JP5506042B2 - Conductive copper paste - Google Patents

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本発明は、導電性銅ペーストに関し、特には、下地層に対する密着性を付与する、熱硬化性樹脂成分、あるいは、ガラス・フリットを添加していない導電性銅ペーストに関する。   The present invention relates to a conductive copper paste, and more particularly to a conductive copper paste that does not contain a thermosetting resin component or glass frit, which provides adhesion to an underlayer.

無機材料基板の基板面に配線層や、電極層を形成する目的に、従来から、導電性金属ペーストが利用されている。   Conventionally, a conductive metal paste has been used for the purpose of forming a wiring layer and an electrode layer on the substrate surface of an inorganic material substrate.

例えば、p型シリコン基板を利用して作製される太陽電池では、その受光面となる基板表面に、n+型半導体層を形成し、該n+型半導体層上に、グリッド状のn側電極が作製される。一方、p型シリコン基板の裏面には、p側電極として、アルミニウム電極が作製される。このp型シリコン基板裏面のアルミニウム電極の作製に、導電性アルミニウムペーストが利用されている。また、グリッド状のn側電極の作製には、導電性銀ペーストや導電性銅ペーストが利用されている。 For example, in a solar cell manufactured using a p-type silicon substrate, an n + type semiconductor layer is formed on the substrate surface serving as a light receiving surface, and a grid-shaped n-side electrode is formed on the n + type semiconductor layer. Is produced. On the other hand, an aluminum electrode is produced as a p-side electrode on the back surface of the p-type silicon substrate. A conductive aluminum paste is used to produce the aluminum electrode on the back surface of the p-type silicon substrate. In addition, a conductive silver paste or a conductive copper paste is used for producing the grid-shaped n-side electrode.

太陽電池の受光面となる基板表面には、反射防止膜が形成されており、該反射防止膜にグリッド状の開口を設け、この開口部にグリッド状のn側電極が作製される。例えば、前記グリッド状の開口部に併せて、スクリーン印刷を利用し、導電性銅ペーストを塗布して、グリッド状パターンの導電性銅ペーストの塗布膜層を形成する。ついで、該導電性銅ペーストの塗布膜層に焼成処理を施し、導電体膜の形成がなされている。   An antireflection film is formed on the surface of the substrate that serves as the light receiving surface of the solar cell. A grid-like opening is provided in the antireflection film, and a grid-like n-side electrode is formed in the opening. For example, in conjunction with the grid-shaped openings, a conductive copper paste is applied using screen printing to form a coating film layer of the conductive copper paste having a grid pattern. Next, the conductive film is formed by subjecting the coating film layer of the conductive copper paste to a baking treatment.

導電体膜の形成に利用される、従来型の導電性銅ペーストは、熱硬化型の導電性銅ペーストと、焼成用の導電性銅ペーストの二種に大別できる。   Conventional conductive copper pastes used for forming conductive films can be broadly classified into two types: thermosetting conductive copper pastes and conductive copper pastes for firing.

熱硬化型の導電性銅ペーストは、導電性フィラーの銅粉と熱硬化性樹脂成分を含んでおり、導電体層中において、導電性フィラーの銅粉相互の接触を保持するため、熱硬化性樹脂の硬化物が利用されている。また、熱硬化性樹脂の硬化物は、形成される導電体層と下地層との密着性を維持する、有機接着剤の機能も有している。導電性フィラーの銅粉相互の電気的接触、ならびに、銅粉と下地層との電気的接触は、該熱硬化性樹脂の硬化物によって保持されている。   The thermosetting type conductive copper paste contains the copper powder of the conductive filler and the thermosetting resin component, and in the conductor layer, the copper powder of the conductive filler is kept in contact with each other. A cured resin is used. The cured product of the thermosetting resin also has an organic adhesive function that maintains the adhesion between the formed conductor layer and the underlying layer. The electrical contact between the copper powders of the conductive filler and the electrical contact between the copper powder and the base layer are held by the cured product of the thermosetting resin.

焼成用の導電性銅ペーストは、一般に、導電性フィラーの銅粉とガラス・フリットを含んでいる。高温で焼成処理を施すことにより、導電性フィラーの銅粉相互は焼結体を構成し、その際、ガラス・フリットの溶融が進行し、銅粉相互の焼結体層全体に浸潤し、下地層との密着性を維持する。すなわち、溶融後、固化するガラス・フリット成分は、銅粉相互の焼結体層全体と下地層との密着性を維持する、無機接着剤として機能している。なお、形成される導電体層は、銅粉焼結体層と、該層中に浸潤しているガラス・フリットの溶融固化物とで構成されている。銅粉焼結体層と下地層との電気的接触は、該ガラス・フリットの溶融固化物によって保持されている。   The conductive copper paste for baking generally contains copper powder of a conductive filler and glass frit. By conducting the baking treatment at a high temperature, the copper powder of the conductive filler constitutes a sintered body, and at that time, the melting of the glass frit proceeds and infiltrates the entire sintered body layer of the copper powder. Maintains adhesion to the formation. That is, the glass / frit component that solidifies after melting functions as an inorganic adhesive that maintains the adhesion between the entire sintered powder layer of the copper powder and the underlying layer. The formed conductor layer is composed of a copper powder sintered body layer and a molten and solidified product of glass frit infiltrated in the layer. The electrical contact between the copper powder sintered body layer and the underlying layer is maintained by the molten and solidified product of the glass frit.

太陽電池の受光面となる基板表面に形成する、グリッド状のn側電極は、受光面積を広くするため、その電極幅を狭く設定し、代わりに、電極厚さを相対的に厚く設定することで、配線抵抗の増加を抑制している。一般に、熱硬化型の導電性銅ペーストを利用して、作製される導電体層の抵抗率は、焼成用の導電性銅ペーストを利用して、作製される導電体層の抵抗率よりも高くなる。そのため、前記グリッド状のn側電極の形成には、多く場合、焼成用の導電性銅ペーストが利用されている。   The grid-shaped n-side electrode formed on the surface of the substrate serving as the light-receiving surface of the solar cell should have a narrow electrode width and a relatively thick electrode thickness in order to increase the light-receiving area. Therefore, an increase in wiring resistance is suppressed. In general, the resistivity of a conductor layer produced using a thermosetting conductive copper paste is higher than the resistivity of a conductor layer produced using a conductive copper paste for firing. Become. Therefore, in many cases, a conductive copper paste for firing is used for forming the grid-shaped n-side electrode.

従来型の導電性銅ペースト、すなわち、熱硬化型の導電性銅ペーストと、焼成用の導電性銅ペーストは、太陽電池の受光面となる基板表面に形成する、グリッド状のn側電極の形成に利用されているが、下記の点で改善の余地を残している。   A conventional conductive copper paste, that is, a thermosetting conductive copper paste and a conductive copper paste for baking, are formed on a substrate surface that becomes a light receiving surface of a solar cell, and a grid-shaped n-side electrode is formed. However, there is still room for improvement in the following points.

熱硬化型の導電性銅ペーストを利用して形成される導電体層は、熱硬化性樹脂の硬化物と導電性フィラーの銅粉で構成されているため、ハンダ接合には適さないという本質的な課題を有している。   The conductor layer formed using a thermosetting conductive copper paste is essentially composed of a cured product of thermosetting resin and copper powder of conductive filler, so it is not suitable for solder bonding. It has various problems.

また、焼成用の導電性銅ペーストを利用して形成される導電体層においては、銅粉焼結体層の表面を、ガラス・フリットの溶融物が被覆した状態となり、屡、ハンダ接合には適さない形状となるという本質的な課題を有している。   In addition, in the conductor layer formed using conductive copper paste for firing, the surface of the copper powder sintered body layer is covered with a glass / frit melt. It has an essential problem of becoming an unsuitable shape.

上記の課題は、熱硬化型の導電性銅ペーストは、熱硬化性樹脂成分を必須成分とすること、また、焼成用の導電性銅ペーストは、ガラス・フリットを必須成分とすることに起因している。   The above problems are caused by the fact that the thermosetting conductive copper paste has a thermosetting resin component as an essential component, and that the conductive copper paste for firing has a glass frit as an essential component. ing.

その点を考慮すると、熱硬化性樹脂成分、あるいは、ガラス・フリットを配合しなくとも、下地層との密着性、ならびに、下地層との電気的接触の保持が可能な、新規な構成の導電性銅ペーストの開発が必要となる。特に、太陽電池の受光面となる基板表面に形成する、グリッド状のn側電極の形成に利用する上では、厚膜の導電体層の作製に適する、熱硬化性樹脂成分、あるいは、ガラス・フリットを添加していない導電性銅ペーストの開発が必要となる。さらには、導電性銅ペーストを利用して、導電体層を形成する際、加熱処理の温度を400℃程度に選択することで、良好な導電性を示す導電体層の形成が可能な導電性銅ペーストであることが望ましい。   Considering this point, a conductive material with a novel configuration that can maintain adhesion to the underlying layer and electrical contact with the underlying layer without the addition of a thermosetting resin component or glass frit. Development of copper paste is required. In particular, when it is used for forming a grid-like n-side electrode formed on the surface of a substrate serving as a light-receiving surface of a solar cell, a thermosetting resin component suitable for the production of a thick conductor layer, or glass It is necessary to develop a conductive copper paste to which no frit is added. Furthermore, when the conductive layer is formed using the conductive copper paste, the conductive layer capable of forming a conductive layer exhibiting good conductivity can be formed by selecting the temperature of the heat treatment at about 400 ° C. A copper paste is desirable.

本発明は、前記の課題を解決するもので、本発明の目的は、下地層との密着性、ならびに、下地層との電気的接触の保持に、熱硬化性樹脂成分、あるいは、ガラス・フリットを利用せず、また、厚膜の導電体層の作製にも適する、新規な構成の導電性銅ペーストを提供することにある。   The present invention solves the above-mentioned problems. The object of the present invention is to maintain a thermosetting resin component or a glass frit in order to maintain adhesion to the underlayer and electrical contact with the underlayer. It is another object of the present invention to provide a conductive copper paste having a novel structure that is suitable for the production of a thick conductor layer.

本発明者らは、上記の課題を解決するため、熱硬化性樹脂成分、あるいは、ガラス・フリットを添加していない状態において、導電性フィラーの銅粉相互の焼結体を形成するための手段を検討した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have provided means for forming a sintered body of conductive filler copper powders in a state where no thermosetting resin component or glass frit is added. It was investigated.

まず、導電性フィラーの銅粉の表面には、僅かに表面酸化膜が存在しているので、該表面酸化膜を還元することが必要であることに気付いた。酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なヒドロキシル基を有する有機化合物、具体的には、脂肪族多価アルコールの存在下、水素ガスを含む還元性雰囲気において、少なくとも、250℃以上の温度で加熱処理を施すことで、銅粉の表面に存在する僅かな表面酸化膜を還元できることを見出した。さらに、表面酸化膜の還元を終えた後、水素ガスを含む還元性雰囲気中において、300℃以上の温度で、銅粉相互が接触した状態で加熱処理を継続すると、銅粉相互の焼結体を形成することが可能であることを見出した。   First, since the surface oxide film slightly exists on the surface of the copper powder of the conductive filler, it was found that the surface oxide film needs to be reduced. An organic compound having a hydroxyl group that can be converted to an oxo group (═O) or a formyl group (—CHO) by oxidation, specifically, in a reducing atmosphere containing hydrogen gas in the presence of an aliphatic polyhydric alcohol. It was found that a slight surface oxide film present on the surface of the copper powder can be reduced by performing a heat treatment at a temperature of at least 250 ° C. Furthermore, after finishing the reduction of the surface oxide film, when the heat treatment is continued in a reducing atmosphere containing hydrogen gas at a temperature of 300 ° C. or more in a state where the copper powders are in contact with each other, a sintered body of the copper powders is obtained. Has been found to be possible to form.

上記の条件で形成される銅粉相互の焼結体は、銅粉相互の接触部位を介して、導電性を示すが、該銅粉相互の接触部位の接触面積が狭いため、接触抵抗は大きく、銅粉相互の焼結体層全体の抵抗率は相当に高いことが見出された。   The sintered body of copper powder formed under the above conditions exhibits conductivity through the contact part between the copper powders, but the contact area of the contact part between the copper powders is small, so the contact resistance is large. It was found that the resistivity of the entire sintered powder layer between the copper powders was considerably high.

導電性フィラーとして利用する、銅粉として、平均粒径を2μm〜10μmの範囲に選択するミクロンサイズの銅粉と、平均粒子径を0.2μm〜1.0μmの範囲に選択するサブ・ミクロンサイズの微細銅粉とを併用し、ミクロンサイズの銅粉の隙間を、サブ・ミクロンサイズの微細銅粉が埋める形状とすると、銅粉相互の接触部位の密度が格段に増加することを見出した。銅粉相互の接触部位の密度が格段に増加する結果、個々の銅粉相互の接触部位の接触面積が狭いものの、高密度の電気的伝導経路のネットワークが構成されるため、銅粉相互の焼結体層全体の抵抗率は大幅に低減できることを見出した。   As a copper powder used as a conductive filler, a micron-size copper powder with an average particle size of 2 μm to 10 μm and a sub-micron size with an average particle size of 0.2 μm to 1.0 μm are selected. It was found that the density of contact portions between copper powders was remarkably increased when the micron-sized copper powders were filled with the submicron-sized fine copper powders. As a result of the marked increase in the density of contact areas between copper powders, the contact area between the contact areas of individual copper powders is narrow, but a network of high-density electrical conduction paths is formed. It has been found that the resistivity of the entire combined layer can be greatly reduced.

さらに、ミクロンサイズの銅粉、サブ・ミクロンサイズの微細銅粉に加えて、平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子を添加すると、該銅ナノ粒子は、銅粉相互の接触部位の近傍の狭い隙間を充填することを見出した。その際、水素ガスを含む還元性雰囲気中において、300℃以上の温度で加熱処理を行うと、銅ナノ粒子は、銅粉の表面に融合し、また、銅ナノ粒子相互の融着も進行する結果、各銅粉相互の接触部位の実効的な接触面積が拡大され、銅粉相互の焼結体層全体の抵抗率が一層低減されることを見出した。   Furthermore, in addition to micron-sized copper powder and sub-micron-sized fine copper powder, when copper nanoparticles having an average particle size selected in the range of 10 nm to 100 nm are added, the copper nanoparticles are brought into contact with each other. It was found to fill a narrow gap near the site. At that time, when heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or higher in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the copper nanoparticles are fused to the surface of the copper powder, and the fusion of the copper nanoparticles also proceeds. As a result, the effective contact area of each copper powder mutual contact site was expanded, and it discovered that the resistivity of the whole sintered compact layer of copper powder mutual was further reduced.

さらには、下地層の表面と、銅粉が接触する部位でも、該銅ナノ粒子は、その狭い隙間を充填する。その際、水素ガスを含む還元性雰囲気中において、300℃以上の温度で加熱処理を行うと、銅ナノ粒子は、銅粉の表面に融合し、また、銅ナノ粒子相互の融着も進行する結果、該下地層表面と銅粉が接触する部位を核として、銅ナノ粒子相互の融着体皮膜が形成される。結果的に、下地層の表面に対して、この銅ナノ粒子相互の融着体皮膜を介して、銅粉が固着された状態が達成され、下地層の表面に対する密着性の付与と、下地層との電気的接触の保持がなされることを見出した。   Further, the copper nanoparticles fill the narrow gap even at the site where the surface of the underlayer and the copper powder are in contact. At that time, when heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or higher in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the copper nanoparticles are fused to the surface of the copper powder, and the fusion of the copper nanoparticles also proceeds. As a result, a fusion film between the copper nanoparticles is formed with the site where the surface of the base layer and the copper powder contact each other as a nucleus. As a result, a state in which the copper powder is fixed to the surface of the underlayer through the fusion film of the copper nanoparticles is achieved, and adhesion to the surface of the underlayer is given, and the underlayer It has been found that electrical contact with is maintained.

一方、平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子の添加に代えて、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解した溶液を添加し、脂肪族多価アルコールの存在下、水素ガスを含む還元性雰囲気において、少なくとも、250℃以上の温度で加熱処理を施すことで、該脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))に含まれる銅カチオン(Cu2+)を還元し、金属銅原子(Cu)を生成させると、該金属銅原子(Cu)は、銅粉相互の接触部位の極く狭い隙間部分に選択的に蓄積されることを見出した。すなわち、各銅粉相互の接触部位の極く狭い隙間を充填するように、該金属銅原子(Cu)の蓄積が進行する結果、各銅粉相互の接触部位の実効的な接触面積が拡大され、銅粉相互の焼結体層全体の抵抗率が一層低減されることを見出した。 On the other hand, instead of adding copper nanoparticles that select an average particle size in the range of 10 nm to 100 nm, a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)) is replaced with a (dialkylamino) alkylamine. The solution of the aliphatic monocarboxylic acid is subjected to heat treatment at a temperature of at least 250 ° C. in a reducing atmosphere containing hydrogen gas in the presence of an aliphatic polyhydric alcohol. When the copper cation (Cu 2+ ) contained in ((R—COO) 2 Cu (II)) is reduced to form a metal copper atom (Cu), the metal copper atom (Cu) It has been found that it is selectively accumulated in a very narrow gap portion of the contact site. That is, as a result of the accumulation of the copper metal atoms (Cu) so as to fill a very narrow gap between the contact portions of the copper powders, the effective contact area of the contact portions of the copper powders is expanded. It was found that the resistivity of the entire sintered powder layer between the copper powders was further reduced.

さらには、下地層の表面と、銅粉が接触する部位でも、該金属銅原子(Cu)は、その狭い隙間を充填するように蓄積される。その際、水素ガスを含む還元性雰囲気中において、300℃以上の温度で加熱処理を行うと、蓄積される金属銅原子(Cu)の層は、銅粉の表面に融合し、また、下地層表面と銅粉が接触する部位を核として、蓄積される金属銅原子(Cu)からなる銅皮膜が形成される。結果的に、下地層の表面に対して、この銅皮膜を介して、銅粉が固着された状態が達成され、下地層の表面に対する密着性の付与と、下地層との電気的接触の保持がなされることを見出した。   Furthermore, the metal copper atoms (Cu) are accumulated so as to fill the narrow gaps even at the site where the surface of the underlayer and the copper powder come into contact. At that time, when heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or higher in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the accumulated metal copper atom (Cu) layer is fused to the surface of the copper powder, and the underlayer A copper film made of accumulated copper metal atoms (Cu) is formed using a site where the surface and the copper powder contact each other as a nucleus. As a result, a state in which the copper powder is fixed to the surface of the underlayer through the copper film is achieved, and the adhesion to the surface of the underlayer and the electrical contact with the underlayer are maintained. I found out that

特に、下地層の表面にシラノール構造(Si−OH)が存在すると、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))に由来する銅原子(Cu)は、該シラノール構造(Si−OH)部に対して、Si−O−Cuの形状で固定化される。更には、下地層の表面において、Si−O−Cuの形状で固定化される銅原子を核として、下地層表面を被覆する金属銅皮膜層の成長がなされる。従って、この下地層表面を被覆する金属銅皮膜層は、優れた密着性を発揮する。加えて、下地層の表面に銅粉が接触する部位では、銅粉の表面にも部分的に該金属銅皮膜層が形成されており、両者の間では、金属原子間の結合が存在する。この寄与も加わって、シラノール構造(Si−OH)を有する下地層表面と銅粉の間では、該金属銅皮膜層の介在に起因する、高い密着特性が付与される。 In particular, when a silanol structure (Si—OH) is present on the surface of the underlayer, the copper atom (Cu) derived from a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)) The structure (Si—OH) part is fixed in the form of Si—O—Cu. Furthermore, on the surface of the underlayer, a copper metal film layer that covers the underlayer surface is grown using copper atoms immobilized in the form of Si—O—Cu as nuclei. Therefore, the metal copper film layer covering the surface of the base layer exhibits excellent adhesion. In addition, at the part where the copper powder contacts the surface of the underlayer, the metal copper film layer is also partially formed on the surface of the copper powder, and there is a bond between metal atoms between the two. In addition to this contribution, high adhesion characteristics due to the interposition of the metal copper film layer are imparted between the surface of the base layer having a silanol structure (Si—OH) and the copper powder.

以上の一連の知見に基づき、本発明者らは、本発明を完成するに至った。   Based on the above series of findings, the present inventors have completed the present invention.

すなわち、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストは、
熱硬化性樹脂成分あるいはガラス・フリットを配合していない導電性銅ペーストであって、
該導電性銅ペーストは、
銅粉、微細銅粉、脂肪族モノカルボン酸の銅塩、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、第一の有機溶媒を含み、
前記第一の有機溶媒は、室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲であり、ヒドロキシル基以外の反応性官能基を内在していない、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒であり;
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解してなる溶液として、前記第一の有機溶媒と混合して、混合液とされ、
前記銅粉と微細銅粉が、前記混合液中に分散されているペースト状の組成物であり;
前記銅粉の平均粒径は、2μm〜10μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.2μm〜1.0μmの範囲に選択され、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩であり、
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンであり、
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲に選択され、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第一の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:2質量部〜100質量部:10質量部の範囲に選択され、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩1分子当たり、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる比率に選択され;
該導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性銅ペーストである。
That is, the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention is
A conductive copper paste containing no thermosetting resin component or glass frit,
The conductive copper paste is
Including copper powder, fine copper powder, copper salt of aliphatic monocarboxylic acid, (dialkylamino) alkylamine, first organic solvent,
The first organic solvent is a liquid at room temperature, has a boiling point of 200 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., and does not contain any reactive functional groups other than hydroxyl groups. An organic solvent having a group;
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid is mixed with the first organic solvent as a solution obtained by dissolving in a (dialkylamino) alkylamine, to obtain a mixed solution,
The copper powder and the fine copper powder are a paste-like composition dispersed in the mixed solution;
The average particle diameter of the copper powder is selected in the range of 2 μm to 10 μm,
The average particle diameter of the fine copper powder is selected in the range of 0.2 μm to 1.0 μm,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) that does not exceed 400 ° C. Copper salt,
The (dialkylamino) alkylamine is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C.
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass,
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the first organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 2 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass,
The content ratio of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid and the (dialkylamino) alkylamine is such that (dialkylamino) alkylamine is 2.2 to 8 molecules per molecule of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid. Chosen to be a ratio;
The conductive copper paste is a conductive copper paste that can be fired by heating to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.

その際、
前記第一の有機溶媒は、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数9〜14のアルカノール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数4〜9のアルカンジオール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である分子量4000以下のポリアルキレングリコール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である多価アルコールモノアルキルエーテル、
グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択することができる。
that time,
The first organic solvent is
An alkanol having 9 to 14 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
An alkanediol having 4 to 9 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, which is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyhydric alcohol monoalkyl ether that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
It can be selected from the group consisting of glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2,6-hexanetriol.

なお、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストの一態様は、
熱硬化性樹脂成分あるいはガラス・フリットを配合していない導電性銅ペーストであって、
該導電性銅ペーストは、
銅粉、微細銅粉、脂肪族モノカルボン酸の銅塩、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、第二の有機溶媒を含み、
前記第二の有機溶媒は、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコールであり;
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解してなる溶液として、前記第二の有機溶媒と混合して、混合液とされ、
前記銅粉と微細銅粉が、前記混合液中に分散されているペースト状の組成物であり;
前記銅粉の平均粒径は、2μm〜10μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.2μm〜1.0μmの範囲に選択され、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩であり、
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンであり、
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲に選択され、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第二の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:2質量部〜100質量部:10質量部の範囲に選択され、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩1分子当たり、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる比率に選択され;
該導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性銅ペーストである。
In addition, one aspect of the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention is
A conductive copper paste containing no thermosetting resin component or glass frit,
The conductive copper paste is
Including copper powder, fine copper powder, copper salt of aliphatic monocarboxylic acid, (dialkylamino) alkylamine, second organic solvent,
The second organic solvent is an aliphatic polyhydric alcohol that is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid is mixed with the second organic solvent as a solution obtained by dissolving in a (dialkylamino) alkylamine, to obtain a mixed solution,
The copper powder and the fine copper powder are a paste-like composition dispersed in the mixed solution;
The average particle diameter of the copper powder is selected in the range of 2 μm to 10 μm,
The average particle diameter of the fine copper powder is selected in the range of 0.2 μm to 1.0 μm,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) that does not exceed 400 ° C. Copper salt,
The (dialkylamino) alkylamine is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C.
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass,
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the second organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 2 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass,
The content ratio of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid and the (dialkylamino) alkylamine is such that (dialkylamino) alkylamine is 2.2 to 8 molecules per molecule of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid. Chosen to be a ratio;
The conductive copper paste is a conductive copper paste that can be fired by heating to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.

その際、
前記第二の有機溶媒は、
室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の炭素数4〜9のアルカンジオール、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である分子量4000以下のポリアルキレングリコール、ならびに、グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択することができる。
that time,
The second organic solvent is
It is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is an alkanediol having 4 to 9 carbon atoms in a range not exceeding 400 ° C. It is liquid at room temperature and its boiling point is 230 ° C. or higher, but 400 ° C. A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less and a glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2,6 -It can be selected from the group consisting of hexanetriol.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストにおいては、
前記銅粉の平均粒径は、3μm〜8μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.3μm〜0.8μmの範囲に選択されていることがより好ましい。
In the conductive copper paste according to the first embodiment of the present invention,
The average particle size of the copper powder is selected in the range of 3 μm to 8 μm,
The average particle size of the fine copper powder is more preferably selected in the range of 0.3 μm to 0.8 μm.

特には、前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、75質量部:25質量部〜65質量部:35質量部の範囲に選択されていることが望ましい。   In particular, the content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is in the range of 75 parts by mass to 25 parts by mass to 35 parts by mass. It is desirable that it is selected.

また、前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.3質量部〜100質量部:0.5質量部の範囲に選択することが好ましい
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第一の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3質量部〜100質量部:4.5質量部の範囲に選択されていることが好ましい。
Also, the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid with respect to the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) The ratio of (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) :( W Cu-carboxylate ) can be selected in the range of 100 parts by mass: 0.3 part by mass to 100 parts by mass: 0.5 part by mass. Preferred Ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) and the weight of the first organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu- fine-powder ): W dispersion-medium is preferably selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 4.5 parts by mass.

特に、上記本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストの一態様では、第二の有機溶媒として、脂肪族多価アルコールを使用しているが、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第二の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3質量部〜100質量部:4.5質量部の範囲に選択されていることが好ましい。
In particular, in one embodiment of the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, an aliphatic polyhydric alcohol is used as the second organic solvent.
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the second organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is preferably selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 4.5 parts by mass.

前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を構成する、沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の脂肪族モノカルボン酸アニオンとして、
炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸由来のアニオンを選択することが好ましい。
As the aliphatic monocarboxylic acid anion having a boiling point of 230 ° C. or higher, which does not exceed 400 ° C., constituting the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)),
It is preferable to select an anion derived from an aliphatic monocarboxylic acid having 10 to 20 carbon atoms.

前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、
室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の総炭素数9〜13の(ジアルキルアミノ)プロピルアミン(R’2N-CH2CH2CH2-NH2)からなる群より選択されることが好ましい。
The (dialkylamino) alkylamine is
(Dialkylamino) propylamine (R ′ 2 N—CH 2 CH 2 CH 2 —NH) having a total carbon number of 9 to 13 which is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C. 2 ) is preferably selected from the group consisting of:

なお、前記導電性銅ペーストの粘度は、2Pa・s〜50Pa・s(25℃)の範囲に選択されていることが望ましい。   The viscosity of the conductive copper paste is preferably selected in the range of 2 Pa · s to 50 Pa · s (25 ° C.).

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストにおいては、さらに、焼結助剤を添加することはできる。   In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, a sintering aid can be further added.

例えば、焼結助剤として、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体が添加されており、
前記銅以外の金属カチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種であり、
前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属原子の体積総和VCu-metalとの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、2:1を超えない範囲に選択されている態様とすることができる。
For example, as a sintering aid, a carboxylic acid metal salt or a metal carboxylic acid complex that is a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species is added,
The metal cation species other than copper is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or a plurality of types of metal cation species,
The carboxylic acid anion species is a carboxylic acid anion species selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms,
Volume of metal atoms generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex V low-mp-metal and volume of metal atoms generated by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid The ratio of the total V Cu-metal , V low-mp-metal : V Cu-metal may be selected in a range not exceeding 2: 1.

また、焼結助剤として、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体が添加されており、
前記銅以外の金属カチオン種は、第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種であり、
前記第一金属群のカチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記第二金属群のカチオン種は、亜鉛、アルミニウム、インジウム、銀、コバルト、チタン、ニッケル、マンガンからなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
該混合金属カチオン種中、前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和は、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に選択されており、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種であり、
前記第一金属群のカチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する第一金属群の金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属原子の体積総和VCu-metalとの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、2:1を超えない範囲に選択されている態様とすることができる。
In addition, as a sintering aid, a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is a mixed metal cation species formed by mixing a cation species of the first metal group and a cation species of the second metal group,
The cation species of the first metal group is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or more metal cation species,
The cation species of the second metal group is selected from the group consisting of zinc, aluminum, indium, silver, cobalt, titanium, nickel, manganese, or a cation species of one or more metals.
In the mixed metal cation species, the total number of metal atoms of the cation species of the second metal group is selected within a range of less than 10% with respect to the total number of metal atoms of the cation species of the first metal group. And
The carboxylic acid anion species is a carboxylic acid anion species selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms,
A volume sum V low-mp-metal of metal atoms of the first metal group formed by reducing a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is a cation species of the first metal group and a carboxylic acid anion species; , Ratio of the total volume of metal atoms V Cu-metal generated by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid, V low-mp-metal : V Cu-metal does not exceed 2: 1 It can be set as the aspect currently selected.

また、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストは、
熱硬化性樹脂成分あるいはガラス・フリットを配合していない導電性銅ペーストであって、
該導電性銅ペーストは、
銅粉、微細銅粉、銅ナノ粒子、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、第三の有機溶媒を含み、
前記第三の有機溶媒は、室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲であり、ヒドロキシル基以外の反応性官能基を内在していない、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒であり;
前記銅ナノ粒子は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン中に分散した分散液として、前記第三の有機溶媒と混合して、混合液とされ、
前記銅粉と微細銅粉が、前記混合液中に分散されているペースト状の組成物であり;
前記銅粉の平均粒径は、2〜10μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.2〜1.0μmの範囲に選択され、
前記銅ナノ粒子の平均粒子径は、10nm〜100nmの範囲に選択され、
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンであり、
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第三の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3質量部〜100質量部:10質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、前記銅ナノ粒子の重量の総和(WCu-nano-particle)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu-nano-particle)は、100質量部:3質量部〜100質量部:15質量部の範囲に選択され、
前記銅ナノ粒子と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、該銅ナノ粒子の体積の合計(VCu-nano-particle)と、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-nano-particle):Vamineは、10:50〜10:100の範囲に選択され;
該導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性銅ペーストである。
In addition, the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention,
A conductive copper paste containing no thermosetting resin component or glass frit,
The conductive copper paste is
Including copper powder, fine copper powder, copper nanoparticles, (dialkylamino) alkylamine, a third organic solvent,
The third organic solvent is a liquid at room temperature, has a boiling point of 200 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., and has no reactive functional groups other than hydroxyl groups. An organic solvent having a group;
The copper nanoparticles are mixed with the third organic solvent as a dispersion liquid dispersed in (dialkylamino) alkylamine, to obtain a mixed liquid,
The copper powder and the fine copper powder are a paste-like composition dispersed in the mixed solution;
The average particle size of the copper powder is selected in the range of 2 to 10 μm,
The average particle diameter of the fine copper powder is selected in the range of 0.2 to 1.0 μm,
The average particle diameter of the copper nanoparticles is selected in the range of 10 nm to 100 nm,
The (dialkylamino) alkylamine is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C.
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the third organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) and the total weight of the copper nanoparticles (W Cu-nano-particle ), (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) :( W Cu-nano-particle ) is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 15 parts by mass,
The content ratio of the copper nanoparticles and (dialkylamino) alkylamine is the ratio of the total volume of the copper nanoparticles (V Cu-nano-particle ) to the volume of (dialkylamino) alkylamine (V dispersion-medium ). , (V Cu-nano-particle ): V amine is selected in the range of 10:50 to 10: 100;
The conductive copper paste is a conductive copper paste that can be fired by heating to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.

その際、
前記第三の有機溶媒は、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数9〜14のアルカノール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数4〜9のアルカンジオール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である、分子量4000以下のポリアルキレングリコール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である多価アルコールモノアルキルエーテル、
グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択することができる。
that time,
The third organic solvent is
An alkanol having 9 to 14 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
An alkanediol having 4 to 9 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, which is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.
A polyhydric alcohol monoalkyl ether that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
It can be selected from the group consisting of glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2,6-hexanetriol.

なお、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストの一態様は、
熱硬化性樹脂成分あるいはガラス・フリットを配合していない導電性銅ペーストであって、
該導電性銅ペーストは、
銅粉、微細銅粉、銅ナノ粒子、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、第四の有機溶媒を含み、
前記第四の有機溶媒は、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコールであり;
前記銅ナノ粒子は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン中に分散した分散液として、前記第四の有機溶媒と混合して、混合液とされ、
前記銅粉と微細銅粉が、前記混合液中に分散されているペースト状の組成物であり;
前記銅粉の平均粒径は、2μm〜10μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.2μm〜1.0μmの範囲に選択され、
前記銅ナノ粒子の平均粒子径は、10nm〜100nmの範囲に選択され、
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンであり、
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲に選択され、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、前記銅ナノ粒子に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-nano-particle)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu-nano-particle)は、100質量部:3質量部〜100質量部:15質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第四の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3質量部〜100質量部:10質量部の範囲に選択され、
前記銅ナノ粒子と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、該銅ナノ粒子の体積の合計(VCu-nano-particle)と、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-nano-particle):Vamineは、10:50〜10:100の範囲に選択され;
該導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性銅ペーストである。
In addition, one aspect of the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention is
A conductive copper paste containing no thermosetting resin component or glass frit,
The conductive copper paste is
Including copper powder, fine copper powder, copper nanoparticles, (dialkylamino) alkylamine, a fourth organic solvent,
The fourth organic solvent is an aliphatic polyhydric alcohol that is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
The copper nanoparticles are mixed with the fourth organic solvent as a dispersion liquid dispersed in (dialkylamino) alkylamine, to form a mixed liquid,
The copper powder and the fine copper powder are a paste-like composition dispersed in the mixed solution;
The average particle diameter of the copper powder is selected in the range of 2 μm to 10 μm,
The average particle diameter of the fine copper powder is selected in the range of 0.2 μm to 1.0 μm,
The average particle diameter of the copper nanoparticles is selected in the range of 10 nm to 100 nm,
The (dialkylamino) alkylamine is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C.
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass,
The ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-nano-particle ) in the copper nanoparticles to the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ), ( W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-nano-particle ) is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 15 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the fourth organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass,
The content ratio of the copper nanoparticles and (dialkylamino) alkylamine is the ratio of the total volume of the copper nanoparticles (V Cu-nano-particle ) to the volume of (dialkylamino) alkylamine (V dispersion-medium ). , (V Cu-nano-particle ): V amine is selected in the range of 10:50 to 10: 100;
The conductive copper paste is a conductive copper paste that can be fired by heating to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.

その際、
前記第四の有機溶媒は、
室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の炭素数4〜9のアルカンジオール、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である、分子量4000以下のポリアルキレングリコール、ならびに、グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択することが好ましい。
that time,
The fourth organic solvent is
It is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is an alkanediol having 4 to 9 carbon atoms in a range not exceeding 400 ° C. It is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but 400 ° C. A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, and glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2, It is preferable to select from the group consisting of 6-hexanetriol.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストにおいては、
前記銅粉の平均粒径は、3μm〜8μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.3μm〜0.8μmの範囲に選択されていることがより好ましい。
In the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention,
The average particle size of the copper powder is selected in the range of 3 μm to 8 μm,
The average particle size of the fine copper powder is more preferably selected in the range of 0.3 μm to 0.8 μm.

前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、75質量部:25質量部〜65質量部:35質量部の範囲に選択されていることが好ましい。   The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 75 parts by mass: 25 parts by mass to 65 parts by mass: 35 parts by mass. Preferably it is.

また、前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、前記銅ナノ粒子に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-nano-particle)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu-nano-particle)は、100質量部:3質量部〜100質量部:8質量部の範囲に選択されていることがより好ましい。 Also, the ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-nano-particle ) in the copper nanoparticles to the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) :( W Cu-nano-particle ) is more preferably selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 8 parts by mass. .

一方、前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、前記第三の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3.5質量部〜100質量部:5.0質量部の範囲に選択されていることは好ましい。 On the other hand, the ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the third organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): W dispersion-medium is preferably selected in the range of 100 parts by mass: 3.5 parts by mass to 100 parts by mass: 5.0 parts by mass.

特に、上記本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストの一態様では、第四の有機溶媒として、脂肪族多価アルコールを使用しているが、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第四の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3.5質量部〜100質量部:5.0質量部の範囲に選択されていることが好ましい。
In particular, in one aspect of the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, an aliphatic polyhydric alcohol is used as the fourth organic solvent.
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the fourth organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is preferably selected in the range of 100 parts by mass: 3.5 parts by mass to 100 parts by mass: 5.0 parts by mass.

前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、
室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の総炭素数9〜13の(ジアルキルアミノ)プロピルアミン(R’2N-CH2CH2CH2-NH2)からなる群より選択されることが好ましい。
The (dialkylamino) alkylamine is
(Dialkylamino) propylamine (R ′ 2 N—CH 2 CH 2 CH 2 —NH) having a total carbon number of 9 to 13 which is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C. 2 ) is preferably selected from the group consisting of:

なお、前記導電性銅ペーストの粘度は、2Pa・s〜50Pa・s(25℃)の範囲に選択されていることが望ましい。   The viscosity of the conductive copper paste is preferably selected in the range of 2 Pa · s to 50 Pa · s (25 ° C.).

上述の本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストにおいては、さらに、脂肪族モノカルボン酸の銅塩と焼結助剤を添加することはできる。   In the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention, a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid and a sintering aid can be further added.

例えば、該導電性銅ペーストは、さらに、脂肪族モノカルボン酸の銅塩と焼結助剤を含み、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩であり、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解してなる溶液として添加されており、
該脂肪族モノカルボン酸の銅塩の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン溶液中における、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩1分子当たり、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる比率に選択され、
前記焼結助剤は、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体であり、
前記銅以外の金属カチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種であり、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲に選択され、
前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属原子の体積総和VCu-metalとの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、2:1を超えない範囲に選択されている態様とすることができる。
For example, the conductive copper paste further includes a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid and a sintering aid,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) that does not exceed 400 ° C. Copper salt,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid is added as a solution formed by dissolving in the (dialkylamino) alkylamine,
In the (dialkylamino) alkylamine solution of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt, the content ratio of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt to the (dialkylamino) alkylamine is determined as follows. Per molecule, (dialkylamino) alkylamine is selected in a ratio ranging from 2.2 to 8 molecules,
The sintering aid is a carboxylic acid metal salt or a metal carboxylic acid complex, which is a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or a plurality of types of metal cation species,
The carboxylic acid anion species is a carboxylic acid anion species selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms,
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass,
Volume of metal atoms generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex V low-mp-metal and volume of metal atoms generated by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid The ratio of the total V Cu-metal , V low-mp-metal : V Cu-metal may be selected in a range not exceeding 2: 1.

また、該導電性銅ペーストは、さらに、脂肪族モノカルボン酸の銅塩と焼結助剤を含み、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩であり、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解してなる溶液として添加されており、
該脂肪族モノカルボン酸の銅塩の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン溶液中における、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩1分子当たり、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる比率に選択され、
前記焼結助剤は、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体であり、
前記銅以外の金属カチオン種は、第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種であり、
前記第一金属群のカチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記第二金属群のカチオン種は、亜鉛、アルミニウム、インジウム、銀、コバルト、チタン、ニッケル、マンガンからなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
該混合金属カチオン種中、前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和は、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に選択されており、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種であり、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲に選択され、
前記第一金属群のカチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する第一金属群の金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属原子の体積総和VCu-metalとの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、2:1を超えない範囲に選択されている態様とすることができる。
Further, the conductive copper paste further includes a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid and a sintering aid,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) that does not exceed 400 ° C. Copper salt,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid is added as a solution formed by dissolving in (dialkylamino) alkylamine,
In the (dialkylamino) alkylamine solution of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt, the content ratio of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt to the (dialkylamino) alkylamine is determined as follows. Per molecule, (dialkylamino) alkylamine is selected in a ratio ranging from 2.2 to 8 molecules,
The sintering aid is a carboxylic acid metal salt or a metal carboxylic acid complex, which is a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is a mixed metal cation species formed by mixing a cation species of the first metal group and a cation species of the second metal group,
The cation species of the first metal group is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or more metal cation species,
The cation species of the second metal group is selected from the group consisting of zinc, aluminum, indium, silver, cobalt, titanium, nickel, manganese, or a cation species of one or more metals.
In the mixed metal cation species, the total number of metal atoms of the cation species of the second metal group is selected within a range of less than 10% with respect to the total number of metal atoms of the cation species of the first metal group. And
The carboxylic acid anion species is a carboxylic acid anion species selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms,
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass,
A volume sum V low-mp-metal of metal atoms of the first metal group formed by reducing a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is a cation species of the first metal group and a carboxylic acid anion species; , Ratio of the total volume of metal atoms V Cu-metal generated by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid, V low-mp-metal : V Cu-metal does not exceed 2: 1 It can be set as the aspect currently selected.

上述する本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストにおいて、さらに、脂肪族モノカルボン酸の銅塩と焼結助剤を添加する態様では、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を構成する、沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の脂肪族モノカルボン酸アニオンとして、
炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸由来のアニオンを選択することが望ましい。
In the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention described above, in the aspect of further adding a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid and a sintering aid,
As the aliphatic monocarboxylic acid anion having a boiling point of 230 ° C. or higher, which does not exceed 400 ° C., constituting the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)),
It is desirable to select an anion derived from an aliphatic monocarboxylic acid having 10 to 20 carbon atoms.

加えて、本発明は、上述する本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペースト、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストの使用方法の発明も、適用している。   In addition, the present invention also applies the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention described above and the method of using the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention.

すなわち、本発明にかかる導電性銅ペーストの使用方法は、
上述の構成を具える本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペースト、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストからなる群から選択される導電性銅ペーストを、焼結体膜の作製に使用する方法であって、
前記導電性銅ペーストを使用して、焼結体膜を作製する工程は、
下地層上に前記導電性銅ペーストの塗布膜を形成する工程と、
水素ガスを含む還元性雰囲気中において、前記導電性銅ペーストの塗布膜を、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、前記導電性銅ペーストを焼成する工程を含み、
前記水素ガスを含む還元性雰囲気は、不活性ガス中に水素ガスを1〜4体積%で含有しており、
前記加熱時間は、5分間〜60分間の範囲に選択され、
作製される前記焼結体膜は、抵抗率が15μΩ・cm以下の範囲の導電性膜であり、
前記焼結体膜の膜厚は、20μm〜100μmの範囲に選択される
ことを特徴とする導電性銅ペーストの使用方法である。
That is, the method of using the conductive copper paste according to the present invention is as follows.
A conductive copper paste selected from the group consisting of the conductive copper paste according to the first embodiment of the present invention having the above-described configuration and the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention, and a sintered body film. A method used to produce
Using the conductive copper paste, the step of producing a sintered body film is as follows:
Forming a coating film of the conductive copper paste on an underlayer;
In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the step of baking the conductive copper paste by heating the coating film of the conductive copper paste to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower,
The reducing atmosphere containing hydrogen gas contains hydrogen gas in an amount of 1 to 4% by volume in an inert gas,
The heating time is selected in the range of 5 minutes to 60 minutes,
The sintered body film to be produced is a conductive film having a resistivity in the range of 15 μΩ · cm or less,
The method of using a conductive copper paste is characterized in that the thickness of the sintered body film is selected in the range of 20 μm to 100 μm.

