JP4120007B2 - Method for producing copper powder - Google Patents

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅粉末の製造方法、更に詳しくは、回路基板の配線パターンの形成やチップコンデンサーの外部電極の形成に用いられる導電ペーストに好適に用いられる銅粉末の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
回路基板の配線パターンの形成やチップコンデンサーの外部電極の形成に使用される導電ペーストを構成する銅粉は、微粒子で、粒子径が均一、且つ単分散性に優れることが必要とされている。例えば、導電ペーストに用いられる銅粉は、粒径が1μmから10μm程度のものが一般に用いられるが、昨今では、粒径1μm以下の要求が増えている。
【0003】
銅粉末を製造する方法として、機械的粉砕法、溶融銅を噴霧するアトマイズ法、陰極への電解析出法、銅塩や銅酸化物を還元性雰囲気中で加熱還元する方法、銅の塩化物蒸気を還元性ガスで還元する方法、銅塩水溶液からヒドラジンなどの還元剤により還元する方法等が知られている。このなかで、銅塩の水溶液からヒドラジンなどを還元剤として還元する湿式還元法は比較的容易な方法である〔例えば、特許文献1参照〕。
【0004】
また、湿式還元法において溶媒としてポリオールを用いて銅の酸化物、水酸化物または銅塩からなる固体化合物を加熱還元する方法〔特許文献2、特許文献3参照〕や、同様の反応系内に更に還元剤として単糖類もしくは二糖類を加えて加熱還元する方法〔特許文献4参照〕が、微細な銅粉を安全且つ安価に得る方法として提案された。
【0005】
【特許文献1】
特開昭57−155302号公報
【特許文献2】
米国特許第4539041号明細書
【特許文献3】
特公平4−24402号公報
【特許文献4】
特開平11−152506号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ポリオールを用いる湿式還元法は、得られる銅粉の均一性や単分散性という点において、必ずしも満足のいくものではなく、原料に銅の酸化物や水酸化物を用いた場合、その銅酸化物や銅水酸化物の粒子形状、あるいは製法の違いによって、製造される金属銅粉末の粒径が異なるといった欠点があった。
【0007】
本発明は上記の問題点を解決すべく行ったものであり、導電ペーストの製造に好適な粒径の銅粉末、特に粒径が0.2〜8.3μmの銅粉末の製造方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために鋭意研究した結果、ポリオール中で、該ポリオールに可溶性銅塩、アルカリ剤を加えて酸化物、水酸化物、弱酸塩、有機酸塩などの銅化合物とし、その状態でポリオールおよび糖類で還元させることにより好適な銅粉末が得られることを見出し本発明をなすに至った。すなわち、本発明請求項1は銅粉末の製造方法に係り、硫酸第二銅塩に、エチレングリコール、水酸化ナトリウムおよびショ糖を添加して、100〜350℃の任意の温度で加熱することからなっている。
【0009】
本発明請求項2は請求項1記載の銅粉末の製造方法に係り、銅粉末が、累積頻度50%における粒径が0.2〜8.3μmであることである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は、硫酸第二銅塩、エチレングリコール、水酸化ナトリウムおよびショ糖をそれぞれ混合して、反応させるものであり、反応の順序を追って記述すれば、硫酸第二銅塩を、エチレングリコールと水酸化ナトリウムと混合して反応させて水酸化銅とし、これらを銅粉の前駆体(以降まとめて、「銅粉前駆体」と記す)としてさらにショ糖を加えて還元して金属銅とすることからなっている。
【0011】
本発明は、エチレングリコールを溶剤として反応の終始にわたって攪拌がスムーズに行える量を用いて実施するのが好ましい。
