出させるものであり、公知の方法を用いることができる。具体的には、球状の銅粒子を水スラリーとし、この水スラリーに銀イオン源となる銀塩と還元剤を添加して処理する。また必要に応じて錯化剤等、上記置換めっき法で列記した薬剤も添加することができる。
均一な銀コート層の厚みを得るために、銀コート層を形成する前に銅粒子を洗浄することもできる。洗浄方法は特に限定されないが、銅粒子を水スラリーとしてから洗浄処理を行い、洗浄処理後の水スラリーに対して無電解めっき法を用いて銀コート層を形成するのが好ましい。
さらに、得られた銀コート銅粉の凝集を抑制するために、銀コート層を形成した後に表面処理を施してもよい。表面処理剤としては、ステアリン酸やオレイン酸などのカルボン酸や、ポリビニルアルコールなどの分散剤として用いられる水溶性高分子化合物を使用することができる。またこれらを併用してもよい。
銀コート層を形成したり、表面処理した後は、処理後のスラリーを洗浄、ろ過して乾燥することで、銀コート銅粉を得る。洗浄、ろ過、及び乾燥方法については、公知の方法を用いることができる。
The silver-coated copper powder according to the present embodiment is preferably spherical. As the silver-coated copper powder, flaky and dendritic ones are also known, and when these are used as conductive particles of a conductive paste, it is easy to secure a contact portion between the particles, and to obtain a low resistance conductive film Is advantageous. However, because it is an electrically conductive particle with anisotropy, when used as a wiring material, it is difficult to stabilize the wiring width, and if the distance between adjacent wirings is not sufficiently widened, a wiring short circuit occurs. There is a fear. Therefore, it has been difficult to meet the demand for finer wiring of electronic components, that is, higher density of electronic components.
On the other hand, when the spherical conductive particles are used for the conductive paste, the wiring width is more stable than that of the flaky or dendritic conductive particles, so that the wiring can be easily thinned.
The silver coat copper powder which concerns on this Embodiment performs the process which forms a silver coat layer on the surface of a spherical copper particle. As a method for forming the silver coat layer, an electroless plating method that is a wet method is preferably used, and a displacement plating method or a reduction plating method that is an electroless plating method can be used.
The displacement plating method utilizes the difference in ionization tendency between copper and silver, and when the copper dissolves in the solution, the electrons released by the copper reduce the silver ions in the solution and deposit them on the copper surface. Is. Specifically, a publicly known method may be used. For example, spherical copper particles are made into a water slurry, and a silver salt and a complexing agent as a silver ion source are added to the water slurry for treatment. If necessary, a conductive salt, a pH adjuster, a surfactant, a brightener, a crystal adjuster, a stabilizer, a precipitation inhibitor, and the like can be added. The silver salt is preferably a water-soluble silver salt, preferably silver nitrate, and more preferably silver nitrate in the presence of ammonia.
In the reduction plating method, silver is precipitated on the copper surface by a reducing agent, and a known method can be used. Specifically, spherical copper particles are used as a water slurry, and a silver salt and a reducing agent as a silver ion source are added to the water slurry for treatment. Moreover, the chemical | medical agent listed by the said displacement plating method, such as a complexing agent, can also be added as needed.
In order to obtain a uniform thickness of the silver coat layer, the copper particles can be washed before forming the silver coat layer. The cleaning method is not particularly limited, but it is preferable to perform a cleaning process after making copper particles into a water slurry, and to form a silver coat layer on the water slurry after the cleaning process using an electroless plating method.
Furthermore, in order to suppress aggregation of the obtained silver coat copper powder, you may surface-treat after forming a silver coat layer. As the surface treatment agent, carboxylic acids such as stearic acid and oleic acid, and water-soluble polymer compounds used as dispersants such as polyvinyl alcohol can be used. These may be used in combination.
After the silver coat layer is formed or surface-treated, the treated slurry is washed, filtered and dried to obtain silver-coated copper powder. Known methods can be used for washing, filtration, and drying.

以下、本実施の形態について、実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
(銀コート方法)
銀コート銅粉はアトマイズ銅粉(株式会社高純度化学研究所製、SEM径4.5μm)に銀めっきを施して作製した。まず銅粉をイオン交換水に分散させ、以下の手順で置換めっきを行なった。
Hereinafter, the present embodiment will be described more specifically using examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(Silver coating method)
Silver-coated copper powder was prepared by performing silver plating on atomized copper powder (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., SEM diameter 4.5 μm). First, copper powder was dispersed in ion-exchanged water, and displacement plating was performed according to the following procedure.