その際、前記焼結体膜の膜厚は、30μm〜80μmの範囲に選択されることがの望ましい。   In that case, it is desirable that the thickness of the sintered body film is selected in the range of 30 μm to 80 μm.

なお、作製される前記焼結体膜は、抵抗率が5μΩ・cm〜15μΩ・cmの範囲の導電性膜であることは好ましい。   The sintered body film to be produced is preferably a conductive film having a resistivity in the range of 5 μΩ · cm to 15 μΩ · cm.

さらには、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペースト、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストにおいて、上記の焼結助剤を添加する態様を選択する際、該焼結助剤の添加量を、前記「銅粉の表面積と微細銅粉の表面積の総和」を基準として、下記の範囲に選択することも可能である。   Furthermore, in the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention and the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, when the above-mentioned sintering aid is added, the sintering is selected. The addition amount of the auxiliary agent can be selected within the following range on the basis of the above-mentioned “sum of the surface area of the copper powder and the surface area of the fine copper powder”.

すなわち、該焼結助剤をさらに添加する導電性銅ペーストの一態様では、
焼結助剤として、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を添加する際、
前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体中に含まれる、金属カチオン種の金属原子数の総和は、前記銅粉の表面積と微細銅粉の表面積との総和に対して、100μmol/m2以下の範囲に選択することが望ましい。
That is, in one aspect of the conductive copper paste to which the sintering aid is further added,
As a sintering aid, when adding a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which becomes a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The total number of metal atoms of the metal cation species contained in the metal carboxylate or metal carboxylate complex is 100 μmol / m 2 or less with respect to the sum of the surface area of the copper powder and the surface area of the fine copper powder. It is desirable to select a range.

また、該焼結助剤をさらに添加する導電性銅ペーストの他の一態様では、
焼結助剤として、上述の第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を添加する際、、
前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体中に含まれる、金属カチオン種の金属原子数の総和は、前記銅粉の表面積と微細銅粉の表面積との総和に対して、100μmol/m2以下の範囲に選択することが望ましい。
Moreover, in another aspect of the conductive copper paste to which the sintering aid is further added,
Carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex comprising a mixed metal cation species and a carboxylic acid anion species obtained by mixing the cation species of the first metal group and the cation species of the second metal group as a sintering aid When adding
The total number of metal atoms of the metal cation species contained in the metal carboxylate or metal carboxylate complex is 100 μmol / m 2 or less with respect to the sum of the surface area of the copper powder and the surface area of the fine copper powder. It is desirable to select a range.

本発明にかかる導電性銅ペーストを利用すると、水素ガスを含む還元性雰囲気中、上記第一の有機溶媒、第二の有機溶媒、第三の有機溶媒、第四の有機溶媒として使用される、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールの存在下、300℃以上400℃以下の温度、例えば、350℃〜400℃の範囲に選択される温度で加熱処理することによって、導電性フィラーとして含有する、平均粒径が2μm〜10μmの範囲に選択される銅粉、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉の混合物から、銅粉相互の焼結体層が形成され、良導電性の導電体層として利用できる。   When using the conductive copper paste according to the present invention, in the reducing atmosphere containing hydrogen gas, used as the first organic solvent, the second organic solvent, the third organic solvent, the fourth organic solvent, By heat treatment in the presence of an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, at a temperature of 300 ° C. to 400 ° C., for example, a temperature selected in the range of 350 ° C. to 400 ° C. Copper powder selected from a mixture of copper powder selected as a conductive filler and having an average particle diameter of 2 μm to 10 μm, and a fine copper powder selected as an average particle diameter of 0.2 μm to 1.0 μm. The sintered body layer is formed and can be used as a highly conductive conductor layer.

特に、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、配合されている脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))中に含まれる銅カチオン(Cu2+)は、加熱処理に伴って還元を受け、金属銅原子(Cu)の析出がなされ、各銅粉相互の接触部位、下地層と銅粉が接触する部位に析出した金属銅原子(Cu)の集積がなされる。その結果、各銅粉相互の接触部位の実効的な接触面積が拡大され、銅粉相互の焼結体層全体の抵抗率が一層低減される。また、下地層の表面に対する密着性の付与と、下地層との電気的接触の保持がなされる。 In particular, in the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, the copper cation (Cu 2 ) contained in the mixed aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)). + ) Is reduced with heat treatment, and metal copper atoms (Cu) are deposited, and the metal copper atoms (Cu) deposited at the contact points between the copper powders and at the contact points between the underlying layer and the copper powders Is accumulated. As a result, the effective contact area of the contact portions between the copper powders is expanded, and the resistivity of the entire sintered powder layer between the copper powders is further reduced. In addition, adhesion to the surface of the underlayer and electrical contact with the underlayer are maintained.

また、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストでは、配合されている銅ナノ粒子は、銅粉相互の接触部位の近傍の狭い隙間、ならびに、下地層の表面と銅粉が接触する部位の近傍の狭い隙間を充填する。その結果、各銅粉相互の接触部位の実効的な接触面積が拡大され、銅粉相互の焼結体層全体の抵抗率が一層低減される。また、下地層の表面に対する密着性の付与と、下地層との電気的接触の保持がなされる。   Further, in the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, the mixed copper nanoparticles are in contact with the copper powder in the narrow gap near the contact portion between the copper powder and the surface of the base layer. Fill a narrow gap near the site. As a result, the effective contact area of the contact portions between the copper powders is expanded, and the resistivity of the entire sintered powder layer between the copper powders is further reduced. In addition, adhesion to the surface of the underlayer and electrical contact with the underlayer are maintained.

さらに、本発明にかかる導電性銅ペーストは、熱硬化性樹脂成分、あるいは、ガラス・フリットを含んでいないので、導電性フィラーの銅粉相互の焼結体で構成される導電体層は、ハンダ接合に適合したものとなる。また、平均粒径が2μm〜10μmの範囲に選択される銅粉末、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される銅微粒子の混合物から、銅粉相互の焼結体層が形成されており、厚膜の導電体層の作製に適合している。   Further, since the conductive copper paste according to the present invention does not contain a thermosetting resin component or glass frit, the conductive layer composed of the sintered powder of the copper powder of the conductive filler is soldered. It will be suitable for joining. Moreover, the sintered compact layer of copper powder mutually consists of the mixture of the copper powder selected in the range whose average particle diameter is 2 micrometers-10 micrometers, and the average particle diameter is selected in the range of 0.2 micrometer-1.0 micrometer. It is formed and is suitable for the production of a thick conductor layer.

以下に、本発明にかかる導電性銅ペーストに関して、より詳しく説明する。   Hereinafter, the conductive copper paste according to the present invention will be described in more detail.

本発明にかかる導電性銅ペーストは、従来の導電性銅ペーストにおいて、広く利用されている、ガラス・フリット、ならびに、熱硬化性樹脂成分を配合していない点に特徴がある。さらには、本発明にかかる導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度、例えば、350℃〜400℃の範囲に選択される温度で加熱処理することによって、含有される導電性フィラーの焼結が可能であり、得られる焼結体の抵抗率(体積固有抵抗)が、金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)に対して、その10倍未満の良導電性の導電体となるという利点を具える点に特徴がある。   The conductive copper paste according to the present invention is characterized in that it does not contain a glass frit and a thermosetting resin component that are widely used in conventional conductive copper pastes. Furthermore, the conductive copper paste according to the present invention is obtained by heat-treating the conductive filler contained at a temperature of 300 ° C. or more and 400 ° C. or less, for example, a temperature selected in the range of 350 ° C. to 400 ° C. Sintering is possible, and the resistivity (volume resistivity) of the obtained sintered body is less than 10 times that of metallic copper with a resistivity of 1.673 μΩ · cm (30 ° C.). It is characterized by having the advantage of becoming a body.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストを利用して作製される導電体層では、その下地層の表面との密着性を向上するため、ガラス・フリット、熱硬化性樹脂の利用に代えて、配合されている脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))中に含まれる銅カチオン(Cu2+)を還元し、生成する金属銅原子(Cu)からなる金属銅皮膜層を利用している。また、平均粒径が2μm〜10μmの範囲に選択される銅粉と、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉を併用し、さらに、各銅粉相互の接触部位の近傍の狭い隙間に、生成する金属銅原子(Cu)を集積させ、各銅粉相互の接触部位の実効的な接触面積を拡大させることによって、銅粉相互の焼結体層全体の抵抗率の低減を図っている。 In the conductor layer produced by using the conductive copper paste according to the first embodiment of the present invention, it is possible to use glass frit and thermosetting resin in order to improve the adhesion with the surface of the underlayer. Instead, the copper cation (Cu 2+ ) contained in the mixed copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)) is reduced to form a metallic copper atom (Cu) The metal copper film layer which consists of is utilized. Moreover, the copper powder selected in the range whose average particle diameter is 2 micrometers-10 micrometers and the fine copper powder selected in the range whose average particle diameter is 0.2 micrometers-1.0 micrometer are used together, Furthermore, each copper powder mutual By accumulating metal copper atoms (Cu) generated in a narrow gap near the contact site and expanding the effective contact area of the contact sites between the copper powders, The resistivity is reduced.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストを利用して作製される導電体層では、その下地層の表面との密着性を向上するため、ガラス・フリット、熱硬化性樹脂の利用に代えて、配合されている、平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子を利用している。また、平均粒径が2μm〜10μmの範囲に選択される銅粉と、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉を併用し、さらに、各銅粉相互の接触部位の近傍の狭い隙間に、銅ナノ粒子を集積させ、各銅粉相互の接触部位の実効的な接触面積を拡大させることによって、銅粉相互の焼結体層全体の抵抗率の低減を図っている。   In the conductor layer produced by using the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention, it is possible to use glass frit and thermosetting resin in order to improve the adhesion with the surface of the underlying layer. Instead, copper nanoparticles that are blended and that have an average particle diameter of 10 nm to 100 nm are used. Moreover, the copper powder selected in the range whose average particle diameter is 2 micrometers-10 micrometers and the fine copper powder selected in the range whose average particle diameter is 0.2 micrometers-1.0 micrometer are used together, Furthermore, each copper powder mutual Copper nanoparticles are accumulated in a narrow gap near the contact area, and the effective contact area of each copper powder contact area is expanded to reduce the resistivity of the entire sintered body layer of copper powder. I am trying.

加えて、本発明にかかる導電性銅ペーストでは、分散溶媒として、酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なヒドロキシル基を有する有機化合物、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルを使用する。導電性銅ペーストを利用して、導電体層を形成する際、ヒドロキシル基を有する有機化合物、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルの存在下、水素ガスを含む還元性雰囲気において、少なくとも、250℃以上の温度で加熱処理を施すことで、銅粉、微細銅粉の表面に僅かに存在する、表面酸化膜を還元している。その結果、各銅粉相互の接触部位では、金属銅表面が互いに接触する状態となり、該銅粉相互の接触部位の接触抵抗を低減することを可能としている。   In addition, in the conductive copper paste according to the present invention, an organic compound having a hydroxyl group that can be converted into an oxo group (═O) or a formyl group (—CHO) by oxidation as a dispersion solvent, for example, an aliphatic polyhydric acid. A monohydric alcohol or a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol is used. When forming a conductor layer using a conductive copper paste, hydrogen gas is included in the presence of an organic compound having a hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol or a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol. By performing heat treatment at least at a temperature of 250 ° C. or higher in a reducing atmosphere, the surface oxide film slightly present on the surfaces of the copper powder and fine copper powder is reduced. As a result, the metal copper surfaces come into contact with each other at the contact portions between the copper powders, and the contact resistance at the contact portions between the copper powders can be reduced.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストでは、平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子の表面に、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンを利用して被覆分子層を形成した上で、表面に該被覆分子層が形成されている銅ナノ粒子を、脂肪族多価アルコール中に分散させる形態を採用している。   In the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, a coated molecular layer was formed on the surface of the copper nanoparticles whose average particle diameter was selected in the range of 10 nm to 100 nm using (dialkylamino) alkylamine. Above, the form which disperse | distributes the copper nanoparticle in which this coating molecular layer is formed in the surface in an aliphatic polyhydric alcohol is employ | adopted.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに一旦溶解して、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))のアミン錯体を形成した上で、該錯体のアミン溶液を、脂肪族多価アルコール中に混合する形態を採用している。 In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, an aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) is once dissolved in (dialkylamino) alkylamine, and then aliphatic. A form in which an amine complex of a copper salt of monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)) is formed and an amine solution of the complex is mixed into an aliphatic polyhydric alcohol is employed.

従って、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストは、必須成分として、平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))、該銅塩の溶解に利用する(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、分散溶媒として利用する、第一の有機溶媒あるいは第二の有機溶媒、例えば、酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒である、脂肪族多価アルコールを含み、前記銅粉、微細銅粉が、該分散溶媒中に均一に分散されているペースト状の組成物の形態とされている。 Therefore, the conductive copper paste according to the first embodiment of the present invention has, as an essential component, a copper powder having an average particle size selected in the range of 2 to 10 μm and an average particle size in the range of 0.2 μm to 1.0 μm. Fine copper powder selected from the following: copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), (dialkylamino) alkylamine used for dissolving the copper salt, used as a dispersion solvent, First organic solvent or second organic solvent, for example, an aliphatic polyvalent organic solvent having an alcoholic hydroxyl group that can be converted to an oxo group (═O) or a formyl group (—CHO) by oxidation. It is made into the form of the paste-form composition which contains alcohol and the said copper powder and fine copper powder are uniformly disperse | distributed in this dispersion solvent.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストは、必須成分として、平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉、平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子、該銅ナノ粒子表面の被覆剤分子層の形成に利用する(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、分散溶媒として利用する、第三の有機溶媒あるいは第四の有機溶媒、例えば、酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒である、脂肪族多価アルコールを含み、前記銅粉、微細銅粉、銅ナノ粒子が、該分散溶媒中に均一に分散されているペースト状の組成物の形態とされている。   The conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention is selected as an essential component, copper powder having an average particle diameter of 2 to 10 μm, and an average particle diameter of 0.2 to 1.0 μm. Fine copper powder to be used, copper nanoparticles with an average particle size selected in the range of 10 nm to 100 nm, (dialkylamino) alkylamine used for forming a coating molecular layer on the surface of the copper nanoparticles, used as a dispersion solvent, Third or fourth organic solvent, for example, an aliphatic polyvalent organic solvent having an alcoholic hydroxyl group that can be converted to an oxo group (═O) or a formyl group (—CHO) by oxidation. It is made into the form of the paste-form composition which contains alcohol and the said copper powder, fine copper powder, and copper nanoparticle are uniformly disperse | distributed in this dispersion solvent.

まず、本発明の第一の形態、ならびに、第二の形態かかる導電性銅ペーストの調製に使用される、平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉、ならびに、第一の有機溶媒あるいは第二の有機溶媒、ならびに、第三の有機溶媒あるいは第四の有機溶媒について、以下に説明する。また、第一の有機溶媒あるいは第二の有機溶媒、ならびに、第三の有機溶媒あるいは第四の有機溶媒として利用される、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルについて、具体例を示し、焼結過程におけるその役割を以下に説明する。   First, the copper powder selected in the range whose average particle diameter is 2-10 micrometers used for preparation of the electroconductive copper paste which concerns on the 1st form of this invention and a 2nd form, and an average particle diameter are 0.00. The fine copper powder selected in the range of 2 μm to 1.0 μm, the first organic solvent or the second organic solvent, and the third organic solvent or the fourth organic solvent will be described below. Also, an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, such as an aliphatic polyhydric alcohol, used as the first organic solvent or the second organic solvent, and the third organic solvent or the fourth organic solvent, or Specific examples of monoalkyl ethers of aliphatic polyhydric alcohols will be shown, and their roles in the sintering process will be described below.

本発明の導電性銅ペーストを利用して作製される導電体層は、厚膜の銅配線層、あるいは、太陽電池の受光面側に設けるn側電極層の作製に利用される。前記の用途では、作製される導電体層の厚さtlayerは、通常、30μm〜80μmの範囲に選択される。この導電体層は、導電性銅ペースト中に含有される銅粉と微細銅粉を加熱焼成することによって形成される、微細銅粉と銅粉相互の焼結体層により構成されている。その際、導電体層の厚さは、積層された銅粉と微細銅粉が焼結された焼結体層の厚さに相当する。積層された銅粉と微細銅粉が焼結された焼結体層の厚さのバラツキ、ならびに、表面の凹凸は、使用する銅粉の平均粒径dCu-powderと微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powder、ならびに、銅粉と微細銅粉の含有比率に依存する。 The conductor layer produced using the conductive copper paste of the present invention is used for producing a thick copper wiring layer or an n-side electrode layer provided on the light-receiving surface side of the solar cell. In the above-mentioned use, the thickness t layer of the produced conductor layer is usually selected in the range of 30 μm to 80 μm. This electric conductor layer is comprised by the sintered compact layer of fine copper powder and copper powder formed by heating and baking the copper powder and fine copper powder which are contained in electroconductive copper paste. At that time, the thickness of the conductor layer corresponds to the thickness of the sintered body layer in which the laminated copper powder and fine copper powder are sintered. The thickness variation of the sintered body layer in which the laminated copper powder and the fine copper powder are sintered, and the unevenness of the surface are the average particle diameter d Cu-powder of the copper powder used and the average particle of the fine copper powder. It depends on the diameter d Cu-fine-powder and the content ratio of copper powder and fine copper powder.

銅粉と微細銅粉が均一に分散されている場合、銅粉相互の隙間を、微細銅粉が充填された形態に、銅粉と微細銅粉の積層構造が形成される。その際、形成される銅粉相互の焼結体層(導電体層)の厚さのバラツキΔtlayerは、最大で、使用される銅粉の平均粒径dCu-powderの1/2程度、また、表面の凹凸δtlayerは、最大で、使用される銅粉の平均粒径dCu-powderの1/4程度になる。 When copper powder and fine copper powder are uniformly dispersed, a laminated structure of copper powder and fine copper powder is formed in a form in which the gap between the copper powders is filled with fine copper powder. At that time, the thickness variation Δt layer of the sintered powder layers (conductor layers) between the copper powders formed is at most about 1/2 of the average particle diameter d Cu-powder of the copper powder used, Further, the surface unevenness δt layer is at most about ¼ of the average particle diameter d Cu-powder of the copper powder used.

作製される導電体層の厚さtlayerに対して、厚さのバラツキΔtlayerは、通常、大きくとも、(Δtlayer/tlayer)<1/4、より好ましくは、(Δtlayer/tlayer)≦1/10の範囲とすることが望ましい。その際、Δtlayer≦1/2・dCu-powderを考慮すると、(1/2・dCu-powder/tlayer)<1/4、より好ましくは、(1/2・dCu-powder/tlayer)≦1/10の範囲となるように、アルミニウム粉末の平均粒径dAl-powderを選択することが望ましい。従って、作製される導電体層の厚さtlayerに対して、銅粉末の平均粒径dCu-powderは、(dCu-powder/tlayer)<1/2、より好ましくは、(dCu-powder/tlayer)≦1/5の範囲となるように選択することが望ましい。 The thickness variation Δt layer is usually (Δt layer / t layer ) <1/4 at most with respect to the thickness t layer of the conductor layer to be manufactured, and more preferably (Δt layer / t layer ) ≦ 1/10 is desirable. At that time, considering the Δt layer ≦ 1/2 · d Cu-powder, (1/2 · d Cu-powder / t layer) <1/4, more preferably, (1/2 · d Cu-powder / It is desirable to select the average particle diameter d Al-powder of the aluminum powder so that t layer ) ≦ 1/10. Therefore, the average particle diameter d Cu-powder of the copper powder is (d Cu-powder / t layer ) <1/2, more preferably (d Cu ) with respect to the thickness t layer of the conductor layer to be produced. -powder / t layer ) is preferably selected to be in the range of 1/5.

その点を考慮して、作製される導電体層の厚さtlayerが、20μm〜100μmの範囲、好ましくは、30μm〜80μmの範囲である際、本発明にかかる導電性銅ペースト中に含有される、銅粉の平均粒径dCU-powderは、2μm〜10μmの範囲、より好ましくは、3μm〜8μmの範囲に選択することが望ましい。 Considering this point, when the thickness t layer of the conductor layer to be produced is in the range of 20 μm to 100 μm, preferably in the range of 30 μm to 80 μm, it is contained in the conductive copper paste according to the present invention. The average particle diameter d CU-powder of the copper powder is preferably selected in the range of 2 μm to 10 μm, more preferably in the range of 3 μm to 8 μm.

一方、平均粒径dCu-powderの銅粉相互の隙間を、微細銅粉が充填された形態に、銅粉と微細銅粉の積層構造を形成する上では、微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderを、銅粉の平均粒径dCu-powderの1/4以下、より好ましくは、銅粉の平均粒径dCu-powderの1/10以下の範囲に選択することが望ましい。従って、平均粒径dCu-powderが、2〜10μmの範囲、例えば、3μm〜8μmの範囲に選択される銅粉を使用する際、微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderは、0.2μm〜1.0μmの範囲、より好ましくは、0.2μm〜0.8μmの範囲に選択することが望ましい。 On the other hand, in forming a laminated structure of copper powder and fine copper powder in a form filled with fine copper powder, the average particle diameter d of fine copper powder is defined as the gap between the copper powders of average particle diameter d Cu-powder. the Cu-fine-powder, the average particle diameter d Cu-powder of less than 1/4 of copper powder, and more preferably, it is desirable to select 1/10 following range of the average particle diameter d Cu-powder of copper powder . Therefore, the average particle diameter d Cu-powder is in the range of 2 to 10 [mu] m, for example, when using a copper powder is selected in the range of 3Myuemu~8myuemu, average particle diameter d Cu-fine-powder of fine copper powder, It is desirable to select in the range of 0.2 μm to 1.0 μm, more preferably in the range of 0.2 μm to 0.8 μm.

また、使用される銅粉の形状は、フレーク状銅粉、粒状銅粉、不定形状銅粉からなる群から選択される。一般に、形成される導電体層の厚さのバラツキ、表面の凹凸を抑制する目的では、粒状銅粉を使用することが望ましい。微細銅粉の形状も、フレーク状微細銅粉、粒状微細銅粉、不定形状微細銅粉からなる群から選択することが可能である。一般に、微細銅粉によって、銅粉相互の隙間を充填する目的では、粒状微細銅粉を使用することが望ましい。   Moreover, the shape of the copper powder used is selected from the group consisting of flaky copper powder, granular copper powder, and irregular-shaped copper powder. In general, it is desirable to use granular copper powder for the purpose of suppressing variations in the thickness of the conductor layer to be formed and surface irregularities. The shape of the fine copper powder can also be selected from the group consisting of flaky fine copper powder, granular fine copper powder, and irregular-shaped fine copper powder. In general, it is desirable to use granular fine copper powder for the purpose of filling gaps between copper powders with fine copper powder.

本発明においては、微細銅粉によって、銅粉相互の隙間を充填することによって、銅粉相互の接触部位に加えて、銅粉相互の隙間を充填する微細銅粉と、銅粉との接触部位を利用することで、銅粉相互の電気的接続経路を格段に増す形態とする。この目的を達成する上では、銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲、より好ましくは、75質量部:25質量部〜65質量部:35質量部の範囲に選択することが望ましい。前記の銅粉と微細銅粉の含有比率を選択することで、銅粉と微細銅粉の積層構造全体として、隙間空間は減少し、銅粉相互の電気的接続経路は格段に増加する。   In the present invention, by filling the gap between the copper powder with the fine copper powder, in addition to the contact area between the copper powder, the contact area between the copper powder and the fine copper powder filling the gap between the copper powder By using this, the electrical connection path between the copper powders is remarkably increased. In achieving this object, the content ratio of copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass. It is desirable to select within the range of 75 parts by mass, more preferably within the range of 75 parts by mass to 65 parts by mass: 35 parts by mass. By selecting the content ratio of the copper powder and the fine copper powder, the gap space is reduced as the entire laminated structure of the copper powder and the fine copper powder, and the electrical connection path between the copper powders is remarkably increased.

一方、本発明にかかる導電性銅ペーストの調製に利用する、銅粉、微細銅粉の表面には、通常、僅かであるが、表面酸化膜が存在している。銅粉と微細銅粉の積層構造から、焼結体層を形成する際、銅粉、微細銅粉の表面に存在する表面酸化膜を還元する。アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、なかでも、酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なアルコール性ヒドロキシル基(−OH)を有する有機化合物、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルの存在下、水素ガスを含む還元性雰囲気において、少なくとも、250℃以上の温度で加熱処理を施すことで、微細銅粉、銅粉の表面に存在する僅かな表面酸化膜を還元する。   On the other hand, the surface of the copper powder and the fine copper powder used for the preparation of the conductive copper paste according to the present invention usually has a slight surface oxide film. When forming a sintered body layer from the laminated structure of copper powder and fine copper powder, the surface oxide film present on the surface of the copper powder and fine copper powder is reduced. Organic solvents having an alcoholic hydroxyl group, especially organic compounds having an alcoholic hydroxyl group (—OH) which can be converted to an oxo group (═O) or a formyl group (—CHO) by oxidation, for example, aliphatic In the presence of a polyhydric alcohol or a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol, heat treatment is performed at a temperature of at least 250 ° C. in a reducing atmosphere containing hydrogen gas. A slight surface oxide film existing in the substrate is reduced.

前記の銅粉と微細銅粉の含有比率、微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと銅粉の平均粒径dCu-powderの比率を選択する場合、銅粉の表面積の総和と、微細銅粉の表面積の総和を比較すると、(微細銅粉の表面積の総和)≫(銅粉の表面積の総和)となっている。 When selecting the content ratio of the copper powder and fine copper powder, the ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder and the average particle diameter d Cu-powder of the copper powder, When the total surface area of the fine copper powder is compared, (total surface area of the fine copper powder) >> (total surface area of the copper powder).

銅粉、微細銅粉の表面に部分的存在する、表面酸化膜は、酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物で構成されている。導電性銅ペースト中では、分散溶媒として利用する、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルは、銅粉、微細銅粉の表面に溶媒和(吸着)している。酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物に対して、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルは、そのヒドロキシル基(>CH−OH)を利用して、該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)と水素結合型の分子間結合を行っている。その際、表面酸化膜の還元は、下記の二つの素過程を経由して進行すると、推定される。   The surface oxide film partially present on the surfaces of the copper powder and fine copper powder is composed of a copper oxide corresponding to copper oxide (CuO). In the conductive copper paste, an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group used as a dispersion solvent, for example, an aliphatic polyhydric alcohol or a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol is a surface of copper powder or fine copper powder. Is solvated (adsorbed). For a copper oxide corresponding to copper oxide (CuO), an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, or a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol has a hydroxyl group (> CH -OH) is used to form hydrogen-bonded intermolecular bonds with oxygen atoms (Cu-O-Cu) in the copper oxide. At that time, it is presumed that the reduction of the surface oxide film proceeds via the following two elementary processes.

水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、酸化によって、オキソ基(=O)へと変換可能なアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルは、該銅酸化物と反応し、下記の酸化・還元反応を起こす。 When a heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ), an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group that can be converted into an oxo group (═O) by oxidation, such as an aliphatic polyhydric alcohol, Alternatively, a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol reacts with the copper oxide to cause the following oxidation / reduction reaction.

CuO + (>CH−OH) → Cu + (>C=O) + H2O↑ CuO + (> CH—OH) → Cu + (> C═O) + H 2 O ↑

前記アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルや脂肪族多価アルコール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 The organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, for example, a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol or a reaction product derived from an aliphatic polyhydric alcohol (> C═O) is exposed on the surface of fine copper powder or copper powder. Coordination can be carried out on the copper metal atom by using the π electron of the oxo group (> C═O). In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to an oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom, whereby the original hydroxyl group ( > CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH) (> C = O) + H 2 → (> CH—OH)

元のヒドロキシル基(>CH−OH)の再生がなされた、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール分子、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテル分子は、再び、銅粉、微細銅粉の表面に溶媒和(吸着)することができる。   An organic solvent having an alcoholic hydroxyl group in which the original hydroxyl group (> CH—OH) has been regenerated, for example, an aliphatic polyhydric alcohol molecule, or a monoalkyl ether molecule of an aliphatic polyhydric alcohol, is again made of copper. It can be solvated (adsorbed) on the surface of the powder and fine copper powder.

見かけ上、水素ガスを含む還元性雰囲気から供給される、水素分子(H2)を利用して、表面酸化膜の還元が進行している。 Apparently, reduction of the surface oxide film proceeds using hydrogen molecules (H 2 ) supplied from a reducing atmosphere containing hydrogen gas.

従って、本発明にかかる導電性銅ペーストにおいて、分散溶媒として利用する、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールは、酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なヒドロキシル基(−OH)を有し、そのヒドロキシル基(>CH−OH)を利用して、該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)と水素結合型の分子間結合が可能である必要がある。また、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルの存在下、水素ガスを含む還元性雰囲気において、少なくとも、250℃以上の温度で加熱処理を施す上では、該アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルは、前記の加熱処理温度において、そのアルコール性ヒドロキシル基(>CH−OH)を利用して、銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜上に溶媒和(吸着)していることが必要である。すなわち、ヒドロキシル基(−OH)が、>CH−OHの形状、あるいは、−CH2−OHの形状で存在する、アルコール性ヒドロキシル基(−OH)を有する有機化合物を利用することが好ましい。 Therefore, in the conductive copper paste according to the present invention, an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, used as a dispersion solvent, is oxidized by an oxo group (= O) or a formyl group (- Having a hydroxyl group (—OH) convertible to CHO), and utilizing the hydroxyl group (> CH—OH), the oxygen atom (Cu—O—Cu) in the copper oxide and the hydrogen bond type Must be capable of intermolecular bonding. Further, in a reducing atmosphere containing hydrogen gas in the presence of an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol or a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol, at a temperature of at least 250 ° C. In performing the heat treatment, the organic solvent having the alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, or a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol, has the alcoholic hydroxyl group ( > CH—OH) is required to solvate (adsorb) on the surface oxide film on the surface of copper powder and fine copper powder. That is, it is preferable to use an organic compound having an alcoholic hydroxyl group (—OH) in which the hydroxyl group (—OH) is present in the form of> CH—OH or —CH 2 —OH.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペースト、第二の形態にかかる導電性銅ペーストでは、第一の有機溶媒あるいは第二の有機溶媒、ならびに、第三の有機溶媒あるいは第四の有機溶媒として、上記の条件を満たす有機溶媒を採用している。具体的には、第一の有機溶媒、第三の有機溶媒として、室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲であり、ヒドロキシル基以外の反応性官能基を内在していない、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒を利用する。また、第二の有機溶媒、第四の有機溶媒として、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコールを利用する。   In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention and the conductive copper paste according to the second aspect, the first organic solvent or the second organic solvent, and the third organic solvent or the fourth organic solvent. As the solvent, an organic solvent that satisfies the above conditions is employed. Specifically, the first organic solvent and the third organic solvent are liquid at room temperature, and the boiling point is 200 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., and preferably does not exceed 300 ° C. An organic solvent having an alcoholic hydroxyl group that does not have any reactive functional group other than the hydroxyl group is used. In addition, the second organic solvent and the fourth organic solvent are liquid at room temperature and have a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C., preferably not exceeding 300 ° C. Use polyhydric alcohol.

一方、銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜の還元が完了した後、銅粉、微細銅粉の焼結が進行する段階では、銅粉、微細銅粉の金属銅表面上に溶媒和(吸着)した状態で残留しないことが望ましい。従って、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルを利用することが好ましい。一般に、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコールを利用することがより好ましい。   On the other hand, after the reduction of the surface oxide film on the surface of the copper powder and fine copper powder is completed, at the stage where the sintering of the copper powder and fine copper powder proceeds, the copper powder and the fine copper powder are solvated on the metal copper surface. It is desirable not to remain in the (adsorbed) state. Therefore, it is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., preferably does not exceed 300 ° C., or a monoalkyl of an aliphatic polyhydric alcohol. It is preferable to use ether. In general, it is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but it is more preferable to use an aliphatic polyhydric alcohol in a range not exceeding 400 ° C., preferably not exceeding 300 ° C.

例えば、上述する本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストの一態様、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストの一態様、上記の条件を満たす第二の有機溶媒、第四の有機溶媒として、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコールを利用する。   For example, one aspect of the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention described above, one aspect of the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, a second organic solvent that satisfies the above conditions, As the fourth organic solvent, an aliphatic polyhydric alcohol that is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C., preferably not exceeding 300 ° C. is used.

一方、銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜の還元が完了した後、銅粉、微細銅粉の焼結が進行する段階では、銅粉、微細銅粉の金属銅表面上に溶媒和(吸着)した状態で残留しないことが望ましい。従って、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルを利用することが好ましい。より好ましくは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、280℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコール、または脂肪族多価アルコールのモノアルキルエーテルを利用することが望ましい。   On the other hand, after the reduction of the surface oxide film on the surface of the copper powder and fine copper powder is completed, at the stage where the sintering of the copper powder and fine copper powder proceeds, the copper powder and the fine copper powder are solvated on the metal copper surface. It is desirable not to remain in the (adsorbed) state. Therefore, it is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C., preferably not exceeding 300 ° C., or a monoalkyl of an aliphatic polyhydric alcohol. It is preferable to use ether. More preferably, it is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but it is desirable to use an aliphatic polyhydric alcohol in a range not exceeding 280 ° C., or a monoalkyl ether of an aliphatic polyhydric alcohol.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペースト、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストにおいては、第一の有機溶媒、第三の有機溶媒として利用可能な、室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲であり、ヒドロキシル基以外の反応性官能基を内在していない、アルコール性ヒドロキシル基(−OH)を有する有機化合物のうち、酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なアルコール性ヒドロキシル基(−OH)を有する有機化合物が、上記の銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜の還元除去に好適に利用される。該銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜の還元除去に好適に利用可能な、酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なアルコール性ヒドロキシル基(−OH)を有する有機化合物として、下記の化合物を例示することができる。
炭素数9〜12の直鎖の飽和脂肪族第一級アルコールである、1−ノナノール(融点−5.5℃、沸点213.5℃)、1−ドデカノール(融点23.5℃、沸点259℃)など;
炭素数18の不飽和脂肪族第一級アルコールである、オレイルアルコール(融点5.5〜7.5℃、沸点345〜355℃)など;
炭素数10〜24の分岐を有する飽和脂肪族第一級アルコールである、イソデシルアルコール(融点7℃、沸点220℃)、イソステアリルアルコール(沸点265〜275℃)、ヘキシルデカノール(融点−21〜−15℃、沸点300〜310℃)、2−オクチル−1−ドデカノール(融点−20℃、沸点340〜360℃)、2−デシル−1−テトラデカノール(融点19〜20℃、沸点280〜290℃)など;
炭素数10〜12の脂肪族第二級アルコールである、2−デカノール(融点−6〜−4℃、沸点211℃)、2−ドデカノール(融点19℃、沸点250℃)など;
炭素数4〜9のアルカンジオールである、2,5−ヘキサンジオール(沸点216℃)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(沸点243℃)、3−メチル−1,3−ブタンジオール(沸点203℃)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール(沸点250℃)、2−メチル−1,8−オクタンジオール(沸点290〜300℃)、1,2−ペンタンジオール(沸点206℃)、1,2−ヘキサンジオール(沸点223℃)、1,3−ノナンジオール(沸点271℃)など;
分子量が4000以下の範囲のポリアルキレングリコール、例えば、総炭素数が4〜9の範囲のポリアルキレングリコール、特には、ポリエチレングリコール類である、ジエチレングリコール(沸点244℃)、トリエチレングリコール(沸点287℃)、ポリプロピレングリコール類である、ジプロピレングリコール(沸点232℃)、トリプロピレングリコール(沸点268℃)など;
炭素数3〜6のアルカントリオールである、グリセリン(融点17.8℃、沸点298℃)、1,2,3−ブタントリオール(沸点290〜300℃)、1,2,4−ブタントリオール(沸点320〜330℃)、1,2,5−ペンタントリオール(沸点325〜335℃)、1,2,6−ヘキサントリオール(融点25℃、沸点340〜350℃)など;
アルキレングリコールモノアルキルエーテル、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル型の多価アルコールモノアルキルエーテルである、エチレングリコールモノヘキシルエーテル(沸点208℃)、エチレングリコールモノオクチルエーテル(沸点229℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点231℃)、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル(沸点259℃)、ジエチレングリコールモノオクチルエーテル(沸点272℃)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点249℃)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点271℃)、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(沸点212℃)、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点229℃)、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点242℃)、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル(沸点274℃)など;
本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストにおいて、分散溶媒として利用する、前記第一の有機溶媒として、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数9〜14のアルカノール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数4〜9のアルカンジオール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である分子量4000以下のポリアルキレングリコール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲ある多価アルコールモノアルキルエーテル、
グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択される、酸化によって、オキソ基(=O)またはホルミル基(−CHO)へと変換可能なアルコール性ヒドロキシル基(−OH)を有する有機溶媒が好適に利用できる。
In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention and the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, it can be used as the first organic solvent and the third organic solvent, and is liquid at room temperature. Yes, the boiling point is 200 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., and the organic compound having an alcoholic hydroxyl group (—OH) does not contain any reactive functional group other than the hydroxyl group, An organic compound having an alcoholic hydroxyl group (—OH) that can be converted into an oxo group (═O) or a formyl group (—CHO) by oxidation is formed on the surface oxide film on the surface of the copper powder or fine copper powder. It is preferably used for reduction removal. An alcoholic hydroxyl group (--convertible to an oxo group (= O) or formyl group (-CHO) by oxidation, which can be suitably used for reduction and removal of the surface oxide film on the surface of the copper powder and fine copper powder. As the organic compound having OH), the following compounds can be exemplified.
1-nonanol (melting point −5.5 ° C., boiling point 213.5 ° C.), 1-dodecanol (melting point 23.5 ° C., boiling point 259 ° C.), which are linear saturated aliphatic primary alcohols having 9 to 12 carbon atoms. )Such;
Oleyl alcohol (melting point: 5.5 to 7.5 ° C., boiling point: 345 to 355 ° C.), which is an unsaturated aliphatic primary alcohol having 18 carbon atoms;
Isodecyl alcohol (melting point 7 ° C., boiling point 220 ° C.), isostearyl alcohol (boiling point 265 to 275 ° C.), hexyldecanol (melting point −21 to −−), which are saturated aliphatic primary alcohols having 10 to 24 carbon atoms. 15 ° C, boiling point 300-310 ° C), 2-octyl-1-dodecanol (melting point -20 ° C, boiling point 340-360 ° C), 2-decyl-1-tetradecanol (melting point 19-20 ° C, boiling point 280-290) ° C) etc .;
2-decanol (melting point −6 to −4 ° C., boiling point 211 ° C.), 2-dodecanol (melting point 19 ° C., boiling point 250 ° C.) and the like, which are aliphatic secondary alcohols having 10 to 12 carbon atoms;
2,5-hexanediol (boiling point 216 ° C.), 2-ethyl-1,3-hexanediol (boiling point 243 ° C.), 3-methyl-1,3-butanediol (alkanediol having 4 to 9 carbon atoms) Boiling point 203 ° C.), 3-methyl-1,5-pentanediol (boiling point 250 ° C.), 2-methyl-1,8-octanediol (boiling point 290-300 ° C.), 1,2-pentanediol (boiling point 206 ° C.) 1,2-hexanediol (boiling point 223 ° C.), 1,3-nonanediol (boiling point 271 ° C.), etc .;
Polyalkylene glycols having a molecular weight in the range of 4000 or less, for example, polyalkylene glycols having a total carbon number in the range of 4 to 9, particularly polyethylene glycols such as diethylene glycol (boiling point 244 ° C.), triethylene glycol (boiling point 287 ° C. ), Polypropylene glycols such as dipropylene glycol (boiling point 232 ° C.), tripropylene glycol (boiling point 268 ° C.), etc .;
Glycerin (melting point: 17.8 ° C., boiling point: 298 ° C.), 1,2,3-butanetriol (boiling point: 290-300 ° C.), 1,2,4-butanetriol (boiling point), which are alkanetriols having 3 to 6 carbon atoms. 320-330 ° C), 1,2,5-pentanetriol (boiling point 325-335 ° C), 1,2,6-hexanetriol (melting point 25 ° C, boiling point 340-350 ° C), etc .;
Alkylene glycol monoalkyl ether, polyalkylene glycol monoalkyl ether type polyhydric alcohol monoalkyl ether, ethylene glycol monohexyl ether (boiling point 208 ° C), ethylene glycol monooctyl ether (boiling point 229 ° C), diethylene glycol monobutyl ether (boiling point) 231 ° C.), diethylene glycol monohexyl ether (boiling point 259 ° C.), diethylene glycol monooctyl ether (boiling point 272 ° C.), triethylene glycol monomethyl ether (boiling point 249 ° C.), triethylene glycol monobutyl ether (boiling point 271 ° C.), dipropylene glycol mono Propyl ether (bp 212 ° C), dipropylene glycol monobutyl ether (bp 229 ° C), tripropylene glycol Glycol monomethyl ether (boiling point 242 ° C.), such as tripropylene glycol monobutyl ether (boiling point 274 ° C.);
In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, as the first organic solvent used as a dispersion solvent,
An alkanol having 9 to 14 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
An alkanediol having 4 to 9 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, which is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyhydric alcohol monoalkyl ether that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
An oxo group by oxidation selected from the group consisting of glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2,6-hexanetriol; An organic solvent having an alcoholic hydroxyl group (—OH) that can be converted into (═O) or a formyl group (—CHO) can be suitably used.

前記室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲である多価アルコールモノアルキルエーテルにおいて、その多価アルコール部分は、アルカンポリオールであるものが好適に利用できる。例えば、アルカンポリオールモノアルキルエーテルのうち、前記の要件を満たすものとして、エチレングリコールモノオクチルエーテル(融点−60以下、沸点229℃)を例示できる。さらには、前記室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲である多価アルコールモノアルキルエーテルにおいて、その多価アルコール部分は、ポリアルキレングリコール(HO-(CnH2n-O)m-CnH2n-OH)であるものも利用できる。ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルのうち、前記の要件を満たすものとして、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(融点−48℃、沸点271℃)を例示できる。 In the polyhydric alcohol monoalkyl ether that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C., preferably not exceeding 300 ° C., the polyhydric alcohol moiety is: What is alkane polyol can use suitably. For example, among the alkane polyol monoalkyl ethers, ethylene glycol monooctyl ether (melting point: −60 or less, boiling point: 229 ° C.) can be exemplified as satisfying the above requirements. Furthermore, in the polyhydric alcohol monoalkyl ether which is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C., preferably not exceeding 300 ° C., the polyhydric alcohol A moiety that is a polyalkylene glycol (HO— (C n H 2n —O) m —C n H 2n —OH) can also be used. Among the polyalkylene glycol monoalkyl ethers, triethylene glycol monobutyl ether (melting point: −48 ° C., boiling point: 271 ° C.) can be exemplified as one that satisfies the above requirements.