エチレングリコール以外に、分子中にアルコール性ヒドロキシル基を2つ以上有するジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなど100℃以上において液体であるポリオール類を用いても実施でき、あるいはエチレングリコールに一部これらその他ポリオール類を組合せてもよい。また、エチレングリコールを他の溶剤に溶解させて行ってもよい。溶剤を用いる場合、エチレングリコールの濃度は高いほど有利であるのはいうまでもないが、実用上は得られる銅1モルに対してエチレングリコールなどポリオール類が2モル以上は必要であり、硫酸第二銅塩とエチレングリコールの場合には、硫酸第二銅塩1モルに対して少なくとも2モルのエチレングリコールが必要となる。溶剤は、水でもよいが、水は大量に共存すると還元反応を行うステップで100℃以上に加熱することから加圧下で行うなどの不利がある。従って、ここで溶剤は、ブチルセロソルブなど常圧で沸点が100℃以上の水溶性溶剤が好ましく選ばれる。
【0012】
硫酸第二銅塩は、水和物であってもよい。硫酸第二銅塩以外に、塩化第二銅、酢酸第二銅などでも実施できる。
【0013】
水酸化ナトリウムは、エチレングリコール中で硫酸第二銅塩と反応して、銅粉前駆体を生成させるものである。水酸化ナトリウム以外に、水酸化カリウムといったアルカリ金属水酸化物、炭酸水素ナトリウムあるいは炭酸ナトリウムといったアルカリ金属の弱酸塩、酢酸ナトリウムやコハク酸ナトリウムといったアルカリ金属の有機酸塩あるいは水酸化アンモニウム等でも実施できる。水酸化ナトリウムは、硫酸第二銅塩を中和するに必要な理論量、あるいは僅かに多い程度の添加で十分であり、具体的には、硫酸第二銅塩1モルに対して少なくとも1モルの水酸化ナトリウムを用いる。理論量を大きく超えるとコスト的に不利であり、下回ると銅粉末の回収率が低下してしまう。
【0014】
ショ糖は、本発明における副還元剤として作用するもので、得られる銅1重量部に対して0.05〜5重量部の添加が適当である。これより少ないと、得られる銅粉末の均一性および分散性が不十分となる。逆に多いと反応液の粘性が上がり攪拌が不十分となりまた、得られる銅粉の洗浄に多大な時間を要し、また経済的にみても不利である。ショ糖意外 に、ブドウ糖(グルコース)や果糖(フルクトース)などの単糖類、麦芽糖(マルトース)やショ糖(スクロース)などの二糖類、可溶性デンプンなどの水溶性多糖類などを用いても実施できる。
【0015】
次に、本発明の銅粉末の製造方法を実施する形態を説明する。
本発明は、硫酸第二銅塩、エチレングリコール、水酸化ナトリウムおよびショ糖をそれぞれ混合して、100〜350℃の任意の温度で加熱することからなっている。水酸化ナトリウムは、水溶液あるいは結晶で使用できる。また、ショ糖は、予めエチレングリコールを含む液体中に溶解させておいても差し支えない。特に好ましくは、先ずエチレングリコールを含む液体中に、硫酸第二銅塩、水酸化ナトリウムを加えて銅粉前駆体を形成させる。次いで、ショ糖を加えて全体を100〜350℃の任意の温度で加熱して金属銅粉とするものである。
【0016】
硫酸第二銅塩、水酸化ナトリウム、ショ糖とともに水など沸点の低い成分が混入した場合には、これら低沸点物を除去しながら徐々に温度を上げ、最終的に所定温度にするようにする。加熱時間は、加熱温度などにより異なるが、代表的には0.5〜5時間程度である。反応が完全に終結したかの判定は、厳密には一部サンプルを採取してX線回折により行うのがよいが、反応系の色の変化、発生した水が泡状に出ていくのがなくなるなど、状況変化で推定することができる。反応終了後、混合物をろ過し、水洗、乾燥して金属銅粉末が得られる。
【0017】
銅粉前駆体が銅粉になる還元反応は、エチレングリコールショ糖の酸化反応に伴って起こる。エチレングリコールなどでは、末端水酸基がアルデヒド基を経てカルボキシル基になる酸化反応であり、ショ糖の場合は、還元糖の有機酸となる酸化反応である。
【0018】
本発明は、還元反応を行う系内で銅粉前駆体を析出させ、これをエチレングリコールショ糖を組合せて還元させていることに特徴がある。この銅粉前駆体が形状的に微細で、表面が還元され易い状態になっており、エチレングリコールショ糖による還元作用が相互に作用し合い、さらに、銅粉前駆体が生成する際に副生した硫酸ナトリウムが、還元反応して生成する銅粒子同士の凝集を妨げる分散剤として好都合に作用している。これにより、生成する銅粉末の粒子径が均一で、かつ分散性に優れるようになったと考えられる。
【0019】