すなわち銅粉100gを3%酒石酸水溶液中で約1時間撹拌した後、ろ過し、水洗して2リットルのイオン交換水中に分散させた。ここに酒石酸5g、ブドウ糖5g、エタノール50mLを加え、さらに28%アンモニア水50mLを加えて撹拌し、その後、硝酸銀60gをイオン交換水750mLに溶かした水溶液(銀液)と、28%アンモニア水250mLとをそれぞれ、硝酸銀が1分間に1g混合される速度で、目的の銀量になるまで徐々に添加した。反応が終了した後、粉末をろ過、水洗し、エタノールを通じて乾燥させ、銀コート銅粉を得た。   That is, 100 g of copper powder was stirred in a 3% aqueous tartaric acid solution for about 1 hour, filtered, washed with water, and dispersed in 2 liters of ion-exchanged water. To this, 5 g of tartaric acid, 5 g of glucose and 50 mL of ethanol were added, and 50 mL of 28% ammonia water was further added and stirred. Were gradually added at a rate at which 1 g of silver nitrate was mixed per minute until the desired amount of silver was reached. After the reaction was completed, the powder was filtered, washed with water, and dried through ethanol to obtain silver-coated copper powder.

このアトマイズ銅粉を用いた上記方法では、得ようとする銀コート銅粉の銀量が10質量%以下の銀量範囲では、反応が終了した後のろ液に未反応の銀の残留は認められないこと、銀コート銅粉の銀量が10.0質量%を超えると、反応が終了した後のろ液に未反応の銀の残留が認められることを確認している。従って、得ようとする銀コート銅粉の銀量が10.0質量%以下の質量範囲では、所望とする銀量に応じて添加する銀液の量を調整して試料を得た。銀量が10.0質量%を超える試料は、上記方法でまず銀量10.0質量%の銀コート銅粉を作製し、さらに還元銀めっきを施すことにより所望の銀量とする銀コート銅粉を作製した。   In the above-described method using the atomized copper powder, when the silver amount of the silver-coated copper powder to be obtained is within the range of 10% by mass or less, unreacted silver remains in the filtrate after the reaction is completed. It is confirmed that when the silver amount of the silver-coated copper powder exceeds 10.0% by mass, unreacted silver remains in the filtrate after the reaction is completed. Therefore, in the mass range where the silver amount of the silver-coated copper powder to be obtained is 10.0% by mass or less, a sample was obtained by adjusting the amount of the silver solution to be added according to the desired silver amount. For samples whose silver amount exceeds 10.0% by mass, a silver-coated copper powder having a silver amount of 10.0% by mass is first prepared by the above-described method, and further reduced silver plating is performed to obtain a desired silver amount. Powder was produced.

すなわち、上記方法で得た銀コート銅粉100gを3%酒石酸水溶液中で約1時間撹拌した後、ろ過、水洗して2リットルのイオン交換水中に分散させた。ここにアスコルビン酸を19g、クエン酸を6g加えた後、イオン交換水200mLに硝酸銀30gを添加した水溶液を準備し、目的となる銀量に必要な液量を硝酸銀が1分間に1g混合される速度で添加した。反応が終了した後、粉末をろ過、水洗し、エタノールを通じて乾燥させ、銀コート銅粉を得た。
(評価方法)
<平均粒径>
平均粒径については、走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JSM−7100F)を用いて観察した画像より、全様を一様に観察できる粒子300個以上の一次粒子の粒径を測長することによって、その平均値を求め平均粒径(SEM径)とした。
That is, 100 g of the silver-coated copper powder obtained by the above method was stirred for about 1 hour in a 3% aqueous tartaric acid solution, filtered, washed with water, and dispersed in 2 liters of ion-exchanged water. After adding 19 g of ascorbic acid and 6 g of citric acid here, an aqueous solution in which 30 g of silver nitrate is added to 200 mL of ion-exchanged water is prepared, and 1 g of silver nitrate is mixed per minute for the amount of silver required for the target amount of silver. Added at a rate. After the reaction was completed, the powder was filtered, washed with water, and dried through ethanol to obtain silver-coated copper powder.
(Evaluation methods)
<Average particle size>
For the average particle size, the particle size of 300 or more primary particles that can be observed uniformly is measured from an image observed using a scanning electron microscope (JSM-7100F, manufactured by JEOL Ltd.). By doing this, the average value was obtained and used as the average particle diameter (SEM diameter).