さらには、上述する本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストの一態様において、第二の有機溶媒として利用する、前記脂肪族多価アルコールは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコールである。例えば、前記脂肪族多価アルコールとして、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲の炭素数4〜9のアルカンジオール、例えば、炭素数6〜8のアルカンジオールの一つ、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(融点:−40℃、沸点:245℃)、あるいは、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、300℃を超えない範囲である、分子量4000以下のポリアルキレングリコール、例えば、総炭素数が4〜9の範囲のポリアルキレングリコールである、ジプロピレングリコール(融点:−40℃、沸点:232℃)、トリプロピレングリコール(分子量192、沸点268℃)など、ならびに、グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールが好適に利用できる。具体的には、該脂肪族多価アルコールに存在するアルコール性ヒドロキシル基(−OH)の一つは、酸化によって、(>CH−OH)→(>C=O)とオキソ基(=O)に変換される構造であるもの、例えば、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(融点:−40℃、沸点:245℃)、グリセリンなどが好適に利用できる。   Furthermore, in one aspect of the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention described above, the aliphatic polyhydric alcohol used as the second organic solvent is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230. It is an aliphatic polyhydric alcohol having a temperature not lower than 400 ° C. but not exceeding 400 ° C., preferably not exceeding 300 ° C. For example, the aliphatic polyhydric alcohol is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., and preferably does not exceed 300 ° C. Diol, for example, one of alkanediols having 6 to 8 carbon atoms, 2-ethyl-1,3-hexanediol (melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.), or boiling point is 230 ° C. or higher , A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, for example, a dialkylene glycol having a total carbon number of 4 to 9 in a range not exceeding 400 ° C., preferably not exceeding 300 ° C. Melting point: −40 ° C., boiling point: 232 ° C.), tripropylene glycol (molecular weight 192, boiling point 268 ° C.), etc., and glycerin, 1,2,3- Phytantriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentane triol, 1,2,6-hexane triol can be suitably used. Specifically, one of the alcoholic hydroxyl groups (—OH) present in the aliphatic polyhydric alcohol is oxidized to (> CH—OH) → (> C═O) and an oxo group (═O). For example, 2-ethyl-1,3-hexanediol (melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.), glycerin and the like can be suitably used.

前記第二の有機溶媒として利用する、脂肪族多価アルコールは、上述する本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストの一態様において、第四の有機溶媒としても、好適に利用することができる。   The aliphatic polyhydric alcohol used as the second organic solvent is preferably used also as the fourth organic solvent in one embodiment of the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention described above. Can do.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストでは、第三の有機溶媒として利用する、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール中に、銅粉、微細銅粉、ならびに、銅ナノ粒子が分散される。従って、銅粉、微細銅粉、ならびに、銅ナノ粒子の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder+VCu-nano-particle)に対する、第三の有機溶媒の体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-powder+VCu-fine-powder+VCu-nano-particle):Vdispersion-mediumは、20:6〜20:10の範囲、好ましくは、20:7〜20:9の範囲に選択することが望ましい。 In the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, copper powder, fine copper is used in the organic solvent having the above alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, which is used as the third organic solvent. Powder and copper nanoparticles are dispersed. Therefore, the volume of the third organic solvent (V dispersion-medium ) relative to the total volume of copper powder, fine copper powder, and copper nanoparticles (V Cu-powder + V Cu-fine-powder + V Cu-nano-particle ) ) Ratio, (V Cu-powder + V Cu-fine-powder + V Cu-nano-particle ): V dispersion-medium is in the range of 20: 6 to 20:10, preferably 20: 7 to 20: 9 It is desirable to select a range.

なお、第三の有機溶媒として利用する、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールは、銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜の還元を行う際に利用される。その点を考慮すると、銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第三の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:2質量部〜100質量部:10質量部の範囲、好ましくは、100質量部:3質量部〜100質量部:7質量部の範囲、より好ましくは、100質量部:3.5質量部〜100質量部:5.0質量部の範囲に選択することが望ましい。 The organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, used as the third organic solvent, is used when reducing the surface oxide film on the surface of copper powder or fine copper powder. Is done. Considering this point, the ratio of the total weight of copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the third organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu- powder + W Cu-fine-powder ): W dispersion-medium is in the range of 100 parts by mass: 2 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass, preferably 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 7 parts by mass. It is desirable to select within the range of 100 parts by mass: 3.5 parts by mass to 100 parts by mass: 5.0 parts by mass.

一方、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、液相は、上述の第一の有機溶媒と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン溶液とを混合した液となる。銅粉と微細銅粉は、この混合液中に分散される。従って、銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)に対する、第一の有機溶媒の体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-powder+VCu-fine-powder):Vdispersion-mediumは、20:5〜20:9の範囲、好ましくは、20:6〜20:8の範囲に選択することが望ましい。 On the other hand, in the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, the liquid phase includes the first organic solvent described above and a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)). A solution obtained by mixing a (dialkylamino) alkylamine solution. Copper powder and fine copper powder are dispersed in this mixed solution. Therefore, the ratio of the volume of the first organic solvent (V dispersion-medium ) to the total volume of copper powder and fine copper powder (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ), (V Cu-powder + V Cu- Fine-powder ): V dispersion-medium is selected in the range of 20: 5 to 20: 9, preferably in the range of 20: 6 to 20: 8.

なお、第一の有機溶媒として利用する、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールは、銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜の還元を行う際に利用される。その点を考慮すると、銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第一の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:2質量部〜100質量部:10質量部の範囲、好ましくは、100質量部:3質量部〜100質量部:5質量部の範囲、例えば、100質量部:3質量部〜100質量部:4.5質量部の範囲に選択することが望ましい。 The organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, used as the first organic solvent, is used for reducing the surface oxide film on the surface of copper powder or fine copper powder. Is done. Considering this point, the ratio of the total weight of copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the first organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu- powder + W Cu-fine-powder ): W dispersion-medium is in the range of 100 parts by mass: 2 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass, preferably 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 5 parts by mass. It is desirable to select a range of parts, for example, a range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 4.5 parts by mass.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン溶液を一旦調製した上で、第一の有機溶媒と混合している。 In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, after once preparing a (dialkylamino) alkylamine solution of an aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)), Mixed with the first organic solvent.

該脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン溶液は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))1分子に対して、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる組成、好ましくは、3分子〜8分子の範囲、より好ましくは、4分子〜7分子の範囲となる組成とすることが望ましい。 The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)) in the (dialkylamino) alkylamine solution is obtained from the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II). ) A composition in which (dialkylamino) alkylamine is in the range of 2.2 to 8 molecules per molecule, preferably in the range of 3 to 8 molecules, more preferably in the range of 4 to 7 molecules. It is desirable that the composition be such that

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))は、一般に、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。溶媒の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン中に溶解すると、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))の銅カチオン(Cu2+)に、2分子の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン(R’2N-Cm2m-NH2)が、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して配位している、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))のアミン錯体((R-COO)2Cu(II)):2(R’2N-Cm2m-NH2))となる。その後、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン溶液と、分散溶媒の脂肪族多価アルコールを混合すると、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))のアミン錯体が、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと脂肪族多価アルコールの混合液中に溶解された状態となる。その大半は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))のアミン錯体の脂肪族モノカルボン酸アニオン(R-COO-)のC=Oに対して、第一の有機溶媒として利用する、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールのヒドロキシル基(>CH−OH)が、水素結合型の分子間結合を形成し、溶媒和した状態となっている。 The copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)) generally forms a dimer having a Cu: Cu bond. When dissolved in the solvent (dialkylamino) alkylamine, the copper cation (Cu 2+ ) of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) is converted into two molecules of (dialkylamino) Alkylamine (R ′ 2 N—C m H 2m —NH 2 ) is a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid coordinated by utilizing a lone pair of its amino group (—NH 2 ) (( R-COO) 2 Cu (II)) amine complex ((R—COO) 2 Cu (II)): 2 (R ′ 2 N—C m H 2m —NH 2 )). Thereafter, when a (dialkylamino) alkylamine solution of a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)) and an aliphatic polyhydric alcohol as a dispersion solvent are mixed, the aliphatic monocarboxylic acid The amine complex of copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) is dissolved in a mixed liquid of (dialkylamino) alkylamine and aliphatic polyhydric alcohol. Most of them are the first with respect to C═O of the aliphatic monocarboxylic acid anion (R—COO ) of the amine complex of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)). The organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group, for example, the hydroxyl group (> CH—OH) of the aliphatic polyhydric alcohol of the second organic solvent is used as an organic solvent for the hydrogen bonding type intermolecular bond. Formed and solvated.

水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールのヒドロキシル基(>CH−OH)のオキソ基(>C=O)への変換と、該脂肪族モノカルボン酸銅のアミン錯体の還元反応が進行する。 When heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ), the organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group represented by the following reaction formula, for example, the hydroxyl group of an aliphatic polyhydric alcohol ( > CH—OH) to an oxo group (> C═O) and a reduction reaction of the amine complex of the aliphatic monocarboxylic acid copper proceeds.

(R-COO)2Cu(II):2(R'2N-CmH2m-NH2)+(>CH−OH)
→ 2R-COOH+(Cu(0):2(R'2N-CmH2m-NH2))+(>C=O)
(R-COO) 2 Cu ( II): 2 (R '2 NC m H 2m -NH 2) + (> CH-OH)
→ 2R-COOH + (Cu ( 0): 2 (R '2 NC m H 2m -NH 2)) + (> C = O)

なお、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 In addition, the above-mentioned organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, for example, a reaction product derived from an aliphatic polyhydric alcohol (> C═O) is a fine copper powder, on the metal copper atom exposed on the surface of the copper powder, Coordination can be performed using the π electron of the oxo group (> C═O). In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to an oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom, whereby the original hydroxyl group ( > CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH) (> C = O) + H 2 → (> CH—OH)

一方、該脂肪族モノカルボン酸銅のアミン錯体の還元によって生成する金属銅原子は、当初、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが2分子配位した形状となる。(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、二座配位子として機能する際には、二座配位子の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン2分子が配位している金属銅原子(Cu(0): 2(R'2N-CmH2m-NH2)として、分散溶媒中に分散することができる。一方、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、一座配位子として機能する際には、周囲に存在する(ジアルキルアミノ)アルキルアミンまたは、分散溶媒の脂肪族多価アルコールが更に配位し、例えば、一座配位子の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン4分子が配位している金属銅原子(Cu(0): 4(R'2N-CmH2m-NH2)として、分散溶媒中に分散する。 On the other hand, the metal copper atom produced | generated by the reduction | restoration of the amine complex of this aliphatic monocarboxylic acid copper becomes a shape which (dialkylamino) alkylamine coordinated two molecules initially. When (dialkylamino) alkylamine functions as a bidentate ligand, a metal copper atom (Cu (0): 2) coordinated with two (dialkylamino) alkylamine molecules of the bidentate ligand (R ′ 2 NC m H 2m —NH 2 ) can be dispersed in a dispersion solvent, while (dialkylamino) alkylamine is present in the periphery when functioning as a monodentate ligand ( Dialkylamino) alkylamine or an aliphatic polyhydric alcohol in a dispersion solvent is further coordinated, for example, a metal copper atom (Cu (0)) coordinated with 4 molecules of a monodentate (dialkylamino) alkylamine : Disperse in a dispersion solvent as 4 (R ′ 2 NC m H 2m —NH 2 ).

なお、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの濃度が十分に高い状態では、二座配位子として機能する(ジアルキルアミノ)アルキルアミンを使用する場合であっても、二座配位子の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン2分子が配位している金属銅原子(Cu(0): 2(R'2N-CmH2m-NH2)は、相当部分、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン4分子が配位している金属銅原子(Cu(0): 4(R'2N-CmH2m-NH2)に変換される。 In the state where the concentration of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase is sufficiently high, even when (dialkylamino) alkylamine functioning as a bidentate ligand is used, bidentate metallic copper atoms (dialkylamino) alkylamine 2 molecule ligand is coordinated (Cu (0): 2 ( R '2 NC m H 2m -NH 2) are corresponding parts, (dialkylamino) alkyl It is converted into a metal copper atom (Cu (0): 4 (R ′ 2 NC m H 2m —NH 2 ) coordinated with four amine molecules.

一方、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、微細銅粉、銅粉の表面に露呈している金属銅原子に対しても、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をする。 On the other hand, (dialkylamino) alkylamine is coordinated to fine copper powder and metal copper atoms exposed on the surface of copper powder by utilizing the lone pair of amino group (—NH 2 ). Make a realistic bond.

一方、水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜の還元が進行し、生成する表面の金属銅原子に(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが配位的な結合(吸着)をする結果、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの量が減少する。また、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン4分子が配位している金属銅原子(Cu(0): 4(R'2N-CmH2m-NH2)の生成が進むと、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの量が減少する。 On the other hand, when heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ), the reduction of the surface oxide film on the surface of the copper powder and fine copper powder proceeds, and the generated metal copper atoms (dialkylamino) ) As a result of the coordination (adsorption) of the alkylamine, the amount of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase is reduced. The metal copper atoms (dialkylamino) alkylamine 4 molecule is coordinated (Cu (0): If 4 (R '2 NC m H 2m -NH 2) generation of advances, dissolved in the liquid phase The amount of (dialkylamino) alkylamine is reduced.

加えて、第一の有機溶媒の上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの沸点より、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの沸点が低い場合、相対的に(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの蒸散速度が優るため。液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの濃度が減少する。   In addition, when the boiling point of the (dialkylamino) alkylamine is lower than the boiling point of the organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group of the first organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the second organic solvent, In particular, the transpiration rate of (dialkylamino) alkylamine is excellent. The concentration of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase decreases.

銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子に配位的な結合(吸着)をしている、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、解離平衡状態となっている。従って、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの濃度が、一定水準を下回ると、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子に配位的な結合(吸着)をしている、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの解離が進行する。   (Dialkylamino) alkylamine, which is coordinated (adsorbed) to metal copper atoms exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, and (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase Is in a dissociation equilibrium state. Therefore, when the concentration of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase falls below a certain level, a coordinated bond (adsorption) is formed on the copper metal atoms exposed on the surfaces of the copper powder and fine copper powder. The dissociation of (dialkylamino) alkylamine proceeds.

また、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン4分子が配位している金属銅原子においても、金属銅原子に配位している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、解離平衡状態となっている。従って、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの濃度が、一定水準を下回ると、金属銅原子に配位している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの解離が進行する。   Further, the metal copper atom coordinated by four molecules of (dialkylamino) alkylamine is also dissolved in the liquid phase with (dialkylamino) alkylamine coordinated to the metal copper atom (dialkylamino). ) Alkylamine is in dissociation equilibrium. Therefore, when the concentration of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase is below a certain level, dissociation of (dialkylamino) alkylamine coordinated to the metal copper atom proceeds.

例えば、配位している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが2分子に減少した、金属銅原子(Cu(0): 2(R'2N-CmH2m-NH2)は、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子に接すると、金属銅原子間に金属結合を形成して、固着する。すなわち、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子を核として、該脂肪族モノカルボン酸銅に由来する金属銅原子(Cu(0): 2(R'2N-CmH2m-NH2)の固着が起こり、その後、この固着した金属銅原子に配位している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが離脱すると、脂肪族モノカルボン酸銅に由来する金属銅原子(Cu(0): 2(R'2N-CmH2m-NH2)がさらに固着する。従って、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子を核として、脂肪族モノカルボン酸銅に由来する金属銅原子の凝集体が形成される。 For example, coordinated (dialkylamino) alkylamine is reduced to 2 molecules, metallic copper atom (Cu (0): 2 ( R '2 NC m H 2m -NH 2) is copper powder, fine copper powder When the metal copper atoms exposed on the surface of the metal are in contact with each other, a metal bond is formed between the metal copper atoms, and the metal copper atoms are fixed. metallic copper atoms derived from monocarboxylic copper (Cu (0): 2 ( R '2 NC m H 2m -NH 2) occurs sticking, then coordinated to the fixed metal copper atoms (dialkyl When the amino) alkylamine is released, the metal copper atom (Cu (0): 2 (R ' 2 NC m H 2m -NH 2 ) derived from the aliphatic monocarboxylic acid copper is further fixed. Aggregates of metallic copper atoms derived from aliphatic monocarboxylic acid copper are formed using metallic copper atoms exposed on the surface of the copper powder as nuclei.

前記の現象は、液相中に分散されている、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン4分子が配位している金属銅原子の分散密度が上昇するとともに、顕著に促進される。換言すると、液相を構成している、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと第一の有機溶媒の上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの蒸散が進行するとともに、前記の現象が顕著に促進される。   The above phenomenon is remarkably promoted as the dispersion density of metal copper atoms coordinated by four (dialkylamino) alkylamine molecules dispersed in the liquid phase increases. In other words, the transpiration of the organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group of the (dialkylamino) alkylamine and the first organic solvent constituting the liquid phase, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the second organic solvent As the process proceeds, the above phenomenon is significantly promoted.

蒸散が進行し、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが配位している金属銅原子の分散濃度が上昇し、結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体の形成が進行する。   As transpiration progresses and the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase is in contact with the fine copper powder, the narrow gap around the contact area of the copper powder, the contact between the underlayer and the fine copper powder, copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the site. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the dispersion concentration of metallic copper atoms coordinated with (dialkylamino) alkylamine is increased, and as a result, fine copper powder, a narrow gap around the contact area between the copper powder, Aggregation of metal copper atoms preferentially proceeds in a narrow gap around the contact area between the underlayer, the fine copper powder, and the copper powder.

従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。   Therefore, the narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Become. Then, when firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of metal copper atoms, fine copper powder, copper Integration with the powder proceeds. As a result, the contact area is increased in the contact area between the fine copper powder, the contact area between the copper powders, and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder.

加えて、下地層の表面にシラノール構造(Si−OH)が存在すると、加熱処理を施す間に、脂肪族モノカルボン酸銅に由来する銅原子(Cu)は、該シラノール構造(Si−OH)部に対して、Si−O−Cuの形状で固定化される。この下地層の表面にSi−O−Cuの形状で固定化される銅原子を核として、脂肪族モノカルボン酸銅に由来する金属銅原子の凝集体の形成も進行する。下地層の表面にシラノール構造(Si−OH)が高い密度で存在する場合、形成される金属銅原子の凝集体相互が接触し、表面拡散によって一体化すると、該表面を被覆する金属銅皮膜層の成長がなされる。この現象は、液相を構成している、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと分散溶媒の脂肪族多価アルコールの蒸散が進行した段階で、初めて可能となる。すなわち、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に前記の現象が進行する。   In addition, when a silanol structure (Si—OH) is present on the surface of the underlayer, the copper atom (Cu) derived from the aliphatic monocarboxylic acid copper is converted into the silanol structure (Si—OH) during the heat treatment. It is fixed to the part in the shape of Si—O—Cu. Formation of aggregates of metallic copper atoms derived from copper aliphatic monocarboxylate also proceeds with copper atoms immobilized in the form of Si—O—Cu on the surface of the underlayer as nuclei. When the silanol structure (Si-OH) is present at a high density on the surface of the underlayer, when the aggregates of the formed metal copper atoms come into contact with each other and are integrated by surface diffusion, the metal copper film layer covering the surface Growth is made. This phenomenon is possible for the first time when the evaporation of (dialkylamino) alkylamine and the aliphatic polyhydric alcohol as a dispersion solvent has progressed. That is, the above phenomenon preferentially proceeds in a narrow gap around the contact portion between the underlayer and the fine copper powder or copper powder.

勿論、この下地層の表面を被覆する金属銅皮膜層は、優れた密着性を発揮する。特に、下地層の表面に銅粉が接触する部位では、銅粉の表面にも部分的に金属銅原子の凝集体が形成されており、両者の金属銅原子の凝集体間でも、一体化が進行すると、金属原子間の結合が形成される。この寄与も加わって、シラノール構造(Si−OH)を有する下地層表面と銅粉の間では、該金属銅皮膜層の介在に起因する、高い密着特性が付与される。   Of course, the metal copper film layer covering the surface of the underlayer exhibits excellent adhesion. In particular, in the part where the copper powder contacts the surface of the underlayer, metal copper atom aggregates are also partially formed on the surface of the copper powder, and integration between both metal copper atom aggregates is also possible. As it proceeds, bonds between metal atoms are formed. In addition to this contribution, high adhesion characteristics due to the interposition of the metal copper film layer are imparted between the surface of the base layer having a silanol structure (Si—OH) and the copper powder.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、上記の現象を利用することで、微細銅粉、銅粉相互の焼結体中、微細銅粉、銅粉相互の接触部位における、接触面積の拡大を達成している。また、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位でも、実効的な接触面積の拡大を図っている。   In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, by utilizing the above phenomenon, in the sintered body between the fine copper powder and the copper powder, the contact at the contact area between the fine copper powder and the copper powder, The area has been expanded. Moreover, the effective contact area is expanded also in the contact part of a base layer, fine copper powder, and copper powder.

該機構を考慮すると、銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸銅に由来する金属銅原子の体積の合計(VCu-metal)の比率、(VCu-powder+VCu-fine-powder):(VCu-metal)は、100:0.15〜100:0.7の範囲、より好ましくは、100:0.3〜100:0.5の範囲とすることが望ましい。換言すると、銅粉と微細銅粉の金属銅原子の総和(MCu-powder+MCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸銅に含まれる銅原子数の合計(MCu-carboxylate)の比率、(MCu-powder+MCu-fine-powder):(MCu- carboxylate)は、100:0.15〜100:0.7の範囲、より好ましくは、100:0.3〜100:0.5の範囲とすることが望ましい。すなわち、銅粉と微細銅粉の金属銅の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸銅に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲、より好ましくは、100質量部:0.3質量部〜100質量部:0.5質量部の範囲とすることが望ましい。 Considering the mechanism, the sum of the volume of copper powder and fine copper powder for (V Cu-powder + V Cu -fine-powder), the total volume of the metallic copper atoms derived from an aliphatic monocarboxylic acid copper (V Cu- The ratio of ( metal ), (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) :( V Cu-metal ) is in the range of 100: 0.15 to 100: 0.7, more preferably 100: 0.3 to A range of 100: 0.5 is desirable. In other words, the total number of copper atoms contained in aliphatic monocarboxylic acid copper (M Cu-carboxylate ) relative to the sum of metal copper atoms in copper powder and fine copper powder (M Cu-powder + M Cu-fine-powder ) The ratio, (M Cu-powder + M Cu-fine-powder ) :( M Cu-carboxylate ), is in the range of 100: 0.15 to 100: 0.7, more preferably 100: 0.3 to 100: 0. Desirably, the range is .5. That is, the total weight of copper atoms contained in aliphatic monocarboxylic acid copper (W Cu-carboxylate ) with respect to the total weight of copper metal and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) The ratio of (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) :( W Cu-carboxylate ) is in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass, more preferably It is desirable to set it as the range of 100 mass parts: 0.3 mass part-100 mass parts: 0.5 mass part.

一方、脂肪族モノカルボン酸銅の溶解に利用する、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、分散溶媒の脂肪族多価アルコールと同様に、水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施す際、蒸散することが必要である。従って、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンを利用することが好ましい。より好ましくは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、280℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンを利用することが望ましい。 On the other hand, (dialkylamino) alkylamine used for dissolving copper aliphatic monocarboxylate is subjected to heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ), similarly to the aliphatic polyhydric alcohol of the dispersion solvent. When applied, it is necessary to evaporate. Therefore, it is preferable to use a (dialkylamino) alkylamine that is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but does not exceed 300 ° C. More preferably, it is desirable to use (dialkylamino) alkylamine which is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 280 ° C.

さらには、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの沸点に対して、該(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの沸点が低くなるように、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールと(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの組み合わせを選択することが望ましい。より好ましくは、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの沸点より、該(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの沸点は低く、その沸点の差は、少なくとも、30℃以内、好ましくは、20℃以内となるように、第一の有機溶媒(あるいは第二の有機溶媒)と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの組み合わせを選択することが望ましい。   Further, the boiling point of the (dialkylamino) alkylamine is lower than the boiling point of the organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the first organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the second organic solvent. In addition, it is desirable to select an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group as the first organic solvent, for example, a combination of an aliphatic polyhydric alcohol and a (dialkylamino) alkylamine as the second organic solvent. More preferably, the boiling point of the (dialkylamino) alkylamine is lower than the boiling point of the organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the first organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the second organic solvent. It is desirable to select a combination of the first organic solvent (or the second organic solvent) and the (dialkylamino) alkylamine so that the difference is at least within 30 ° C., preferably within 20 ° C.

加えて、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコール中に、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、脂肪族モノカルボン酸銅に由来する金属銅原子に対して配位する際、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合を形成できること、特には、そのアミノ基(−NH2)とジアルキルアミノ基(−NR’2)を利用して、二座配位子として機能することが望ましい。 In addition, in the organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the first organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the second organic solvent, the (dialkylamino) alkylamine is derived from an aliphatic monocarboxylic acid copper when coordinated to the metal of copper atoms, by using the lone pairs of the amino (-NH 2), can be formed a coordinative bond, in particular, its amino group (-NH 2) It is desirable to function as a bidentate ligand using a dialkylamino group (—NR ′ 2 ).

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストにおいて、脂肪族モノカルボン酸銅の溶解に利用する、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン(R’2N-Cm2m-NH2)として、室温で液体である、総炭素数9〜13の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンを利用することが好ましい。特には、そのアミノ基(−NH2)とジアルキルアミノ基(−NR’2)を利用して、二座配位子として機能する、総炭素数9〜13の(ジアルキルアミノ)プロピルアミン(R’2N-CH2CH2CH2-NH2)、例えば、ジブチルアミノプロピルアミン(融点:−50℃、沸点:238℃)などが好適に利用できる。 In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, (dialkylamino) alkylamine (R ′ 2 N—C m H 2m —NH 2 ) used for dissolving aliphatic monocarboxylic acid copper is used at room temperature. It is preferable to use a (dialkylamino) alkylamine having 9 to 13 carbon atoms, which is a liquid. In particular, using the amino group (—NH 2 ) and the dialkylamino group (—NR ′ 2 ), the (dialkylamino) propylamine (R ' 2 N—CH 2 CH 2 CH 2 —NH 2 ), for example, dibutylaminopropylamine (melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.) can be suitably used.

第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールと(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの組み合わせとして、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(融点:−40℃、沸点:245℃)とジブチルアミノプロピルアミン(融点:−50℃、沸点:238℃)の組み合わせ、あるいは、ジプロピレングリコール(融点:−40℃、沸点:232℃)とジブチルアミノプロピルアミンの組み合わせなどが好適に選択できる。   As a combination of an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the first organic solvent, for example, an aliphatic polyhydric alcohol of the second organic solvent and a (dialkylamino) alkylamine, 2-ethyl-1,3-hexanediol ( Melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.) and dibutylaminopropylamine (melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), or dipropylene glycol (melting point: −40 ° C., boiling point: 232 ° C.) and dibutyl A combination of aminopropylamine and the like can be suitably selected.

一方、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))のアミン錯体は、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコール中において、加熱処理する際、配位子の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが離脱し、代わりに、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールが配位する形状に変換されないことが必要である。例えば、脂肪族多価アルコールは、ヒドロキシル基(−OH)が隣接する炭素原子上に存在する構造(−CH(OH)−CH(OH)−)を有すると、当該構造は、二座配位子として機能し、配位子の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン2分子を置換することが可能である。換言すると、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールは、ヒドロキシル基(−OH)が隣接する炭素原子上に存在する構造(−CH(OH)−CH(OH)−)を含まないものは、二座配位子として機能しないので、脱離が容易となる。分散溶媒の脂肪族多価アルコールとして、例えば、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのように、1,3−ジオール構造を有するアルカンジオールを採用すると、前記の利点が得られる。 On the other hand, an amine complex of a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)) is an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group as a first organic solvent, for example, a second organic solvent. In heat treatment in an aliphatic polyhydric alcohol, the (dialkylamino) alkylamine of the ligand is released and, instead, an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the first organic solvent, for example, a second It is necessary that the organic solvent aliphatic polyhydric alcohol is not converted into a coordinated form. For example, when an aliphatic polyhydric alcohol has a structure (—CH (OH) —CH (OH) —) in which a hydroxyl group (—OH) is present on an adjacent carbon atom, the structure is bidentately coordinated. It functions as a child and can replace two (dialkylamino) alkylamine molecules of the ligand. In other words, the organic solvent having the alcoholic hydroxyl group of the first organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the second organic solvent has a structure in which a hydroxyl group (—OH) is present on an adjacent carbon atom ( Those not containing -CH (OH) -CH (OH)-) do not function as a bidentate ligand, and thus are easily eliminated. For example, when an alkanediol having a 1,3-diol structure such as 2-ethyl-1,3-hexanediol is employed as the aliphatic polyhydric alcohol of the dispersion solvent, the above-described advantages can be obtained.

また、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))のアミン錯体の還元は、第一の有機溶媒の上記のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールを利用する機構を利用するので、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))のアミン錯体は、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコール中において、自己分解的還元反応を行わないことが望ましい。自己分解的還元反応では、脂肪族モノカルボン酸アニオンに由来する、CO2の発生が起こり、発生するCO2に起因する発泡が生じるので、本発明では望ましくない。 In addition, the reduction of the amine complex of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) is performed by using an organic solvent having the above alcoholic hydroxyl group as the first organic solvent, for example, the second Since the mechanism using the aliphatic polyhydric alcohol of the organic solvent is used, the amine complex of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) is the alcohol of the first organic solvent. It is desirable not to carry out the autolytic degradation reaction in an organic solvent having a functional hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol as the second organic solvent. In the autolytic reduction reaction, generation of CO 2 originating from the aliphatic monocarboxylate anion occurs, and foaming due to the generated CO 2 occurs, which is not desirable in the present invention.

第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第二の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの存在下、水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施す際、自己分解的還元反応よりも、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールを利用する還元反応が優先的に進行することが望ましい。一般に、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))の自己分解的還元反応は、脂肪族モノカルボン酸アニオンの炭素数が増加するとともに、その反応開始温度は上昇する。従って、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を構成する脂肪族モノカルボン酸アニオンとして、炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸由来のアニオンを選択することが望ましい。 When the heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ) in the presence of an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group as the first organic solvent, for example, an aliphatic polyhydric alcohol as the second organic solvent. It is desirable that the reduction reaction using the organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, proceeds preferentially over the autolytic reduction reaction. In general, the autodegradative reduction of an aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) increases the carbon number of the aliphatic monocarboxylic acid anion and increases the reaction initiation temperature. To do. Therefore, in the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, the aliphatic monocarboxylic acid anion constituting the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) has carbon number. It is desirable to select anions derived from 10-20 aliphatic monocarboxylic acids.

一方、上述の機構では、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))のアミン錯体の還元に伴って、脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)が副生される。水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施す間に、該脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)の蒸散がなされることが望ましい。従って、該脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)の沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲であることが望ましい。従って、沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を採用することが望ましい。 On the other hand, in the mechanism described above, aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) is by-produced with the reduction of the amine complex of the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)). The It is desirable that the aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) is evaporated during the heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ). Accordingly, the boiling point of the aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) is 230 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., preferably 230 ° C. or higher, but does not exceed 300 ° C. Is desirable. Therefore, the boiling point is 230 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., preferably 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) whose range does not exceed 300 ° C. It is desirable to employ a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)).

例えば、炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸のうち、炭素数10のデカン酸(沸点:268.4℃)、炭素数11のウンデカン酸(沸点:284℃)、炭素数12のラウリン酸(ドデカン酸、沸点:298.9℃)など、沸点が300℃以下のものに相当する。炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸のうち、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲のものとして、オレイン酸(沸点:286℃/100mmHg)や、エライジン酸(沸点:234℃/15mmHg)が好適に利用できる。   For example, among aliphatic monocarboxylic acids having 10 to 20 carbon atoms, decanoic acid having 10 carbon atoms (boiling point: 268.4 ° C.), undecanoic acid having 11 carbon atoms (boiling point: 284 ° C.), lauric acid having 12 carbon atoms (Dodecanoic acid, boiling point: 298.9 ° C.) and the like, corresponding to those having a boiling point of 300 ° C. or lower. Among aliphatic monocarboxylic acids having 10 to 20 carbon atoms, the boiling point is 230 ° C. or higher, but those not exceeding 400 ° C. include oleic acid (boiling point: 286 ° C./100 mmHg), elaidic acid ( Boiling point: 234 ° C./15 mmHg) can be suitably used.

具体的には、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、例えば、オレイン酸(沸点:286℃/100mmHg)に由来する、オレイン酸銅、エライジン酸(沸点:234℃/15mmHg)に由来する、エライジン酸銅など、該カルボン酸の沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である、直鎖の脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を採用することが望ましい。 Specifically, as a copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), for example, oleic acid copper (boiling point: 286 ° C./100 mmHg), elaidic acid ( Boiling point: 234 ° C./15 mmHg), a linear aliphatic monocarboxylic acid (R −) in which the boiling point of the carboxylic acid, such as copper elaidate, is 230 ° C. or more but not exceeding 400 ° C. It is desirable to employ an aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) derived from (COOH).

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストでは、平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子は、その表面には、ジアルキルアミノアルキルアミンからなる被覆剤分子層が形成されている状態とした上で、上述の第三の有機溶媒中に分散させている。室温で保管する際、ジアルキルアミノアルキルアミンからなる被覆剤分子層の解離を防止するため、上述の第三の有機溶媒中にジアルキルアミノアルキルアミンが溶解している状態とする。   In the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, the copper nanoparticle having an average particle diameter selected in the range of 10 nm to 100 nm has a coating molecular layer made of dialkylaminoalkylamine formed on the surface thereof. In this state, it is dispersed in the above-mentioned third organic solvent. When stored at room temperature, the dialkylaminoalkylamine is dissolved in the above-mentioned third organic solvent in order to prevent dissociation of the coating agent molecular layer composed of dialkylaminoalkylamine.

すなわち、該銅ナノ粒子の表面に露呈する金属銅原子に対して、ジアルキルアミノアルキルアミンは、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。具体的には、該銅ナノ粒子を、ジアルキルアミノアルキルアミン中に分散してなる分散液を一旦調製し、該銅ナノ粒子のアミン分散液を、第三の有機溶媒中に混合する。 That is, the dialkylaminoalkylamine is coordinated to the metallic copper atom exposed on the surface of the copper nanoparticle by utilizing a lone pair of the amino group (—NH 2 ). . Specifically, a dispersion liquid obtained by dispersing the copper nanoparticles in dialkylaminoalkylamine is once prepared, and the amine dispersion liquid of the copper nanoparticles is mixed in a third organic solvent.

該銅ナノ粒子のアミン分散液は、銅ナノ粒子の体積の合計(VCu-nano-particle)と、溶媒であるジアルキルアミノアルキルアミンの体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-nano-particle):Vamineは、10:50〜10:100の範囲、好ましくは、10:50〜10:80の範囲に選択することが望ましい。 The copper nanoparticle amine dispersion is a ratio of the total volume of copper nanoparticles (V Cu-nano-particle ) to the volume of the solvent dialkylaminoalkylamine (V dispersion-medium ), (V Cu-nano -particle ): V amine is selected in the range of 10:50 to 10: 100, preferably in the range of 10:50 to 10:80 .

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストでも、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子に対して、ジアルキルアミノアルキルアミンは、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合(吸着)をしている。 Even in the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention, the dialkylaminoalkylamine is a lone electron of its amino group (—NH 2 ) with respect to the metal copper atom exposed on the surface of the copper powder or fine copper powder. The pair is used for coordinate binding (adsorption).

一方、水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、銅粉、微細銅粉の表面の表面酸化膜の還元が進行し、生成する表面の金属銅原子に(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが配位的な結合(吸着)をする結果、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの量が減少する。 On the other hand, when heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ), the reduction of the surface oxide film on the surface of the copper powder and fine copper powder proceeds, and the generated metal copper atoms (dialkylamino) ) As a result of the coordination (adsorption) of the alkylamine, the amount of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase is reduced.

加えて、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの沸点より、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの沸点が低い場合、相対的に(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの蒸散速度が優るため。液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの濃度が減少する。   In addition, an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the third organic solvent, for example, when the boiling point of (dialkylamino) alkylamine is lower than the boiling point of the aliphatic polyhydric alcohol of the fourth organic solvent, Because the transpiration rate of (dialkylamino) alkylamine is excellent. The concentration of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase decreases.

銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子に配位的な結合(吸着)をしている、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、解離平衡状態となっている。従って、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの濃度が、一定水準を下回ると、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子に配位的な結合(吸着)をしている、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの解離が進行する。   (Dialkylamino) alkylamine, which is coordinated (adsorbed) to metal copper atoms exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, and (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase Is in a dissociation equilibrium state. Therefore, when the concentration of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase falls below a certain level, a coordinated bond (adsorption) is formed on the copper metal atoms exposed on the surfaces of the copper powder and fine copper powder. The dissociation of (dialkylamino) alkylamine proceeds.

また、銅ナノ粒子の表面の被覆剤分子層においても、金属銅原子に配位している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、解離平衡状態となっている。従って、液相中に溶解している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの濃度が、一定水準を下回ると、金属銅原子に配位している(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの解離が進行する。   Also, in the coating agent molecular layer on the surface of the copper nanoparticles, the (dialkylamino) alkylamine coordinated to the metal copper atom and the (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase are in a dissociation equilibrium. It is in a state. Therefore, when the concentration of (dialkylamino) alkylamine dissolved in the liquid phase is below a certain level, dissociation of (dialkylamino) alkylamine coordinated to the metal copper atom proceeds.

例えば、被覆剤分子層の相当部分が離脱している、銅ナノ粒子が、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子に接すると、両者の金属銅原子間に金属結合を形成して、固着する。すなわち、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子を核として、銅ナノ粒子の固着が起こり、その後、この固着した銅ナノ粒子の表面から、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンがさらに離脱すると、銅ナノ粒子がさらに固着する。従って、銅粉、微細銅粉の表面に露呈する金属銅原子を核として、銅ナノ粒子複数からなる集積層(凝集体)が形成される。   For example, when copper nanoparticles with a substantial part of the coating molecular layer are separated from the copper metal exposed on the surface of the copper powder or fine copper powder, a metal bond is formed between the metal copper atoms. And stick. That is, with copper metal exposed on the surface of copper powder and fine copper powder as a nucleus, copper nanoparticles are fixed, and then (dialkylamino) alkylamine is further detached from the surface of the fixed copper nanoparticles. The copper nanoparticles are further fixed. Therefore, an integrated layer (aggregate) composed of a plurality of copper nanoparticles is formed using metal copper atoms exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder as nuclei.

前記の現象は、液相中に分散されている、銅ナノ粒子の分散密度が上昇するとともに、顕著に促進される。換言すると、液相を構成している、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの蒸散が進行するとともに、前記の現象が顕著に促進される。   The above phenomenon is significantly promoted as the dispersion density of the copper nanoparticles dispersed in the liquid phase increases. In other words, the transpiration of the (dialkylamino) alkylamine constituting the liquid phase and the organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the third organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the fourth organic solvent As the process proceeds, the above phenomenon is significantly promoted.

蒸散が進行し、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、銅ナノ粒子の分散濃度が上昇し、結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に銅ナノ粒子の集積層(凝集体)の形成が進行する。   As transpiration progresses and the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase is in contact with the fine copper powder, the narrow gap around the contact area of the copper powder, the contact between the underlayer and the fine copper powder, copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the site. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the dispersion concentration of the copper nanoparticles increases, and as a result, the narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. Formation of an accumulation layer (aggregate) of copper nanoparticles preferentially proceeds in a narrow gap around the.

従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該銅ナノ粒子の集積層(凝集体)で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該銅ナノ粒子の集積層(凝集体)と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。   Therefore, the narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are filled with the accumulation layer (aggregate) of the copper nanoparticles. It will be in the state. After that, when firing proceeds, the fine copper powder, around the contact area between the copper powder, around the base layer and the fine copper powder, around the contact area between the copper powder, Integration with copper powder and copper powder proceeds. As a result, the contact area is increased in the contact area between the fine copper powder, the contact area between the copper powders, and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder.

加えて、下地層の表面にシラノール構造(Si−OH)が存在すると、加熱処理を施す間に、銅ナノ粒子の表面の銅原子(Cu)は、該シラノール構造(Si−OH)部に対して、Si−O−Cuの形状で固定化される。この下地層の表面にSi−O−Cuの形状で固定化される銅ナノ粒子を核として、銅ナノ粒子の凝集体(集積層)の形成も進行する。下地層の表面にシラノール構造(Si−OH)が高い密度で存在する場合、固定化された銅ナノ粒子相互が接触し、表面拡散によって一体化すると、該表面を被覆する金属銅皮膜層の成長がなされる。この現象は、液相を構成している、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの蒸散が進行した段階で、初めて可能となる。すなわち、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に前記の現象が進行する。   In addition, when a silanol structure (Si—OH) is present on the surface of the underlayer, the copper atoms (Cu) on the surface of the copper nanoparticles are applied to the silanol structure (Si—OH) portion during the heat treatment. Then, it is fixed in the shape of Si—O—Cu. The formation of an aggregate (integrated layer) of copper nanoparticles also proceeds with the copper nanoparticles immobilized in the form of Si—O—Cu on the surface of the underlayer as a nucleus. When a silanol structure (Si-OH) is present at a high density on the surface of the underlayer, when the immobilized copper nanoparticles come into contact with each other and are integrated by surface diffusion, growth of a metallic copper coating layer covering the surface Is made. This phenomenon is caused by transpiration of (dialkylamino) alkylamine constituting the liquid phase and an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the third organic solvent, for example, an aliphatic polyhydric alcohol of the fourth organic solvent. It will be possible for the first time at the stage when That is, the above phenomenon preferentially proceeds in a narrow gap around the contact portion between the underlayer and the fine copper powder or copper powder.

勿論、この下地層の表面を被覆する金属銅皮膜層は、優れた密着性を発揮する。特に、下地層の表面に銅粉が接触する部位では、銅粉の表面にも部分的に銅ナノ粒子の凝集体(集積層)が形成されており、両者の銅ナノ粒子の凝集体間でも、一体化が進行すると、金属原子間の結合が形成される。この寄与も加わって、シラノール構造(Si−OH)を有する下地層表面と銅粉の間では、該金属銅皮膜層の介在に起因する、高い密着特性が付与される。   Of course, the metal copper film layer covering the surface of the underlayer exhibits excellent adhesion. In particular, at the part where the copper powder contacts the surface of the underlayer, an aggregate (aggregation layer) of copper nanoparticles is also partially formed on the surface of the copper powder, and even between the aggregates of both copper nanoparticles As the integration proceeds, bonds between metal atoms are formed. In addition to this contribution, high adhesion characteristics due to the interposition of the metal copper film layer are imparted between the surface of the base layer having a silanol structure (Si—OH) and the copper powder.

該機構を考慮すると、銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)に対する、銅ナノ粒子の体積の合計(VCu-nano-particle)の比率、(VCu-powder+VCu-fine-powder):(VCu-nano-particle)は、100:3〜100:15の範囲、好ましくは、100:3〜100:8の範囲、より好ましくは、100:3〜100:5の範囲とすることが望ましい。換言すると、銅粉と微細銅粉の金属銅原子の総和(MCu-powder+MCu-fine-powder)に対する、銅ナノ粒子に含まれる銅原子数の合計(MCu-nano-particle)の比率、(MCu-powder+MCu-fine-powder):(MCu-nano-particle)は、100:3〜100:15の範囲、好ましくは、100:3〜100:8の範囲、より好ましくは、100:3〜100:5の範囲とすることが望ましい。すなわち、銅粉と微細銅粉の金属銅の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、銅ナノ粒子に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-nano-particle)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu-nano-particle)は、100質量部:3質量部〜100質量部:15質量部の範囲、好ましくは、100質量部:3質量部〜100質量部:8質量部の範囲、より好ましくは、100質量部:3質量部〜100質量部:5質量部の範囲とすることが望ましい。 Considering this mechanism, the ratio of the total volume of copper nanoparticles (V Cu-nano-particle ) to the total volume of copper powder and fine copper powder (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ), (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) :( V Cu-nano-particle ) is in the range of 100: 3 to 100: 15, preferably in the range of 100: 3 to 100: 8, more preferably 100: A range of 3 to 100: 5 is desirable. In other words, the ratio of the total number of copper atoms contained in copper nanoparticles (M Cu-nano-particle ) to the sum of metal copper atoms in copper powder and fine copper powder (M Cu-powder + M Cu-fine-powder ) , (M Cu-powder + M Cu-fine-powder ) :( M Cu-nano-particle ) is in the range of 100: 3 to 100: 15, preferably in the range of 100: 3 to 100: 8, more preferably , 100: 3 to 100: 5 is desirable. That is, the total weight of copper atoms (W Cu-nano-particle ) in the copper nanoparticles relative to the total weight of copper and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) The ratio (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) :( W Cu-nano-particle ) is in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 15 parts by mass, preferably 100 parts by mass: It is desirable to set it as the range of 3 mass parts-100 mass parts: 8 mass parts, More preferably, it is the range of 100 mass parts: 3 mass parts-100 mass parts: 5 mass parts.