【実施例】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、これら実施例は単に例示であり、本発明がこれらの実施例により限定されるものではない。
【0020】
〔実施例1〕 可溶性銅塩として硫酸銅五水和物399g(1.6モル)をポリオールとしてのエチレングリコール(沸点197℃)2000mLに溶解させ、ここへアルカリ剤として水酸化ナトリウム3.2モル含まれる水溶液を添加して、銅の水酸化物(水酸化銅)と副生するアルカリ金属塩である硫酸ナトリウムを含む懸濁溶液とした。続いて、この液と二糖類であるショ糖100g(得られる銅粉に対する重量比が1.0)を、5L容丸底セパラブルフラスコへ入れ、攪拌しながら180℃で1時間加熱して銅粉を得た。
【0021】
得られた銅粉を分離、洗浄および乾燥した後、粒度分布の測定、電子顕微鏡による粒子形状の観察をした。粒度分布測定の結果を図1に、電子顕微鏡写真を図3に示した。粒度分布測定から、累積頻度50%に相当する粒径が3.7μmで、分布幅が非常に狭い粒子(均一粒子)であることがわかった。さらに、電子顕微鏡による粒子形状観察から、結晶面の成長した均一な大きさの多面体形状の粒子となっていることが認められた。
【0022】
〔参考例1〕 可溶性銅塩として塩化第二銅二水和物273g(1.6モル)、糖として単糖類であるブドウ糖100g(得られる銅粉に対する重量比が1.0)を用いたこと以外、実施例1と同様に行い銅粉を調製した。
【0023】
粒度分布測定の結果、累積頻度50%に相当する粒径が5.4μmで分布幅が非常に狭い粒子(均一粒子)であることがわかった。さらに、電子顕微鏡により粒子形状を観察すると、実施例1と同様に、結晶面の成長した均一な大きさの多面体粒子が独立(単分散)して観察された。
【0024】
〔参考例2〕 可溶性銅塩として酢酸第二銅一水和物391g(1.6モル)をポリオールであるエチレングリコール3000mL中でアルカリ剤としての水酸化ナトリウム3.2モル含まれる水溶液を添加して銅を水酸化物としたこと、副還元剤として単糖類であるフルクトースを用いたこと、および反応温度を130℃としたこと以外、実施例1と同様に行った。
【0025】
粒度分布測定の結果、累積頻度50%に相当する粒径が0.4μmで分布幅が非常に狭い粒子(均一粒子)であることがわかった。さらに、電子顕微鏡により粒子形状を観察すると、実施例1と同様に、結晶面の成長した均一な大きさの多面体粒子が独立(単分散)して観察された。
【0026】
〔参考例3〕 ポリオールとしてジエチレングリコール(沸点245℃)を用いて反応温度を230℃としたこと、およびショ糖の添加量を50g(得られる銅粉に対する重量比が0.5)としたこと以外、実施例1と同様に行った。
【0027】
粒度分布測定の結果、累積頻度50%に相当する粒径が0.2μmで分布幅が非常に狭い粒子(均一粒子)であることがわかった。さらに、電子顕微鏡により粒子形状を観察すると、実施例1と同様に、結晶面の成長した均一な大きさの多面体粒子が独立(単分散)して観察された。
【0028】
〔参考例4〕 糖として多糖類である可溶性デンプンを用いたこと以外、実施例1と同様に行い銅粉を調製した。
【0029】
粒度分布測定の結果、累積頻度50%に相当する粒径が4.1μmで分布幅が非常に狭い粒子(均一粒子)であることがわかった。さらに、電子顕微鏡により粒子形状を観察すると、実施例1と同様に、結晶面の成長した均一な大きさの多面体粒子が独立(単分散)して観察された。
【0030】
〔参考例5〕 ポリオールとしてグリセリン(沸点290℃)、アルカリ剤としてコハク酸ナトリウム1.6モル含まれる水溶液を添加したこと以外、実施例1と同様に行い銅粉を調製した。ここで、銅粉の前駆体となるのは有機酸塩であるコハク酸銅と考えられ、副生する塩は硫酸ナトリウムである。
【0031】
粒度分布測定の結果、累積頻度50%に相当する粒径が5.4μmで分布幅が非常に狭い粒子(均一粒子)であることがわかった。さらに、電子顕微鏡により粒子形状を観察すると、実施例1と同様に、結晶面の成長した均一な大きさの多面体粒子が独立(単分散)して観察された。
【0032】
〔参考例6〕 アルカリ剤として炭酸ナトリウム1.6モル含まれる水溶液を添加したことおよび加熱温度を160℃としたこと以外、実施例1と同様に行い銅粉を調製した。