<銀含有量および被覆銀厚み>
得られた銀コート銅粉の銀含有量については、ICP発光分光分析法(アジレント・テクノロジー株式会社製、ICP−OES5100SVDV)により求めた。得られた銀含有量および銅粉の平均粒径より、粒子を球と仮定して被覆銀厚みを計算した。
<ペースト抵抗率>
得られた銀コート銅粉を再度イオン交換水中に分散し、銀コート銅粉に対してステアリン酸が0.4質量%になるようにステアリン酸エマルジョン(中京油脂株式会社製、セロゾール920)を投入し、20分間混合後、ろ過、水洗後乾燥することにより表面処理を実施した。さらに銀コート銅粉90.19質量%に、エポキシ樹脂のビスフェノールA型エポキシ樹脂0.45質量%、硬化剤のフェノールホルムアルデヒド型ノボラック樹脂0.27質量%、溶剤のジプロピレングリコール9.0質量%、硬化促進剤の2−フェニル−4−メチルイミダゾール0.09質量%となるように各薬剤を混合、自転・公転ミキサー(株式会社シンキー製、あわとり練太郎)を用いてペースト化した。得られたペーストにジプロピレングリコールを添加して粘度調整後にアルミナ基板上に印刷、200℃、30分間大気中で熱硬化することで評価用ペースト膜とした。このペースト膜の表面抵抗値を四探針法で測定し、膜厚を乗じてペースト膜抵抗率(Ω・cm)とした。
(実施例1)
上記方法により銀含有量9.2質量%の銀コート銅粉を得た。銀被覆厚みは60nmと計算された。本試料のペースト膜抵抗率は86μΩ・cmであった。
(実施例2)
上記方法により置換めっき後に還元めっきをすることで、また銀液量を調整して、銀含有量20.0質量%の銀コート銅粉を得た。銀被覆厚みは145nmと計算された。本試料のペースト膜抵抗率は87μΩ・cmであった。
(比較例1)
実施例1と同様に銀液量を調整して、銀含有量3.0質量%の銀コート銅粉を得た。銀被覆厚みは19nmと計算された。本試料のペースト膜抵抗率は404μΩ・cmであった。
(比較例2)
実施例1と同様に銀液量を調整して、銀含有量7.4質量%の銀コート銅粉を得た。銀被覆厚みは46nmと計算された。本試料のペースト膜抵抗率は144μΩ・cmであった。
次に使用する銅粉をより小粒径粉(日本アトマイズ加工株式会社製、アトマイズ銅粉ATP-Cu、SEM径2.0μm)に変更し、前述と同様の方法で銀コートを行った。ただし、該小粒径銅粉の場合、銀コート量として20.0質量%までは置換めっきで銀コートが可能であることを確認しており、銀コート量が20.0質量%を超える場合に還元めっきを追加し、銀コート銅粉を準備した。
(実施例3)
上記方法により銀含有量19.0質量%の銀コート銅粉を得た。銀被覆厚みは62nmと計算された。本試料のペースト膜抵抗率は88μΩ・cmであった。
(実施例4)
上記方法により置換めっき後に還元めっきをすることで、また銀液量を調整して、銀含有量26.0質量%の銀コート銅粉を得た。銀被覆厚みは90nmと計算された。本試料のペースト膜抵抗率は81μΩ・cmであった。
(比較例3)
実施例3と同様に銀液量を調整して、銀含有量12.0質量%の銀コート銅粉を得た。銀被覆厚みは37nmと計算された。本試料のペースト膜抵抗率は184μΩ・cmであった。
(比較例4)
実施例3と同様に銀液量を調整して、銀含有量15.0質量%の銀コート銅粉を得た。銀被覆厚みは47nmと計算された。本試料のペースト膜抵抗率は116μΩ・cmであった。
(参考例)
粒子として上記比較例、実施例に近い粒径を有する銀粉(福田金属箔粉工業株式会社製、アトマイズ銀粉Ag-HWQ5μm)を用い、実施例1のペースト作製以降の工程を銀コート銅粉評価時と同じとしてペースト膜抵抗率を測定した。用いた銀粉のSEM径は4.4μmであり、ペースト膜抵抗率は86μΩ・cmであった。
<Silver content and coated silver thickness>
About the silver content of the obtained silver coat copper powder, it calculated | required by the ICP emission-spectral-analysis method (Agilent Technology Co., Ltd. make, ICP-OES5100SVDV). From the obtained silver content and the average particle diameter of the copper powder, the coated silver thickness was calculated assuming that the particles were spheres.
<Paste resistivity>
The obtained silver-coated copper powder is dispersed again in ion-exchanged water, and a stearic acid emulsion (Cerosol 920, manufactured by Chukyo Yushi Co., Ltd.) is added so that the stearic acid is 0.4% by mass with respect to the silver-coated copper powder. Then, after mixing for 20 minutes, surface treatment was performed by filtering, washing with water and drying. Further, 90.19% by mass of silver-coated copper powder, 0.45% by mass of bisphenol A type epoxy resin as an epoxy resin, 0.27% by mass of phenol formaldehyde type novolak resin as a curing agent, and 9.0% by mass of dipropylene glycol as a solvent. Each agent was mixed so that it might become 0.09 mass% of 2-phenyl-4-methylimidazole of a hardening accelerator, and it paste-formed using the autorotation / revolution mixer (Shinky Co., Ltd. product Aritori Nertaro). Dipropylene glycol was added to the obtained paste, the viscosity was adjusted, printed on an alumina substrate, and thermally cured in air at 200 ° C. for 30 minutes to obtain a paste film for evaluation. The surface resistance value of the paste film was measured by a four-probe method, and the film thickness was multiplied to obtain the paste film resistivity (Ω · cm).
Example 1
By the above method, a silver-coated copper powder having a silver content of 9.2% by mass was obtained. The silver coating thickness was calculated to be 60 nm. The paste film resistivity of this sample was 86 μΩ · cm.
(Example 2)
By carrying out reduction plating after substitution plating by the above method, the amount of the silver solution was also adjusted to obtain a silver-coated copper powder having a silver content of 20.0% by mass. The silver coating thickness was calculated to be 145 nm. The paste film resistivity of this sample was 87 μΩ · cm.
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, the amount of the silver solution was adjusted to obtain a silver-coated copper powder having a silver content of 3.0% by mass. The silver coating thickness was calculated to be 19 nm. The paste film resistivity of this sample was 404 μΩ · cm.
(Comparative Example 2)
The amount of the silver solution was adjusted in the same manner as in Example 1 to obtain a silver-coated copper powder having a silver content of 7.4% by mass. The silver coating thickness was calculated to be 46 nm. The paste film resistivity of this sample was 144 μΩ · cm.
Next, the copper powder to be used was changed to a smaller particle size powder (made by Nippon Atomizing Co., Ltd., atomized copper powder ATP-Cu, SEM diameter 2.0 μm), and silver coating was performed in the same manner as described above. However, in the case of the small particle size copper powder, it has been confirmed that silver coating can be performed by displacement plating up to 20.0 mass% as the silver coating amount, and the silver coating amount exceeds 20.0 mass% Reduced plating was added to silver-coated copper powder.
(Example 3)
By the above method, a silver-coated copper powder having a silver content of 19.0% by mass was obtained. The silver coating thickness was calculated to be 62 nm. The paste film resistivity of this sample was 88 μΩ · cm.
Example 4
Silver plating copper powder having a silver content of 26.0% by mass was obtained by reducing plating after substitution plating by the above method and adjusting the amount of silver solution. The silver coating thickness was calculated to be 90 nm. The paste film resistivity of this sample was 81 μΩ · cm.
(Comparative Example 3)
The amount of the silver solution was adjusted in the same manner as in Example 3 to obtain a silver-coated copper powder having a silver content of 12.0% by mass. The silver coating thickness was calculated to be 37 nm. The paste film resistivity of this sample was 184 μΩ · cm.
(Comparative Example 4)
The amount of the silver solution was adjusted in the same manner as in Example 3 to obtain a silver-coated copper powder having a silver content of 15.0% by mass. The silver coating thickness was calculated to be 47 nm. The paste film resistivity of this sample was 116 μΩ · cm.
(Reference example)
The silver powder (made by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd., atomized silver powder Ag-HWQ 5 μm) having a particle size close to that of the above comparative example and examples is used as the particles, and the steps after the paste preparation of Example 1 are evaluated at the time of silver coated copper powder evaluation. The paste film resistivity was measured in the same manner. The silver powder used had an SEM diameter of 4.4 μm and a paste film resistivity of 86 μΩ · cm.