一方、銅ナノ粒子のアミン分散液の調製に利用する、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールと同様に、水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施す際、蒸散することが必要である。従って、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンを利用することが好ましい。より好ましくは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、280℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンを利用することが望ましい。 On the other hand, (dialkylamino) alkylamine used for the preparation of copper nanoparticle amine dispersion is an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of a third organic solvent, for example, an aliphatic polyvalent of a fourth organic solvent. Similar to alcohol, it is necessary to evaporate when heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ). Therefore, it is preferable to use a (dialkylamino) alkylamine that is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but does not exceed 300 ° C. More preferably, it is desirable to use (dialkylamino) alkylamine which is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 280 ° C.

さらには、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの沸点に対して、該(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの沸点が低くなるように、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールと、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの組み合わせを選択することが望ましい。より好ましくは、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの沸点より、該(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの沸点は低く、その沸点の差は、少なくとも、30℃以内、好ましくは、20℃以内となるように、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールルと、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの組み合わせを選択することが望ましい。   Furthermore, the boiling point of the (dialkylamino) alkylamine is lower than the boiling point of the organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the third organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the fourth organic solvent. In addition, it is desirable to select a combination of an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group as the third organic solvent, for example, an aliphatic polyhydric alcohol as the fourth organic solvent and a (dialkylamino) alkylamine. More preferably, the boiling point of the (dialkylamino) alkylamine is lower than the boiling point of the organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the third organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the fourth organic solvent. The organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the third organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the fourth organic solvent, so that the difference is at least within 30 ° C., preferably within 20 ° C. And a combination of (dialkylamino) alkylamines.

加えて、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコール中に、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、脂肪族モノカルボン酸銅に由来する金属銅原子に対して配位する際、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合を形成できること、特には、そのアミノ基(−NH2)とジアルキルアミノ基(−NR’2)を利用して、二座配位子として機能することが可能であるが望ましい。 In addition, in the organic solvent having an alcoholic hydroxyl group of the third organic solvent, for example, the aliphatic polyhydric alcohol of the fourth organic solvent, the (dialkylamino) alkylamine is derived from the aliphatic monocarboxylic acid copper when coordinated to the metal of copper atoms, by using the lone pairs of the amino (-NH 2), can be formed a coordinative bond, in particular, its amino group (-NH 2) A dialkylamino group (—NR ′ 2 ) can be used to function as a bidentate ligand, but it is desirable.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストにおいて、銅ナノ粒子の分散に利用する、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン(R’2N-Cm2m-NH2)として、室温で液体である、総炭素数9〜13の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンを利用することが好ましい。特には、そのアミノ基(−NH2)とジアルキルアミノ基(−NR’2)を利用して、二座配位子として機能する、総炭素数9〜13の(ジアルキルアミノ)プロピルアミン(R’2N-CH2CH2CH2-NH2)、例えば、ジブチルアミノプロピルアミン(融点:−50℃、沸点:238℃)などが好適に利用できる。 In the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, (dialkylamino) alkylamine (R ′ 2 N—C m H 2m —NH 2 ) used for dispersion of copper nanoparticles is liquid at room temperature. It is preferable to use a (dialkylamino) alkylamine having a total carbon number of 9 to 13. In particular, using the amino group (—NH 2 ) and the dialkylamino group (—NR ′ 2 ), the (dialkylamino) propylamine (R ' 2 N—CH 2 CH 2 CH 2 —NH 2 ), for example, dibutylaminopropylamine (melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.) can be suitably used.

第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールと、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの組み合わせとして、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(融点:−40℃、沸点:245℃)とジブチルアミノプロピルアミン(融点:−50℃、沸点:238℃)、あるいは、ジプロピレングリコール(融点:−40℃、沸点:232℃)とジブチルアミノプロピルアミンの組み合わせなどが好適に選択できる。   As a combination of an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group as a third organic solvent, for example, an aliphatic polyhydric alcohol as a fourth organic solvent and a (dialkylamino) alkylamine, 2-ethyl-1,3-hexanediol (Melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.) and dibutylaminopropylamine (melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.) or dipropylene glycol (melting point: −40 ° C., boiling point: 232 ° C.) and dibutylamino A combination of propylamine and the like can be suitably selected.

加えて、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に加えて、さらに、下記の焼結助剤を添加する導電性銅ペーストとすることも可能である。   In addition, in the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, in addition to the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid, it is also possible to make a conductive copper paste to which the following sintering aid is added. It is.

すなわち、第一の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールの存在下、水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すことにより、還元すると金属原子を生成可能な、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を、焼結助剤をさらに添加することができる。 That is, when the reduction is performed by performing a heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ) in the presence of an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group as the first organic solvent, for example, an aliphatic polyhydric alcohol. A sintering aid can be further added to a metal carboxylate or metal carboxylate complex that can form a metal atom and become a metal cation species other than copper and a carboxylate anion species.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩に加えて、該焼結助剤をさらに添加する導電性銅ペーストの一態様において、
焼結助剤として添加する、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体では、
前記銅以外の金属カチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種である。
In one aspect of the conductive copper paste in which the sintering aid is further added in addition to the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid,
In the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is added as a sintering aid and becomes a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or a plurality of types of metal cation species,
The carboxylic acid anion species is an anionic species of carboxylic acid selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する金属原子は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子とともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に充填される。   By reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, the metal atoms produced are the copper atoms produced by the reduction of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt, and the contact sites between the fine copper powder and the copper powder. A narrow gap around the contact area between the base layer and the fine copper powder or copper powder is filled.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する金属の融点は、ビスマスは271.4℃、錫は232℃であり、少なくとも、350℃以上の温度では、溶融状態となる。該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、これら低融点金属原子と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子とからなる凝集体は、該低融点金属の融点を超える温度において、合金化を起こす。   By reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, the melting point of the metal produced is 271.4 ° C. for bismuth and 232 ° C. for tin, and at least a temperature of 350 ° C. or higher is in a molten state. . Aggregates composed of these low-melting-point metal atoms generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex and metal copper atoms generated by reduction of the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid, Alloying occurs at temperatures above the melting point of the melting point metal.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する金属の抵抗率は、ビスマスは120μΩ・cm(20℃)、錫は11μΩ・cm(20℃)であり、金属銅の抵抗率1.673μΩ・cm(30℃)と比較すると、桁違い高い値である。従って、これら低融点金属と銅とからなる合金は、該低融点金属の含有比率が増すとともに、急激に抵抗率が上昇する。また、該低融点金属の含有比率が低い範囲でも、所謂、合金散乱の影響により、これら低融点金属と銅とからなる合金の抵抗率は、金属銅の抵抗率より格段に高い値となる。   By reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex, the resistivity of the metal produced is 120 μΩ · cm (20 ° C.) for bismuth and 11 μΩ · cm (20 ° C.) for tin, and the resistance of metal copper Compared with the rate of 1.673 μΩ · cm (30 ° C.), it is an order of magnitude higher value. Therefore, the alloy composed of these low melting point metals and copper has a sudden increase in resistivity as the content ratio of the low melting point metals increases. Even in a range where the content ratio of the low melting point metal is low, the resistivity of the alloy composed of the low melting point metal and copper is much higher than the resistivity of metallic copper due to the so-called alloy scattering.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、これら低融点金属原子と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子の凝集体から形成される合金は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間を充填するため、低融点金属の含有比率が増すとともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位における接触面積の拡大がなされる。一方、低融点金属の含有比率が増すとともに、形成される合金自体の抵抗率は、金属銅の抵抗率から急激に上昇する。この「合金化に起因する抵抗率の上昇」の影響は、低融点金属の抵抗率が高いほど顕著になる。   An alloy formed from an aggregate of these low melting point metal atoms generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex and metal copper atoms formed by reduction of the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid is In order to fill a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the content ratio of the low melting point metal is increased and the contact area at the contact area between the fine copper powder and the copper powder is increased. On the other hand, as the content ratio of the low melting point metal increases, the resistivity of the formed alloy itself increases rapidly from the resistivity of metallic copper. The effect of the “increase in resistivity caused by alloying” becomes more prominent as the resistivity of the low melting point metal is higher.

従って、低融点金属の含有比率が一定水準を超えると、「接触面積の拡大」の効果を、「合金化に起因する抵抗率の上昇」の影響が相殺する。   Accordingly, when the content ratio of the low melting point metal exceeds a certain level, the effect of “expansion of contact area” is offset by the effect of “increase in resistivity caused by alloying”.

換言すると、該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、これら低融点金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子の体積総和VCu-metalの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalを、低融点金属の種類に応じて、一定水準を超えない範囲に選択する必要がある。通常、該比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、少なくとも、4:1を超えない範囲、通常、2:1を超えない範囲、好ましくは、1:1を超えない範囲に選択することが望ましい。 In other words, it is generated by reducing the volume sum V low-mp-metal of these low melting point metal atoms and the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid, which are generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex. The ratio of the volume total V Cu-metal of metal copper atoms, V low-mp-metal : V Cu-metal needs to be selected in a range not exceeding a certain level according to the type of low melting point metal. Typically, the ratio, V low-mp-metal : V Cu-metal, is selected at least in a range not exceeding 4: 1, usually not exceeding 2: 1, preferably not exceeding 1: 1. It is desirable to do.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体中に含まれる、金属カチオン種の金属原子数の総和は、前記銅粉の表面積と微細銅粉の表面積との総和に対して、100μmol/m2以下の範囲、好ましくは、80μmol/m2以下の範囲、より好ましくは、50μmol/m2以下の範囲、特に好ましくは、30μmol/m2以下の範囲に選択することが望ましい。 In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, the total number of metal atoms of the metal cation species contained in the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex is the surface area of the copper powder and the fine copper powder. against the sum of the surface area, 100 [mu] mol / m 2 or less, preferably in the range of from, 80μmol / m 2 or less, more preferably in the range, 50 [mu] mol / m 2 or less of the range, particularly preferably, 30 [mu] mol / m 2 or less of It is desirable to select a range.

さらには、該焼結助剤をさらに添加する導電性銅ペーストの他の一態様において、
焼結助剤として添加する、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体では、
前記銅以外の金属カチオン種は、第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種であり、
前記第一金属群のカチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記第二金属群のカチオン種は、亜鉛、アルミニウム、インジウム、銀、コバルト、チタン、ニッケル、マンガンからなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
該混合金属カチオン種中、前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和は、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に選択されており、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種である。
Furthermore, in another aspect of the conductive copper paste to which the sintering aid is further added,
In the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is added as a sintering aid and becomes a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is a mixed metal cation species formed by mixing a cation species of the first metal group and a cation species of the second metal group,
The cation species of the first metal group is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or more metal cation species,
The cation species of the second metal group is selected from the group consisting of zinc, aluminum, indium, silver, cobalt, titanium, nickel, manganese, or a cation species of one or more metals.
In the mixed metal cation species, the total number of metal atoms of the cation species of the second metal group is selected within a range of less than 10% with respect to the total number of metal atoms of the cation species of the first metal group. And
The carboxylic acid anion species is an anionic species of carboxylic acid selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する前記第一金属群の金属原子と第二金属群の金属原子は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子とともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に充填される。   By reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, the metal atom of the first metal group and the metal atom of the second metal group are produced by reduction of a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid. Along with the copper atoms, the fine copper powder, a narrow gap around the contact area between the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, the copper powder are filled.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する第一金属群の金属の融点は、ビスマスは271.4℃、錫は232℃であり、少なくとも、350℃以上の温度では、溶融状態となる。また、生成する第二金属群の金属の融点は、亜鉛は419.5℃、アルミニウムは660.36℃、インジウムは156.6℃、銀は961℃、コバルトは1495℃、チタンは1667℃、ニッケルは1456℃、マンガンは1244℃である。   By reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex, the melting point of the metal of the first metal group produced is 271.4 ° C. for bismuth and 232 ° C. for tin, and at least at a temperature of 350 ° C. or higher. It will be in a molten state. In addition, the melting point of the metal of the second metal group to be generated is 419.5 ° C. for zinc, 660.36 ° C. for aluminum, 156.6 ° C. for indium, 961 ° C. for silver, 1495 ° C. for cobalt, 1667 ° C. for titanium, Nickel is 1456 ° C and manganese is 1244 ° C.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、前記第一金属群の金属原子と第二金属群の金属原子と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子とからなる凝集体は、前記第一金属群の金属の融点を超える温度において、合金化を起こす。前記第一金属群の金属は、いずれも低融点金属であり、該第一金属群の金属が溶融することにより、前記凝集体の合金化を促進する。   Metal formed by reducing the metal atom of the first metal group, the metal atom of the second metal group, and the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid, which is generated by reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex Aggregates composed of copper atoms cause alloying at a temperature exceeding the melting point of the metal of the first metal group. The metals of the first metal group are all low melting point metals, and the metal of the first metal group melts to promote alloying of the aggregates.

一般に、高融点金属の含有比率が増すとともに、合金化の過程は困難となる。   In general, the alloying process becomes difficult as the content of the refractory metal increases.

前記第二金属群の金属は、インジウムを除き、その融点は400℃以上である。前記第一金属群の金属原子と第二金属群の金属原子と、銅ナノ粒子とから構成される凝集体から合金化を行う際、前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和を、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に留めることで、300℃〜400℃の範囲において、合金化が進行することを保証している。   The metals of the second metal group have a melting point of 400 ° C. or higher except for indium. When alloying from an aggregate composed of metal atoms of the first metal group, metal atoms of the second metal group, and copper nanoparticles, the total number of metal atoms of the cation species of the second metal group is By keeping the total number of metal atoms of the cation species of the first metal group within less than 10%, it is guaranteed that alloying proceeds in the range of 300 ° C to 400 ° C.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する第一金属群の金属の抵抗率は、ビスマスは120μΩ・cm(20℃)、錫は11μΩ・cm(20℃)であり、金属銅の抵抗率1.673μΩ・cm(30℃)と比較すると、桁違い高い値である。また、生成する第二金属群の金属の抵抗率は、亜鉛は5.8μΩ・cm(20℃)、アルミニウムは2.655μΩ・cm(20℃)、インジウムは8.37μΩ・cm(20℃)、銀は1.59μΩ・cm(20℃)、コバルトは6.24μΩ・cm(20℃)、チタンは42.0μΩ・cm(20℃)、ニッケルは6.84μΩ・cm(20℃)、マンガンは185μΩ・cm(20℃)である。銀を除き、第二金属群の金属の抵抗率も、金属銅の抵抗率1.673μΩ・cm(30℃)よりも高い値である。   By reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, the resistivity of the metal of the first metal group produced is 120 μΩ · cm (20 ° C.) for bismuth and 11 μΩ · cm (20 ° C.) for tin. Compared with the resistivity of metallic copper, 1.673 μΩ · cm (30 ° C.), it is an order of magnitude higher value. Moreover, the resistivity of the metal of the 2nd metal group to produce | generate is 5.8 microhm * cm (20 degreeC) for zinc, 2.655 microohm * cm (20 degreeC) for aluminum, and 8.37 microohm * cm (20 degreeC) for indium. Silver is 1.59 μΩ · cm (20 ° C.), cobalt is 6.24 μΩ · cm (20 ° C.), titanium is 42.0 μΩ · cm (20 ° C.), nickel is 6.84 μΩ · cm (20 ° C.), manganese Is 185 μΩ · cm (20 ° C.). Except for silver, the resistivity of the metal of the second metal group is also higher than the resistivity of metallic copper, 1.673 μΩ · cm (30 ° C.).

従って、前記第一金属群の金属、第二金属群の金属と銅とからなる合金は、前記第一金属群の金属の含有比率が増すとともに、急激に抵抗率が上昇する。また、該第一金属群の金属の含有比率が低い範囲でも、所謂、合金散乱の影響により、前記第一金属群の金属、第二金属群の金属と銅とからなる合金の抵抗率は、金属銅の抵抗率より格段に高い値となる。   Accordingly, the alloy of the metal of the first metal group, the metal of the metal of the second metal group and copper increases in resistivity as the content ratio of the metal of the first metal group increases. Further, even in a range where the metal content ratio of the first metal group is low, the resistivity of the alloy of the metal of the first metal group, the metal of the second metal group and copper due to the influence of so-called alloy scattering, The resistivity is much higher than that of metallic copper.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、前記第一金属群の金属原子と第二金属群の金属原子と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子の凝集体から形成される合金は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間を充填するため、前記第一金属群の金属と第二金属群の金属の含有比率が増すとともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位における接触面積の拡大がなされる。一方、前記第一金属群の金属の含有比率が増すとともに、形成される合金自体の抵抗率は、金属銅の抵抗率から急激に上昇する。この「合金化に起因する抵抗率の上昇」の影響は、前記第一金属群の金属の抵抗率が高いほど顕著になる。   Metal formed by reducing the metal atom of the first metal group, the metal atom of the second metal group, and the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid, which is generated by reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex The alloy formed from the aggregate of copper atoms fills a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, so that the content ratio of the metal of the first metal group and the metal of the second metal group is As it increases, the contact area at the contact site between the fine copper powder and the copper powder is increased. On the other hand, as the metal content ratio of the first metal group increases, the resistivity of the formed alloy itself rapidly increases from the resistivity of metallic copper. The effect of this “increase in resistivity caused by alloying” becomes more prominent as the resistivity of the metal of the first metal group is higher.

従って、前記第一金属群の金属の含有比率が一定水準を超えると、「接触面積の拡大」の効果を、「合金化に起因する抵抗率の上昇」の影響が相殺する。   Therefore, when the metal content ratio of the first metal group exceeds a certain level, the effect of “expansion of contact area” is offset by the effect of “increased resistivity caused by alloying”.

換言すると、該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、低融点金属である前記第一金属群の金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子の体積総和VCu-metalの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalを、前記第一金属群の金属(低融点金属)の種類に応じて、一定水準を超えない範囲に選択する必要がある。通常、該比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、少なくとも、4:1を超えない範囲、通常、2:1を超えない範囲、好ましくは、1:1を超えない範囲に選択することが望ましい。 In other words, the total volume V low-mp-metal of the metal atoms of the first metal group which is a low melting point metal produced by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, and an aliphatic monocarboxylic acid The total volume of copper atoms generated by the reduction of the copper salt V Cu-metal ratio, V low-mp-metal : V Cu-metal , depending on the type of metal in the first metal group (low melting point metal) Therefore, it is necessary to select a range that does not exceed a certain level. Typically, the ratio, V low-mp-metal : V Cu-metal, is selected at least in a range not exceeding 4: 1, usually not exceeding 2: 1, preferably not exceeding 1: 1. It is desirable to do.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体中に含まれる、前記第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種の金属原子数の総和は、前記銅粉の表面積と微細銅粉の表面積との総和に対して、100μmol/m2以下の範囲、好ましくは、80μmol/m2以下の範囲、より好ましくは、50μmol/m2以下の範囲、特に好ましくは、30μmol/m2以下の範囲に選択することが望ましい。 In the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, the cation species of the first metal group and the cation species of the second metal group contained in the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex are mixed. The total number of metal atoms of the mixed metal cation species is 100 μmol / m 2 or less, preferably 80 μmol / m 2 or less, based on the sum of the surface area of the copper powder and the surface area of the fine copper powder. more preferably, 50 [mu] mol / m 2 or less of the range, particularly preferably, it is desirable to select the range of 30 [mu] mol / m 2 or less.

加えて、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストでも、銅ナノ粒子に加えて、さらに、脂肪族モノカルボン酸の銅塩と、下記の焼結助剤を添加する導電性銅ペーストとすることも可能である。   In addition, in the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention, in addition to the copper nanoparticles, the conductive copper paste further includes a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid and the following sintering aid. It is also possible.

すなわち、上記本発明の第一の形態で利用される脂肪族モノカルボン酸の銅塩と、焼結助剤として、第三の有機溶媒のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、第四の有機溶媒の脂肪族多価アルコールの存在下、水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すことにより、還元すると金属原子を生成可能な、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を、さらに添加することができる。 That is, the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid used in the first aspect of the present invention and an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group as a third organic solvent as a sintering aid, for example, the fourth Metal cation species other than copper and carboxylic acids that can generate metal atoms when reduced by heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen gas (H 2 ) in the presence of an aliphatic polyhydric alcohol as an organic solvent Carboxylic acid metal salts or metal carboxylic acid complexes that become anionic species can be further added.

前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩に加えて、該焼結助剤をさらに添加する導電性銅ペーストの一態様において、
焼結助剤として添加する、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体では、
前記銅以外の金属カチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種である。
In one embodiment of the conductive copper paste in which the sintering aid is further added in addition to the aliphatic monocarboxylic acid copper salt,
In the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is added as a sintering aid and becomes a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or a plurality of types of metal cation species,
The carboxylic acid anion species is an anionic species of carboxylic acid selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する金属原子は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属銅原子、ならびに、銅ナノ粒子とともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に充填される。   By reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, the metal atom produced is a fine copper atom together with the metal copper atom produced by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid, and the copper nanoparticles. Narrow gaps around the contact area between the powder and copper powder, and a narrow gap around the contact area between the ground layer and the fine copper powder and copper powder are filled.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する金属の融点は、ビスマスは271.4℃、錫は232℃であり、少なくとも、350℃以上の温度では、溶融状態となる。該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、これら低融点金属原子と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属銅原子とから構成される凝集体は、該低融点金属の融点を超える温度において、合金化を起こす。該合金化した低融点金属原子と金属銅原子の凝集体と、銅ナノ粒子とともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に充填される。   By reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, the melting point of the metal produced is 271.4 ° C. for bismuth and 232 ° C. for tin, and at least a temperature of 350 ° C. or higher is in a molten state. . Aggregates composed of these low-melting-point metal atoms generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, and metal copper atoms generated by reducing the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid Causes alloying at temperatures above the melting point of the low melting point metal. Along with the agglomerates of the low-melting metal atoms and metal copper atoms and the copper nanoparticles, a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. It is filled in a narrow gap around.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する金属の抵抗率は、ビスマスは120μΩ・cm(20℃)、錫は11μΩ・cm(20℃)であり、金属銅の抵抗率1.673μΩ・cm(30℃)と比較すると、桁違い高い値である。従って、これら低融点金属原子と金属銅原子とからなる合金は、該低融点金属の含有比率が増すとともに、急激に抵抗率が上昇する。また、該低融点金属の含有比率が低い範囲でも、所謂、合金散乱の影響により、これら低融点金属と銅とからなる合金の抵抗率は、金属銅の抵抗率より格段に高い値となる。   By reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex, the resistivity of the metal produced is 120 μΩ · cm (20 ° C.) for bismuth and 11 μΩ · cm (20 ° C.) for tin, and the resistance of metal copper Compared with the rate of 1.673 μΩ · cm (30 ° C.), it is an order of magnitude higher value. Therefore, in the alloy composed of these low melting point metal atoms and metallic copper atoms, the resistivity rapidly increases as the content ratio of the low melting point metal increases. Even in a range where the content ratio of the low melting point metal is low, the resistivity of the alloy composed of the low melting point metal and copper is much higher than the resistivity of metallic copper due to the so-called alloy scattering.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、これら低融点金属原子と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属銅原子から構成される凝集体から形成される合金は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間を充填するため、低融点金属の含有比率が増すとともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位における接触面積の拡大がなされる。一方、低融点金属の含有比率が増すとともに、形成される合金自体の抵抗率は、金属銅の抵抗率から急激に上昇する。この「合金化に起因する抵抗率の上昇」の影響は、低融点金属の抵抗率が高いほど顕著になる。   From an aggregate composed of these low melting point metal atoms generated by reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex and metal copper atoms generated by reducing the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid The formed alloy fills a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, so the content ratio of the low melting point metal increases and the contact area at the contact area between the fine copper powder and the copper powder increases. Enlargement is made. On the other hand, as the content ratio of the low melting point metal increases, the resistivity of the formed alloy itself increases rapidly from the resistivity of metallic copper. The effect of the “increase in resistivity caused by alloying” becomes more prominent as the resistivity of the low melting point metal is higher.

従って、低融点金属の含有比率が一定水準を超えると、「接触面積の拡大」の効果を、「合金化に起因する抵抗率の上昇」の影響が相殺する。   Accordingly, when the content ratio of the low melting point metal exceeds a certain level, the effect of “expansion of contact area” is offset by the effect of “increase in resistivity caused by alloying”.

換言すると、該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、低融点金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子の体積総和VCu-metalの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalを、低融点金属の種類に応じて、一定水準を超えない範囲に選択する必要がある。通常、該比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、4:1を超えない範囲、好ましくは、2:1を超えない範囲、より好ましくは、1:1を超えない範囲に選択することが望ましい。 In other words, the metal produced by the reduction of the total volume V low-mp-metal of low melting point metal atoms and the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid produced by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex. The ratio of the total volume of copper atoms V Cu-metal , V low-mp-metal : V Cu-metal needs to be selected in a range not exceeding a certain level according to the type of low melting point metal. Usually, the ratio, V low-mp-metal : V Cu-metal is selected in a range not exceeding 4: 1, preferably not exceeding 2: 1, more preferably not exceeding 1: 1. It is desirable to do.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストでは、前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体中に含まれる、金属カチオン種の金属原子数の総和は、前記銅粉の表面積と微細銅粉の表面積との総和に対して、100μmol/m2以下の範囲、好ましくは、80μmol/m2以下の範囲、より好ましくは、50μmol/m2以下の範囲、特に好ましくは、30μmol/m2以下の範囲に選択することが望ましい。 In the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, the total number of metal atoms of the metal cation species contained in the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex is the surface area of the copper powder and the fine copper powder. against the sum of the surface area, 100 [mu] mol / m 2 or less, preferably in the range of from, 80μmol / m 2 or less, more preferably in the range, 50 [mu] mol / m 2 or less of the range, particularly preferably, 30 [mu] mol / m 2 or less of It is desirable to select a range.

加えて、脂肪族モノカルボン酸の銅塩と、該焼結助剤をさらに添加する導電性銅ペーストの他の一態様において、
前記焼結助剤として添加する、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体では、
前記銅以外の金属カチオン種は、第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種であり、
前記第一金属群のカチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記第二金属群のカチオン種は、亜鉛、アルミニウム、インジウム、銀、コバルト、チタン、ニッケル、マンガンからなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
該混合金属カチオン種中、前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和は、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に選択されており、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種である。
In addition, in another aspect of the conductive copper paste in which the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid and the sintering aid are further added,
In the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is added as the sintering aid and becomes a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is a mixed metal cation species formed by mixing a cation species of the first metal group and a cation species of the second metal group,
The cation species of the first metal group is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or more metal cation species,
The cation species of the second metal group is selected from the group consisting of zinc, aluminum, indium, silver, cobalt, titanium, nickel, manganese, or a cation species of one or more metals.
In the mixed metal cation species, the total number of metal atoms of the cation species of the second metal group is selected within a range of less than 10% with respect to the total number of metal atoms of the cation species of the first metal group. And
The carboxylic acid anion species is an anionic species of carboxylic acid selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する前記第一金属群の金属原子と第二金属群の金属原子は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子、ならびに、銅ナノ粒子とともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に充填される。   By reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, the metal atom of the first metal group and the metal atom of the second metal group are produced by reduction of a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid. Along with copper atoms and copper nanoparticles, the fine copper powder, a narrow gap around the contact area between the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, the copper powder are filled.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する第一金属群の金属の融点は、ビスマスは271.4℃、錫は232℃であり、少なくとも、350℃以上の温度では、溶融状態となる。また、生成する第二金属群の金属の融点は、亜鉛は419.5℃、アルミニウムは660.36℃、インジウムは156.6℃、銀は961℃、コバルトは1495℃、チタンは1667℃、ニッケルは1456℃、マンガンは1244℃である。   By reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex, the melting point of the metal of the first metal group produced is 271.4 ° C. for bismuth and 232 ° C. for tin, and at least at a temperature of 350 ° C. or higher. It will be in a molten state. In addition, the melting point of the metal of the second metal group to be generated is 419.5 ° C. for zinc, 660.36 ° C. for aluminum, 156.6 ° C. for indium, 961 ° C. for silver, 1495 ° C. for cobalt, 1667 ° C. for titanium, Nickel is 1456 ° C and manganese is 1244 ° C.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、前記第一金属群の金属原子と第二金属群の金属原子と、銅ナノ粒子とから構成される凝集体は、前記第一金属群の金属の融点を超える温度において、合金化を起こす。前記第一金属群の金属は、いずれも低融点金属であり、該第一金属群の金属が溶融することにより、前記凝集体の合金化を促進する。   The aggregate composed of the metal atom of the first metal group, the metal atom of the second metal group, and the copper nanoparticles produced by reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex, Alloying occurs at temperatures above the melting point of a single metal group. The metals of the first metal group are all low melting point metals, and the metal of the first metal group melts to promote alloying of the aggregates.

一般に、高融点金属の含有比率が増すとともに、合金化の過程は困難となる。   In general, the alloying process becomes difficult as the content of the refractory metal increases.

前記第二金属群の金属は、インジウムを除き、その融点は400℃以上である。前記第一金属群の金属原子と第二金属群の金属原子と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子から構成される凝集体から合金化を行う際、前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和を、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に留めることで、300℃〜400℃の範囲において、合金化が進行することを保証している。   The metals of the second metal group have a melting point of 400 ° C. or higher except for indium. When alloying from an aggregate composed of a metal atom of the first metal group, a metal atom of the second metal group, and a metal copper atom formed by reduction of a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid, By keeping the sum of the number of metal atoms of the cation species of the metal group within a range of less than 10% with respect to the sum of the number of metal atoms of the cation species of the first metal group, It is guaranteed that alloying will proceed.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより、生成する第一金属群の金属の抵抗率は、ビスマスは120μΩ・cm(20℃)、錫は11μΩ・cm(20℃)であり、金属銅の抵抗率1.673μΩ・cm(30℃)と比較すると、桁違い高い値である。また、生成する第二金属群の金属の抵抗率は、亜鉛は5.8μΩ・cm(20℃)、アルミニウムは2.655μΩ・cm(20℃)、インジウムは8.37μΩ・cm(20℃)、銀は1.59μΩ・cm(20℃)、コバルトは6.24μΩ・cm(20℃)、チタンは42.0μΩ・cm(20℃)、ニッケルは6.84μΩ・cm(20℃)、マンガンは185μΩ・cm(20℃)である。銀を除き、第二金属群の金属の抵抗率も、金属銅の抵抗率1.673μΩ・cm(30℃)よりも高い値である。   By reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, the resistivity of the metal of the first metal group produced is 120 μΩ · cm (20 ° C.) for bismuth and 11 μΩ · cm (20 ° C.) for tin. Compared with the resistivity of metallic copper, 1.673 μΩ · cm (30 ° C.), it is an order of magnitude higher value. Moreover, the resistivity of the metal of the 2nd metal group to produce | generate is 5.8 microhm * cm (20 degreeC) for zinc, 2.655 microohm * cm (20 degreeC) for aluminum, and 8.37 microohm * cm (20 degreeC) for indium. Silver is 1.59 μΩ · cm (20 ° C.), cobalt is 6.24 μΩ · cm (20 ° C.), titanium is 42.0 μΩ · cm (20 ° C.), nickel is 6.84 μΩ · cm (20 ° C.), manganese Is 185 μΩ · cm (20 ° C.). Except for silver, the resistivity of the metal of the second metal group is also higher than the resistivity of metallic copper, 1.673 μΩ · cm (30 ° C.).

従って、前記第一金属群の金属、第二金属群の金属と銅とからなる合金は、前記第一金属群の金属と第二金属群の金属の含有比率が増すとともに、急激に抵抗率が上昇する。また、該第一金属群の金属と第二金属群の金属の含有比率が低い範囲でも、所謂、合金散乱の影響により、前記第一金属群の金属、第二金属群の金属と銅とからなる合金の抵抗率は、金属銅の抵抗率より格段に高い値となる。   Therefore, the alloy of the metal of the first metal group, the metal of the second metal group and copper has a resistivity rapidly as the content ratio of the metal of the first metal group and the metal of the second metal group increases. To rise. In addition, even in a range where the content ratio of the metal of the first metal group and the metal of the second metal group is low, the so-called alloy scattering affects the metal of the first metal group, the metal of the second metal group, and copper. The resistivity of the resulting alloy is much higher than that of metallic copper.

該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、前記第一金属群の金属原子と第二金属群の金属原子と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子から構成される凝集体から形成される合金は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間を充填するため、前記第一金属群の金属と第二金属群の金属の含有比率が増すとともに、微細銅粉、銅粉相互の接触部位における接触面積の拡大がなされる。一方、前記第一金属群の金属と第二金属群の金属の含有比率が増すとともに、形成される合金自体の抵抗率は、金属銅の抵抗率から急激に上昇する。この「合金化に起因する抵抗率の上昇」の影響は、前記第一金属群の金属と第二金属群の金属の抵抗率が高いほど顕著になる。   Metal formed by reducing the metal atom of the first metal group, the metal atom of the second metal group, and the copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid, which is generated by reducing the metal carboxylate or metal carboxylate complex The alloy formed from the aggregate composed of copper atoms fills a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, so that the metal of the first metal group and the metal of the second metal group As the content ratio increases, the contact area at the contact portion between the fine copper powder and the copper powder is increased. On the other hand, as the content ratio of the metal of the first metal group and the metal of the second metal group increases, the resistivity of the formed alloy itself increases rapidly from the resistivity of metallic copper. The effect of the “increase in resistivity caused by alloying” becomes more prominent as the resistivity of the metal of the first metal group and the metal of the second metal group is higher.

従って、前記第一金属群の金属と第二金属群の金属の含有比率が一定水準を超えると、「接触面積の拡大」の効果を、「合金化に起因する抵抗率の上昇」の影響が相殺する。   Therefore, when the content ratio of the metal of the first metal group and the metal of the second metal group exceeds a certain level, the effect of “expansion of contact area” is influenced by the effect of “increase in resistivity due to alloying”. cancel.

換言すると、該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する、低融点金属である前記第一金属群の金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと前記第二金属群の金属原子の体積総和Vsecond-metalの合計と、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子の体積総和VCu-metalの比率、(Vlow-mp-metal+Vsecond-metal):VCu-metalを、前記第一金属群の金属(低融点金属)の種類、第二金属群の金属の種類に応じて、一定水準を超えない範囲に選択する必要がある。 In other words, the total volume V low-mp-metal of the metal atoms of the first metal group, which is a low melting point metal, which is generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, and the second metal group The ratio of the total volume V of the metal atoms V second-metal to the total volume V Cu-metal of the copper metal atoms generated by the reduction of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid, (V low-mp-metal + V second-metal ): V Cu-metal needs to be selected in a range not exceeding a certain level according to the type of metal (low melting point metal) of the first metal group and the type of metal of the second metal group.

前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和を、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に留めているので、前記の比率、(Vlow-mp-metal+Vsecond-metal):VCu-metalに対する条件に代えて、低融点金属である前記第一金属群の金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、脂肪族モノカルボン酸の銅塩の還元により生成する金属銅原子の体積総和VCu-metalの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalを、前記第一金属群の金属(低融点金属)の種類に応じて、一定水準を超えない範囲に選択するという条件を採用することもできる。通常、該比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、4:1を超えない範囲、好ましくは、2:1を超えない範囲、より好ましくは、1:1を超えない範囲に選択することが望ましい。従って、(Vlow-mp-metal+Vsecond-metal):VCu-metalも、4:1を超えない範囲、好ましくは、2:1を超えない範囲、より好ましくは、1:1を超えない範囲に選択することが望ましい。 The sum of the number of metal atoms of the cation species of the second metal group is kept within a range of less than 10% with respect to the sum of the number of metal atoms of the cation species of the first metal group. V low-mp-metal + V second-metal ): In place of the conditions for V Cu-metal , the total volume V low-mp-metal of the first metal group which is a low melting point metal and an aliphatic monocarboxylic Volume ratio of copper metal atoms generated by reduction of copper salt of acid V Cu-metal ratio, V low-mp-metal : V Cu-metal is the first metal group metal (low melting point metal) Accordingly, it is possible to adopt a condition of selecting a range that does not exceed a certain level. Usually, the ratio, V low-mp-metal : V Cu-metal is selected in a range not exceeding 4: 1, preferably not exceeding 2: 1, more preferably not exceeding 1: 1. It is desirable to do. Therefore, (V low-mp-metal + V second-metal ): V Cu-metal also does not exceed 4: 1, preferably does not exceed 2: 1, more preferably does not exceed 1: 1. It is desirable to select a range.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストでは、前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体中に含まれる、前記第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種の金属原子数の総和は、前記銅粉の表面積と微細銅粉の表面積との総和に対して、100μmol/m2以下の範囲、好ましくは、80μmol/m2以下の範囲、より好ましくは、50μmol/m2以下の範囲、特に好ましくは、30μmol/m2以下の範囲に選択することが望ましい。 In the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, the cation species of the first metal group and the cation species of the second metal group contained in the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex are mixed. The total number of metal atoms of the mixed metal cation species is 100 μmol / m 2 or less, preferably 80 μmol / m 2 or less, based on the sum of the surface area of the copper powder and the surface area of the fine copper powder. more preferably, 50 [mu] mol / m 2 or less of the range, particularly preferably, it is desirable to select the range of 30 [mu] mol / m 2 or less.

なお、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペースト、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストのいずれにおいても、前記焼結助剤として添加する、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体は、第一の有機溶媒、第三の有機溶媒として利用する、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール中に、該カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体のアミン錯体の形状で溶解させる。   In addition, in any of the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention and the conductive copper paste according to the second aspect of the present invention, a metal cation species other than copper, which is added as the sintering aid, The carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which becomes the carboxylic acid anion species, is used as the first organic solvent or the third organic solvent, and is an organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyvalent group. In a monohydric alcohol, it is dissolved in the form of an amine complex of the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex.

具体的には、導電性銅ペーストの液相中には、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン(R’2N-Cm2m-NH2)が含まれている。銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体、例えば、二価の金属カチオン種(M2+)とカルボン酸アニオン(R”-COO-)とからなる(R”-COO-2(M2+)中の金属カチオン種(M2+)に対して、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが一座配位子として、配位することで、アミン錯体((R"-COO)2M(II)):2(R'2N-CmH2m-NH2))が形成される。従って、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体は、アミン錯体、例えば、((R"-COO)2M(II)):2(R'2N-CmH2m-NH2))の形状で、第一の有機溶媒、第三の有機溶媒として利用する、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコール中に溶解している。 Specifically, (dialkylamino) alkylamine (R ′ 2 N—C m H 2m —NH 2 ) is contained in the liquid phase of the conductive copper paste. Carboxylic acid metal salts or metal carboxylic acid complexes, such as divalent metal cation species (M 2+ ) and carboxylic acid anions (R ″ -COO ), which become metal cation species other than copper and carboxylate anion species Coordination of (dialkylamino) alkylamine as a monodentate ligand to the metal cation species (M 2+ ) in (R ″ —COO ) 2 (M 2+ ) comprising ((R "-COO) 2 M (II)): 2 (R ' 2 NC m H 2m -NH 2 )) is thus formed, which becomes a metal cation species other than copper and a carboxylate anion species. The carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex is an amine complex, for example, in the form of ((R "-COO) 2 M (II)): 2 (R ' 2 NC m H 2m -NH 2 )) Used as a third organic solvent, an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol. It is.

銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体のアミン錯体、例えば、((R"-COO)2M(II)):2(R'2N-CmH2m-NH2))の形状のアミン錯体は、上述した脂肪族モノカルボン酸の銅塩のアミン錯体((R-COO)2Cu(II)):2(R'2N-CmH2m-NH2))と同様の反応機構により、還元される。 An amine complex of a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which becomes a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species, for example, ((R "-COO) 2 M (II)): 2 (R ' 2 NC The amine complex in the form of m H 2m -NH 2 ) is an amine complex of a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R-COO) 2 Cu (II)): 2 (R ' 2 NC m H 2m It is reduced by the same reaction mechanism as that for —NH 2 )).

また、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体のアミン錯体、例えば、((R"-COO)2M(II)):2(R'2N-CmH2m-NH2))の形状のアミン錯体の還元によって生成する金属原子M(0)は、当初、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが2分子配位した形状となる。(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、二座配位子として機能する際には、二座配位子の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン2分子が配位している金属原子(M(0): 2(R'2N-CmH2m-NH2)として、分散溶媒中に分散することができる。 Also, amine complexes of carboxylic acid metal salts or metal carboxylic acid complexes, for example, amine complexes in the form of ((R "-COO) 2 M (II)): 2 (R ' 2 NC m H 2m -NH 2 )) The metal atom M (0) produced by the reduction of is initially in the form of coordination of two molecules of (dialkylamino) alkylamine.When (dialkylamino) alkylamine functions as a bidentate ligand, , Disperse in a dispersion solvent as a metal atom (M (0): 2 (R ′ 2 NC m H 2m —NH 2 )) coordinated by two (dialkylamino) alkylamine molecules of the bidentate ligand be able to.

銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体のアミン錯体の還元に伴い、カルボン酸アニオン(R”-COO-)に由来するカルボン酸(R”-COOH)が副生される。 Carboxylic acid derived from carboxylate anion (R ″ -COO ) (R ″ -COO ) with reduction of carboxylate metal salt or amine complex of metal carboxylate complex which becomes metal cation species other than copper and carboxylate anion species -COOH) is by-produced.

前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸(R”-COOH)からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種である。   The carboxylic acid anion species is an anionic species of carboxylic acid selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms (R ″ —COOH).

その際、該炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸(R”-COOH)に由来するカルボン酸アニオン(R”-COO-)と銅以外の金属カチオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体は、第一の有機溶媒、第三の有機溶媒として利用する、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールの存在下、水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施す際、自己分解的還元反応よりも、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールを利用する還元反応が優先的に進行することが望ましい。一般に、脂肪族モノカルボン酸の金属塩((R”-COO)2M(II))の自己分解的還元反応は、脂肪族モノカルボン酸アニオンの炭素数が増加するとともに、その反応開始温度は上昇する。従って、本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストでは、脂肪族モノカルボン酸の金属塩((R”-COO)2M(II))を構成する脂肪族モノカルボン酸アニオンとして、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸由来のアニオンを選択することが望ましい。 In this case, a carboxylic acid metal salt that becomes a carboxylic acid anion (R ″ —COO ) derived from the aliphatic monocarboxylic acid (R ″ —COOH) having 6 to 20 carbon atoms and a metal cation species other than copper, or The metal carboxylic acid complex is a reduction containing hydrogen gas (H 2 ) in the presence of an organic solvent having an alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, used as a first organic solvent or a third organic solvent. When the heat treatment is performed in a neutral atmosphere, it is desirable that the reduction reaction using the organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group, for example, an aliphatic polyhydric alcohol, proceeds preferentially over the self-decomposing reduction reaction. . In general, the autolytic decomposition reaction of a metal salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R ″ —COO) 2 M (II)) increases the carbon number of the aliphatic monocarboxylic acid anion, and the reaction initiation temperature is Therefore, in the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, the aliphatic monocarboxylic acid anion constituting the metal salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R ″ —COO) 2 M (II)). It is desirable to select an anion derived from an aliphatic monocarboxylic acid having 6 to 20 carbon atoms.