【0033】
粒度分布測定の結果、累積頻度50%に相当する粒径が8.3μmで分布幅が非常に狭い粒子(均一粒子)であることがわかった。さらに、電子顕微鏡により粒子形状を観察すると、実施例1と同様に、結晶面の成長した均一な大きさの多面体粒子が独立(単分散)して観察された。
【0034】
〔実施例2〕 ショ糖の添加量を10g(得られる銅粉に対する重量比が0.1)としたこと以外、実施例1と同様に行い銅粉を調製した。
【0035】
粒度分布測定の結果、累積頻度50%に相当する粒径が3.3μmで分布幅が非常に狭い粒子(均一粒子)であることがわかった。さらに、電子顕微鏡により粒子形状を観察すると、実施例1と同様に、結晶面の成長した均一な大きさの多面体粒子が独立(単分散)して観察された。
【0036】
〔比較例1〕 アルカリ剤を添加しなかったこと以外、実施例1と同様に行ったところ、固体粒子は得られなかった。
【0037】
〔比較例2〕 可溶性銅塩として硫酸銅五水和物395g(1.6モル)を純水2000mLに溶解させ、ここへアルカリ剤として水酸化ナトリウム3.2モル含まれる水溶液を添加して、銅の水酸化物(水酸化銅)と副生するアルカリ金属塩である硫酸ナトリウムを含む懸濁溶液とした。次にこの懸濁液から固相である銅の水酸化物を、濾過により回収し、水洗を行い副生するアルカリ金属塩である硫酸ナトリウムを除去した後、ポリオールとしてのエチレングリコール2000mLへ再び懸濁させた。続いて、実施例1と同様に、この液とニ糖類であるショ糖100gを、5L容丸底セパラブルフラスコへ入れ、180℃で1時間加熱し、銅粉を調製した。
【0038】
粒度分布測定の結果を図2に示した。この結果から、累積頻度50%に相当する粒径は2.5μmであるものの、0.2μm付近を中心とする分布と3μm付近を中心とする分布が存在し、分布幅が非常に広い粒子(不均一粒子)であることがわかった。
【0039】
〔比較例3〕 溶媒に水、糖にブドウ糖300gを用いて加熱温度を90℃としたこと以外、実施例1と同様に行った。得られた固体粒子は、粉末X線回折分析の結果、酸化第一銅(CuO)であった。
【0040】
〔比較例4〕 可溶性銅塩として酢酸第二銅一水和物391g(1.6モル)を用いて、アルカリ剤および糖を加えなかったこと以外、実施例1と同様に行った。得られた銅粉は、直径1〜5mmの凝集体を形成していた。
【0041】
〔比較例5〕 銅源として粒子径が150μm以下の酸化銅(CuO)127g(1.6モル)を用い、アルカリ剤を添加しなかったこと以外、実施例1と同様に行った。得られた銅粒子の粒度分布測定結果を図2に示した。この結果から、累積頻度50%に相当する粒径が17.0μmで分布幅が広い粒子(不均一粒子)であることがわかった。
【0042】
〔比較例6〕 ショ糖を添加しなかったこと以外、実施例1と同様に行った。得られた銅粒子は、粒度分布測定の結果、比較例4と同様に、累積頻度50%に相当する粒径が13.2μmで分布幅が広い粒子(不均一粒子)であることがわかった。
【0043】
【発明の効果】
本発明により、導電ペーストの製造に好適な粒径の銅粉末、特に粒径が0.2〜8.3μmの銅粉末を製造することができ、同時に粒子径が均一、且つ単分散性に優れる銅粉末である。この銅粉末からの導電ペーストは、回路基板の配線パターンの形成やチップコンデンサーの外部電極の形成に用いるに適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1で得られた粉末の粒度分布測定結果である。
【図2】 比較例2および5で得られた粉末の粒度分布測定結果である。
【図3】 実施例1で得られた粉末の走査型電子顕微鏡写真である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a copper powder, and more particularly to a method for producing a copper powder suitably used for a conductive paste used for forming a wiring pattern of a circuit board and forming an external electrode of a chip capacitor.