以上の結果を表1にまとめた。   The above results are summarized in Table 1.

以上より、本発明に係る実施例1〜4の銀コート銅粉を低温焼成用導電性ペーストに用いた際に、参考例の銀粉に近いペースト膜抵抗率を得ることができた。
なお、上記のように本発明の各実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、当業者は本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
As mentioned above, when the silver coat copper powder of Examples 1-4 which concerns on this invention was used for the conductive paste for low temperature baking, the paste film resistivity close | similar to the silver powder of a reference example was able to be obtained.
Although the embodiments and examples of the present invention have been described in detail as described above, those skilled in the art can easily make many modifications that do not substantially depart from the novel matters and effects of the present invention. You can understand. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention.

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、製造方法の構成、動作も本発明の各実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

For example, a term described with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Also, the configuration and operation of the manufacturing method are not limited to those described in the embodiments and examples of the present invention, and various modifications can be made.

Claims (2)

銅粒子に銀を被覆した球状の銀コート銅粉であって、銀被覆量から求めた銀被覆厚みが60nm以上であることを特徴とする銀コート銅粉。 A silver-coated copper powder, which is a spherical silver-coated copper powder in which copper particles are coated with silver, and the silver coating thickness obtained from the silver coating amount is 60 nm or more. 前記銀コート銅粉の走査型電子顕微鏡で観察した画像より得られる平均粒子径が0.5μm以上であることを特徴とする銀コート銅粉。
The silver-coated copper powder, wherein an average particle diameter obtained from an image of the silver-coated copper powder observed with a scanning electron microscope is 0.5 μm or more.
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