一方、上述の機構では、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体のアミン錯体の還元に伴って、脂肪族モノカルボン酸(R”-COOH)が副生される。水素ガス(H2)を含む還元性雰囲気中、加熱処理を施す間に、該脂肪族モノカルボン酸(R”-COOH)の蒸散がなされることが望ましい。従って、該脂肪族モノカルボン酸(R”-COOH)の沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲であることが望ましい。従って、沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲、好ましくは、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R”-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の金属塩((R”-COO)2M(II))を採用することが望ましい。 On the other hand, in the above-described mechanism, aliphatic monocarboxylic acid (R ″ —COOH) is by-produced along with the reduction of the carboxylic acid metal salt or the amine complex of the metal carboxylic acid complex. Hydrogen gas (H 2 ) is included. It is desirable that the aliphatic monocarboxylic acid (R ″ —COOH) be evaporated during the heat treatment in a reducing atmosphere. Accordingly, the boiling point of the aliphatic monocarboxylic acid (R ″ —COOH) is 230 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., preferably 230 ° C. or higher, but does not exceed 300 ° C. Accordingly, an aliphatic monocarboxylic acid (R ″ −) having a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C., preferably 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C. It is desirable to employ a metal salt of an aliphatic monocarboxylic acid ((R ″ —COO) 2 M (II)) derived from (COOH).

なお、炭素数7のヘプタン酸(沸点223.0℃)から炭素数12のラウリン酸(ドデカン酸、沸点298.9℃)の範囲内の直鎖のアルカン酸は、沸点が300℃を超えない脂肪族モノカルボン酸として、利用できる。   In addition, the linear alkanoic acid in the range of C7 heptanoic acid (boiling point 223.0 ° C) to C12 lauric acid (dodecanoic acid, boiling point 298.9 ° C) does not exceed 300 ° C. It can be used as an aliphatic monocarboxylic acid.

本発明にかかる導電性銅ペーストを利用して、下地層上に導電体層、例えば、銅配線層、電極層を作製する際、所望の塗布形状で、該導電性銅ペーストの塗布膜を形成する。この導電性銅ペーストの塗布膜の膜厚tdrawingは、作製される導電体層の厚さtlayerに応じて、選択される。 When a conductive layer such as a copper wiring layer or an electrode layer is formed on a base layer using the conductive copper paste according to the present invention, a coating film of the conductive copper paste is formed in a desired coating shape. To do. The film thickness t drawing of the conductive copper paste coating film is selected according to the thickness t layer of the conductor layer to be produced.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストを利用する際には、作製される導電体層の厚さtlayerと塗布膜の膜厚tdrawingの比、tlayer/tdrawingは、導電性銅ペースト中に含有される、前記銅粉と微細銅粉の体積比率の合計に依存する。 When the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention is used, the ratio of the thickness t layer of the produced conductor layer to the film thickness t drawing of the coating film, t layer / t drawing is Depends on the total volume ratio of the copper powder and fine copper powder contained in the conductive copper paste.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペースト中に含有される、前記銅粉と微細銅粉の体積比率の合計は、30体積%〜60体積%の範囲、好ましくは、40体積%〜55体積%の範囲に選択されていることが望ましい。   The total volume ratio of the copper powder and fine copper powder contained in the conductive copper paste according to the first embodiment of the present invention is in the range of 30% by volume to 60% by volume, preferably 40% by volume to It is desirable to be selected in the range of 55% by volume.

また、所望の塗布形状で、該導電性銅ペーストの塗布膜を形成する際、例えば、スクリーン印刷法を適用する場合、該導電性銅ペーストの液粘度は、スクリーン印刷法に適する粘度とする必要がある。スクリーン印刷法を適用する場合、該導電性銅ペーストの液粘度は、2Pa・s〜50Pa・s(25℃)の範囲、より望ましくは、2Pa・s〜40Pa・s(25℃)の範囲に選択されていることが好ましい。   Further, when forming the coating film of the conductive copper paste in a desired coating shape, for example, when a screen printing method is applied, the liquid viscosity of the conductive copper paste needs to be a viscosity suitable for the screen printing method. There is. When the screen printing method is applied, the liquid viscosity of the conductive copper paste is in the range of 2 Pa · s to 50 Pa · s (25 ° C.), more preferably in the range of 2 Pa · s to 40 Pa · s (25 ° C.). Preferably it is selected.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストを利用する際には、作製される導電体層の厚さtlayerと塗布膜の膜厚tdrawingの比、tlayer/tdrawingは、導電性銅ペースト中に含有される、前記銅粉、微細銅粉、銅ナノ粒子の体積比率の合計に依存する。 When using a second conductive copper paste according to the embodiment of the present invention, the ratio of the thickness t drawing of the thickness t layer conductor layer made coating film, t layer / t drawing, the conductive Depends on the total volume ratio of the copper powder, fine copper powder, and copper nanoparticles contained in the conductive copper paste.

本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペースト中に含有される、前記銅粉、微細銅粉、銅ナノ粒子の体積比率の合計は、30体積%〜70体積%の範囲、好ましくは、30体積%〜55体積%の範囲、より好ましくは、40体積%〜55体積%の範囲に選択されていることが望ましい。   The total of the volume ratio of the copper powder, fine copper powder, and copper nanoparticles contained in the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention is in the range of 30% by volume to 70% by volume, preferably It is desirable that it is selected in the range of 30% to 55% by volume, more preferably in the range of 40% to 55% by volume.

また、所望の塗布形状で、該導電性銅ペーストの塗布膜を形成する際、例えば、スクリーン印刷法を適用する場合、該導電性銅ペーストの液粘度は、スクリーン印刷法に適する粘度とする必要がある。スクリーン印刷法を適用する場合、該導電性銅ペーストの液粘度は、2Pa・s〜50Pa・s(25℃)の範囲、より望ましくは、2Pa・s〜40Pa・s(25℃)の範囲に選択されていることが好ましい。   Further, when forming the coating film of the conductive copper paste in a desired coating shape, for example, when a screen printing method is applied, the liquid viscosity of the conductive copper paste needs to be a viscosity suitable for the screen printing method. There is. When the screen printing method is applied, the liquid viscosity of the conductive copper paste is in the range of 2 Pa · s to 50 Pa · s (25 ° C.), more preferably in the range of 2 Pa · s to 40 Pa · s (25 ° C.). Preferably it is selected.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストを利用して、下地層上に導電体層を作製する際、該導電体層の下地層の表面への密着性の向上は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))の還元によって生成する、金属銅原子を利用することで、下地層と焼結体層との実効的な接触面積を拡大することで達成されている。 When a conductor layer is produced on an underlayer using the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention, the adhesion of the conductor layer to the surface of the underlayer is improved by an aliphatic monolayer. To expand the effective contact area between the underlying layer and the sintered body layer by utilizing metallic copper atoms generated by reduction of the carboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)) Has been achieved.

本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペーストを利用して、下地層上に導電体層を作製する際、該導電体層の下地層の表面への密着性の向上は、銅ナノ粒子から形成される金属銅皮膜を利用することで、下地層と焼結体層との実効的な接触面積を拡大することで達成されている。   When the conductive copper paste according to the first aspect of the present invention is used to produce a conductor layer on the base layer, the adhesion of the conductor layer to the surface of the base layer is improved by copper nanoparticles. This is achieved by expanding the effective contact area between the base layer and the sintered body layer by utilizing the metal copper film formed from the above.

そのため、本発明にかかる導電性銅ペーストでは、熱硬化性樹脂成分、あるいは、ガラス・フリットを配合していない。   Therefore, the conductive copper paste according to the present invention does not contain a thermosetting resin component or glass frit.

本発明にかかる導電性銅ペーストにおいては、ガラス・フリットを配合していないので、焼成処理において、該ガラス・フリットを溶融する温度まで加熱する必要はない。   Since the conductive copper paste according to the present invention does not contain glass frit, it is not necessary to heat the glass frit to a temperature at which the glass frit is melted in the baking treatment.

本発明にかかる導電性銅ペーストを利用して、下地層上に導電体層を作製する場合、該導電性銅ペーストの塗布膜に対して、水素ガスを含む還元性雰囲気中において、含有される、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンと、上述のアルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒、例えば、脂肪族多価アルコールの蒸散と、銅粉ならびに微細銅粉の焼成が進行する温度において、加熱処理を行う。具体的には、300℃以上400℃以下の温度、好ましくは、350℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である。   When a conductive layer is produced on an underlayer using the conductive copper paste according to the present invention, it is contained in a reducing atmosphere containing hydrogen gas with respect to the coating film of the conductive copper paste. , (Dialkylamino) alkylamine and the organic solvent having the above-mentioned alcoholic hydroxyl group, for example, aliphatic polyhydric alcohol transpiration, and heat treatment is performed at a temperature at which the firing of copper powder and fine copper powder proceeds. Specifically, firing can be performed by heating to a temperature of 300 ° C. to 400 ° C., preferably 350 ° C. to 400 ° C.

なお、水素ガスを含む還元性雰囲気として、例えば、水素ガスを不活性ガス中に1%〜4%の濃度で含む混合ガスを利用することができる。

その際、下地層として、その表面にシラノール構造(Si−OH)が存在する層を使用することが好ましい。なお、下地層の表面にシラノール構造(Si−OH)が存在する状況は、例えば、ガラス基板などの表面、あるいは、シリコンの表面に極く薄い表面酸化層が存在する場合に相当する。
As the reducing atmosphere containing hydrogen gas, for example, a mixed gas containing hydrogen gas in an inert gas at a concentration of 1% to 4% can be used.

In that case, it is preferable to use the layer which has a silanol structure (Si-OH) on the surface as a base layer. The situation where the silanol structure (Si—OH) is present on the surface of the underlayer corresponds to, for example, the case where a very thin surface oxide layer is present on the surface of a glass substrate or the like or the surface of silicon.

従って、上述する本発明の第一の形態にかかる導電性銅ペースト、本発明の第二の形態にかかる導電性銅ペーストを、焼結体膜の作製に使用する際、前記導電性銅ペーストを使用して、焼結体膜を作製する工程は、
下地層上に前記導電性銅ペーストの塗布膜を形成する工程と、
水素ガスを含む還元性雰囲気中において、前記導電性銅ペーストの塗布膜を、300℃以上400℃以下の温度、好ましくは、350℃以上400℃以下の温度に加熱することで、前記導電性銅ペーストを焼成する工程を含んでいる。その際、前記水素ガスを含む還元性雰囲気は、不活性ガス中に水素ガスを1〜4体積%で含有しており、300℃以上400℃以下の範囲に選択される加熱温度に応じて、加熱時間は、5分間〜60分間の範囲に選択することができる。具体的には、加熱温度を、350℃以上400℃以下の温度に選択する場合、加熱時間を、5分間〜20分間の範囲に選択することができる。
Therefore, when the conductive copper paste according to the first embodiment of the present invention and the conductive copper paste according to the second embodiment of the present invention are used for producing a sintered body film, the conductive copper paste is used. The process of using and producing a sintered body film is as follows:
Forming a coating film of the conductive copper paste on an underlayer;
In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the conductive copper paste coating film is heated to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, preferably 350 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. A step of baking the paste. At that time, the reducing atmosphere containing the hydrogen gas contains 1 to 4% by volume of hydrogen gas in the inert gas, and depending on the heating temperature selected in the range of 300 ° C. or more and 400 ° C. or less, The heating time can be selected in the range of 5 minutes to 60 minutes. Specifically, when the heating temperature is selected to be 350 ° C. or higher and 400 ° C. or lower, the heating time can be selected in the range of 5 minutes to 20 minutes.

後述の具体例に示すように、作製する焼結体膜の抵抗率は、金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)に対して、その9倍以下、具体的には、15μΩ・cm以下の範囲とすることが可能である。すなわち、作製する焼結体膜の抵抗率を、金属銅の抵抗率の3倍〜9倍の範囲、具体的には、5μΩ・cm〜15μΩ・cmの範囲にすることが可能である。   As shown in the specific examples described later, the resistivity of the sintered body film to be produced is 9 times or less of the resistivity of metallic copper of 1.673 μΩ · cm (30 ° C.), specifically 15 μΩ · It is possible to make it the range below cm. That is, the resistivity of the sintered body film to be produced can be in the range of 3 to 9 times that of metallic copper, specifically in the range of 5 μΩ · cm to 15 μΩ · cm.

以下に、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。これらの実施例は、本発明にかかる最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定を受けるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. These examples are examples of the best mode according to the present invention, but the present invention is not limited by these examples.

(実施例1)
本実施例1の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
Example 1
The conductive copper paste of Example 1 is prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択されるとして、三井金属製球状銅粉MA−C08JM(平均粒径7μm)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、4/70に選択されている。 Assuming that the average particle size is selected in the range of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder MA-C08JM (average particle size of 7 μm) is selected as the average particle size in the range of 0.2 μm to 1.0 μm. As copper powder, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle size 0.4 μm) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder and the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 4/70 Has been.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II):分子量626.54)を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。本実施例1では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン7分子に選択されている。 As a copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II): Oleic acid, having a molecular weight of 626.54), previously dissolved in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.) A copper amine complex is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine. In Example 1, 3.3 parts by mass of copper oleate is dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate is prepared in advance. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 7 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

第一の有機溶媒として利用する脂肪族多価アルコールは、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(分子量:146.2、融点:−40℃、沸点:245℃)である。   The aliphatic polyhydric alcohol used as the first organic solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol (molecular weight: 146.2, melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.).

三井金属製球状銅粉MA−C08JM(平均粒径7μm)70質量部、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm)30質量部に、オレイン酸銅3.3質量部をジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部中に溶解した溶液と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール3質量部を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   Mitsui Metals spherical copper powder MA-C08JM (average particle size 7 μm) 70 parts by mass, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle size 0.4 μm) 30 parts by mass, copper oleate 3.3 parts by mass dibutylamino A solution dissolved in 6.6 parts by mass of propylamine is mixed with 3 parts by mass of 2-ethyl-1,3-hexanediol. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和と、オレイン酸銅中の銅との原子数の比率、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和):(オレイン酸銅中の銅との原子数)は、100:0.335となっている。また、球状銅粉と微細銅粉の金属銅1モル当たり、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール0.013モルが含まれている。   Sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder and the ratio of the number of copper atoms in the copper oleate, (sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder): (oleic acid The number of atoms with copper in the copper) is 100: 0.335. Further, 0.013 mol of 2-ethyl-1,3-hexanediol is contained per 1 mol of metallic copper of the spherical copper powder and fine copper powder.

金属銅の密度8.95g/cm3(20℃)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの密度0.942g/cm3(25℃)とすると、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)と、第一の有機溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-powder+VCu-fine-powder):Vdispersion-mediumは、20:5.7と算出される。 When the density of metallic copper is 8.95 g / cm 3 (20 ° C.) and the density of 2-ethyl-1,3-hexanediol is 0.942 g / cm 3 (25 ° C.), the volume of the spherical copper powder and fine copper powder Of the total volume (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) and the volume of the first organic solvent 2-ethyl-1,3-hexanediol (V dispersion-medium ), (V Cu-powder + V Cu -fine-powder ): V dispersion-medium is calculated as 20: 5.7.

なお、オレイン酸銅の密度0.95g/cm3(20℃)、ジブチルアミノプロピルアミンの密度0.826g/cm3(20℃)であるので、前記オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液10gの体積は、11.6cm3と見積もれる。 The density of oleic acid copper 0.95g / cm 3 (20 ℃) , since the density 0.826 g / cm 3 of dibutylaminopropylamine (20 ° C.), the oleic acid copper amine complex of the amine solution 10g The volume can be estimated as 11.6 cm 3 .

従って、調製された銅ペースト中における、前記球状銅粉と微細銅粉の体積比率は、23体積%となっている。   Therefore, the volume ratio of the spherical copper powder to the fine copper powder in the prepared copper paste is 23% by volume.

また、3.3質量部のオレイン酸銅中の銅が、全て金属銅原子に還元されると、オレイン酸銅に由来する金属銅原子の合計は、0.335質量部となる。従って、調製された銅ペースト100容量部に対する、オレイン酸銅に由来する金属銅原子、球状銅粉と微細銅粉の体積の合計は、23容量部となる。   Moreover, when all the copper in 3.3 mass parts copper oleate is reduce | restored to a metal copper atom, the sum total of the metal copper atom originating in a copper oleate will be 0.335 mass part. Accordingly, the total volume of metallic copper atoms, spherical copper powder and fine copper powder derived from copper oleate with respect to 100 parts by volume of the prepared copper paste is 23 parts by volume.

調製された銅ペーストの液粘度は、3Pa・s(スパイラル回転粘度計 10rpm 25℃)であった。   The liquid viscosity of the prepared copper paste was 3 Pa · s (spiral rotational viscometer 10 rpm 25 ° C.).

まず、該銅ペースト中に分散されている、球状銅粉と微細銅粉の表面は、液相中に含まれる、ジブチルアミノプロピルアミン、または2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが、溶媒和(吸着)している。表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。一方、球状銅粉と微細銅粉の表面には、部分的に表面酸化膜が存在している。該表面酸化膜を構成する、酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物に対して、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが、そのヒドロキシル基(>CH−OH)を利用して、該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)と水素結合型の分子間結合を行っている。その際、表面酸化膜の還元は、下記の二つの素過程を経由して進行すると、推定される。 First, the surface of spherical copper powder and fine copper powder dispersed in the copper paste is solvated with dibutylaminopropylamine or 2-ethyl-1,3-hexanediol contained in the liquid phase. (Adsorption). Dibutylaminopropylamine is coordinated to the metallic copper exposed on the surface by utilizing the lone electron pair of the amino group (—NH 2 ). On the other hand, a surface oxide film partially exists on the surfaces of the spherical copper powder and the fine copper powder. With respect to the copper oxide corresponding to copper oxide (CuO) constituting the surface oxide film, 2-ethyl-1,3-hexanediol uses the hydroxyl group (> CH—OH), Hydrogen-bonded intermolecular bonding is performed with oxygen atoms (Cu—O—Cu) in the copper oxide. At that time, it is presumed that the reduction of the surface oxide film proceeds via the following two elementary processes.

水素ガスを含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)は、該銅酸化物と反応し、下記の酸化・還元反応を起こす。   When heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the hydroxyl group (> CH—OH) of 2-ethyl-1,3-hexanediol reacts with the copper oxide, and the following oxidation / reduction reaction Wake up.

CuO + (>CH−OH) → Cu + (>C=O) + H2O↑ CuO + (> CH—OH) → Cu + (> C═O) + H 2 O ↑

2−エチル−1,3−ヘキサンジオール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子(Cu)上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子(Cu)上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 The reaction product (> C═O) derived from 2-ethyl-1,3-hexanediol is a fine copper powder, a metal copper atom (Cu) exposed on the surface of the copper powder, and its oxo group (> C═O). Coordination can be performed using the π electrons of O). In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to the oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom (Cu), so that the original It is possible to convert to a hydroxyl group (> CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH) (> C = O) + H 2 → (> CH—OH)

元のヒドロキシル基(>CH−OH)の再生がなされた、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールは、再び、表面酸化膜を構成する該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)に溶媒和(吸着)することができる。   The 2-hydroxy-1,3-hexanediol, in which the original hydroxyl group (> CH—OH) has been regenerated, again becomes an oxygen atom (Cu—O—Cu) in the copper oxide constituting the surface oxide film. ) Can be solvated (adsorbed).

見かけ上、水素ガスを含む還元性雰囲気から供給される、水素分子(H2)を利用して、表面酸化膜の還元が進行する。 Apparently, the reduction of the surface oxide film proceeds using hydrogen molecules (H 2 ) supplied from a reducing atmosphere containing hydrogen gas.

一方、該銅ペースト中、オレイン酸銅のアミン錯体((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II):2((C492N(CH23NH2))は、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの混合液中に溶解されている。2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの存在下、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)のオキソ基(>C=O)への変換と、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元反応が進行する。 On the other hand, in the copper paste, an amine complex of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) is dissolved in a mixture of dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3-hexanediol. When heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere in the presence of 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol represented by the following reaction formula: Conversion of a hydroxyl group (> CH—OH) to an oxo group (> C═O) and a reduction reaction of the amine complex of copper oleate proceed.

(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO)2Cu(II):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>CH−OH)
→ 2CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH+(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>C=O)
(CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (> CH-OH)
→ 2CH 3 (CH 2) 7 CH = CH (CH 2) 7 COOH + (Cu (0): 2 ((C 4 H 9) 2 N (CH 2) 3 NH 2) + (> C = O)

なお、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 The reaction product derived from 2-ethyl-1,3-hexanediol (> C═O) is a fine copper powder, and the oxo group (> C═O) on the metal copper atom exposed on the surface of the copper powder. ) Electrons can be coordinated. In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to an oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom, whereby the original hydroxyl group ( > CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH) (> C = O) + H 2 → (> CH—OH)

一方、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元によって生成する金属銅原子は、ジブチルアミノプロピルアミンが二座配位子として、2分子配位した形状となっている。その後、さらに、2分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位すると、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)へと変換される。(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)ならびに(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、最終的に、銅粉、微細銅粉の表面の金属銅原子を核として、金属銅原子の凝集体を形成する。 On the other hand, the metal copper atom generated by the reduction of the amine complex of copper oleate has a shape in which two molecules are coordinated with dibutylaminopropylamine as a bidentate ligand. Thereafter, when two molecules of dibutylaminopropylamine are further coordinated, a metal copper atom coordinated by a total of four molecules of dibutylaminopropylamine (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N ( CH 2 ) 3 NH 2 ) (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) finally forms an aggregate of metallic copper atoms with metallic copper atoms on the surface of copper powder and fine copper powder as nuclei.

2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 Dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3-hexanediol evaporate during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, along with the concentration of the liquid phase, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with a total of 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of metallic copper atoms are preferentially formed in a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when the firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, As a result, the contact area of the fine copper powder, the contact area between the copper powders, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder is increased. Is expanded.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、分散溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオールと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the amine complex of copper oleate is once dissolved in 2-ethyl-1,3-hexanediol as a dispersion solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, oleic acid is gradually evaporated in the same manner as 2-ethyl-1,3-hexanediol as the first organic solvent.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点は、第一の有機溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの沸点より低いため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度は相対的に速い。その結果、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. Since the boiling point of dibutylaminopropylamine is lower than the boiling point of 2-ethyl-1,3-hexanediol as the first organic solvent, the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is relatively fast. As a result, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase is reduced, and the coordinative bonding of dibutylaminopropylamine with metal copper exposed on the surface of copper powder and fine copper powder is reduced. The withdrawal is promoted. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

加えて、スライドガラスの表面には、シラノール構造(Si−OH)が存在するため、オレイン酸銅に由来する銅原子(Cu)は、該シラノール構造(Si−OH)部に対して、Si−O−Cuの形状で固定化される。更には、スライドガラスの表面において、Si−O−Cuの形状で固定化される銅原子を核として、該表面を被覆する金属銅皮膜層の成長がなされる。従って、このスライドガラス表面を被覆する金属銅皮膜層は、優れた密着性を発揮する。特に、スライドガラスの表面に銅粉が接触する部位では、銅粉の表面にも部分的に該金属銅皮膜層が形成されており、両者の間では、金属原子間の結合が存在する。この寄与も加わって、シラノール構造(Si−OH)を有するスライドガラス表面と銅粉の間では、該金属銅皮膜層の介在に起因する、高い密着特性が付与される。   In addition, since the silanol structure (Si—OH) exists on the surface of the slide glass, the copper atom (Cu) derived from the copper oleate has Si— with respect to the silanol structure (Si—OH) part. Immobilized in the form of O-Cu. Further, on the surface of the slide glass, a copper metal film layer covering the surface is grown with copper atoms immobilized in the form of Si—O—Cu as nuclei. Therefore, the metal copper film layer covering the surface of the slide glass exhibits excellent adhesion. In particular, at the part where the copper powder contacts the surface of the slide glass, the metal copper film layer is also partially formed on the surface of the copper powder, and there is a bond between metal atoms between the two. In addition to this contribution, high adhesion characteristics resulting from the interposition of the metal copper film layer are imparted between the slide glass surface having a silanol structure (Si—OH) and the copper powder.

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜の平均厚さは、58μmであった。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The average thickness of the copper paste coating film was 58 μm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere.

得られた焼成物の平均膜厚は、49μmであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、9μΩ・cmであった。   The average film thickness of the obtained fired product was 49 μm. The volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value, assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness. The calculated volume resistivity was 9 μΩ · cm.

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)に対して、得られた焼成物の体積固有抵抗率 9μΩ・cmは、5.4倍となっている。   The volume specific resistivity 9 μΩ · cm of the obtained fired product is 5.4 times the resistivity of metallic copper 1.673 μΩ · cm (30 ° C.).

(実施例2)
本実施例2の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 2)
The conductive copper paste of Example 2 is prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉MA−C08JM(平均粒径7μm)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、4/70に選択されている。 As the copper powder selected in the range of 2 to 10 μm in average particle size, Mitsui Metals' spherical copper powder MA-C08JM (average particle size of 7 μm) was selected in the range of 0.2 μm to 1.0 μm in average particle size. As the fine copper powder, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle size 0.4 μm) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder and the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 4/70 Has been.

平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子として、平均粒子径70nmの銅ナノ粒子を使用する。該銅ナノ粒子の表面には、ジブチルアミノプロピルアミンからなる被覆剤分子層が形成されている状態とする。その際、該銅ナノ粒子の表面に露呈する金属銅原子に対して、ジブチルアミノプロピルアミンは、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。具体的には、ジブチルアミノプロピルアミンの被覆剤分子層を具えた平均粒子径70nmの銅ナノ粒子を、エタノール中に分散してなる分散液を使用する。該平均粒子径70nmの銅ナノ粒子のエタノール分散液の組成は、平均径70nmの銅ナノ粒子5質量部当たり、ジブチルアミノプロピルアミン0.15質量部、分散溶媒のエタノール5質量部を含有する組成に選択されている。 As a copper nanoparticle which selects an average particle diameter in the range of 10 nm-100 nm, a copper nanoparticle with an average particle diameter of 70 nm is used. The surface of the copper nanoparticles is in a state where a coating molecular layer made of dibutylaminopropylamine is formed. At that time, the metal copper atoms exposed on the surface of the copper nanoparticles, dibutyl aminopropyl amine, using a lone pair of the amino (-NH 2), and a coordinative bond Yes. Specifically, a dispersion obtained by dispersing copper nanoparticles having an average particle diameter of 70 nm having a coating molecular layer of dibutylaminopropylamine in ethanol is used. The composition of the ethanol dispersion of copper nanoparticles having an average particle diameter of 70 nm is a composition containing 0.15 parts by mass of dibutylaminopropylamine and 5 parts by mass of ethanol as a dispersion solvent per 5 parts by mass of copper nanoparticles having an average diameter of 70 nm. Is selected.

第三の有機溶媒として利用する脂肪族多価アルコールは、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(融点:−40℃、沸点:245℃)である。   The aliphatic polyhydric alcohol used as the third organic solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol (melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.).

三井金属製球状銅粉MA−C08JM(平均粒径7μm)65質量部、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm)35質量部に、平均径70nmの銅ナノ粒子5質量部がエタノール5質量部中に分散されている分散液と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール5質量部を混合する。次いで、エバポレーターによって、該混合液中のエタノールを除去する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅ナノ粒子、ならびに銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   65 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder MA-C08JM (average particle size 7 μm), 35 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle size 0.4 μm), 5 parts by mass of copper nanoparticles having an average diameter of 70 nm A dispersion liquid dispersed in 5 parts by mass of ethanol is mixed with 5 parts by mass of 2-ethyl-1,3-hexanediol. Next, ethanol in the mixed solution is removed by an evaporator. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper nanoparticles and the copper powder and fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅重量の総和と、銅ナノ粒子の重量、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅重量の総和):(銅ナノ粒子の重量)は、100:5となっている。また、球状銅粉と微細銅粉の金属銅1モル当たり、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール0.021モルが含まれている。   The sum of the metallic copper weight of the spherical copper powder and the fine copper powder, the weight of the copper nanoparticles, (the sum of the metallic copper weight of the spherical copper powder and the fine copper powder): (the weight of the copper nanoparticles) is 100: 5. It has become. Moreover, 0.021 mol of 2-ethyl-1,3-hexanediol is contained per 1 mol of metallic copper of the spherical copper powder and fine copper powder.

金属銅の密度8.95g/cm3(20℃)、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの密度0.942g/cm3(25℃)とすると、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)と、第三の有機溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-powder+VCu-fine-powder):Vdispersion-mediumは、21:9.5と算出される。 When the density of metallic copper is 8.95 g / cm 3 (20 ° C.) and the density of 2-ethyl-1,3-hexanediol is 0.942 g / cm 3 (25 ° C.), the volume of the spherical copper powder and fine copper powder Of the total volume (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) and the volume of the third organic solvent 2-ethyl-1,3-hexanediol (V dispersion-medium ), (V Cu-powder + V Cu -fine-powder ): V dispersion-medium is calculated as 21: 9.5.

従って、調製された銅ペースト中における、前記球状銅粉、微細銅粉、銅ナノ粒子の合計体積の比率は、70体積%となっている。   Therefore, the ratio of the total volume of the spherical copper powder, fine copper powder, and copper nanoparticles in the prepared copper paste is 70% by volume.

調製された銅ペーストの液粘度は、20Pa・s(スパイラル回転粘度計 10rpm 25℃)であった。   The liquid viscosity of the prepared copper paste was 20 Pa · s (spiral rotational viscometer 10 rpm 25 ° C.).

まず、該銅ペースト中に分散されている、銅ナノ粒子の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。一方、球状銅粉と微細銅粉の表面は、液相中に含まれる、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが、溶媒和(吸着)している。通常、球状銅粉と微細銅粉の表面には、表面酸化膜が存在している。該表面酸化膜を構成する、酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物に対して、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが、そのヒドロキシル基(>CH−OH)を利用して、該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)と水素結合型の分子間結合を行っている。その際、表面酸化膜の還元は、下記の二つの素過程を経由して進行すると、推定される。 First, dibutylaminopropylamine utilizes a lone electron pair of its amino group (—NH 2 ) for metallic copper that is dispersed in the copper paste and exposed on the surface of the copper nanoparticles. And have coordinate bonds. On the other hand, 2-ethyl-1,3-hexanediol contained in the liquid phase is solvated (adsorbed) on the surfaces of the spherical copper powder and fine copper powder. Usually, surface oxide films are present on the surfaces of the spherical copper powder and the fine copper powder. With respect to the copper oxide corresponding to copper oxide (CuO) constituting the surface oxide film, 2-ethyl-1,3-hexanediol uses the hydroxyl group (> CH—OH), Hydrogen-bonded intermolecular bonding is performed with oxygen atoms (Cu—O—Cu) in the copper oxide. At that time, it is presumed that the reduction of the surface oxide film proceeds via the following two elementary processes.

水素ガスを含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)は、該銅酸化物と反応し、下記の酸化・還元反応を起こす。   When heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the hydroxyl group (> CH—OH) of 2-ethyl-1,3-hexanediol reacts with the copper oxide, and the following oxidation / reduction reaction Wake up.

CuO + (>CH−OH) → Cu + (>C=O) + H2O↑ CuO + (> CH—OH) → Cu + (> C═O) + H 2 O ↑

2−エチル−1,3−ヘキサンジオール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子(Cu)上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子(Cu)上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 The reaction product (> C═O) derived from 2-ethyl-1,3-hexanediol is a fine copper powder, a metal copper atom (Cu) exposed on the surface of the copper powder, and its oxo group (> C═O). Coordination can be performed using the π electrons of O). In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to the oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom (Cu), so that the original It is possible to convert to a hydroxyl group (> CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH) (> C = O) + H 2 → (> CH—OH)

元のヒドロキシル基(>CH−OH)の再生がなされた、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールは、再び、表面酸化膜を構成する該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)に溶媒和(吸着)することができる。   The 2-hydroxy-1,3-hexanediol, in which the original hydroxyl group (> CH—OH) has been regenerated, again becomes an oxygen atom (Cu—O—Cu) in the copper oxide constituting the surface oxide film. ) Can be solvated (adsorbed).

見かけ上、水素ガスを含む還元性雰囲気から供給される、水素分子(H2)を利用して、表面酸化膜の還元が進行する。 Apparently, the reduction of the surface oxide film proceeds using hydrogen molecules (H 2 ) supplied from a reducing atmosphere containing hydrogen gas.

当初、銅ナノ粒子の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点は、分散溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの沸点より低いため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度は相対的に速い。その結果、加熱処理を施すと、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅ナノ粒子の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。 Initially, for metallic copper exposed on the surface of copper nanoparticles, dibutylaminopropylamine is coordinated using the lone pair of its amino group (—NH 2 ). Yes. Since the boiling point of dibutylaminopropylamine is lower than that of the dispersion solvent 2-ethyl-1,3-hexanediol, the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is relatively fast. As a result, when the heat treatment is applied, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase decreases, and dibutylamino which has a coordinate bond to the metallic copper exposed on the surface of the copper nanoparticles. The release of propylamine is promoted.

最終的に、表面酸化膜の還元が完了した微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、微細銅粉、銅粉、ならびに銅ナノ粒子の間で、相互に表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。   Finally, at the contact area between the fine copper powder and copper powder after the reduction of the surface oxide film, the metallic copper exposed on the surface between the fine copper powder, copper powder, and copper nanoparticles When it comes into direct contact, sintering proceeds.

具体的には、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、分散している銅ナノ粒子は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、集積される。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該銅ナノ粒子で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該銅ナノ粒子と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 Specifically, transpiration of dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3-hexanediol proceeds during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, with the concentration of the liquid phase, the dispersed copper nanoparticles are fine copper powder, narrow gap around the contact area between the copper powder, narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, copper powder. Is accumulated. Therefore, the narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder are embedded with the copper nanoparticles. Then, when firing proceeds, the copper nanoparticles, the copper powder, and the copper powder are contacted between the fine copper powder, the copper powder contact area, the base layer and the fine copper powder, and the copper powder contact area. Integration proceeds. As a result, the contact area is increased in the contact area between the fine copper powder, the contact area between the copper powders, and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder.

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜の平均厚さは、63μmであった。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The average thickness of the copper paste coating film was 63 μm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere.

得られた焼成物の平均膜厚は、55μmであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、8μΩ・cmであった。   The average film thickness of the obtained fired product was 55 μm. The volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value, assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness. The calculated volume resistivity was 8 μΩ · cm.

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)に対して、得られた焼成物の体積固有抵抗率 8μΩ・cmは、4.8倍となっている。   The volume specific resistivity 8 μΩ · cm of the obtained fired product is 4.8 times the resistivity of metallic copper 1.673 μΩ · cm (30 ° C.).

(実施例3−1)〜(実施例3−8)
実施例3−1〜実施例3−8の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 3-1) to (Example 3-8)
The conductive copper pastes of Example 3-1 to Example 3-8 are prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。実施例3−1〜実施例3−8では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン7分子に選択されている。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine. In Example 3-1 to Example 3-8, 3.3 parts by mass of copper oleate was dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate was prepared in advance. Yes. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 7 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

第一の有機溶媒として利用する脂肪族多価アルコールは、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(分子量:146.23、融点:−40℃、沸点:245℃)である。   The aliphatic polyhydric alcohol used as the first organic solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol (molecular weight: 146.23, melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.).

実施例3−1〜実施例3−7の導電性銅ペーストでは、焼結助剤が添加されている。   In the conductive copper pastes of Example 3-1 to Example 3-7, a sintering aid is added.

焼結助剤として利用するカルボン酸金属塩は、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)である。具体的には、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液(和光純薬工業製、ビスマス含有率25質量%)を使用し、所定量の2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)を添加する。   The carboxylic acid metal salt used as a sintering aid is bismuth (III) 2-ethylhexanoate. Specifically, bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, bismuth content 25% by mass) is used, and a predetermined amount of bismuth 2-ethylhexanoate (III ) Is added.

実施例3−1〜実施例3−7の導電性銅ペーストでは、三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅3.3質量部をジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部中に溶解した溶液と、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液の所定量と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール3質量部を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   In the conductive copper pastes of Examples 3-1 to 3-7, 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM, 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y, 3.3 parts by mass of copper oleate are added to dibutylamino. A solution dissolved in 6.6 parts by mass of propylamine, a predetermined amount of bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution, and 3 parts by mass of 2-ethyl-1,3-hexanediol are mixed. To do. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

一方、実施例3−8の導電性銅ペーストでは、焼結助剤は添加されていない。   On the other hand, in the conductive copper paste of Example 3-8, no sintering aid is added.

実施例3−8の導電性銅ペーストでは、三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅3.3質量部をジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部中に溶解した溶液と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール3質量部を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   In the conductive copper paste of Example 3-8, Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM 80 parts by mass, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y 20 parts by mass, 3.3 parts by mass of copper oleate 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine The solution dissolved in the part and 3 parts by mass of 2-ethyl-1,3-hexanediol are mixed. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和と、オレイン酸銅中の銅との原子数の比率、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和):(オレイン酸銅中の銅との原子数)は、299:1(100:0.334)となっている。また、球状銅粉と微細銅粉の金属銅1モル当たり、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール0.013モルが含まれている。   Sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder and the ratio of the number of copper atoms in the copper oleate, (sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder): (oleic acid The number of atoms with copper in the copper is 299: 1 (100: 0.334). Further, 0.013 mol of 2-ethyl-1,3-hexanediol is contained per 1 mol of metallic copper of the spherical copper powder and fine copper powder.

前記球状銅粉と微細銅粉の表面積の総和は、[(80×1600+20×26000)/10000]m2となっている。 The total surface area of the spherical copper powder and fine copper powder is [(80 × 1600 + 20 × 26000) / 10000] m 2 .

なお、オレイン酸銅の密度0.95g/cm3(20℃)、ジブチルアミノプロピルアミンの密度0.826g/cm3(20℃)であるので、前記オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液10gの体積は、11.6cm3と見積もれる。 The density of oleic acid copper 0.95g / cm 3 (20 ℃) , since the density 0.826 g / cm 3 of dibutylaminopropylamine (20 ° C.), the oleic acid copper amine complex of the amine solution 10g The volume can be estimated as 11.6 cm 3 .

また、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液の密度1.17g/cm3(25℃)であるので、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液10gの体積は、8.5cm3と見積もれる。 Further, since the density of the bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution is 1.17 g / cm 3 (25 ° C.), the bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution A volume of 10 g can be estimated as 8.5 cm 3 .

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。該焼成物を平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere. The specific volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness.

下記の表1−1〜表1−2に、実施例3−1〜実施例3−8の導電性銅ペーストの組成を示す。また、銅ペースト塗布膜の平均膜厚、焼成物を平均膜厚、算出した体積固有抵抗率も併せて示す。   Tables 1-1 to 1-2 below show the compositions of the conductive copper pastes of Example 3-1 to Example 3-8. The average film thickness of the copper paste coating film, the average film thickness of the fired product, and the calculated volume specific resistivity are also shown.

Figure 0005506042
Figure 0005506042

Figure 0005506042
Figure 0005506042

実施例3−1〜実施例3−7の導電性銅ペーストでは、加熱に伴い、下記の反応が進行する。   In the conductive copper pastes of Example 3-1 to Example 3-7, the following reaction proceeds with heating.

まず、該銅ペースト中に分散されている、球状銅粉と微細銅粉の表面は、液相中に含まれる、2−エチルヘキサン酸、ジブチルアミノプロピルアミン、または2−エチル−1,3−ヘキサンジオールと接触している。表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。一方、球状銅粉と微細銅粉の表面には、部分的に表面酸化膜が存在している。該表面酸化膜を構成する、酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物に対して、2−エチルヘキサン酸が作用すると、銅酸化物との間で下記の反応が進行すると、推定される。
CuO+CH3(CH2)4CH(C2H5)COOH) → [CH3(CH2)4CH(C2H5)COO-:Cu2+-OH)];
[CH3(CH2)4CH(C2H5)COO-:Cu2+-OH)] + CH3(CH2)4CH(C2H5)COOH)
→ (CH3(CH2)4CH(C2H5)COO)2Cu(II) + H2O;
First, the surfaces of spherical copper powder and fine copper powder dispersed in the copper paste are 2-ethylhexanoic acid, dibutylaminopropylamine, or 2-ethyl-1,3- In contact with hexanediol. Dibutylaminopropylamine is coordinated to the metallic copper exposed on the surface by utilizing the lone electron pair of the amino group (—NH 2 ). On the other hand, a surface oxide film partially exists on the surfaces of the spherical copper powder and the fine copper powder. When 2-ethylhexanoic acid acts on a copper oxide corresponding to copper oxide (CuO) constituting the surface oxide film, it is estimated that the following reaction proceeds with the copper oxide.
CuO + CH 3 (CH 2) 4 CH (C 2 H 5) COOH) → [CH 3 (CH 2) 4 CH (C 2 H 5) COO -: Cu 2+ (- OH)];
[CH 3 (CH 2) 4 CH (C 2 H 5) COO -: Cu 2+ (- OH)] + CH 3 (CH 2) 4 CH (C 2 H 5) COOH)
→ (CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) COO) 2 Cu (II) + H 2 O;

生成する2−エチルヘキサン酸銅(II)は、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの混合液中に溶解されると推定される。すなわち、2−エチルヘキサン酸銅(II)にジブチルアミノプロピルアミンが配位した、2−エチルヘキサン酸銅(II)のアミン錯体((CH3(CH24CH(C25)COO)2Cu(II):2((C492N(CH23NH2))が形成されると推断される。2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの存在下、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)のオキソ基(>C=O)への変換と、該2−エチルヘキサン酸銅(II)のアミン錯体の還元反応が進行すると推断される。 The produced copper (II) 2-ethylhexanoate is presumed to be dissolved in a mixed liquid of dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3-hexanediol. That is, an amine complex ((CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) COO) of copper (II) 2-ethylhexanoate in which dibutylaminopropylamine is coordinated to copper (II) 2-ethylhexanoate. ) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) is presumed to be formed. When heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere in the presence of 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol represented by the following reaction formula: It is presumed that the conversion of the hydroxyl group (> CH—OH) to the oxo group (> C═O) and the reduction reaction of the amine complex of copper (II) 2-ethylhexanoate proceed.

(CH3(CH2)4CH(C2H5)COO)2Cu(II):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>CH−OH)
→ 2CH3(CH2)4CH(C2H5)COOH+(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>C=O)
(CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) COO) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (> CH-OH)
→ 2CH 3 (CH 2) 4 CH (C 2 H 5) COOH + (Cu (0): 2 ((C 4 H 9) 2 N (CH 2) 3 NH 2) + (> C = O)

なお、該表面酸化膜を構成する、酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物のうち、2−エチルヘキサン酸と反応しない部分が残余すると、残余する該銅酸化物に対して、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが、そのヒドロキシル基(>CH−OH)を利用して、該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)と水素結合型の分子間結合を行っている。その際、表面酸化膜の還元は、下記の二つの素過程を経由して進行すると、推定される。   In addition, when the part which does not react with 2-ethylhexanoic acid remains among the copper oxides which correspond to copper oxide (CuO) which comprises this surface oxide film, with respect to this remaining copper oxide, 2-ethyl -1,3-hexanediol uses its hydroxyl group (> CH—OH) to form hydrogen-bonded intermolecular bonds with oxygen atoms (Cu—O—Cu) in the copper oxide. . At that time, it is presumed that the reduction of the surface oxide film proceeds via the following two elementary processes.

水素ガスを含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)は、該銅酸化物と反応し、下記の酸化・還元反応を起こす。   When heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the hydroxyl group (> CH—OH) of 2-ethyl-1,3-hexanediol reacts with the copper oxide, and the following oxidation / reduction reaction Wake up.