[0002]
[Prior art]
The copper powder constituting the conductive paste used for forming the wiring pattern of the circuit board and forming the external electrode of the chip capacitor is required to be fine, uniform in particle diameter and excellent in monodispersity. For example, the copper powder used in the conductive paste generally has a particle size of about 1 μm to 10 μm, but recently, there is an increasing demand for a particle size of 1 μm or less.
[0003]
Methods for producing copper powder include mechanical pulverization method, atomization method of spraying molten copper, electrolytic deposition method on cathode, method of heating and reducing copper salt and copper oxide in reducing atmosphere, copper chloride A method of reducing steam with a reducing gas, a method of reducing an aqueous copper salt solution with a reducing agent such as hydrazine, and the like are known. Among these, the wet reduction method in which hydrazine or the like is reduced from an aqueous copper salt solution as a reducing agent is a relatively easy method [see, for example, Patent Document 1].
[0004]
Further, in the wet reduction method, a method of heating and reducing a solid compound composed of a copper oxide, hydroxide or copper salt using a polyol as a solvent (see Patent Document 2 and Patent Document 3) or a similar reaction system Furthermore, a method of adding a monosaccharide or disaccharide as a reducing agent and performing heat reduction [see Patent Document 4] has been proposed as a method for obtaining fine copper powder safely and inexpensively.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 57-155302 A [Patent Document 2]
US Pat. No. 4,539,041 [Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 4-24402 [Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-152506 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the wet reduction method using the above polyol is not necessarily satisfactory in terms of the uniformity and monodispersity of the obtained copper powder, and when a copper oxide or hydroxide is used as a raw material, There is a drawback that the particle size of the metal copper powder to be produced varies depending on the particle shape of copper oxide or copper hydroxide or the production method.
[0007]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for producing a copper powder having a particle size suitable for producing a conductive paste, particularly a copper powder having a particle size of 0.2 to 8.3 μm. The purpose is that.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As a result of earnest research to solve the above problems, a soluble copper salt and an alkali agent are added to the polyol to form a copper compound such as an oxide, hydroxide, weak acid salt, or organic acid salt in the polyol. Thus, the present inventors have found that a suitable copper powder can be obtained by reduction with a polyol and a saccharide. That is, Claim 1 of the present invention relates to a method for producing a copper powder, wherein ethylene glycol, sodium hydroxide and sucrose are added to cupric sulfate and heated at an arbitrary temperature of 100 to 350 ° C. It has become.
[0009]
A second aspect of the present invention relates to the method for producing a copper powder according to the first aspect, wherein the copper powder has a particle size of 0.2 to 8.3 μm at a cumulative frequency of 50%.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, cupric sulfate, ethylene glycol, sodium hydroxide, and sucrose are mixed and reacted. If described in the order of reaction, cupric sulfate is converted to ethylene glycol. It is mixed with sodium hydroxide and reacted to form copper hydroxide, which is further reduced by adding sucrose as a copper powder precursor (hereinafter collectively referred to as “copper powder precursor”) to form copper metal. It is made up of.
[0011]
The present invention is preferably carried out using ethylene glycol as a solvent in such an amount that can be stirred smoothly throughout the reaction.
In addition to ethylene glycol, it can also be carried out using polyols that are liquid at 100 ° C. or higher, such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, etc. having two or more alcoholic hydroxyl groups in the molecule, or ethylene You may combine these other polyols in part with glycol. Alternatively, ethylene glycol may be dissolved in another solvent. In the case of using a solvent, it goes without saying that the higher the concentration of ethylene glycol, the more advantageous. However, in practice, 2 mol or more of polyols such as ethylene glycol is required per 1 mol of copper obtained . In the case of a cupric salt and ethylene glycol, at least 2 moles of ethylene glycol are required per mole of cupric sulfate. The solvent may be water, but if water coexists in large quantities, it is disadvantageous in that it is performed under pressure because it is heated to 100 ° C. or higher in the step of performing the reduction reaction. Therefore, a water-soluble solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher at normal pressure, such as butyl cellosolve, is preferably selected here.
[0012]
The cupric sulfate salt may be a hydrate. In addition to cupric sulfate, cupric chloride, cupric acetate and the like can be used.
[0013]
Sodium hydroxide reacts with cupric sulfate in ethylene glycol to produce a copper powder precursor . In addition to sodium hydroxide, alkali metal hydroxide such as potassium hydroxide, alkali metal weak acid salt such as sodium hydrogen carbonate or sodium carbonate, alkali metal organic acid salt such as sodium acetate or sodium succinate, ammonium hydroxide or the like can also be used. . Sodium hydroxide is sufficient to add a theoretical amount or a slightly larger amount necessary for neutralizing cupric sulfate , specifically, at least 1 mol per 1 mol of cupric sulfate. Of sodium hydroxide. If the theoretical amount is greatly exceeded, it is disadvantageous in terms of cost.
[0014]
Sucrose acts as a secondary reducing agent in the present invention, and it is appropriate to add 0.05 to 5 parts by weight with respect to 1 part by weight of the obtained copper. When less than this, the uniformity and dispersibility of the copper powder obtained will become inadequate. On the other hand, if the amount is too high, the viscosity of the reaction solution increases and stirring becomes insufficient, and it takes a lot of time to wash the obtained copper powder, which is disadvantageous from an economical viewpoint. Unexpectedly , sucrose can also be carried out using monosaccharides such as glucose (glucose) and fructose (fructose), disaccharides such as maltose (maltose) and sucrose (sucrose), and water-soluble polysaccharides such as soluble starch .
[0015]
Next, the form which implements the manufacturing method of the copper powder of this invention is demonstrated.
In the present invention, cupric sulfate, ethylene glycol, sodium hydroxide and sucrose are mixed and heated at an arbitrary temperature of 100 to 350 ° C. Sodium hydroxide can be used in an aqueous solution or in crystals. In addition, sucrose may be dissolved in advance in a liquid containing ethylene glycol . Particularly preferably, a cupric sulfate precursor and sodium hydroxide are first added to a liquid containing ethylene glycol to form a copper powder precursor. Subsequently, sucrose is added and the whole is heated at an arbitrary temperature of 100 to 350 ° C. to form a metallic copper powder.
[0016]
When low boiling point components such as water are mixed with cupric sulfate, sodium hydroxide , and sucrose, gradually raise the temperature while removing these low-boiling substances, and finally set it to the prescribed temperature. . The heating time varies depending on the heating temperature and the like, but is typically about 0.5 to 5 hours. Strictly speaking, it is better to determine whether or not the reaction has been completed by taking a sample and performing X-ray diffraction. However, the color of the reaction system changes and the generated water comes out in the form of bubbles. It can be estimated by changing the situation. After completion of the reaction, the mixture is filtered, washed with water and dried to obtain metallic copper powder.
[0017]
The reduction reaction in which the copper powder precursor becomes copper powder occurs with the oxidation reaction of ethylene glycol and sucrose . In ethylene glycol or the like, the terminal hydroxyl group is an oxidation reaction that becomes a carboxyl group via an aldehyde group, and in the case of sucrose , it is an oxidation reaction that becomes an organic acid of a reducing sugar.
[0018]
The present invention is characterized in that a copper powder precursor is deposited in a system in which a reduction reaction is performed, and this is reduced by combining ethylene glycol and sucrose . This copper powder precursor is fine in shape and the surface is in a state where it can be easily reduced. The reduction action by ethylene glycol and sucrose interacts with each other. The produced sodium sulfate conveniently acts as a dispersant that prevents aggregation of copper particles produced by the reduction reaction. Thereby, it is considered that the produced copper powder has a uniform particle size and excellent dispersibility.
[0019]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but these examples are merely illustrative, and the present invention is not limited to these examples.
[0020]
[Example 1] 399 g (1.6 mol) of copper sulfate pentahydrate as a soluble copper salt was dissolved in 2000 mL of ethylene glycol (boiling point 197 ° C.) as a polyol, and 3.2 mol of sodium hydroxide was used as an alkaline agent there. The aqueous solution contained was added to form a suspension solution containing copper hydroxide (copper hydroxide) and sodium sulfate, which is a by-product alkali metal salt. Subsequently, 100 g of this liquid and disaccharide sucrose (weight ratio to the obtained copper powder is 1.0) is put into a 5 L round bottom separable flask and heated at 180 ° C. for 1 hour with stirring. I got a powder.
[0021]
After the obtained copper powder was separated, washed and dried, the particle size distribution was measured and the particle shape was observed with an electron microscope. The result of the particle size distribution measurement is shown in FIG. 1, and the electron micrograph is shown in FIG. From the particle size distribution measurement, it was found that the particle size corresponding to a cumulative frequency of 50% was 3.7 μm and the distribution width was very narrow (uniform particles). Further, from observation of the particle shape with an electron microscope, it was confirmed that the particles had a polyhedral shape with a uniform size and a crystal plane grown.