CuO + (>CH−OH) → Cu + (>C=O) + H2O↑ CuO + (> CH—OH) → Cu + (> C═O) + H 2 O ↑

2−エチル−1,3−ヘキサンジオール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子(Cu)上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子(Cu)上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 The reaction product (> C═O) derived from 2-ethyl-1,3-hexanediol is a fine copper powder, a metal copper atom (Cu) exposed on the surface of the copper powder, and its oxo group (> C═O). Coordination can be performed using the π electrons of O). In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to the oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom (Cu), so that the original It is possible to convert to a hydroxyl group (> CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH)
元のヒドロキシル基(>CH−OH)の再生がなされた、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールは、再び、表面酸化膜を構成する該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)に溶媒和(吸着)することができる。
(> C = O) + H 2 → (> CH—OH)
The 2-hydroxy-1,3-hexanediol, in which the original hydroxyl group (> CH—OH) has been regenerated, again becomes an oxygen atom (Cu—O—Cu) in the copper oxide constituting the surface oxide film. ) Can be solvated (adsorbed).

見かけ上、水素ガスを含む還元性雰囲気から供給される、水素分子(H2)を利用して、表面酸化膜の還元が進行する。 Apparently, the reduction of the surface oxide film proceeds using hydrogen molecules (H 2 ) supplied from a reducing atmosphere containing hydrogen gas.

更に、該銅ペースト中、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液として添加される、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)は、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの混合液中に溶解される。その結果、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)にジブチルアミノプロピルアミンが配位した、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)のアミン錯体((CH3(CH24CH(C25)COO)3Bi(III):((C492N(CH23NH2))が形成されると推断される。2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの存在下、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)のオキソ基(>C=O)への変換と、該2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)のアミン錯体の還元反応が進行すると推断される。 Further, in the copper paste, bismuth (III) 2-ethylhexanoate added as a solution of 2-ethylhexanoic acid, bismuth (III) 2-ethylhexanoate is dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1, Dissolved in a mixture of 3-hexanediol. As a result, amine complex ((CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) of bismuth 2-ethylhexanoate) in which dibutylaminopropylamine was coordinated to bismuth (III) 2-ethylhexanoate COO) 3 Bi (III): ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) is presumed to be formed. When heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere in the presence of 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol represented by the following reaction formula: It is presumed that the conversion of the hydroxyl group (> CH—OH) to the oxo group (> C═O) and the reduction reaction of the amine complex of bismuth (III) 2-ethylhexanoate proceed.

(CH3(CH2)4CH(C2H5)COO)3Bi(III):((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>CH−OH)
→ 3CH3(CH2)4CH(C2H5)COOH+[(Bi(0):(C4H9)2N(CH2)3NH2)]+(>C=O)
[(Bi(0):(C4H9)2N(CH2)3NH2)]+(C4H9)2N(CH2)3NH2
→ (Bi(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2
(CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) COO) 3 Bi (III): ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (> CH—OH)
→ 3CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) COOH + [(Bi (0) :( C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )] + (> C═O)
[(Bi (0) :( C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )] + (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2
→ (Bi (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )

なお、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 The reaction product derived from 2-ethyl-1,3-hexanediol (> C═O) is a fine copper powder, and the oxo group (> C═O) on the metal copper atom exposed on the surface of the copper powder. ) Electrons can be coordinated. In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to an oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom, whereby the original hydroxyl group ( > CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH) (> C = O) + H 2 → (> CH—OH)

すなわち、該2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)のアミン錯体の還元によって生成する金属ビスマス原子も、ジブチルアミノプロピルアミンが二座配位子として、2分子配位した形状となっている。   That is, the metal bismuth atom formed by the reduction of the amine complex of bismuth (III) 2-ethylhexanoate has a shape in which two molecules are coordinated with dibutylaminopropylamine as a bidentate ligand.

実施例3−1〜実施例3−5の導電性銅ペーストでは、オレイン酸銅と2-エチルヘキサン酸ビスマスの合計に含まれる金属原子(CuとBi)1原子当たり、ジブチルアミノプロピルアミンが4分子以上含まれている。従って、金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)と、金属ビスマス原子(Bi(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、さらに、ジブチルアミノプロピルアミン2分子が配位し、それぞれ、ジブチルアミノプロピルアミン4分子が配位した、(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)と(Bi(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)に変換される。最終的に、銅粉、微細銅粉の表面の金属銅原子を核として、金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体を形成する。 In the conductive copper pastes of Example 3-1 to Example 3-5, 4 dibutylaminopropylamines are present per metal atom (Cu and Bi) contained in the total of copper oleate and bismuth 2-ethylhexanoate. Contains more than molecules. Therefore, metal copper atoms (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and metal bismuth atoms (Bi (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) is further coordinated by two molecules of dibutylaminopropylamine, each coordinated by four molecules of dibutylaminopropylamine, (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and (Bi (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ). Finally, copper powder, fine copper powder Aggregates composed of metal copper atoms and metal bismuth atoms are formed using metal copper atoms on the surface of the metal as nuclei.

実施例3−6、実施例3−7の導電性銅ペーストでは、オレイン酸銅と2-エチルヘキサン酸ビスマスの合計に含まれる金属原子(CuとBi)1原子当たり、ジブチルアミノプロピルアミンが2分子以上、4分子未満含まれている。従って、金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)と、金属ビスマス原子(Bi(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)のうち一部は、さらに、ジブチルアミノプロピルアミン2分子が配位し、それぞれ、ジブチルアミノプロピルアミン4分子が配位した、(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)と(Bi(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)に変換される。最終的に、銅粉、微細銅粉の表面の金属銅原子を核として、金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体を形成する。 In the conductive copper pastes of Examples 3-6 and 3-7, 2 dibutylaminopropylamines are present per one metal atom (Cu and Bi) contained in the total of copper oleate and bismuth 2-ethylhexanoate. More than 4 molecules are included. Therefore, metal copper atoms (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and metal bismuth atoms (Bi (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N A part of (CH 2 ) 3 NH 2 ) is further coordinated by two molecules of dibutylaminopropylamine, each coordinated by four molecules of dibutylaminopropylamine, (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and (Bi (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ). Then, an aggregate composed of metallic copper atoms and metallic bismuth atoms is formed using metallic copper atoms on the surface of the fine copper powder as nuclei.

実施例3−8の導電性銅ペーストでは、オレイン酸銅に含まれる金属原子(CuとBi)1原子当たり、ジブチルアミノプロピルアミンが7分子含まれている。従って、金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、さらに、ジブチルアミノプロピルアミン2分子が配位し、それぞれ、ジブチルアミノプロピルアミン4分子が配位した、(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)に変換される。最終的に、銅粉、微細銅粉の表面の金属銅原子を核として、金属銅原子からなる凝集体を形成する。 In the conductive copper paste of Example 3-8, seven molecules of dibutylaminopropylamine are contained per one metal atom (Cu and Bi) contained in copper oleate. Therefore, the metal copper atom (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) is further coordinated by two molecules of dibutylaminopropylamine, each of which is dibutylaminopropylamine. It is converted into (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) coordinated by 4 molecules. Finally, the metal on the surface of copper powder and fine copper powder Aggregates composed of metallic copper atoms are formed with copper atoms as nuclei.

実施例3−1〜実施例3−5の導電性銅ペーストでは、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、液相に分散している、金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)ならびに金属ビスマス原子(Bi(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体の合金化と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In the conductive copper pastes of Example 3-1 to Example 3-5, dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3- were used during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. The transpiration of hexanediol also proceeds. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, metallic copper atoms (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and metallic bismuth atoms (Bi ( 0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) is a narrow gap around the contact area between fine copper powder and copper powder, contact between the underlayer and fine copper powder, copper powder Aggregates consisting of metallic copper atoms and metallic bismuth atoms preferentially form in narrow gaps around the site, so fine copper powder, narrow gaps around the contact area between the copper powder, underlayer and fine copper powder The narrow gap around the contact area of the copper powder is filled with an aggregate composed of the metal copper atom and the metal bismuth atom.After the firing, the contact area between the fine copper powder and the copper powder Around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and copper powder, alloying of the aggregate composed of the metal copper atoms and metal bismuth atoms and integration of the fine copper powder and copper powder There progresses. Consequently, fine copper powder, copper powder mutual contact portions, underlayer and fine copper powder, at the site of contact of the copper powder, the expansion of the contact area is made.

実施例3−6、実施例3−7の導電性銅ペーストでも、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、液相に分散している、金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)、金属ビスマス原子(Bi(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)、金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)ならびに金属ビスマス原子(Bi(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体の合金化と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 Even in the conductive copper pastes of Example 3-6 and Example 3-7, during the heat treatment in the N 2 /3% H 2 atmosphere, dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3- The transpiration of hexanediol also proceeds. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, metallic copper atoms (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ), metallic bismuth atoms (Bi ( 0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ), copper metal atoms (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and Metal bismuth atoms (Bi (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) are fine copper powder, narrow gaps around the contact area of copper powder, underlayer and fine copper In the narrow gap around the contact area of the powder and copper powder, an aggregate composed of metal copper atoms and metal bismuth atoms is formed preferentially, so the narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, A narrow gap around the contact area between the base layer and the fine copper powder and the copper powder is filled with an aggregate composed of the metal copper atom and the metal bismuth atom. Around the contact area between copper powder, around the contact area between the underlayer and fine copper powder, copper powder In the box, alloying of the aggregates composed of the metal copper atoms and metal bismuth atoms and integration with the fine copper powder and the copper powder proceed, resulting in the contact area between the fine copper powder and the copper powder, The contact area is enlarged at the contact area between the formation and the fine copper powder or copper powder.

実施例3−8の導電性銅ペーストでも、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、液相に分散している、金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子からなる凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子とからなる凝集体の合金化と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 Even in the conductive copper paste of Example 3-8, transpiration of dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3-hexanediol progresses during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. . As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the metal copper atoms (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) dispersed in the liquid phase are fine copper powder, copper Aggregates composed of metal copper atoms and metal bismuth atoms are preferentially formed in narrow gaps around the contact area between the powders, narrow gaps around the contact area between the base layer and the fine copper powder, and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with aggregates composed of the metal copper atoms. Thereafter, when the firing proceeds, in the vicinity of the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder, the agglomerates composed of the metal copper atoms are alloyed. As a result, integration with fine copper powder and copper powder proceeds as a result of contact between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and copper powder. The contact area is enlarged.

実施例1、実施例2と比較して、実施例3−8では、利用する球状銅粉の平均粒径が小さく、また、球状銅粉と微細銅粉の配合比率は、80:20と、球状銅粉の比率が増している。従って、実施例1、実施例2と比較して、実施例3−8では、球状銅粉相互の接触部位の密度が有意に増加している。換言すると、実施例1、実施例2と比較して、実施例3−8では、球状銅粉相互の接触部位における接触抵抗の総和が有意に増加している。その結果、実施例1、実施例2の銅ペーストを使用する場合と比較して、実施例3−8の銅ペーストを使用する場合、得られた焼成物の体積固有抵抗率は有意に高くなっている。   Compared with Example 1 and Example 2, in Example 3-8, the average particle diameter of the spherical copper powder used is small, and the blending ratio of the spherical copper powder and fine copper powder is 80:20, The ratio of spherical copper powder is increasing. Therefore, compared with Example 1 and Example 2, in Example 3-8, the density of the contact part between spherical copper powders has increased significantly. In other words, compared with Example 1 and Example 2, in Example 3-8, the sum total of the contact resistance in the contact part of spherical copper powder mutually increases significantly. As a result, when using the copper paste of Example 3-8, the volume resistivity of the obtained fired product is significantly higher than when using the copper paste of Example 1 and Example 2. ing.

一方、実施例3−1〜実施例3−7の導電性銅ペーストでは、焼結助剤の2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)が添加されている。従って、球状銅粉相互の接触部位における接触抵抗は、金属銅原子と金属ビスマス原子からなる凝集体の合金化による、合金層の体積と抵抗率に依存する。   On the other hand, in the conductive copper pastes of Example 3-1 to Example 3-7, bismuth (III) 2-ethylhexanoate as a sintering aid is added. Therefore, the contact resistance at the contact site between the spherical copper powders depends on the volume and resistivity of the alloy layer due to alloying of aggregates composed of metal copper atoms and metal bismuth atoms.

金属銅の抵抗率ρCu 1.673μΩ・cm(30℃)と比較すると、金属ビスマスの抵抗率ρBi 120μΩ・cm(20℃)は、桁違いに大きい。しかし、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に起因する、接触部位における接触抵抗の変化は、「接触面積の拡大」と、接触部位における「金属銅原子と金属ビスマス原子との合金化による抵抗率の増加」の二つの要素のバランスに依存する。 Compared to the resistivity ρ Cu of 1.673 μΩ · cm (30 ° C.) of metallic copper, the resistivity ρ Bi of 120 μΩ · cm (20 ° C.) of metal bismuth is orders of magnitude greater. However, the change in contact resistance at the contact site due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate is due to “expansion of the contact area” and “alloying metal copper atoms and metal bismuth atoms at the contact sites. Depends on the balance of the two factors of "increased resistivity".

実施例3−1の導電性銅ペーストでは、比率VCu-metal:VBi-metalは、1:0.32であり、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、実施例3−8の導電性銅ペーストと比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。 In the conductive copper paste of Example 3-1, the ratio V Cu-metal : V Bi-metal was 1: 0.32, and the “contact area of the bismuth (III) 2-ethylhexanoate” The contribution of “expansion” is relatively large, and the effect of reducing contact resistance is obtained as compared with the conductive copper paste of Example 3-8.

実施例3−2の導電性銅ペーストでは、比率VCu-metal:VBi-metalは、1:0.16であり、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、実施例3−8の導電性銅ペーストと比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。 In the conductive copper paste of Example 3-2, the ratio V Cu-metal : V Bi-metal is 1: 0.16, which is due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate. The contribution of “expansion” is relatively large, and the effect of reducing contact resistance is obtained as compared with the conductive copper paste of Example 3-8.

実施例3−3の導電性銅ペーストでは、比率VCu-metal:VBi-metalは、1:0.70であり、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、実施例3−8の導電性銅ペーストと比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。 In the conductive copper paste of Example 3-3, the ratio V Cu-metal : V Bi-metal is 1: 0.70, which is due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate. The contribution of “expansion” is relatively large, and the effect of reducing contact resistance is obtained as compared with the conductive copper paste of Example 3-8.

実施例3−4の導電性銅ペーストでは、比率VCu-metal:VBi-metalは、1:1.03であり、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「合金化による抵抗率の増加」の影響が増しているが、「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、実施例3−8の導電性銅ペーストと比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。 In the conductive copper paste of Example 3-4, the ratio V Cu-metal : V Bi-metal is 1: 1.03, which is due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate due to alloying. Although the influence of “increase in resistivity” is increasing, the contribution of “expansion of contact area” is relatively large, and the effect of reducing contact resistance is obtained when compared with the conductive copper paste of Example 3-8. ing.

実施例3−5の導電性銅ペーストでは、比率VCu-metal:VBi-metalは、1:1.73であり、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「合金化による抵抗率の増加」の影響がより増しているが、「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、実施例3−8の導電性銅ペーストと比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。 In the conductive copper paste of Example 3-5, the ratio V Cu-metal : V Bi-metal is 1: 1.73, which is due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate due to alloying. Although the influence of “increased resistivity” is increasing, the contribution of “expansion of contact area” is relatively large, and the effect of reducing contact resistance is obtained as compared with the conductive copper paste of Example 3-8. It has been.

実施例3−6の導電性銅ペーストでは、比率VCu-metal:VBi-metalは、1:2.76であり、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「合金化による抵抗率の増加」の影響がさらに増しているが、「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、実施例3−8の導電性銅ペーストと比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。 In the conductive copper paste of Example 3-6, the ratio V Cu-metal : V Bi-metal is 1: 2.76, which results from the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate due to alloying. Although the influence of “increased resistivity” is further increased, the contribution of “expansion of contact area” is relatively large, and compared with the conductive copper paste of Example 3-8, the effect of reducing contact resistance is obtained. It has been.

実施例3−7の導電性銅ペーストでは、比率VCu-metal:VBi-metalは、1:3.46であり、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「合金化による抵抗率の増加」の影響が更に増しているため、「接触面積の拡大」の寄与を相殺する結果、実施例3−8と比較すると、接触抵抗の低減の効果は得られていない。 In the conductive copper paste of Example 3-7, the ratio V Cu-metal : V Bi-metal is 1: 3.46, which results from the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate due to alloying. Since the influence of “increase in resistivity” is further increased, the effect of reduction in contact resistance is not obtained as a result of offsetting the contribution of “expansion of contact area” as compared with Example 3-8.

(実施例3B−1)〜(実施例3B−4)
実施例3B−1〜実施例3B−4の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 3B-1) to (Example 3B-4)
The conductive copper pastes of Example 3B-1 to Example 3B-4 are prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子として、平均粒子径70nmの銅ナノ粒子を使用する。該銅ナノ粒子の表面には、ジブチルアミノプロピルアミンからなる被覆剤分子層が形成されている状態とする。その際、該銅ナノ粒子の表面に露呈する金属銅原子に対して、ジブチルアミノプロピルアミンは、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。具体的には、ジブチルアミノプロピルアミンの被覆剤分子層を具えた平均粒子径70nmの銅ナノ粒子を、エタノール中に分散してなる分散液を使用する。該平均粒子径70nmの銅ナノ粒子のエタノール分散液の組成は、平均径70nmの銅ナノ粒子5質量部当たり、ジブチルアミノプロピルアミン0.15質量部、分散溶媒のエタノール5質量部を含有する組成に選択されている。 As a copper nanoparticle which selects an average particle diameter in the range of 10 nm-100 nm, a copper nanoparticle with an average particle diameter of 70 nm is used. The surface of the copper nanoparticles is in a state where a coating molecular layer made of dibutylaminopropylamine is formed. At that time, the metal copper atoms exposed on the surface of the copper nanoparticles, dibutyl aminopropyl amine, using a lone pair of the amino (-NH 2), and a coordinative bond Yes. Specifically, a dispersion obtained by dispersing copper nanoparticles having an average particle diameter of 70 nm having a coating molecular layer of dibutylaminopropylamine in ethanol is used. The composition of the ethanol dispersion of copper nanoparticles having an average particle diameter of 70 nm is a composition containing 0.15 parts by mass of dibutylaminopropylamine and 5 parts by mass of ethanol as a dispersion solvent per 5 parts by mass of copper nanoparticles having an average diameter of 70 nm. Is selected.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine.

実施例3B−1では、オレイン酸銅1.0質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン2.0質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。実施例3B−2〜実施例3B−4では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン6.7分子に選択されている。   In Example 3B-1, 1.0 part by mass of copper oleate is dissolved in 2.0 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate is prepared in advance. In Example 3B-2 to Example 3B-4, 3.3 parts by mass of copper oleate was dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate was prepared in advance. Yes. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 6.7 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

第三の有機溶媒として利用する脂肪族多価アルコールは、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(分子量:146.23、融点:−40℃、沸点:245℃)である。   The aliphatic polyhydric alcohol used as the third organic solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol (molecular weight: 146.23, melting point: -40 ° C, boiling point: 245 ° C).

焼結助剤として利用するカルボン酸金属塩は、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)である。具体的には、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液(和光純薬工業製、ビスマス含有率25質量%)を使用し、所定量の2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)を添加する。   The carboxylic acid metal salt used as a sintering aid is bismuth (III) 2-ethylhexanoate. Specifically, bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, bismuth content 25% by mass) is used, and a predetermined amount of bismuth 2-ethylhexanoate (III ) Is added.

実施例3B−1〜実施例3B−4の導電性銅ペーストでは、三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、平均径70nmの銅ナノ粒子がエタノール中に分散されている分散液の所定量と、オレイン酸銅をジブチルアミノプロピルアミン中に溶解した溶液の所定量と、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液の所定量と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの所定量を混合する。次いで、エバポレーターによって、該混合液中のエタノールを除去する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   In the conductive copper pastes of Example 3B-1 to Example 3B-4, copper nanoparticles with an average diameter of 70 nm are contained in ethanol in Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM 80 parts by mass, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y20 parts in mass. A predetermined amount of the dispersed dispersion, a predetermined amount of a solution of copper oleate dissolved in dibutylaminopropylamine, a predetermined amount of bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution, A predetermined amount of 2-ethyl-1,3-hexanediol is mixed. Next, ethanol in the mixed solution is removed by an evaporator. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和と、オレイン酸銅中の銅との原子数の比率、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和):(オレイン酸銅中の銅との原子数)は、実施例3B−1では、986:1、実施例3B−2〜3B−4では、299:1(100:0.334)となっている。   Sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder and the ratio of the number of copper atoms in the copper oleate, (sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder): (oleic acid The number of atoms with copper in copper is 986: 1 in Example 3B-1 and 299: 1 (100: 0.334) in Examples 3B-2 to 3B-4.

前記球状銅粉と微細銅粉の表面積の総和は、[(80×1600+20×26000)/10000]m2となっている。 The total surface area of the spherical copper powder and fine copper powder is [(80 × 1600 + 20 × 26000) / 10000] m 2 .

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。該焼成物を平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere. The specific volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness.

下記の表2に、実施例3B−1〜実施例3B−4の導電性銅ペーストの組成を示す。また、銅ペースト塗布膜の平均膜厚、焼成物を平均膜厚、算出した体積固有抵抗率も併せて示す。   Table 2 below shows the compositions of the conductive copper pastes of Example 3B-1 to Example 3B-4. The average film thickness of the copper paste coating film, the average film thickness of the fired product, and the calculated volume specific resistivity are also shown.

Figure 0005506042
Figure 0005506042

実施例1、実施例2と比較して、実施例3B−1、実施例3−4、実施例3−8では、利用する球状銅粉の平均粒径が小さく、また、球状銅粉と微細銅粉の配合比率は、80:20と、球状銅粉の比率が増している。従って、実施例1、実施例2と比較して、本実施例3B−1、実施例3−4、実施例3−8では、球状銅粉相互の接触部位の密度が有意に増加している。   Compared with Example 1 and Example 2, in Example 3B-1, Example 3-4, and Example 3-8, the average particle diameter of the spherical copper powder to be used is small, and the spherical copper powder and the fine particle are fine. The blending ratio of the copper powder is 80:20, and the ratio of the spherical copper powder is increasing. Therefore, compared with Example 1 and Example 2, in Example 3B-1, Example 3-4, and Example 3-8, the density of contact portions between the spherical copper powders is significantly increased. .

実施例3B−1と実施例3−4では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積比は、約1:1である。実施例3−4では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積合計(VCu-metal+VBi-metal)と、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)と比は、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:150であるが、実施例3B−1では、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:500である。従って、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」は、実施例3−4の銅ペーストと比較し、実施例3B−1の銅ペーストが優ることは無い。従って、実施例3B−1の銅ペーストにおいては、球状銅粉相互の接触部位に充填される「銅ナノ粒子」のよる「接触抵抗の低減効果」が主要な寄与を持ち、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」は副次的な寄与を持つのみと判断される。 In Example 3B-1 and Example 3-4, the volume ratio of the metal bismuth atom derived from bismuth 2-ethylhexanoate (III) and the metal copper atom derived from copper oleate is about 1: 1. In Example 3-4, the volume total (V Cu-metal + V Bi-metal ) of metal bismuth atoms derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and copper oleate and the spherical copper The total volume of powder and fine copper powder (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) and ratio is (V Cu-metal + V Bi-metal ): (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) In Example 3B-1, (V Cu-metal + V Bi-metal ) :( V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) is about 1: 500 in Example 3B-1. Therefore, the “reduction effect of contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” filled in the contact portion between the spherical copper powders is higher than that of the copper paste of Example 3-4. -1 copper paste is not superior. Therefore, in the copper paste of Example 3B-1, the “contact resistance reduction effect” by the “copper nanoparticles” filled in the contact portions between the spherical copper powders has a major contribution, and the mutual contact between the spherical copper powders. It is judged that the “contact resistance reducing effect” by the “metal alloy of metal copper atoms and metal bismuth atoms” filled in the contact site has only a secondary contribution.

実施例1、実施例2と比較して、実施例3B−2、実施例3−1、実施例3−8では、利用する球状銅粉の平均粒径が小さく、また、球状銅粉と微細銅粉の配合比率は、80:20と、球状銅粉の比率が増している。従って、実施例1、実施例2と比較して、実施例3B−2、実施例3−1、実施例3−8では、球状銅粉相互の接触部位の密度が有意に増加している。   Compared with Example 1 and Example 2, in Example 3B-2, Example 3-1, and Example 3-8, the average particle diameter of the spherical copper powder used is small, and the spherical copper powder and finer The blending ratio of the copper powder is 80:20, and the ratio of the spherical copper powder is increasing. Therefore, compared with Example 1 and Example 2, in Example 3B-2, Example 3-1, and Example 3-8, the density of the contact part between spherical copper powders has increased significantly.

実施例3B−2と実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積比は、約0.32:1である。実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積合計(VCu-metal+VBi-metal)と、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)と比は、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:227であり、実施例3B−2では、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:228である。従って、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」は、実施例3−1の銅ペーストと比較し、実施例3B−2の銅ペーストが優ることは無い。従って、実施例3B−2の銅ペーストにおいては、球状銅粉相互の接触部位に充填される「銅ナノ粒子」のよる「接触抵抗の低減効果」と、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」が、同等の寄与を持つと判断される。 In Example 3B-2 and Example 3-1, the volume ratio of the metal bismuth atom derived from bismuth 2-ethylhexanoate (III) and the metal copper atom derived from copper oleate is about 0.32: 1. is there. In Example 3-1, the volume total (V Cu-metal + V Bi-metal ) of metal bismuth atoms derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and copper oleate (V Cu-metal + V Bi-metal ), and the spherical copper The total volume of powder and fine copper powder (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) and ratio is (V Cu-metal + V Bi-metal ): (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) In Example 3B-2, (V Cu-metal + V Bi-metal ) :( V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) is about 1: 228. Accordingly, the “effect of reducing contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” filled in the contact area between the spherical copper powders is higher than that of the copper paste of Example 3-1. -2 copper paste is not superior. Therefore, in the copper paste of Example 3B-2, the “contact resistance reducing effect” by the “copper nanoparticles” filled in the contact sites between the spherical copper powders and the contact sites between the spherical copper powders are filled. It is judged that the “reduction effect of contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” has an equivalent contribution.

実施例1、実施例2と比較して、実施例3B−3、実施例3−1、実施例3−8では、利用する球状銅粉の平均粒径が小さく、また、球状銅粉と微細銅粉の配合比率は、80:20と、球状銅粉の比率が増している。従って、実施例1、実施例2と比較して、実施例3B−3、実施例3−1、実施例3−8では、球状銅粉相互の接触部位の密度が有意に増加している。   Compared with Example 1 and Example 2, in Example 3B-3, Example 3-1, and Example 3-8, the average particle size of the spherical copper powder used is small, and the spherical copper powder and finer The blending ratio of the copper powder is 80:20, and the ratio of the spherical copper powder is increasing. Therefore, compared with Example 1 and Example 2, in Example 3B-3, Example 3-1, and Example 3-8, the density of the contact part between spherical copper powders has increased significantly.

実施例3B−3と実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積比は、約0.32:1である。実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積合計(VCu-metal+VBi-metal)と、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)と比は、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:227であり、実施例3B−3では、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:228である。従って、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」は、実施例3−1の銅ペーストと比較し、本実施例3B−3の銅ペーストが優ることは無い。従って、実施例3B−3の銅ペーストにおいては、球状銅粉相互の接触部位に充填される「銅ナノ粒子」のよる「接触抵抗の低減効果」と、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」が、同等の寄与を持つと判断される。 In Example 3B-3 and Example 3-1, the volume ratio of the metal bismuth atom derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and the copper metal atom derived from copper oleate is about 0.32: 1. is there. In Example 3-1, the volume total (V Cu-metal + V Bi-metal ) of metal bismuth atoms derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and copper oleate (V Cu-metal + V Bi-metal ), and the spherical copper The total volume of powder and fine copper powder (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) and ratio is (V Cu-metal + V Bi-metal ): (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) In Example 3B-3, (V Cu-metal + V Bi-metal ) :( V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) is about 1: 228. Therefore, the “effect of reducing contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” filled in the contact area between the spherical copper powders is greater than that of the copper paste of Example 3-1. The 3B-3 copper paste is not superior. Therefore, in the copper paste of Example 3B-3, the “contact resistance reduction effect” by the “copper nanoparticles” filled in the contact sites between the spherical copper powders and the contact sites between the spherical copper powders are filled. It is judged that the “reduction effect of contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” has an equivalent contribution.

実施例1、実施例2と比較して、実施例3B−4、実施例3−1、実施例3−8では、利用する球状銅粉の平均粒径が小さく、また、球状銅粉と微細銅粉の配合比率は、80:20と、球状銅粉の比率が増している。従って、実施例1、実施例2と比較して、実施例3B−4、実施例3−1、実施例3−8では、球状銅粉相互の接触部位の密度が有意に増加している。   Compared with Example 1 and Example 2, in Example 3B-4, Example 3-1, and Example 3-8, the average particle diameter of the spherical copper powder used is small, and the spherical copper powder and finer The blending ratio of the copper powder is 80:20, and the ratio of the spherical copper powder is increasing. Therefore, compared with Example 1 and Example 2, in Example 3B-4, Example 3-1, and Example 3-8, the density of the contact part between spherical copper powders has increased significantly.

実施例3B−4と実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積比は、約0.32:1である。実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積合計(VCu-metal+VBi-metal)と、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)と比は、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:227であり、実施例3B−4では、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:228である。従って、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」は、実施例3−1の銅ペーストと比較し、実施例3B−4の銅ペーストが優ることは無い。従って、実施例3B−4の銅ペーストにおいては、球状銅粉相互の接触部位に充填される「銅ナノ粒子」のよる「接触抵抗の低減効果」と、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」が、同等の寄与を持つと判断される。 In Example 3B-4 and Example 3-1, the volume ratio of the metal bismuth atom derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and the copper metal atom derived from copper oleate is about 0.32: 1. is there. In Example 3-1, the volume total (V Cu-metal + V Bi-metal ) of metal bismuth atoms derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and copper oleate (V Cu-metal + V Bi-metal ), and the spherical copper The total volume of powder and fine copper powder (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) and ratio is (V Cu-metal + V Bi-metal ): (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) In Example 3B-4, (V Cu-metal + V Bi-metal ) :( V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) is about 1: 228. Accordingly, the “effect of reducing contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” filled in the contact area between the spherical copper powders is higher than that of the copper paste of Example 3-1. -4 copper paste is not superior. Therefore, in the copper paste of Example 3B-4, the “contact resistance reduction effect” by the “copper nanoparticles” filled in the contact sites between the spherical copper powders and the contact sites between the spherical copper powders are filled. It is judged that the “reduction effect of contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” has an equivalent contribution.

実施例3B−2〜実施例3B−4の銅ペーストと、実施例3B−1の銅ペーストとを比較すると、球状銅粉と微細銅粉の表面酸化皮膜の還元に利用される、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの含有比率に有意な差異がある。加えて、エタノールの減圧留去を実施する際、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールも僅かに蒸散するため、実施例3B−2〜実施例3B−4の銅ペースト中に含まれる、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの含有比率はさらに減少している。特に、実施例3B−4の銅ペーストにおいては、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの含有比率の低下は増す結果、球状銅粉と微細銅粉の表面酸化皮膜の還元が部分的に達成されていないことに付随して、実施例3B−1の銅ペーストと比較し、球状銅粉相互の接触部位に充填される「銅ナノ粒子」のよる「接触抵抗の低減効果」は同等であるが、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」が十分に発揮されていないと推断される。   When the copper paste of Example 3B-2 to Example 3B-4 and the copper paste of Example 3B-1 are compared, 2-ethyl used for reducing the surface oxide film of spherical copper powder and fine copper powder. There is a significant difference in the content ratio of -1,3-hexanediol. In addition, since 2-ethyl-1,3-hexanediol is slightly evaporated when ethanol is distilled off under reduced pressure, it is contained in the copper pastes of Examples 3B-2 to 3B-4. -The content ratio of ethyl-1,3-hexanediol is further decreased. In particular, in the copper paste of Example 3B-4, the reduction in the content ratio of 2-ethyl-1,3-hexanediol is increased, resulting in partial reduction of the surface oxide film of spherical copper powder and fine copper powder. Concomitantly, compared with the copper paste of Example 3B-1, the “reduction effect of contact resistance” by “copper nanoparticles” filled in the contact sites between the spherical copper powders is equivalent. However, it is presumed that the “contact resistance reduction effect” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” filled in the contact area between the spherical copper powders is not sufficiently exhibited.

(実施例3C−1)、(実施例3D−1)
本実施例3C−1と実施例3D−1の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 3C-1), (Example 3D-1)
The conductive copper pastes of Example 3C-1 and Example 3D-1 are prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

平均粒子径を10nm〜100nmの範囲に選択する銅ナノ粒子として、平均粒子径70nmの銅ナノ粒子を使用する。該銅ナノ粒子の表面には、ジブチルアミノプロピルアミンからなる被覆剤分子層が形成されている状態とする。その際、該銅ナノ粒子の表面に露呈する金属銅原子に対して、ジブチルアミノプロピルアミンは、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。具体的には、ジブチルアミノプロピルアミンの被覆剤分子層を具えた平均粒子径70nmの銅ナノ粒子を、エタノール中に分散してなる分散液を使用する。該平均粒子径70nmの銅ナノ粒子のエタノール分散液の組成は、平均径70nmの銅ナノ粒子5質量部当たり、ジブチルアミノプロピルアミン0.15質量部、分散溶媒のエタノール5質量部を含有する組成に選択されている。 As a copper nanoparticle which selects an average particle diameter in the range of 10 nm-100 nm, a copper nanoparticle with an average particle diameter of 70 nm is used. The surface of the copper nanoparticles is in a state where a coating molecular layer made of dibutylaminopropylamine is formed. At that time, the metal copper atoms exposed on the surface of the copper nanoparticles, dibutyl aminopropyl amine, using a lone pair of the amino (-NH 2), and a coordinative bond Yes. Specifically, a dispersion obtained by dispersing copper nanoparticles having an average particle diameter of 70 nm having a coating molecular layer of dibutylaminopropylamine in ethanol is used. The composition of the ethanol dispersion of copper nanoparticles having an average particle diameter of 70 nm is a composition containing 0.15 parts by mass of dibutylaminopropylamine and 5 parts by mass of ethanol as a dispersion solvent per 5 parts by mass of copper nanoparticles having an average diameter of 70 nm. Is selected.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine.

実施例3C−1では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン2.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン2.65分子に選択されている。   In Example 3C-1, 3.3 parts by mass of copper oleate is dissolved in 2.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine to prepare an amine solution of an amine complex of copper oleate in advance. The composition of the amine solution of the amine complex of copper oleate is selected to be 2.65 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

実施例3D−1では、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を添加していない。   In Example 3D-1, an amine solution of an amine complex of copper oleate was not added.

第三の有機溶媒として利用する脂肪族多価アルコールは、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(分子量:146.23、融点:−40℃、沸点:245℃)である。   The aliphatic polyhydric alcohol used as the third organic solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol (molecular weight: 146.23, melting point: -40 ° C, boiling point: 245 ° C).

焼結助剤として利用するカルボン酸金属塩は、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)である。具体的には、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液(和光純薬工業製、ビスマス含有率25質量%)を使用し、所定量の2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)を添加する。   The carboxylic acid metal salt used as a sintering aid is bismuth (III) 2-ethylhexanoate. Specifically, bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, bismuth content 25% by mass) is used, and a predetermined amount of bismuth 2-ethylhexanoate (III ) Is added.

三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、平均径70nmの銅ナノ粒子がエタノール中に分散されている分散液の所定量と、オレイン酸銅をジブチルアミノプロピルアミン中に溶解した溶液の所定量と、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液0.48質量部と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの所定量を混合する。次いで、エバポレーターによって、該混合液中のエタノールを除去する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   A predetermined amount of a dispersion in which copper nanoparticles having an average diameter of 70 nm are dispersed in ethanol in 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM and 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y, and dibutylaminopropyl copper oleate A predetermined amount of a solution dissolved in an amine, 0.48 parts by mass of bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution, and a predetermined amount of 2-ethyl-1,3-hexanediol are mixed. . Next, ethanol in the mixed solution is removed by an evaporator. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の表面積の総和に対するビスマス原子の添加比率は、0.48×0.25/209/[(80×1600+20×26000)/10000]≒8.88μmol/m2となっている。 The addition ratio of bismuth atoms to the total surface area of the spherical copper powder and fine copper powder is 0.48 × 0.25 / 209 / [(80 × 1600 + 20 × 26000) / 10000] ≈8.88 μmol / m 2 . .

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。該焼成物を平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere. The specific volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness.

下記の表3に、実施例3C−1、実施例3D−1の導電性銅ペーストの組成を示す。また、銅ペースト塗布膜の平均膜厚、焼成物を平均膜厚、算出した体積固有抵抗率も併せて示す。   Table 3 below shows the compositions of the conductive copper pastes of Example 3C-1 and Example 3D-1. The average film thickness of the copper paste coating film, the average film thickness of the fired product, and the calculated volume specific resistivity are also shown.

Figure 0005506042
Figure 0005506042

実施例1、実施例2と比較して、実施例3C−1、実施例3B−2、実施例3−1、実施例3−8では、利用する球状銅粉の平均粒径が小さく、また、球状銅粉と微細銅粉の配合比率は、80:20と、球状銅粉の比率が増している。従って、実施例1、実施例2と比較して、実施例3C−1、実施例3B−2、実施例3−1、実施例3−8では、球状銅粉相互の接触部位の密度が有意に増加している。   Compared with Example 1 and Example 2, in Example 3C-1, Example 3B-2, Example 3-1, and Example 3-8, the average particle diameter of the spherical copper powder used is small, The blending ratio of spherical copper powder and fine copper powder is 80:20, and the ratio of spherical copper powder is increased. Therefore, compared with Example 1 and Example 2, in Example 3C-1, Example 3B-2, Example 3-1, and Example 3-8, the density of the contact part between spherical copper powders is significant. Has increased.

実施例3C−1、実施例3B−2と実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積比は、約0.32:1である。実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積合計(VCu-metal+VBi-metal)と、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)と比は、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:227であり、実施例3C−1、実施例3B−2では、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:228である。従って、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」は、実施例3−1の銅ペーストと比較し、実施例3C−1、実施例3B−2の銅ペーストが優ることは無い。従って、実施例3C−1、実施例3B−2の銅ペーストにおいては、球状銅粉相互の接触部位に充填される「銅ナノ粒子」のよる「接触抵抗の低減効果」と、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」が、同等の寄与を持つと判断される。 In Example 3C-1, Example 3B-2 and Example 3-1, the volume ratio of the metal bismuth atom derived from bismuth 2-ethylhexanoate (III) and the metal copper atom derived from copper oleate is about 0.32: 1. In Example 3-1, the volume total (V Cu-metal + V Bi-metal ) of metal bismuth atoms derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and copper oleate (V Cu-metal + V Bi-metal ), and the spherical copper The total volume of powder and fine copper powder (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) and ratio is (V Cu-metal + V Bi-metal ): (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) In Example 3C-1 and Example 3B-2, (V Cu-metal + V Bi-metal ) :( V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) is about 1: 228. is there. Accordingly, the “effect of reducing contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” filled in the contact area between the spherical copper powders is higher than that of the copper paste of Example 3-1. -1 and the copper paste of Example 3B-2 are not superior. Therefore, in the copper pastes of Example 3C-1 and Example 3B-2, the “reduction effect of contact resistance” by the “copper nanoparticles” filled in the contact portion between the spherical copper powders and the mutual contact between the spherical copper powders. It is judged that the “contact resistance reduction effect” by the “metal alloy of copper metal atoms and metal bismuth atoms” filled in the contact portion of the metal has the same contribution.

実施例1、実施例2と比較して、実施例3D−1、実施例3B−3、実施例3−1、実施例3−8では、利用する球状銅粉の平均粒径が小さく、また、球状銅粉と微細銅粉の配合比率は、80:20と、球状銅粉の比率が増している。従って、実施例1、実施例2と比較して、実施例3D−1、実施例3B−3、実施例3−1、実施例3−8では、球状銅粉相互の接触部位の密度が有意に増加している。   Compared with Example 1 and Example 2, in Example 3D-1, Example 3B-3, Example 3-1, and Example 3-8, the average particle size of the spherical copper powder used is small, The blending ratio of spherical copper powder and fine copper powder is 80:20, and the ratio of spherical copper powder is increased. Therefore, compared with Example 1 and Example 2, in Example 3D-1, Example 3B-3, Example 3-1, and Example 3-8, the density of the contact part between spherical copper powders is significant. Has increased.

実施例3B−3と実施例3−1では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積比は、約0.32:1であるが、実施例3D−1では、オレイン酸銅に由来する金属銅原子は存在しない。実施例3B−3では、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)に由来する金属ビスマス原子とオレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積合計(VCu-metal+VBi-metal)と、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)と比は、(VCu-metal+VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:228であり、本実施例3D−1では、(VBi-metal):(VCu-powder+VCu-fine-powder)は、約1:912である。従って、本実施例3D−3の銅ペーストにおける、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属ビスマス原子」による「接触抵抗の低減効果」は、実施例3B−1の銅ペーストにおける、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属銅原子と金属ビスマス原子のと合金」による「接触抵抗の低減効果」よりも優ることは無い。従って、実施例3D−1の銅ペーストにおいては、球状銅粉相互の接触部位に充填される「銅ナノ粒子」のよる「接触抵抗の低減効果」と、球状銅粉相互の接触部位に充填される「金属ビスマス原子」による「接触抵抗の低減効果」が、同等の寄与を持つと判断される。 In Example 3B-3 and Example 3-1, the volume ratio of the metal bismuth atom derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and the copper metal atom derived from copper oleate is about 0.32: 1. However, in Example 3D-1, there are no metallic copper atoms derived from copper oleate. In Example 3B-3, the volume total (V Cu-metal + V Bi-metal ) of metal bismuth atoms derived from bismuth (III) 2-ethylhexanoate and copper oleate and the spherical copper The total volume of powder and fine copper powder (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) and ratio is (V Cu-metal + V Bi-metal ): (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) In this example 3D-1, (V Bi-metal ) :( V Cu-powder + V Cu-fine-powder ) is about 1: 912. Therefore, in the copper paste of Example 3D-3, the “effect of reducing contact resistance” by the “metal bismuth atoms” filled in the contact portions between the spherical copper powders is spherical in the copper paste of Example 3B-1. There is no advantage over the “reduction effect of contact resistance” by the “metal copper atom and metal bismuth atom alloy” filled in the contact area between the copper powders. Therefore, in the copper paste of Example 3D-1, the “contact resistance reduction effect” by the “copper nanoparticles” filled in the contact sites between the spherical copper powders and the contact sites between the spherical copper powders are filled. It is judged that “the effect of reducing contact resistance” by “metal bismuth atoms” has an equivalent contribution.

(実施例3E−1、実施例3E−2)
(実施例3F−1、実施例3F−2)
実施例3E−1、実施例3E−2、実施例3F−1、実施例3F−2の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 3E-1, Example 3E-2)
(Example 3F-1, Example 3F-2)
The conductive copper pastes of Example 3E-1, Example 3E-2, Example 3F-1, and Example 3F-2 are prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine.

実施例3E−1では、オレイン酸銅6.6質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン3.36分子に選択されている。   In Example 3E-1, 6.6 parts by mass of copper oleate is dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine to prepare an amine solution of an amine complex of copper oleate in advance. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 3.36 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

実施例3E−1では、オレイン酸銅1.0質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン2.0質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン3.36分子に選択されている。   In Example 3E-1, 1.0 part by mass of copper oleate is dissolved in 2.0 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate is prepared in advance. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 3.36 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

第一の有機溶媒として利用する脂肪族多価アルコールは、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(分子量:146.23、融点:−40℃、沸点:245℃)である。   The aliphatic polyhydric alcohol used as the first organic solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol (molecular weight: 146.23, melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.).

実施例3E−1、実施例3E−2では、焼結助剤を添加している。   In Example 3E-1 and Example 3E-2, a sintering aid is added.