[0022]
[Reference Example 1] 273 g (1.6 mol) of cupric chloride dihydrate was used as the soluble copper salt, and 100 g of glucose as a monosaccharide (weight ratio to the obtained copper powder was 1.0) as the sugar. Except that, copper powder was prepared in the same manner as in Example 1.
[0023]
As a result of the particle size distribution measurement, it was found that the particle size was 5.4 μm corresponding to a cumulative frequency of 50% and the distribution width was very narrow (uniform particles). Further, when the particle shape was observed with an electron microscope, as in Example 1, polyhedral particles of a uniform size with crystal planes grown were observed independently (monodispersed).
[0024]
[Reference Example 2] 391 g (1.6 mol) of cupric acetate monohydrate as a soluble copper salt was added to an aqueous solution containing 3.2 mol of sodium hydroxide as an alkaline agent in 3000 mL of ethylene glycol as a polyol. In the same manner as in Example 1, except that copper was used as hydroxide, fructose, which is a monosaccharide, was used as a secondary reducing agent, and the reaction temperature was 130 ° C.
[0025]
As a result of the particle size distribution measurement, it was found that the particle size corresponding to a cumulative frequency of 50% was 0.4 μm and the distribution width was very narrow (uniform particles). Further, when the particle shape was observed with an electron microscope, as in Example 1, polyhedral particles of a uniform size with crystal planes grown were observed independently (monodispersed).
[0026]
[Reference Example 3] Except that diethylene glycol (boiling point 245 ° C.) was used as the polyol, the reaction temperature was 230 ° C., and the amount of sucrose added was 50 g (weight ratio to the obtained copper powder was 0.5). The same procedure as in Example 1 was performed.
[0027]
As a result of the particle size distribution measurement, it was found that the particle size corresponding to a cumulative frequency of 50% was 0.2 μm and the distribution width was very narrow (uniform particles). Further, when the particle shape was observed with an electron microscope, as in Example 1, polyhedral particles of a uniform size with crystal planes grown were observed independently (monodispersed).
[0028]
[Reference Example 4] Copper powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that soluble starch, which is a polysaccharide, was used as the sugar.
[0029]
As a result of the particle size distribution measurement, it was found that the particle size corresponding to a cumulative frequency of 50% was 4.1 μm and the distribution width was very narrow (uniform particles). Further, when the particle shape was observed with an electron microscope, as in Example 1, polyhedral particles of a uniform size with crystal planes grown were observed independently (monodispersed).
[0030]
[Reference Example 5] Copper powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that glycerol (boiling point: 290 ° C) as a polyol and an aqueous solution containing 1.6 mol of sodium succinate as an alkaline agent were added. Here, it is considered that the copper powder precursor is copper succinate, which is an organic acid salt, and the by-product salt is sodium sulfate.
[0031]
As a result of the particle size distribution measurement, it was found that the particle size was 5.4 μm corresponding to a cumulative frequency of 50% and the distribution width was very narrow (uniform particles). Further, when the particle shape was observed with an electron microscope, as in Example 1, polyhedral particles of a uniform size with crystal planes grown were observed independently (monodispersed).
[0032]
[Reference Example 6] A copper powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing 1.6 mol of sodium carbonate as an alkali agent was added and the heating temperature was 160 ° C.
[0033]
As a result of the particle size distribution measurement, it was found that the particle size was 8.3 μm corresponding to a cumulative frequency of 50% and the distribution width was very narrow (uniform particles). Further, when the particle shape was observed with an electron microscope, as in Example 1, polyhedral particles of a uniform size with crystal planes grown were observed independently (monodispersed).
[0034]
[Example 2] Copper powder was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of sucrose added was 10 g (weight ratio to the obtained copper powder was 0.1).
[0035]
As a result of the particle size distribution measurement, it was found that the particle size corresponding to a cumulative frequency of 50% was 3.3 μm and the distribution width was very narrow (uniform particles). Further, when the particle shape was observed with an electron microscope, as in Example 1, polyhedral particles of a uniform size with crystal planes grown were observed independently (monodispersed).
[0036]
[Comparative Example 1] When performed in the same manner as in Example 1 except that the alkaline agent was not added, solid particles were not obtained.