焼結助剤として利用するカルボン酸金属塩は、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)である。具体的には、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液(和光純薬工業製、ビスマス含有率25質量%)を使用し、所定量の2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)を添加する。   The carboxylic acid metal salt used as a sintering aid is bismuth (III) 2-ethylhexanoate. Specifically, bismuth (III) 2-ethylhexanoate / 2-ethylhexanoic acid solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, bismuth content 25% by mass) is used, and a predetermined amount of bismuth 2-ethylhexanoate (III ) Is added.

三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅をジブチルアミノプロピルアミン中に溶解した溶液の所定量と、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)/2−エチルヘキサン酸溶液0.48質量部と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの所定量を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   A predetermined amount of a solution obtained by dissolving copper oleate in dibutylaminopropylamine in 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM and 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y, and bismuth 2-ethylhexanoate (III) / 2 -0.48 part by mass of ethylhexanoic acid solution and a predetermined amount of 2-ethyl-1,3-hexanediol are mixed. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の表面積の総和に対するビスマス原子の添加比率は、0.48×0.25/209/[(80×1600+20×26000)/10000]≒8.88μmol/m2となっている。 The addition ratio of bismuth atoms to the total surface area of the spherical copper powder and fine copper powder is 0.48 × 0.25 / 209 / [(80 × 1600 + 20 × 26000) / 10000] ≈8.88 μmol / m 2 . .

実施例3F−1、実施例3F−2では、焼結助剤を添加していない。   In Example 3F-1 and Example 3F-2, no sintering aid is added.

三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅をジブチルアミノプロピルアミン中に溶解した溶液の所定量と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの所定量を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   A predetermined amount of a solution obtained by dissolving copper oleate in dibutylaminopropylamine in 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM and 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y, and 2-ethyl-1,3-hexanediol Mix a predetermined amount. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。該焼成物を平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere. The specific volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness.

下記の表4に、実施例3E−1、実施例3E−2、実施例3F−1、実施例3F−2の導電性銅ペーストの組成を示す。また、銅ペースト塗布膜の平均膜厚、焼成物を平均膜厚、算出した体積固有抵抗率も併せて示す。   Table 4 below shows the compositions of the conductive copper pastes of Example 3E-1, Example 3E-2, Example 3F-1, and Example 3F-2. The average film thickness of the copper paste coating film, the average film thickness of the fired product, and the calculated volume specific resistivity are also shown.

Figure 0005506042
Figure 0005506042

実施例3E−1では、上述の実施例3−1と比較すると、オレイン酸銅ならびに2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)1分子に対する、ジブチルアミノプロピルアミンの含有比率は大幅に低下しているが、オレイン酸銅または2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミンが2分子以上含まれている。従って、実施例3−1と同様に、実施例3E−1においても、オレイン酸銅のアミン錯体と同様に、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)もアミン錯体を形成した後、その還元が進行していると推断される。   In Example 3E-1, the content ratio of dibutylaminopropylamine with respect to copper oleate and one molecule of bismuth (III) 2-ethylhexanoate is greatly reduced as compared with Example 3-1 described above. Two or more molecules of dibutylaminopropylamine are contained per molecule of copper oleate or bismuth (III) 2-ethylhexanoate. Therefore, similarly to Example 3-1, also in Example 3E-1, similarly to the amine complex of copper oleate, bismuth (III) 2-ethylhexanoate forms an amine complex, and then its reduction proceeds. It is presumed that

上記の実施例3−1と比較し、実施例3E−1では、オレイン酸銅に由来する金属銅原子の体積が2倍となっている。従って、実施例3−1における、VCu-metal:VBi-metal=1:0.32に対して、本実施例3E−1では、VCu-metal:VBi-metal=1:0.16となっている。また、本実施例3E−1のVCu-metal:VBi-metal=1:0.16は、実施例3−2における、VCu-metal:VBi-metal=1:0.15とほぼ等しい。 Compared with said Example 3-1, in Example 3E-1, the volume of the metal copper atom derived from copper oleate is doubled. Accordingly, V Cu-metal : V Bi-metal = 1: 0.32 in Example 3-1, but in this Example 3E-1, V Cu-metal : V Bi-metal = 1: 0. It is 16. Further, V Cu-metal : V Bi-metal = 1: 0.16 in Example 3E-1 is substantially equal to V Cu-metal : V Bi-metal = 1: 0.15 in Example 3-2. equal.

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)と比較すると、金属ビスマスの抵抗率 120μΩ・cm(20℃)は、桁違いに大きい。しかし、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に起因する、接触部位における接触抵抗の変化は、「接触面積の拡大」と、接触部位における「金属銅原子と金属ビスマス原子との合金化による抵抗率の増加」の二つの要素のバランスに依存する。実施例3−2と同様に、該実施例3E−1でも、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、前述の実施例3−8と比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。   Compared to the resistivity of metallic copper, 1.673 μΩ · cm (30 ° C.), the resistivity of metallic bismuth, 120 μΩ · cm (20 ° C.), is much larger. However, the change in contact resistance at the contact site due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate is due to “expansion of the contact area” and “alloying metal copper atoms and metal bismuth atoms at the contact sites. Depends on the balance of the two factors of "increased resistivity". Similar to Example 3-2, also in Example 3E-1, the contribution of “expansion of contact area” due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate is relatively large. Compared with -8, the effect of reducing the contact resistance is obtained.

実施例3E−2でも、上述の実施例3−1と比較すると、オレイン酸銅ならびに2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)1分子に対する、ジブチルアミノプロピルアミンの含有比率は大幅に低下しているが、オレイン酸銅または2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミンが2分子以上含まれている。従って、実施例3−1と同様に、実施例3E−2においても、オレイン酸銅のアミン錯体と同様に、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)もアミン錯体を形成した後、その還元が進行していると推断される。   Even in Example 3E-2, the content ratio of dibutylaminopropylamine with respect to one molecule of copper oleate and bismuth (III) 2-ethylhexanoate is significantly lower than that of Example 3-1 described above. Two or more molecules of dibutylaminopropylamine are contained per molecule of copper oleate or bismuth (III) 2-ethylhexanoate. Therefore, as in Example 3-1, in Example 3E-2, as in the case of the copper oleate complex, bismuth (III) 2-ethylhexanoate forms an amine complex, and then its reduction proceeds. It is presumed that

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)と比較すると、金属ビスマスの抵抗率 120μΩ・cm(20℃)は、桁違いに大きい。しかし、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に起因する、接触部位における接触抵抗の変化は、「接触面積の拡大」と、接触部位における「金属銅原子と金属ビスマス原子との合金化による抵抗率の増加」の二つの要素のバランスに依存する。実施例3−4と同様に、該実施例3E−2でも、2−エチルヘキサン酸ビスマス(III)の添加に因る「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、前述の実施例3−8と比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。   Compared to the resistivity of metallic copper, 1.673 μΩ · cm (30 ° C.), the resistivity of metallic bismuth, 120 μΩ · cm (20 ° C.), is much larger. However, the change in contact resistance at the contact site due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate is due to “expansion of the contact area” and “alloying metal copper atoms and metal bismuth atoms at the contact sites. Depends on the balance of the two factors of "increased resistivity". Similar to Example 3-4, also in Example 3E-2, the contribution of “expansion of contact area” due to the addition of bismuth (III) 2-ethylhexanoate was relatively large. Compared with -8, the effect of reducing the contact resistance is obtained.

実施例3−8においては、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン6.7分子が添加されているが、実施例3F−1では、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン2.7分子しか添加されていない。その結果、実施例3−8では、オレイン酸銅から生成する銅原子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン4分子が配位した状態となるが、実施例3F−1では、オレイン酸銅から生成する銅原子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン2分子が配位した状態しか達成できない。そのため、実施例3F−1では、オレイン酸銅から生成する銅原子の相当部分は、液中で凝集して、凝集体を構成し、銅粉や微細銅粉の表面に付着しており、結果として、銅粉相互の狭い隙間、銅粉と微細銅粉との狭い隙間に充填される銅原子の量は、実施例3−8の場合よりも、大幅に減少していると推定される。その結果、実施例3F−1では、前述の実施例3−8と比較すると、接触抵抗の低減の効果は寧ろ劣っていると、判断される。   In Example 3-8, 6.7 molecules of dibutylaminopropylamine is added per copper oleate molecule, but in Example 3F-1, dibutylaminopropylamine 2. Only 7 molecules are added. As a result, in Example 3-8, 4 molecules of dibutylaminopropylamine are coordinated to the copper atom generated from copper oleate, but in Example 3F-1, it is generated from copper oleate. Only a state where two molecules of dibutylaminopropylamine are coordinated to a copper atom can be achieved. Therefore, in Example 3F-1, a considerable portion of copper atoms generated from copper oleate aggregates in the liquid to form an aggregate, and adheres to the surface of copper powder or fine copper powder. As described above, it is estimated that the amount of copper atoms filled in the narrow gap between the copper powders and the narrow gap between the copper powder and the fine copper powder is significantly reduced as compared with the case of Example 3-8. As a result, in Example 3F-1, it is determined that the effect of reducing contact resistance is rather inferior to that of Example 3-8 described above.

実施例3−8においては、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン6.7分子が添加されているが、実施例3F−1でも、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン6.5分子が添加されている。その結果、実施例3−8では、オレイン酸銅から生成する銅原子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン4分子が配位した状態となるが、実施例3F−1でも、オレイン酸銅から生成する銅原子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン4分子が配位した状態が達成されている。そのため、実施例3F−2では、銅粉相互の狭い隙間、銅粉と微細銅粉との狭い隙間に充填される銅原子の量は、実施例3−8の場合の約1/2となっていると推定される。その結果、実施例3F−2では、前述の実施例3−8と比較すると、接触抵抗の低減の効果は低いものの、前記実施例3F−1と比較すると、接触抵抗の低減の効果は優っていると判断される。   In Example 3-8, 6.7 molecules of dibutylaminopropylamine are added per 1 molecule of copper oleate, but in Example 3F-1, 6.2 of dibutylaminopropylamine per 1 molecule of copper oleate. Five molecules are added. As a result, in Example 3-8, 4 molecules of dibutylaminopropylamine are coordinated to the copper atom generated from copper oleate, but Example 3F-1 also generates from copper oleate. A state in which four molecules of dibutylaminopropylamine are coordinated to a copper atom is achieved. Therefore, in Example 3F-2, the amount of copper atoms filled in the narrow gap between the copper powders and the narrow gap between the copper powder and the fine copper powder is about ½ of that in Example 3-8. It is estimated that As a result, in Example 3F-2, the effect of reducing contact resistance is low compared to Example 3-8 described above, but the effect of reducing contact resistance is superior compared to Example 3F-1. It is judged that

(実施例4−1)
本実施例4−1の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 4-1)
The conductive copper paste of Example 4-1 is prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。本実施例4−1では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン7分子に選択されている。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine. In this Example 4-1, 3.3 parts by mass of copper oleate is dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate is prepared in advance. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 7 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

第一の有機溶媒として利用する脂肪族多価アルコールは、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(分子量:146.23、融点:−40℃、沸点:245℃)である。   The aliphatic polyhydric alcohol used as the first organic solvent is 2-ethyl-1,3-hexanediol (molecular weight: 146.23, melting point: −40 ° C., boiling point: 245 ° C.).

焼結助剤として利用するカルボン酸金属塩は、2−エチルヘキサン酸錫(II)(和光純薬工業製、分子量405.12)である。   The carboxylic acid metal salt used as a sintering aid is tin (II) 2-ethylhexanoate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., molecular weight 405.12).

三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅3.3質量部をジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部中に溶解した溶液と、2−エチルヘキサン酸錫(II)0.23質量部と、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール3質量部を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   A solution prepared by dissolving 3.3 parts by mass of copper oleate in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine in 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM, 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y, and 2-ethylhexane 0.23 parts by mass of tin (II) acid and 3 parts by mass of 2-ethyl-1,3-hexanediol are mixed. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の表面積の総和に対する錫原子の添加比率は、0.23×405.12/[(80×1600+20×26000)/10000]≒9μmol/m2となっている。添加された該2−エチルヘキサン酸錫(II)が全て還元され、金属錫が生成すると仮定すると、金属銅の密度8.95g/cm3(20℃)、金属錫の密度7.265g/cm3(20℃)とすると、2−エチルヘキサン酸錫(II)の還元により生成する金属錫の体積VSn-metalと、前記球状銅粉と微細銅粉の体積の総和(VCu-powder+VCu-fine-powder)の比率、(VCu-powder+VCu-fine-powder):VSn-metalは、1210:1と算出される。 The addition ratio of tin atoms to the total surface area of the spherical copper powder and fine copper powder is 0.23 × 405.12 / [(80 × 1600 + 20 × 26000) / 10000] ≈9 μmol / m 2 . Assuming that all the added tin (II) 2-ethylhexanoate is reduced to form metallic tin, the density of metallic copper is 8.95 g / cm 3 (20 ° C.) and the density of metallic tin is 7.265 g / cm. 3 (20 ° C.), the volume V Sn-metal of metallic tin produced by the reduction of tin (II) 2-ethylhexanoate and the total volume of the spherical copper powder and fine copper powder (V Cu-powder + V (Cu-fine-powder ) ratio, (V Cu-powder + V Cu-fine-powder ): V Sn-metal is calculated as 1210: 1.

また、オレイン酸銅((CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO)2Cu(II))のアミン錯体と、2−エチルヘキサン酸錫(II)((CH3(CH2)4CH(C2H5)COO)2Sn(II))との添加比率は、オレイン酸銅のアミン錯体:2−エチルヘキサン酸錫(II)は、1分子:0.12分子と算出される。該銅ペースト中には、オレイン酸銅または2−エチルヘキサン酸錫(II)1分子当たり、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが3.75分子、ジブチルアミノプロピルアミンが6.25分子存在している。 In addition, an amine complex of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) and tin (II) 2-ethylhexanoate ((CH 3 (CH 2) 4 addition ratio between CH (C 2 H 5) COO ) 2 Sn (II)) is an amine complex of oleic acid copper: tin 2-ethylhexanoate (II) is one molecule: and 0.12 molecules Calculated. In the copper paste, 3.75 molecules of 2-ethyl-1,3-hexanediol and 6.25 molecules of dibutylaminopropylamine are present per molecule of copper oleate or tin (II) 2-ethylhexanoate. doing.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和と、オレイン酸銅中の銅との原子数の比率、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和):(オレイン酸銅中の銅との原子数)は、299:1(100:0.334)となっている。また、球状銅粉と微細銅粉の金属銅1モル当たり、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール0.013モルが含まれている。   Sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder and the ratio of the number of copper atoms in the copper oleate, (sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder): (oleic acid The number of atoms with copper in the copper is 299: 1 (100: 0.334). Further, 0.013 mol of 2-ethyl-1,3-hexanediol is contained per 1 mol of metallic copper of the spherical copper powder and fine copper powder.

なお、オレイン酸銅の密度0・95g/cm3(20℃)、ジブチルアミノプロピルアミンの密度0.826g/cm3(20℃)であるので、前記オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液10gの体積は、11.6cm3と見積もれる。 The density 0 · 95g / cm 3 of oleic acid copper (20 ° C.), since the density 0.826 g / cm 3 of dibutylaminopropylamine (20 ° C.), the oleic acid copper amine complex of the amine solution 10g The volume can be estimated as 11.6 cm 3 .

また、2−エチルヘキサン酸錫(II)の密度は、1.251g/cm3(20℃)である。 The density of tin (II) 2-ethylhexanoate is 1.251 g / cm 3 (20 ° C.).

調製された銅ペースト中における、前記球状銅粉と微細銅粉の体積比率は、42.96体積%となっている。   The volume ratio of the said spherical copper powder and fine copper powder in the prepared copper paste is 42.96 volume%.

また、3.3質量部のオレイン酸銅中の銅が、全て金属銅原子に還元されると、オレイン酸銅に由来する金属銅原子の合計は、0.334質量部となる。0.23質量部の2−エチルヘキサン酸錫(II)中の錫が、全て金属錫原子に還元されると、2−エチルヘキサン酸錫(II)に由来する金属錫原子の合計は、0.067質量部となる。従って、銅ペースト100容量部に対する、2−エチルヘキサン酸錫(II)に由来する金属錫原子、オレイン酸銅に由来する金属銅原子、球状銅粉と微細銅粉の体積の合計は、43.14容量部となる。   Moreover, when all the copper in 3.3 mass parts copper oleate is reduce | restored to a metal copper atom, the sum total of the metal copper atom originating in a copper oleate will be 0.334 mass part. When all the tin in 0.23 parts by mass of tin (2-ethylhexanoate) is reduced to metal tin atoms, the total number of metal tin atoms derived from tin (2-ethylhexanoate) is 0. 0.067 parts by mass. Therefore, the total volume of the metal tin atom derived from tin (II) 2-ethylhexanoate, the metal copper atom derived from copper oleate, the spherical copper powder and the fine copper powder with respect to 100 parts by volume of the copper paste is 43. 14 capacity parts.

調製された銅ペーストの液粘度は、3Pa・s(スパイラル回転粘度計 10rpm 25℃)であった。   The liquid viscosity of the prepared copper paste was 3 Pa · s (spiral rotational viscometer 10 rpm 25 ° C.).

まず、該銅ペースト中に分散されている、球状銅粉と微細銅粉の表面は、液相中に含まれる、ジブチルアミノプロピルアミン、または2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが、溶媒和(吸着)している。表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。一方、球状銅粉と微細銅粉の表面には、部分的に表面酸化膜が存在している。該表面酸化膜を構成する、酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物に対して、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールが、そのヒドロキシル基(>CH−OH)を利用して、該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)と水素結合型の分子間結合を行っている。その際、表面酸化膜の還元は、下記の二つの素過程を経由して進行すると、推定される。 First, the surface of spherical copper powder and fine copper powder dispersed in the copper paste is solvated with dibutylaminopropylamine or 2-ethyl-1,3-hexanediol contained in the liquid phase. (Adsorption). Dibutylaminopropylamine is coordinated to the metallic copper exposed on the surface by utilizing the lone electron pair of the amino group (—NH 2 ). On the other hand, a surface oxide film partially exists on the surfaces of the spherical copper powder and the fine copper powder. With respect to the copper oxide corresponding to copper oxide (CuO) constituting the surface oxide film, 2-ethyl-1,3-hexanediol uses the hydroxyl group (> CH—OH), Hydrogen-bonded intermolecular bonding is performed with oxygen atoms (Cu—O—Cu) in the copper oxide. At that time, it is presumed that the reduction of the surface oxide film proceeds via the following two elementary processes.

水素ガスを含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)は、該銅酸化物と反応し、下記の酸化・還元反応を起こす。   When heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the hydroxyl group (> CH—OH) of 2-ethyl-1,3-hexanediol reacts with the copper oxide, and the following oxidation / reduction reaction Wake up.

CuO + (>CH−OH) → Cu + (>C=O) + H2O↑ CuO + (> CH—OH) → Cu + (> C═O) + H 2 O ↑

2−エチル−1,3−ヘキサンジオール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子(Cu)上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子(Cu)上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 The reaction product (> C═O) derived from 2-ethyl-1,3-hexanediol is a fine copper powder, a metal copper atom (Cu) exposed on the surface of the copper powder, and its oxo group (> C═O). Coordination can be performed using the π electrons of O). In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to the oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom (Cu), so that the original It is possible to convert to a hydroxyl group (> CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH) (> C = O) + H 2 → (> CH—OH)

元のヒドロキシル基(>CH−OH)の再生がなされた、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールは、再び、表面酸化膜を構成する該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)に溶媒和(吸着)することができる。   The 2-hydroxy-1,3-hexanediol, in which the original hydroxyl group (> CH—OH) has been regenerated, again becomes an oxygen atom (Cu—O—Cu) in the copper oxide constituting the surface oxide film. ) Can be solvated (adsorbed).

見かけ上、水素ガスを含む還元性雰囲気から供給される、水素分子(H2)を利用して、表面酸化膜の還元が進行する。 Apparently, the reduction of the surface oxide film proceeds using hydrogen molecules (H 2 ) supplied from a reducing atmosphere containing hydrogen gas.

一方、該銅ペースト中、オレイン酸銅のアミン錯体((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II):2((C492N(CH23NH2))は、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの混合液中に溶解されている。2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの存在下、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)のオキソ基(>C=O)への変換と、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元反応が進行する。 On the other hand, in the copper paste, an amine complex of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) is dissolved in a mixture of dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3-hexanediol. When heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere in the presence of 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol represented by the following reaction formula: Conversion of a hydroxyl group (> CH—OH) to an oxo group (> C═O) and a reduction reaction of the amine complex of copper oleate proceed.

(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO)2Cu(II):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>CH−OH)
→ 2CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH+(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>C=O)
(CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (> CH-OH)
→ 2CH 3 (CH 2) 7 CH = CH (CH 2) 7 COOH + (Cu (0): 2 ((C 4 H 9) 2 N (CH 2) 3 NH 2) + (> C = O)

さらに、該銅ペースト中、2−エチルヘキサン酸錫(II)は、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの混合液中に溶解されている。従って、2−エチルヘキサン酸錫(II)にジブチルアミノプロピルアミンが配位した、2−エチルヘキサン酸錫(II)のアミン錯体((CH3(CH24CH(C25)COO)2Sn(II):2((C492N(CH23NH2))が形成されると推断される。2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの存在下、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)のオキソ基(>C=O)への変換と、該2−エチルヘキサン酸錫(II)のアミン錯体の還元反応が進行すると推断される。 Further, in the copper paste, tin (II) 2-ethylhexanoate is dissolved in a mixed solution of dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3-hexanediol. Therefore, an amine complex ((CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) COO) of tin (II) 2-ethylhexanoate in which dibutylaminopropylamine is coordinated to tin (II) 2-ethylhexanoate ) 2 Sn (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) is presumed to be formed. When heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere in the presence of 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol represented by the following reaction formula: It is presumed that the conversion of the hydroxyl group (> CH—OH) to the oxo group (> C═O) and the reduction reaction of the amine complex of 2-ethylhexanoic acid tin (II) proceed.

(CH3(CH2)4CH(C2H5)COO)2Sn(II):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>CH−OH)
→ 2CH3(CH2)4CH(C2H5)COOH+(Sn(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>C=O)
(CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) COO) 2 Sn (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (> CH—OH)
→ 2CH 3 (CH 2 ) 4 CH (C 2 H 5 ) COOH + (Sn (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (> C═O)

すなわち、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元によって生成する金属銅原子は、ジブチルアミノプロピルアミンが二座配位子として、2分子配位した形状となっている。該2−エチルヘキサン酸錫(II)のアミン錯体の還元によって生成する金属錫原子も、ジブチルアミノプロピルアミンが二座配位子として、2分子配位した形状となっている。金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)と金属錫原子(Sn(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、最終的に、銅粉、微細銅粉の表面の金属銅原子を核として、金属銅原子と金属錫原子からなる凝集体を形成する。 That is, the metal copper atom generated by the reduction of the amine complex of copper oleate has a shape in which two molecules are coordinated with dibutylaminopropylamine as a bidentate ligand. The metal tin atom produced by the reduction of the amine complex of tin (II) 2-ethylhexanoate has a shape in which two molecules are coordinated with dibutylaminopropylamine as a bidentate ligand. Metal copper atom (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and metal tin atom (Sn (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) finally forms an aggregate composed of metallic copper atoms and metallic tin atoms with the metallic copper atoms on the surface of the copper powder and fine copper powder as nuclei.

2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)と金属錫原子(Sn(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子と金属錫原子からなる凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子と金属錫原子からなる凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子と金属錫原子からなる凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 Dibutylaminopropylamine and 2-ethyl-1,3-hexanediol evaporate during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, metallic copper atoms (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) and metallic tin atoms (Sn (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) is a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, copper powder. Aggregates composed of metallic copper atoms and metallic tin atoms are formed preferentially, so a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The narrow gap is filled with an aggregate composed of the metal copper atoms and metal tin atoms.After the firing, fine copper powder, the periphery of the contact area between the copper powder, the underlayer and the fine copper In the vicinity of the contact area of the powder and copper powder, the aggregation of the metal copper atom and the metal tin atom, and the fine copper powder and copper powder proceed to be integrated. Contact area, ground Fine copper powder, the contact sites of the copper powder, the expansion of the contact area is made.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)、2−エチルヘキサン酸錫(II)のアミン錯体の還元に伴って、副生される2−エチルヘキサン酸(沸点:228℃)は、分散溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸、2−エチルヘキサン酸は、分散溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオールと同様に、徐々に蒸散される。 In addition, by the reduction | restoration of the amine complex of the oleic acid (boiling point: 286 degreeC) and 2-ethylhexanoic acid tin (II) byproduced by the reduction | restoration of the amine complex of copper oleate, 2 byproduced -Ethylhexanoic acid (boiling point: 228 ° C) is once dissolved in the dispersion solvent 2-ethyl-1,3-hexanediol. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, oleic acid and 2-ethylhexanoic acid are gradually evaporated in the same manner as the dispersion solvent 2-ethyl-1,3-hexanediol. .

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点は、分散溶媒の2−エチル−1,3−ヘキサンジオールの沸点より低いため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度は相対的に速い。その結果、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する、
調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜の平均厚さは、55μmであった。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。
In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. Since the boiling point of dibutylaminopropylamine is lower than that of the dispersion solvent 2-ethyl-1,3-hexanediol, the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is relatively fast. As a result, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase is reduced, and the coordinative bonding of dibutylaminopropylamine with metal copper exposed on the surface of copper powder and fine copper powder is reduced. The withdrawal is promoted. Finally, in the contact area between the fine copper powder and the copper powder, when the metal copper exposed on the surface is in direct contact, the sintering proceeds.
The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The average thickness of the copper paste coating film was 55 μm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere.

得られた焼成物の平均膜厚は、43μmであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、11μΩ・cmであった。   The average film thickness of the obtained fired product was 43 μm. The volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value, assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness. The calculated volume resistivity was 11 μΩ · cm.

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)に対して、得られた焼成物の体積固有抵抗率11μΩ・cmは、5.8倍となっている。   The volume specific resistivity 11 μΩ · cm of the obtained fired product is 5.8 times that of the resistivity of metallic copper 1.673 μΩ · cm (30 ° C.).

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)と比較すると、金属錫の抵抗率 11μΩ・cm(20℃)は、約7倍と大きいが、金属ビスマスの抵抗率 120μΩ・cm(20℃)と比較すると、約1/10である。2−エチルヘキサン酸錫(II)の添加に起因する、接触部位における接触抵抗の変化は、「接触面積の拡大」と、接触部位における「金属銅原子と金属錫原子との合金化による抵抗率の増加」の二つの要素のバランスに依存する。該実施例4−1では、2−エチルヘキサン酸錫(II)の添加に因る「接触面積の拡大」の寄与が相対的に大きく、前述の実施例3−8と比較すると、接触抵抗の低減の効果が得られている。   Compared to the resistivity of metallic copper, 1.673 μΩ · cm (30 ° C.), the resistivity of metallic tin, 11 μΩ · cm (20 ° C.), is about seven times larger, but the resistivity of metal bismuth is 120 μΩ · cm (20 ° C. ) And about 1/10. The change in contact resistance at the contact site caused by the addition of tin (II) 2-ethylhexanoate is “expansion of contact area” and “resistivity due to alloying of metal copper atoms and metal tin atoms at the contact sites”. Depends on the balance of the two factors. In Example 4-1, the contribution of “expansion of contact area” due to the addition of tin (II) 2-ethylhexanoate is relatively large, and compared with Example 3-8 described above, the contact resistance Reduction effect is obtained.

(実施例5−1)〜(実施例5−10)
実施例5−1〜実施例5−10の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 5-1) to (Example 5-10)
The conductive copper pastes of Example 5-1 to Example 5-10 are prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。実施例5−1〜実施例5−10では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン7分子に選択されている。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine. In Example 5-1 to Example 5-10, 3.3 parts by mass of copper oleate was dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate was prepared in advance. Yes. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 7 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

第一の有機溶媒として、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(分子量:146.23、融点:−40℃、沸点:245℃)に代えて、下記のアルコール性ヒドロキシル基を有する溶媒を利用している。
(実施例5−1)
1,2−ヘキサンジオール(分子量118.17、融点:−25℃、沸点223℃)、
(実施例5−2)
1,3−ブタンジオール(分子量90.12、融点:<−50℃、沸点208℃)、
(実施例5−3)
1,4−ブタンジオール(分子量90.12、融点:20.1℃、沸点235℃)、
(実施例5−4)
1−デカノール(分子量158.3、融点:6.4℃、沸点232.9℃)、
(実施例5−5)
トリエチレングリコールモノブチルエーテル(TEGBE、分子量206.08、融点−48℃、沸点271℃)
(実施例5−6)
グリセリン(1,2,3−プロパントリオール、分子量92.10、融点18.07℃、沸点290.5℃)、
(実施例5−7)
1,2,6−ヘキサントリオール(分子量134.17、融点25℃、沸点220℃)、
(実施例5−8)
ジプロピレングリコールモノブチルエーテル(分子量190.29、沸点231℃)
(実施例5−9)
トリプロピレングリコール(分子量192、沸点268℃)
(実施例5−10)
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(分子量206.3、沸点242℃)
焼結助剤は、添加されていない。
As the first organic solvent, instead of 2-ethyl-1,3-hexanediol (molecular weight: 146.23, melting point: -40 ° C, boiling point: 245 ° C), a solvent having the following alcoholic hydroxyl group is used. doing.
(Example 5-1)
1,2-hexanediol (molecular weight 118.17, melting point: -25 ° C, boiling point 223 ° C),
(Example 5-2)
1,3-butanediol (molecular weight 90.12, melting point: <-50 ° C, boiling point 208 ° C),
(Example 5-3)
1,4-butanediol (molecular weight 90.12, melting point: 20.1 ° C., boiling point 235 ° C.),
(Example 5-4)
1-decanol (molecular weight 158.3, melting point: 6.4 ° C., boiling point 232.9 ° C.),
(Example 5-5)
Triethylene glycol monobutyl ether (TEGBE, molecular weight 206.08, melting point -48 ° C, boiling point 271 ° C)
(Example 5-6)
Glycerin (1,2,3-propanetriol, molecular weight 92.10, melting point 18.07 ° C., boiling point 290.5 ° C.),
(Example 5-7)
1,2,6-hexanetriol (molecular weight 134.17, melting point 25 ° C., boiling point 220 ° C.),
(Example 5-8)
Dipropylene glycol monobutyl ether (molecular weight 190.29, boiling point 231 ° C.)
(Example 5-9)
Tripropylene glycol (molecular weight 192, boiling point 268 ° C)
(Example 5-10)
Tripropylene glycol monomethyl ether (molecular weight 206.3, boiling point 242 ° C)
No sintering aid is added.

三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅3.3質量部をジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部中に溶解した溶液と、前記の各種溶媒3質量部を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   A solution prepared by dissolving 3.3 parts by mass of copper oleate in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine in 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM, 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y, and the above various solvents Mix 3 parts by weight. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和と、オレイン酸銅中の銅との原子数の比率、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和):(オレイン酸銅中の銅との原子数)は、299:1(100:0.334)となっている。   Sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder and the ratio of the number of copper atoms in the copper oleate, (sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder): (oleic acid The number of atoms with copper in the copper is 299: 1 (100: 0.334).

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。該焼成物を平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere. The specific volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness.

下記の表5−1〜表5−3に、実施例5−1〜実施例5−10の導電性銅ペーストの組成を示す。また、銅ペースト塗布膜の平均膜厚、焼成物を平均膜厚、算出した体積固有抵抗率も併せて示す。   Tables 5-1 to 5-3 below show the compositions of the conductive copper pastes of Examples 5-1 to 5-10. The average film thickness of the copper paste coating film, the average film thickness of the fired product, and the calculated volume specific resistivity are also shown.

Figure 0005506042
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実施例5−1では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと1,2−ヘキサンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-1, transpiration of dibutylaminopropylamine and 1,2-hexanediol also proceeds during heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, along with the concentration of the liquid phase, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with a total of 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of metallic copper atoms are preferentially formed in a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when the firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, As a result, the contact area of the fine copper powder, the contact area between the copper powders, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder is increased. Is expanded.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒の1,2−ヘキサンジオール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒の1,2−ヘキサンジオールと同様に、徐々に蒸散される。 As the copper oleate amine complex is reduced, oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product is once dissolved in 1,2-hexanediol as the first organic solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, the oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the first organic solvent 1,2-hexanediol.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、分散溶媒の1,2−ヘキサンジオールの沸点(223℃)より僅か高い。その沸点の差は僅かであるので、ジブチルアミノプロピルアミンと1,2−ヘキサンジオールの蒸散速度には大きな差は無い。従って、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンは、液相中に溶出し、蒸散することで、離脱がなされる。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. The boiling point (238 ° C.) of dibutylaminopropylamine is slightly higher than the boiling point (223 ° C.) of 1,2-hexanediol as a dispersion solvent. Since the difference in boiling point is slight, there is no significant difference in the evaporation rate between dibutylaminopropylamine and 1,2-hexanediol. Therefore, dibutylaminopropylamine, which is coordinated to the copper metal exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, elutes into the liquid phase and evaporates, so that it can be detached. Made. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−2では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと1,3−ブタンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-2, transpiration of dibutylaminopropylamine and 1,3-butanediol also proceeds during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, along with the concentration of the liquid phase, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with a total of 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of metallic copper atoms are preferentially formed in a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when the firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, As a result, the contact area of the fine copper powder, the contact area between the copper powders, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder is increased. Is expanded.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒の1,3−ブタンジオール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒の1,3−ブタンジオールと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the amine complex of copper oleate is once dissolved in 1,3-butanediol as the first organic solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, the oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the first organic solvent 1,3-butanediol.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒の1,3−ブタンジオールの沸点(208℃)より高い。その沸点の差は然程大きくないので、ジブチルアミノプロピルアミンと1,3−ブタンジオールの蒸散速度には然程大きな差は無い。従って、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンは、液相中に溶出し、蒸散することで、離脱がなされる。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. The boiling point (238 ° C.) of dibutylaminopropylamine is higher than the boiling point (208 ° C.) of 1,3-butanediol as the first organic solvent. Since the difference in boiling point is not so large, there is no significant difference in the evaporation rate between dibutylaminopropylamine and 1,3-butanediol. Therefore, dibutylaminopropylamine, which is coordinated to the copper metal exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, elutes into the liquid phase and evaporates, so that it can be detached. Made. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−3では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと1,4−ブタンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-3, transpiration of dibutylaminopropylamine and 1,4-butanediol also proceeds during heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, along with the concentration of the liquid phase, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with a total of 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of metallic copper atoms are preferentially formed in a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when the firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, As a result, the contact area of the fine copper powder, the contact area between the copper powders, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder is increased. Is expanded.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒の1,4−ブタンジオール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒の1,4−ブタンジオールと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the copper oleate complex is once dissolved in 1,4-butanediol as the first organic solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, oleic acid is gradually evaporated in the same manner as 1,4-butanediol as the first organic solvent.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒の1,4−ブタンジオールの沸点(235℃)より僅かに高い。その沸点の差は小さいので、ジブチルアミノプロピルアミンと1,4−ブタンジオールの蒸散速度には大きな差は無い。従って、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンは、液相中に溶出し、蒸散することで、離脱がなされる。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. The boiling point of dibutylaminopropylamine (238 ° C.) is slightly higher than the boiling point of 1,4-butanediol (235 ° C.) of the first organic solvent. Since the difference in boiling point is small, there is no significant difference in the transpiration rate between dibutylaminopropylamine and 1,4-butanediol. Therefore, dibutylaminopropylamine, which is coordinated to the copper metal exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, elutes into the liquid phase and evaporates, so that it can be detached. Made. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−4では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと1−デカノールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-4, transpiration of dibutylaminopropylamine and 1-decanol also proceeds during heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, along with the concentration of the liquid phase, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with a total of 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of metallic copper atoms are preferentially formed in a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when the firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, As a result, the contact area of the fine copper powder, the contact area between the copper powders, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder is increased. Is expanded.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒の1−デカノール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒の1−デカノールと同様に、徐々に蒸散される。 In addition, with the reduction | restoration of the amine complex of copper oleate, the oleic acid (boiling point: 286 degreeC) byproduced once melt | dissolves in 1-decanol of a 1st organic solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, oleic acid is gradually evaporated in the same manner as 1-decanol as the first organic solvent.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒の1−デカノールの沸点(232.9℃)より僅かに高い。その沸点の差は大きくないので、ジブチルアミノプロピルアミンと1−デカノールの蒸散速度には大きな差は無い。従って、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンは、液相中に溶出し、蒸散することで、離脱がなされる。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. The boiling point of dibutylaminopropylamine (238 ° C.) is slightly higher than the boiling point of 1-decanol (232.9 ° C.) of the first organic solvent. Since the difference in boiling point is not large, there is no significant difference in the transpiration rate between dibutylaminopropylamine and 1-decanol. Therefore, dibutylaminopropylamine, which is coordinated to the copper metal exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, elutes into the liquid phase and evaporates, so that it can be detached. Made. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−5では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンとTEGBEの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-5, transpiration of dibutylaminopropylamine and TEGBE proceeds during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, along with the concentration of the liquid phase, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with a total of 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of metallic copper atoms are preferentially formed in a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when the firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, As a result, the contact area of the fine copper powder, the contact area between the copper powders, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder is increased. Is expanded.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒のTEGBE中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒のTEGBEと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the amine complex of copper oleate is once dissolved in TEGBE as the first organic solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, the oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the first organic solvent TEGBE.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒のTEGBEの沸点(271℃)より有意に低いため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度は相対的に速い。その結果、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. Since the boiling point of dibutylaminopropylamine (238 ° C.) is significantly lower than that of the first organic solvent TEGBE (271 ° C.), the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is relatively fast. As a result, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase is reduced, and the coordinative bonding of dibutylaminopropylamine with metal copper exposed on the surface of copper powder and fine copper powder is reduced. The withdrawal is promoted. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−6では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンとグリセリンの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-6, transpiration of dibutylaminopropylamine and glycerin also proceeds during heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, along with the concentration of the liquid phase, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with a total of 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of metallic copper atoms are preferentially formed in a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when the firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, As a result, the contact area of the fine copper powder, the contact area between the copper powders, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder is increased. Is expanded.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒のグリセリン中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒のグリセリンと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the amine complex of copper oleate is once dissolved in glycerin as the first organic solvent. Thereafter, when the heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, the oleic acid is gradually evaporated like the first organic solvent glycerin.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒のグリセリンの沸点(290.5℃)より有意に低いため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度は相対的に速い。その結果、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. Since the boiling point of dibutylaminopropylamine (238 ° C.) is significantly lower than that of the first organic solvent glycerol (290.5 ° C.), the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is relatively fast. As a result, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase is reduced, and the coordinative bonding of dibutylaminopropylamine with metal copper exposed on the surface of copper powder and fine copper powder is reduced. The withdrawal is promoted. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−7では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと1,2,6−ヘキサントリオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、合計4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-7, transpiration of dibutylaminopropylamine and 1,2,6-hexanetriol also proceeds during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, along with the concentration of the liquid phase, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with a total of 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of metallic copper atoms are preferentially formed in a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. The narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder are embedded with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when the firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, As a result, the contact area of the fine copper powder, the contact area between the copper powders, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder is increased. Is expanded.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒の1,2,6−ヘキサントリオール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒分散溶媒の1,2,6−ヘキサントリオールと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the copper oleate complex is once dissolved in the first organic solvent 1,2,6-hexanetriol. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the first organic solvent dispersion solvent 1,2,6-hexanetriol.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒の1,2,6−ヘキサントリオールの沸点(220℃)より若干高い。その沸点の差は然程大きくないので、ジブチルアミノプロピルアミンと1,2,6−ヘキサントリオールの蒸散速度には然程大きな差は無い。従って、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンは、液相中に溶出し、蒸散することで、離脱がなされる。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. The boiling point (238 ° C.) of dibutylaminopropylamine is slightly higher than the boiling point (220 ° C.) of 1,2,6-hexanetriol as the first organic solvent. Since the difference in boiling point is not so large, there is no significant difference in the evaporation rate between dibutylaminopropylamine and 1,2,6-hexanetriol. Therefore, dibutylaminopropylamine, which is coordinated to the copper metal exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, elutes into the liquid phase and evaporates, so that it can be detached. Made. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−8では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンとジプロピレングリコールモノブチルエーテルの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-8, transpiration of dibutylaminopropylamine and dipropylene glycol monobutyl ether also proceeds during heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of copper metal atoms are preferentially formed in the narrow gaps around the contact areas between the fine copper powder and the copper powder, and the narrow gaps around the contact areas between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. A narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder are filled with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of metal copper atoms, fine copper powder, copper As a result, the contact area between the fine copper powder and the contact area between the copper powder and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder is increased. Big is done.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒のジプロピレングリコールモノブチルエーテル中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒のジプロピレングリコールモノブチルエーテルと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the copper oleate complex is once dissolved in dipropylene glycol monobutyl ether as the first organic solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the first organic solvent dipropylene glycol monobutyl ether.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒のジプロピレングリコールモノブチルエーテルの沸点(231℃)同程度であるため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度も同程度である。その結果、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. Since the boiling point (238 ° C.) of dibutylaminopropylamine is about the same as the boiling point (231 ° C.) of dipropylene glycol monobutyl ether as the first organic solvent, the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is also about the same. As a result, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase is reduced, and the coordinative bonding of dibutylaminopropylamine with metal copper exposed on the surface of copper powder and fine copper powder is reduced. The withdrawal is promoted. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−9では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンとトリプロピレングリコールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-9, transpiration of dibutylaminopropylamine and tripropylene glycol also proceeds during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of copper metal atoms are preferentially formed in the narrow gaps around the contact areas between the fine copper powder and the copper powder, and the narrow gaps around the contact areas between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. A narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder are filled with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of metal copper atoms, fine copper powder, copper As a result, the contact area between the fine copper powder and the contact area between the copper powder and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder is increased. Big is done.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒のトリプロピレングリコール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒のトリプロピレングリコールと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the copper oleate complex is once dissolved in tripropylene glycol as the first organic solvent. Thereafter, when the heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, the oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the first organic solvent tripropylene glycol.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒のトリプロピレングリコールの沸点(268℃)より有意に低いため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度が相対的に速い。その結果、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. Since the boiling point of dibutylaminopropylamine (238 ° C.) is significantly lower than that of the first organic solvent tripropylene glycol (268 ° C.), the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is relatively fast. As a result, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase is reduced, and the coordinative bonding of dibutylaminopropylamine with metal copper exposed on the surface of copper powder and fine copper powder is reduced. The withdrawal is promoted. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

実施例5−10では、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンとトリプロピレングリコールモノメチルエーテルの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、4分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):4((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 In Example 5-10, transpiration of dibutylaminopropylamine and tripropylene glycol monomethyl ether also proceeds during heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the metal copper atom (Cu (0): 4 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with 4 molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of copper metal atoms are preferentially formed in the narrow gaps around the contact areas between the fine copper powder and the copper powder, and the narrow gaps around the contact areas between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. A narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder are filled with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of metal copper atoms, fine copper powder, copper As a result, the contact area between the fine copper powder and the contact area between the copper powder and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder is increased. Big is done.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、第一の有機溶媒のトリプロピレングリコールモノメチルエーテル中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、第一の有機溶媒のトリプロピレングリコールモノメチルエーテルと同様に、徐々に蒸散される。 In addition, oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the amine complex of copper oleate is once dissolved in tripropylene glycol monomethyl ether as the first organic solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the first organic solvent tripropylene glycol monomethyl ether.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、第一の有機溶媒のトリプロピレングリコールモノメチルエーテルの沸点(242℃)同程度であるため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度も同程度である。その結果、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. Since the boiling point (238 ° C.) of dibutylaminopropylamine is about the same as the boiling point (242 ° C.) of tripropylene glycol monomethyl ether as the first organic solvent, the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is also about the same. As a result, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase is reduced, and the coordinative bonding of dibutylaminopropylamine with metal copper exposed on the surface of copper powder and fine copper powder is reduced. The withdrawal is promoted. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

(参考例1)
本参考例1の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Reference Example 1)
The conductive copper paste of Reference Example 1 is prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。本参考例1では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン7分子に選択されている。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine. In Reference Example 1, 3.3 parts by mass of copper oleate is dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate is prepared in advance. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 7 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

分散溶媒として利用する脂肪族多価アルコールは、1,2−ブタンジオール(分子量90.12、融点:−50℃、沸点195〜196.9℃)である。   The aliphatic polyhydric alcohol used as a dispersion solvent is 1,2-butanediol (molecular weight 90.12, melting point: −50 ° C., boiling point 195 to 196.9 ° C.).