[0037]
[Comparative Example 2] 395 g (1.6 mol) of copper sulfate pentahydrate as a soluble copper salt was dissolved in 2000 mL of pure water, and an aqueous solution containing 3.2 mol of sodium hydroxide was added thereto as an alkaline agent. A suspension containing copper hydroxide (copper hydroxide) and sodium sulfate, which is a by-product alkali metal salt, was prepared. Next, copper hydroxide as a solid phase is recovered from this suspension by filtration, washed with water to remove sodium sulfate as a by-product alkali metal salt, and then suspended again in 2000 mL of ethylene glycol as a polyol. Made cloudy. Subsequently, in the same manner as in Example 1, 100 g of this liquid and sucrose as a disaccharide were put into a 5 L round bottom separable flask and heated at 180 ° C. for 1 hour to prepare copper powder.
[0038]
The result of the particle size distribution measurement is shown in FIG. From this result, although the particle size corresponding to the cumulative frequency of 50% is 2.5 μm, there are a distribution centered around 0.2 μm and a distribution centered around 3 μm, and particles with a very wide distribution width ( Non-uniform particles).
[0039]
[Comparative Example 3] The same operation as in Example 1 was performed except that water was used as a solvent, 300 g of glucose was used as a sugar, and the heating temperature was 90 ° C. As a result of powder X-ray diffraction analysis, the obtained solid particles were cuprous oxide (Cu 2 O).
[0040]
[Comparative Example 4] The same procedure as in Example 1 was carried out except that 391 g (1.6 mol) of cupric acetate monohydrate was used as the soluble copper salt, and no alkaline agent and sugar were added. The obtained copper powder formed an aggregate having a diameter of 1 to 5 mm.
[0041]
[Comparative Example 5] The same procedure as in Example 1 was performed except that 127 g (1.6 mol) of copper oxide (CuO) having a particle diameter of 150 µm or less was used as a copper source, and no alkali agent was added. The particle size distribution measurement result of the obtained copper particles is shown in FIG. From this result, it was found that the particle size corresponding to a cumulative frequency of 50% was 17.0 μm, and the particles had a wide distribution width (non-uniform particles).
[0042]
[Comparative Example 6] The same operation as in Example 1 was performed except that sucrose was not added. As a result of the particle size distribution measurement, the obtained copper particles were found to be particles (nonuniform particles) having a particle size corresponding to a cumulative frequency of 50% of 13.2 μm and a wide distribution width as in Comparative Example 4. .
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to produce a copper powder having a particle size suitable for producing a conductive paste, particularly a copper powder having a particle size of 0.2 to 8.3 μm, and at the same time, the particle size is uniform and excellent in monodispersity. Copper powder. This conductive paste from the copper powder is suitable for use in forming a wiring pattern on a circuit board and forming an external electrode of a chip capacitor.
[Brief description of the drawings]
1 is a measurement result of particle size distribution of the powder obtained in Example 1. FIG.
FIG. 2 is a particle size distribution measurement result of the powders obtained in Comparative Examples 2 and 5.
3 is a scanning electron micrograph of the powder obtained in Example 1. FIG.

Claims (2)

硫酸第二銅塩からの銅粉末の製造方法であり、硫酸第二銅塩と、前記硫酸第二銅塩1モルに対して少なくとも2モルのエチレングリコールと、前記硫酸第二銅塩1モルに対して少なくとも1モルの水酸化ナトリウムとを混合して水酸化銅を生成させ、次いで得られる銅粉1重量部に対して0.05〜5重量部のショ糖を加えて、100〜350℃の任意の温度で加熱することを特徴とする銅粉末の製造方法。 A method for producing copper powder from cupric sulfate, wherein at least 2 mol of ethylene glycol and 1 mol of cupric sulfate are added to 1 mol of cupric sulfate, 1 mol of cupric sulfate. On the other hand, at least 1 mol of sodium hydroxide is mixed to form copper hydroxide, and then 0.05 to 5 parts by weight of sucrose is added to 1 part by weight of the obtained copper powder. A method for producing copper powder, characterized by heating at an arbitrary temperature. 前記銅粉末の累積頻度50%における粒径が、0.2〜8.3μmであることを特徴とする請求項1記載の銅粉末の製造方法。  2. The method for producing copper powder according to claim 1, wherein a particle diameter of the copper powder at a cumulative frequency of 50% is 0.2 to 8.3 μm.
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