焼結助剤は、添加されていない。   No sintering aid is added.

三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅3.3質量部をジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部中に溶解した溶液と、1,2−ブタンジオール3質量部を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   A solution prepared by dissolving 3.3 parts by mass of copper oleate in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine in 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM, 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y; 3 parts by weight of butanediol are mixed. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和と、オレイン酸銅中の銅との原子数の比率、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和):(オレイン酸銅中の銅との原子数)は、299:1(100:0.334)となっている。また、球状銅粉と微細銅粉の金属銅1モル当たり、1,2−ブタンジオール0.021モルが含まれている。   Sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder and the ratio of the number of copper atoms in the copper oleate, (sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder): (oleic acid The number of atoms with copper in the copper is 299: 1 (100: 0.334). Moreover, 0.021 mol of 1,2-butanediol is contained per 1 mol of metallic copper of spherical copper powder and fine copper powder.

調製された銅ペースト中における、前記球状銅粉と微細銅粉の体積比率は、43.61体積%となっている。   The volume ratio of the spherical copper powder to the fine copper powder in the prepared copper paste is 43.61% by volume.

また、3.3質量部のオレイン酸銅中の銅が、全て金属銅原子に還元されると、オレイン酸銅に由来する金属銅原子の合計は、0.34質量部となる。従って、調製された銅ペースト100容量部に対する、オレイン酸銅に由来する金属銅原子、球状銅粉と微細銅粉の体積の合計は、43.76容量部となる。   Moreover, when all the copper in 3.3 mass parts copper oleate is reduce | restored to a metal copper atom, the sum total of the metal copper atom originating in a copper oleate will be 0.34 mass part. Accordingly, the total volume of metallic copper atoms, spherical copper powder and fine copper powder derived from copper oleate with respect to 100 parts by volume of the prepared copper paste is 43.76 parts by volume.

調製された銅ペーストの液粘度は、3Pa・s(スパイラル回転粘度計 10rpm 25℃)であった。   The liquid viscosity of the prepared copper paste was 3 Pa · s (spiral rotational viscometer 10 rpm 25 ° C.).

まず、該銅ペースト中に分散されている、球状銅粉と微細銅粉の表面は、液相中に含まれる、ジブチルアミノプロピルアミン、または1,2−ブタンジオールが、溶媒和(吸着)している。表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。一方、球状銅粉と微細銅粉の表面には、部分的に表面酸化膜が存在している。該表面酸化膜を構成する、酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物に対して、1,2−ブタンジオールが、そのヒドロキシル基(>CH−OH)を利用して、該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)と水素結合型の分子間結合を行っている。その際、表面酸化膜の還元は、下記の二つの素過程を経由して進行すると、推定される。 First, the surface of spherical copper powder and fine copper powder dispersed in the copper paste is solvated (adsorbed) with dibutylaminopropylamine or 1,2-butanediol contained in the liquid phase. ing. Dibutylaminopropylamine is coordinated to the metallic copper exposed on the surface by utilizing the lone electron pair of the amino group (—NH 2 ). On the other hand, a surface oxide film partially exists on the surfaces of the spherical copper powder and the fine copper powder. With respect to the copper oxide corresponding to copper oxide (CuO) constituting the surface oxide film, 1,2-butanediol utilizes its hydroxyl group (> CH—OH), The hydrogen bond type intermolecular bond is performed with the oxygen atom (Cu—O—Cu). At that time, it is presumed that the reduction of the surface oxide film proceeds via the following two elementary processes.

水素ガスを含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、1,2−ブタンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)は、該銅酸化物と反応し、下記の酸化・還元反応を起こす。   When heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the hydroxyl group (> CH—OH) of 1,2-butanediol reacts with the copper oxide to cause the following oxidation / reduction reaction.

CuO + (>CH−OH) → Cu + (>C=O) + H2O↑ CuO + (> CH—OH) → Cu + (> C═O) + H 2 O ↑

1,2−ブタンジオール由来の反応生成物(>C=O)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子(Cu)上に、そのオキソ基(>C=O)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子(Cu)上に配位している、オキソ基(>C=O)に対して、水素分子(H2)が付加することで、元のヒドロキシル基(>CH−OH)に変換することが可能である。 The reaction product derived from 1,2-butanediol (> C═O) is a fine copper powder, a metal copper atom (Cu) exposed on the surface of the copper powder, π of its oxo group (> C═O) Coordination can be performed using electrons. In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, a hydrogen molecule (H 2 ) is added to the oxo group (> C═O) coordinated on the metal copper atom (Cu), so that the original It is possible to convert to a hydroxyl group (> CH—OH).

(>C=O) + H2 → (>CH−OH) (> C = O) + H 2 → (> CH—OH)

一方、該銅ペースト中、オレイン酸銅のアミン錯体は、ジブチルアミノプロピルアミンと1,2−ブタンジオールの混合液中に溶解されている。1,2−ブタンジオールの存在下、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、1,2−ブタンジオールのヒドロキシル基(>CH−OH)のオキソ基(>C=O)への変換と、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元反応が進行する。 On the other hand, in the copper paste, the amine complex of copper oleate is dissolved in a mixed liquid of dibutylaminopropylamine and 1,2-butanediol. When heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere in the presence of 1,2-butanediol, the hydroxyl group of 1,2-butanediol (> CH—OH) represented by the following reaction formula: Conversion to an oxo group (> C = O) and a reduction reaction of the amine complex of copper oleate proceed.

(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO)2Cu(II):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>CH−OH)
→ 2CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH+(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(>C=O)
(CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (> CH-OH)
→ 2CH 3 (CH 2) 7 CH = CH (CH 2) 7 COOH + (Cu (0): 2 ((C 4 H 9) 2 N (CH 2) 3 NH 2) + (> C = O)

一方、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元によって生成する金属銅原子は、ジブチルアミノプロピルアミンが二座配位子として、2分子配位した形状となっている。2分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、最終的に、銅粉、微細銅粉の表面の金属銅原子を核として、金属銅原子の凝集体を形成する。 On the other hand, the metal copper atom generated by the reduction of the amine complex of copper oleate has a shape in which two molecules are coordinated with dibutylaminopropylamine as a bidentate ligand. The metal copper atom coordinated by two molecules of dibutylaminopropylamine (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) Aggregates of metal copper atoms are formed using metal copper atoms on the surface of the copper powder as nuclei.

2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンと1,2−ブタンジオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、2分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 Dibutylaminopropylamine and 1,2-butanediol evaporate during the heat treatment in an N 2 /3% H 2 atmosphere. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the metal copper atom (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with two molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of copper metal atoms are preferentially formed in the narrow gaps around the contact areas between the fine copper powder and the copper powder, and the narrow gaps around the contact areas between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. A narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder are filled with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of metal copper atoms, fine copper powder, copper As a result, the contact area between the fine copper powder and the contact area between the copper powder and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder is increased. Big is done.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、分散溶媒の1,2−ブタンジオール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、分散溶媒の1,2−ブタンジオールと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the amine complex of copper oleate is once dissolved in 1,2-butanediol as a dispersion solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the dispersion solvent 1,2-butanediol.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、分散溶媒の1,2−ブタンジオールの沸点(195〜196.9℃)より有意に高い。その沸点の差は相当に大きいので、ジブチルアミノプロピルアミンと1,2−ブタンジオールの蒸散速度には相当に大きな差がある。銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンは、一旦、液相中に溶出するが、1,2−ブタンジオールの蒸散が進行すると、液相中でジブチルアミノプロピルアミンが濃縮される。その際、銅粉、微細銅粉の接触部位の隙間に、濃縮されたジブチルアミノプロピルアミンを含む液相が凝集される。最終的に、ジブチルアミノプロピルアミンは蒸散されるが、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲に、金属銅原子の凝集体が埋め込まれた状態に達する過程が部分的に阻害される。結果的に、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行することに因る、接触面積の拡大の効果が制限される。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. The boiling point of dibutylaminopropylamine (238 ° C.) is significantly higher than the boiling point of 1,2-butanediol (195-196.9 ° C.) as a dispersion solvent. Since the difference in boiling point is quite large, there is a considerable difference in the evaporation rate between dibutylaminopropylamine and 1,2-butanediol. Dibutylaminopropylamine, which is coordinated to the copper metal exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, elutes once in the liquid phase, but 1,2-butanediol As transpiration proceeds, dibutylaminopropylamine is concentrated in the liquid phase. At that time, the liquid phase containing concentrated dibutylaminopropylamine is aggregated in the gap between the contact portions of the copper powder and the fine copper powder. Eventually, dibutylaminopropylamine is evaporated, but the process of reaching the state where the aggregates of metal copper atoms are embedded around the contact area between the fine copper powder and the copper powder is partially inhibited. As a result, the effect of expanding the contact area due to the progress of the integration of the aggregate of the metal copper atoms, the fine copper powder, and the copper powder is limited.

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜の平均厚さは、55μmであった。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The average thickness of the copper paste coating film was 55 μm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere.

得られた焼成物の平均膜厚は、44μmであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、18μΩ・cmであった。   The average film thickness of the obtained fired product was 44 μm. The volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value, assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness. The calculated volume resistivity was 18 μΩ · cm.

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)に対して、得られた焼成物の体積固有抵抗率18μΩ・cmは、10.7倍となっている。   The volume specific resistivity 18 μΩ · cm of the obtained fired product is 10.7 times that of the metal copper resistivity 1.673 μΩ · cm (30 ° C.).

(参考例2)
本参考例2の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Reference Example 2)
The conductive copper paste of Reference Example 2 is prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。本参考例2では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン7分子に選択されている。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine. In Reference Example 2, 3.3 parts by mass of copper oleate is dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate is prepared in advance. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 7 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

分散溶媒として、α−テルピネオール(分子量154.25、融点:31−35℃、沸点217−218℃)を使用している。   As a dispersion solvent, α-terpineol (molecular weight: 154.25, melting point: 31-35 ° C., boiling point: 217-218 ° C.) is used.

Figure 0005506042
Figure 0005506042

焼結助剤は、添加されていない。   No sintering aid is added.

三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅3.3質量部をジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部中に溶解した溶液と、α−テルピネオール3質量部を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   A solution prepared by dissolving 3.3 parts by mass of copper oleate in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine in 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM, 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y, and α-terpineol 3 Mix parts by weight. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和と、オレイン酸銅中の銅との原子数の比率、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和):(オレイン酸銅中の銅との原子数)は、299:1(100:0.334)となっている。また、球状銅粉と微細銅粉の金属銅1モル当たり、α−テルピネオール0.012モルが含まれている。   Sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder and the ratio of the number of copper atoms in the copper oleate, (sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder): (oleic acid The number of atoms with copper in the copper is 299: 1 (100: 0.334). Further, 0.012 mol of α-terpineol is contained per 1 mol of metallic copper of the spherical copper powder and fine copper powder.

調製された銅ペースト中における、前記球状銅粉と微細銅粉の体積比率は、42.88体積%となっている。   The volume ratio of the spherical copper powder and fine copper powder in the prepared copper paste is 42.88% by volume.

また、3.3質量部のオレイン酸銅中の銅が、全て金属銅原子に還元されると、オレイン酸銅に由来する金属銅原子の合計は、0.34質量部となる。従って、調製された銅ペースト100容量部に対する、オレイン酸銅に由来する金属銅原子、球状銅粉と微細銅粉の体積の合計は、43.22容量部となる。   Moreover, when all the copper in 3.3 mass parts copper oleate is reduce | restored to a metal copper atom, the sum total of the metal copper atom originating in a copper oleate will be 0.34 mass part. Accordingly, the total volume of metallic copper atoms, spherical copper powder and fine copper powder derived from copper oleate with respect to 100 parts by volume of the prepared copper paste is 43.22 parts by volume.

調製された銅ペーストの液粘度は、3Pa・s(スパイラル回転粘度計 10rpm 25℃)であった。   The liquid viscosity of the prepared copper paste was 3 Pa · s (spiral rotational viscometer 10 rpm 25 ° C.).

まず、該銅ペースト中に分散されている、球状銅粉と微細銅粉の表面は、液相中に含まれる、ジブチルアミノプロピルアミン、またはα−テルピネオールが、溶媒和(吸着)している。表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。一方、球状銅粉と微細銅粉の表面には、部分的に表面酸化膜が存在している。該表面酸化膜を構成する、酸化銅(CuO)に相当する銅酸化物に対して、α−テルピネオールが、そのヒドロキシル基(−OH)を利用して、該銅酸化物中の酸素原子(Cu−O−Cu)と水素結合型の分子間結合を行っている。 First, dibutylaminopropylamine or α-terpineol contained in the liquid phase is solvated (adsorbed) on the surfaces of the spherical copper powder and fine copper powder dispersed in the copper paste. Dibutylaminopropylamine is coordinated to the metallic copper exposed on the surface by utilizing the lone electron pair of the amino group (—NH 2 ). On the other hand, a surface oxide film partially exists on the surfaces of the spherical copper powder and the fine copper powder. With respect to the copper oxide corresponding to copper oxide (CuO) that constitutes the surface oxide film, α-terpineol utilizes the hydroxyl group (—OH) and oxygen atoms (Cu in the copper oxide). -O-Cu) and hydrogen-bonded intermolecular bonds.

α−テルピネオールのヒドロキシル基(−OH)は、酸化によるオキソ基(>C=O)への変換が不可能である。   The hydroxyl group (—OH) of α-terpineol cannot be converted to an oxo group (> C═O) by oxidation.

一方、表面酸化膜の還元は、下記の二つの素過程を経由して進行すると、推定される。   On the other hand, it is estimated that the reduction of the surface oxide film proceeds via the following two elementary processes.

水素ガスを含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、α−テルピネオールは、酸化銅(CuO)によって、酸化的脱水素反応を受け、一方、酸化銅(CuO)は、金属銅と、水分子(H2O)に変換されると推定される。 When heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, α-terpineol undergoes an oxidative dehydrogenation reaction with copper oxide (CuO), while copper oxide (CuO) contains metallic copper and water molecules. Presumed to be converted to (H 2 O).

CuO + (−CH2−CH<) → Cu + (−CH=C<) + H2O↑ CuO + (—CH 2 —CH <) → Cu + (—CH═C <) + H 2 O ↑

α−テルピネオール由来の反応生成物(−CH=C<)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子(Cu)上に、C=C結合(−CH=C<)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子(Cu)上に配位している、C=C結合(−CH=C<)に対して、還元的水素付加反応によって、水素分子(H2)が付加されることで、C−C結合(−CH2−CH<)に変換することが可能である。 The reaction product (-CH = C <) derived from α-terpineol is a fine copper powder, a metal copper atom (Cu) exposed on the surface of the copper powder, π of C = C bond (-CH = C <) Coordination can be performed using electrons. In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, hydrogen molecules (H) are formed by reductive hydrogenation reaction on C═C bonds (—CH═C <) coordinated on the metal copper atoms (Cu). 2 ) is added, it is possible to convert to a C—C bond (—CH 2 —CH <).

(−CH=C<) + H2 → (−CH2−CH<) (-CH = C <) + H 2 → (-CH 2 -CH <)

一方、該銅ペースト中、オレイン酸銅のアミン錯体は、ジブチルアミノプロピルアミンとα−テルピネオールの混合液中に溶解されている。α−テルピネオールの存在下、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、α−テルピネオール中のC−C結合(−CH2−CH<)のC=C結合(−CH=C<)への変換と、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元反応が進行する。 On the other hand, in the copper paste, the amine complex of copper oleate is dissolved in a mixed solution of dibutylaminopropylamine and α-terpineol. When heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere in the presence of α-terpineol, the C—C bond (—CH 2 —CH <) of α-terpineol represented by the following reaction formula is expressed. Conversion to a C═C bond (—CH═C <) and a reduction reaction of the copper oleate amine complex proceed.

(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO)2Cu(II):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(−CH2−CH<)
→ 2CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH+(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(−CH=C<)
(CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (− CH 2 −CH < )
→ 2CH 3 (CH 2) 7 CH = CH (CH 2) 7 COOH + (Cu (0): 2 ((C 4 H 9) 2 N (CH 2) 3 NH 2) + (- CH = C <)

一方、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元によって生成する金属銅原子は、ジブチルアミノプロピルアミンが二座配位子として、2分子配位した形状となっている。2分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、最終的に、銅粉、微細銅粉の表面の金属銅原子を核として、金属銅原子の凝集体を形成する。 On the other hand, the metal copper atom generated by the reduction of the amine complex of copper oleate has a shape in which two molecules are coordinated with dibutylaminopropylamine as a bidentate ligand. The metal copper atom coordinated by two molecules of dibutylaminopropylamine (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) Aggregates of metal copper atoms are formed using metal copper atoms on the surface of the copper powder as nuclei.

2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンとα−テルピネオールの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、2分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 During the heat treatment in the N 2 /3% H 2 atmosphere, the evaporation of dibutylaminopropylamine and α-terpineol also proceeds. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the metal copper atom (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with two molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of copper metal atoms are preferentially formed in the narrow gaps around the contact areas between the fine copper powder and the copper powder, and the narrow gaps around the contact areas between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. A narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder are filled with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of metal copper atoms, fine copper powder, copper As a result, the contact area between the fine copper powder and the contact area between the copper powder and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder is increased. Big is done.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、分散溶媒のα−テルピネオール中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、分散溶媒のα−テルピネオールと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the amine complex of copper oleate is once dissolved in α-terpineol as a dispersion solvent. Thereafter, when heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, the oleic acid is gradually evaporated in the same manner as the dispersion solvent α-terpineol.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、分散溶媒のα−テルピネオールの沸点(217−218℃)より僅かに高い。その沸点の差は大きくないので、ジブチルアミノプロピルアミンとα−テルピネオール蒸散速度には大きな差は無い。従って、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンは、液相中に溶出し、蒸散することで、離脱がなされる。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. The boiling point of dibutylaminopropylamine (238 ° C.) is slightly higher than that of α-terpineol (217-218 ° C.) as a dispersion solvent. Since the difference in boiling point is not large, there is no significant difference between dibutylaminopropylamine and α-terpineol transpiration rate. Therefore, dibutylaminopropylamine, which is coordinated to the copper metal exposed on the surface of copper powder and fine copper powder, elutes into the liquid phase and evaporates, so that it can be detached. Made. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜の平均厚さは、58μmであった。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The average thickness of the copper paste coating film was 58 μm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere.

得られた焼成物の平均膜厚は、46μmであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、18μΩ・cmであった。   The average film thickness of the obtained fired product was 46 μm. The volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value, assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness. The calculated volume resistivity was 18 μΩ · cm.

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)に対して、得られた焼成物の体積固有抵抗率18μΩ・cmは、10.76倍となっている。   The volume resistivity of 18 μΩ · cm of the obtained fired product is 10.76 times that of metal copper having a resistivity of 1.673 μΩ · cm (30 ° C.).

(参考例3)
本参考例3の導電性銅ペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Reference Example 3)
The conductive copper paste of Reference Example 3 is prepared using the following raw materials.

平均粒径が2〜10μmの範囲に選択される銅粉として、三井金属製球状銅粉1400YM(平均粒径4μm、BET比表面積1600cm2/g)を、平均粒子径が0.2μm〜1.0μmの範囲に選択される微細銅粉として、三井金属製微細銅粉1020Y(平均粒径0.4μm、BET比表面積26000cm2/g)を使用する。該微細銅粉の平均粒子径dCu-fine-powderと、球状銅粉の平均粒径dCu-powderの比率、(dCu-fine-powder/dCu-powder)は、1/10に選択されている。 As the copper powder selected in the range of the average particle diameter of 2 to 10 μm, Mitsui Metals' spherical copper powder 1400YM (average particle diameter of 4 μm, BET specific surface area of 1600 cm 2 / g) and average particle diameter of 0.2 μm to 1. As the fine copper powder selected in the range of 0 μm, Mitsui Metals fine copper powder 1020Y (average particle diameter 0.4 μm, BET specific surface area 26000 cm 2 / g) is used. The ratio of the average particle diameter d Cu-fine-powder of the fine copper powder to the average particle diameter d Cu-powder of the spherical copper powder (d Cu-fine-powder / d Cu-powder ) is selected to be 1/10 Has been.

脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))として、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))を採用し、予め、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2、融点:−50℃、沸点:238℃)中に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体を形成させている。なお、固体のオレイン酸銅自体は、Cu:Cu結合を有する二量体を形成している。形成されるオレイン酸銅のアミン錯体は、オレイン酸銅((CH3(CH27CH=CH(CH27COO)2Cu(II))1分子に対して、ジブチルアミノプロピルアミン((C492N(CH23NH2)2分子が、銅カチオン(Cu2+)に配位する構造と推定できる。その結果、二量体型のオレイン酸銅は、2分子のオレイン酸銅のアミン錯体に変換され、溶媒のジブチルアミノプロピルアミン中に溶解された状態となる。本参考例3では、オレイン酸銅3.3質量部を、ジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部に溶解し、オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液を予め調製している。該オレイン酸銅のアミン錯体のアミン溶液の組成は、オレイン酸銅1分子当たり、ジブチルアミノプロピルアミン7分子に選択されている。 Copper salt of aliphatic monocarboxylic acid ((R—COO) 2 Cu (II)), copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II)) And dissolved in advance in dibutylaminopropylamine ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 , melting point: −50 ° C., boiling point: 238 ° C.), and an amine complex of copper oleate is dissolved. It is formed. The solid copper oleate itself forms a dimer having a Cu: Cu bond. The amine complex of copper oleate formed is composed of dibutylaminopropylamine (one molecule of copper oleate ((CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II))). It can be presumed that (C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) 2 molecules coordinate to the copper cation (Cu 2+ ). As a result, the dimer type copper oleate is converted into an amine complex of two molecules of copper oleate and is dissolved in the solvent dibutylaminopropylamine. In this Reference Example 3, 3.3 parts by mass of copper oleate is dissolved in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine, and an amine solution of an amine complex of copper oleate is prepared in advance. The composition of the amine solution of the copper oleate amine complex is selected to be 7 molecules of dibutylaminopropylamine per molecule of copper oleate.

分散溶媒として、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル(DEGDBE、分子量218.33、融点−60℃、沸点250℃)を使用している。   As a dispersion solvent, diethylene glycol di-n-butyl ether (DEGDBE, molecular weight 218.33, melting point −60 ° C., boiling point 250 ° C.) is used.

焼結助剤は、添加されていない。   No sintering aid is added.

三井金属製球状銅粉1400YM80質量部、三井金属製微細銅粉1020Y20質量部に、オレイン酸銅3.3質量部をジブチルアミノプロピルアミン6.6質量部中に溶解した溶液と、DEGDBE3質量部を混合する。その後、攪拌脱泡器で攪拌して、液相中に、前記銅粉と微細銅粉が均一に分散している、銅ペーストを調製する。   A solution prepared by dissolving 3.3 parts by mass of copper oleate in 6.6 parts by mass of dibutylaminopropylamine and 80 parts by mass of Mitsui Metals spherical copper powder 1400YM, 20 parts by mass of Mitsui Metals fine copper powder 1020Y, and 3 parts by mass of DEGDBE Mix. Thereafter, the mixture is stirred with a stirring deaerator to prepare a copper paste in which the copper powder and the fine copper powder are uniformly dispersed in the liquid phase.

前記球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和と、オレイン酸銅中の銅との原子数の比率、(球状銅粉と微細銅粉の金属銅原子数の総和):(オレイン酸銅中の銅との原子数)は、299:1(100:0.334)となっている。また、球状銅粉と微細銅粉の金属銅1モル当たり、DEGDBE0.009モルが含まれている。   Sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder and the ratio of the number of copper atoms in copper oleate, (sum of the number of metallic copper atoms in the spherical copper powder and fine copper powder): (oleic acid The number of atoms with copper in the copper is 299: 1 (100: 0.334). Moreover, DEGDBE0.009 mol is contained per 1 mol of metallic copper of spherical copper powder and fine copper powder.

調製された銅ペースト中における、前記球状銅粉と微細銅粉の体積比率は、42.92体積%となっている。   The volume ratio of the spherical copper powder and fine copper powder in the prepared copper paste is 42.92% by volume.

また、3.3質量部のオレイン酸銅中の銅が、全て金属銅原子に還元されると、オレイン酸銅に由来する金属銅原子の合計は、0.34質量部となる。従って、調製された銅ペースト100容量部に対する、オレイン酸銅に由来する金属銅原子、球状銅粉と微細銅粉の体積の合計は、43.07容量部となる。   Moreover, when all the copper in 3.3 mass parts copper oleate is reduce | restored to a metal copper atom, the sum total of the metal copper atom originating in a copper oleate will be 0.34 mass part. Therefore, the sum total of the volume of the metal copper atom derived from copper oleate, spherical copper powder, and fine copper powder with respect to 100 volume parts of the prepared copper paste is 43.07 volume parts.

調製された銅ペーストの液粘度は、2Pa・s(スパイラル回転粘度計 10rpm 25℃)であった。   The liquid viscosity of the prepared copper paste was 2 Pa · s (spiral rotational viscometer 10 rpm 25 ° C.).

まず、該銅ペースト中に分散されている、球状銅粉と微細銅粉の表面は、液相中に含まれる、ジブチルアミノプロピルアミン、またはDEGDBEが、溶媒和(吸着)している。表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。 First, dibutylaminopropylamine or DEGDBE contained in the liquid phase is solvated (adsorbed) on the surfaces of the spherical copper powder and fine copper powder dispersed in the copper paste. Dibutylaminopropylamine is coordinated to the metallic copper exposed on the surface by utilizing the lone electron pair of the amino group (—NH 2 ).

DEGDBEは、酸化によるオキソ基(>C=O)への変換が可能なヒドロキシル基(>CH−OH)を有していない。   DEGDBE does not have a hydroxyl group (> CH—OH) that can be converted to an oxo group (> C═O) by oxidation.

一方、表面酸化膜の還元は、下記の二つの素過程を経由して進行すると、推定される。   On the other hand, it is estimated that the reduction of the surface oxide film proceeds via the following two elementary processes.

水素ガスを含む還元性雰囲気中、加熱処理を施すと、DEGDBEは、酸化銅(CuO)によって、酸化的脱水素反応を受け、一方、酸化銅(CuO)は、金属銅と、水分子(H2O)に変換されると推定される。 When heat treatment is performed in a reducing atmosphere containing hydrogen gas, DEGDBE undergoes an oxidative dehydrogenation reaction with copper oxide (CuO), while copper oxide (CuO) contains metallic copper and water molecules (H 2 O) is estimated to be converted.

CuO + (−CH2−CH2−) → Cu + (−CH=CH−)+ H2O↑ CuO + (—CH 2 —CH 2 —) → Cu + (—CH═CH —) + H 2 O ↑

DEGDBE由来の反応生成物(−CH=CH−)は、微細銅粉、銅粉の表面に露呈する金属銅原子(Cu)上に、C=C結合(−CH=CH−)のπ電子を利用して、配位することができる。水素ガスを含む還元性雰囲気では、この金属銅原子(Cu)上に配位している、C=C結合(−CH=CH−)に対して、還元的水素付加反応によって、水素分子(H2)が付加されることで、C−C結合(−CH2−CH2−)に変換することが可能である。 The reaction product (-CH = CH-) derived from DEGDBE is a fine copper powder, on the metal copper atom (Cu) exposed on the surface of the copper powder, π electrons of C = C bond (-CH = CH-) You can use it to coordinate. In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, hydrogen molecules (H) are formed by reductive hydrogenation reaction on the C═C bond (—CH═CH—) coordinated on the metal copper atom (Cu). By adding 2 ), it is possible to convert to a C—C bond (—CH 2 —CH 2 —).

(−CH=CH−) + H2 → (−CH2−CH2
一方、該銅ペースト中、オレイン酸銅のアミン錯体は、ジブチルアミノプロピルアミンとDEGDBEの混合液中に溶解されている。DEGDBEの存在下、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を施すと、下記の反応式で表記される、DEGDBE中のC−C結合(−CH2−CH2−)のC=C結合(−CH=CH−)への変換と、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元反応が進行する。
(-CH = CH-) + H 2 → (-CH 2 -CH 2)
On the other hand, in the copper paste, the amine complex of copper oleate is dissolved in a mixed solution of dibutylaminopropylamine and DEGDBE. When heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere in the presence of DEGDBE, C═C of a C—C bond (—CH 2 —CH 2 —) in DEGDBE represented by the following reaction formula: Conversion to a bond (—CH═CH—) and a reduction reaction of the copper oleate amine complex proceed.

(CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO)2Cu(II):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(−CH2−CH2−)
→ 2CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH+(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)+(−CH=CH−)
(CH 3 (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 7 COO) 2 Cu (II): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 ) + (− CH 2 −CH 2 −)
→ 2CH 3 (CH 2) 7 CH = CH (CH 2) 7 COOH + (Cu (0): 2 ((C 4 H 9) 2 N (CH 2) 3 NH 2) + (- CH = CH-)

一方、該オレイン酸銅のアミン錯体の還元によって生成する金属銅原子は、ジブチルアミノプロピルアミンが二座配位子として、2分子配位した形状となっている。2分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、最終的に、銅粉、微細銅粉の表面の金属銅原子を核として、金属銅原子の凝集体を形成する。 On the other hand, the metal copper atom generated by the reduction of the amine complex of copper oleate has a shape in which two molecules are coordinated with dibutylaminopropylamine as a bidentate ligand. The metal copper atom coordinated by two molecules of dibutylaminopropylamine (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) Aggregates of metal copper atoms are formed using metal copper atoms on the surface of the copper powder as nuclei.

2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行っている間に、ジブチルアミノプロピルアミンとDEGDBEの蒸散も進む。その結果、液相の体積が減少する(濃縮が進む)と、液相は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間に、液相が凝集された状態となる。そのため、液相の濃縮とともに、2分子のジブチルアミノプロピルアミンが配位している金属銅原子(Cu(0):2((C4H9)2N(CH2)3NH2)は、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間で、優先的に金属銅原子の凝集体を形成する。従って、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲の狭い隙間、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲の狭い隙間は、該金属銅原子の凝集体で埋め込まれた状態となる。その後、焼成が進行すると、微細銅粉、銅粉相互の接触部位の周囲、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位の周囲では、該金属銅原子の凝集体と、微細銅粉、銅粉との一体化が進行する。結果的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位、下地層と微細銅粉、銅粉の接触部位では、接触面積の拡大がなされる。 During the heat treatment in the N 2 /3% H 2 atmosphere, transpiration of dibutylaminopropylamine and DEGDBE proceeds. As a result, when the volume of the liquid phase decreases (concentration progresses), the liquid phase becomes a narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, the contact area between the underlayer and the fine copper powder, and the copper powder. The liquid phase is agglomerated in a narrow gap around the periphery. Therefore, as the liquid phase is concentrated, the metal copper atom (Cu (0): 2 ((C 4 H 9 ) 2 N (CH 2 ) 3 NH 2 )) coordinated with two molecules of dibutylaminopropylamine is Aggregates of copper metal atoms are preferentially formed in the narrow gaps around the contact areas between the fine copper powder and the copper powder, and the narrow gaps around the contact areas between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder. A narrow gap around the contact area between the fine copper powder and the copper powder, and a narrow gap around the contact area between the underlayer and the fine copper powder and the copper powder are filled with the aggregate of the metal copper atoms. Then, when firing proceeds, the fine copper powder, around the copper powder contact area, around the base layer and the fine copper powder, around the copper powder contact area, the aggregate of metal copper atoms, fine copper powder, copper As a result, the contact area between the fine copper powder and the contact area between the copper powder and the contact area between the ground layer and the fine copper powder and the copper powder is increased. Big is done.

なお、オレイン酸銅のアミン錯体の還元に伴って、副生されるオレイン酸(沸点:286℃)は、分散溶媒のDEGDBE中に一旦は溶解する。その後、N2/3%H2雰囲気中、加熱処理を行う際、オレイン酸は、分散溶媒のDEGDBEと同様に、徐々に蒸散される。 The oleic acid (boiling point: 286 ° C.) produced as a by-product with the reduction of the amine complex of copper oleate is once dissolved in DEGDBE as a dispersion solvent. Thereafter, when the heat treatment is performed in an N 2 /3% H 2 atmosphere, the oleic acid is gradually evaporated like the dispersion solvent DEGDBE.

また、当初、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対しては、ジブチルアミノプロピルアミンが、そのアミノ基(−NH2)の孤立電子対を利用して、配位的な結合をしている。ジブチルアミノプロピルアミンの沸点(238℃)は、分散溶媒のDEGDBEの沸点(250℃)より低いため、ジブチルアミノプロピルアミンの蒸散速度は相対的に速い。その結果、液相中のジブチルアミノプロピルアミンの濃度が低下し、銅粉、微細銅粉の表面に露呈している金属銅に対して、配位的な結合をしているジブチルアミノプロピルアミンの離脱が促進される。最終的に、微細銅粉、銅粉相互の接触部位において、表面に露呈している金属銅が直接接する状態となると、焼結が進行する。 In addition, dibutylaminopropylamine is initially coordinated to the copper metal exposed on the surfaces of copper powder and fine copper powder by utilizing the lone pair of amino groups (—NH 2 ). Have a strong bond. Since the boiling point of dibutylaminopropylamine (238 ° C) is lower than that of the dispersion solvent DEGDBE (250 ° C), the evaporation rate of dibutylaminopropylamine is relatively fast. As a result, the concentration of dibutylaminopropylamine in the liquid phase is reduced, and the coordinative bonding of dibutylaminopropylamine with metal copper exposed on the surface of copper powder and fine copper powder is reduced. The withdrawal is promoted. Finally, when the copper metal exposed to the surface comes into direct contact with the fine copper powder and the copper powder, the sintering proceeds.

調製された銅ペーストを、スライドガラス上に、5mm×20mmのパターンで塗布した。該銅ペースト塗布膜の平均厚さは、52μmであった。該銅ペースト塗布膜を、N2/3%H2雰囲気下、400℃、10min加熱処理して、焼成を行った。 The prepared copper paste was applied on a slide glass in a pattern of 5 mm × 20 mm. The average thickness of the copper paste coating film was 52 μm. The copper paste coating film was baked by heat treatment at 400 ° C. for 10 minutes in an N 2 /3% H 2 atmosphere.

得られた焼成物の平均膜厚は、40μmであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一な導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、18μΩ・cmであった。   The average film thickness of the obtained fired product was 40 μm. The volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value, assuming that the fired product was a conductor having a uniform average film thickness. The calculated volume resistivity was 18 μΩ · cm.

金属銅の抵抗率 1.673μΩ・cm(30℃)に対して、得られた焼成物の体積固有抵抗率18μΩ・cmは、10.7倍となっている。   The volume specific resistivity 18 μΩ · cm of the obtained fired product is 10.7 times that of the metal copper resistivity 1.673 μΩ · cm (30 ° C.).

下記の表6に、参考例1〜参考例3の導電性銅ペーストの組成を示す。また、銅ペースト塗布膜の平均膜厚、焼成物を平均膜厚、算出した体積固有抵抗率も併せて示す。   Table 6 below shows the compositions of the conductive copper pastes of Reference Examples 1 to 3. The average film thickness of the copper paste coating film, the average film thickness of the fired product, and the calculated volume specific resistivity are also shown.

Figure 0005506042
Figure 0005506042

本発明にかかる導電性銅ペーストは、従来のガラス・フリットを配合する導電性銅ペースト、あるいは、熱硬化性樹脂成分を配合する導電性銅ペーストが利用される、導電体層の形成に利用できる。具体的には、本発明にかかる導電性銅ペーストを利用して形成される導電体層は、良好な導電特性を示し、また、表面にシラノール構造(Si−OH)を有する下地層、例えば、ガラス、シリコンウエハ等に良好な密着性を示すため、配線形成、太陽電池の電極形成用材料として、好適に使用できる。   The conductive copper paste according to the present invention can be used for forming a conductor layer in which a conductive copper paste containing a conventional glass frit or a conductive copper paste containing a thermosetting resin component is used. . Specifically, the conductor layer formed using the conductive copper paste according to the present invention exhibits good conductive properties, and has a base layer having a silanol structure (Si-OH) on the surface, for example, Since it exhibits good adhesion to glass, silicon wafers, etc., it can be suitably used as a material for wiring formation and electrode formation for solar cells.

Claims (30)

熱硬化性樹脂成分あるいはガラス・フリットを配合していない導電性銅ペーストであって、
該導電性銅ペーストは、
銅粉、微細銅粉、脂肪族モノカルボン酸の銅塩、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、第一の有機溶媒を含み、
前記第一の有機溶媒は、室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲であり、ヒドロキシル基以外の反応性官能基を内在していない、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒であり;
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解してなる溶液として、前記第一の有機溶媒と混合して、混合液とされ、
前記銅粉と微細銅粉が、前記混合液中に分散されているペースト状の組成物であり;
前記銅粉の平均粒径は、2μm〜10μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.2μm〜1.0μmの範囲に選択され、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩であり、
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンであり、
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲に選択され、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第一の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:2質量部〜100質量部:10質量部の範囲に選択され、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩1分子当たり、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる比率に選択され;
該導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性銅ペースト。
A conductive copper paste containing no thermosetting resin component or glass frit,
The conductive copper paste is
Including copper powder, fine copper powder, copper salt of aliphatic monocarboxylic acid, (dialkylamino) alkylamine, first organic solvent,
The first organic solvent is a liquid at room temperature, has a boiling point of 200 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., and does not contain any reactive functional groups other than hydroxyl groups. An organic solvent having a group;
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid is mixed with the first organic solvent as a solution obtained by dissolving in a (dialkylamino) alkylamine, to obtain a mixed solution,
The copper powder and the fine copper powder are a paste-like composition dispersed in the mixed solution;
The average particle diameter of the copper powder is selected in the range of 2 μm to 10 μm,
The average particle diameter of the fine copper powder is selected in the range of 0.2 μm to 1.0 μm,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) that does not exceed 400 ° C. Copper salt,
The (dialkylamino) alkylamine is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C.
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass,
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the first organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 2 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass,
The content ratio of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid and the (dialkylamino) alkylamine is such that (dialkylamino) alkylamine is 2.2 to 8 molecules per molecule of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid. Chosen to be a ratio;
The conductive copper paste can be fired by heating to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
前記第一の有機溶媒は、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数9〜14のアルカノール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数4〜9のアルカンジオール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である分子量4000以下のポリアルキレングリコール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である多価アルコールモノアルキルエーテル、
グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択される
ことを特徴とする請求項1に記載の導電性銅ペースト。
The first organic solvent is
An alkanol having 9 to 14 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
An alkanediol having 4 to 9 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, which is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyhydric alcohol monoalkyl ether that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
The glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2,6-hexanetriol are selected. Item 2. The conductive copper paste according to Item 1.
熱硬化性樹脂成分あるいはガラス・フリットを配合していない導電性銅ペーストであって、
該導電性銅ペーストは、
銅粉、微細銅粉、脂肪族モノカルボン酸の銅塩、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、第二の有機溶媒を含み、
前記第二の有機溶媒は、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコールであり;
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解してなる溶液として、前記第二の有機溶媒と混合して、混合液とされ、
前記銅粉と微細銅粉が、前記混合液中に分散されているペースト状の組成物であり;
前記銅粉の平均粒径は、2μm〜10μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.2μm〜1.0μmの範囲に選択され、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩であり、
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンであり、
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲に選択され、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第二の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:2質量部〜100質量部:10質量部の範囲に選択され、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩1分子当たり、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる比率に選択され;
該導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性銅ペースト。
A conductive copper paste containing no thermosetting resin component or glass frit,
The conductive copper paste is
Including copper powder, fine copper powder, copper salt of aliphatic monocarboxylic acid, (dialkylamino) alkylamine, second organic solvent,
The second organic solvent is an aliphatic polyhydric alcohol that is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid is mixed with the second organic solvent as a solution obtained by dissolving in a (dialkylamino) alkylamine, to obtain a mixed solution,
The copper powder and the fine copper powder are a paste-like composition dispersed in the mixed solution;
The average particle diameter of the copper powder is selected in the range of 2 μm to 10 μm,
The average particle diameter of the fine copper powder is selected in the range of 0.2 μm to 1.0 μm,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) that does not exceed 400 ° C. Copper salt,
The (dialkylamino) alkylamine is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C.
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass,
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the second organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 2 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass,
The content ratio of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid and the (dialkylamino) alkylamine is such that (dialkylamino) alkylamine is 2.2 to 8 molecules per molecule of the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid. Chosen to be a ratio;
The conductive copper paste can be fired by heating to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
前記第二の有機溶媒は、
室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の炭素数4〜9のアルカンジオール、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である、分子量4000以下のポリアルキレングリコール、ならびに、グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択される
ことを特徴とする請求項3に記載の導電性銅ペースト。
The second organic solvent is
It is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is an alkanediol having 4 to 9 carbon atoms in a range not exceeding 400 ° C. It is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but 400 ° C. A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, and glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2, The conductive copper paste according to claim 3, wherein the conductive copper paste is selected from the group consisting of 6-hexanetriol.
前記銅粉の平均粒径は、3μm〜8μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.3μm〜0.8μmの範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The average particle size of the copper powder is selected in the range of 3 μm to 8 μm,
5. The conductive copper paste according to claim 1, wherein an average particle diameter of the fine copper powder is selected in a range of 0.3 μm to 0.8 μm.
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.3質量部〜100質量部:0.5質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.3 part by mass to 100 parts by mass: 0.5 part by mass. The electroconductive copper paste as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第一の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3質量部〜100質量部:4.5質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の導電性銅ペースト。
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the first organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 4.5 parts by mass, The conductive copper according to claim 1 or 2, paste.
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第二の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3質量部〜100質量部:4.5質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項3または4に記載の導電性銅ペースト。
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the second organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 4.5 parts by mass, The conductive copper according to claim 3 or 4 paste.
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、75質量部:25質量部〜65質量部:35質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 75 parts by mass: 25 parts by mass to 65 parts by mass: 35 parts by mass. The conductive copper paste according to any one of claims 1 to 8, wherein
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を構成する、沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の脂肪族モノカルボン酸アニオンとして、
炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸由来のアニオンを選択する
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
As the aliphatic monocarboxylic acid anion having a boiling point of 230 ° C. or higher, which does not exceed 400 ° C., constituting the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)),
The conductive copper paste according to any one of claims 1 to 8, wherein an anion derived from an aliphatic monocarboxylic acid having 10 to 20 carbon atoms is selected.
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、
室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の総炭素数9〜13の(ジアルキルアミノ)プロピルアミン(R’2N-CH2CH2CH2-NH2)からなる群より選択される
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The (dialkylamino) alkylamine is
(Dialkylamino) propylamine (R ′ 2 N—CH 2 CH 2 CH 2 —NH) having a total carbon number of 9 to 13 which is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C. The conductive copper paste according to any one of claims 1 to 10, wherein the conductive copper paste is selected from the group consisting of 2 ).
前記導電性銅ペーストの粘度は、2Pa・s〜50Pa・s(25℃)の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The conductive copper paste according to any one of claims 1 to 11, wherein the viscosity of the conductive copper paste is selected in a range of 2 Pa · s to 50 Pa · s (25 ° C).
熱硬化性樹脂成分あるいはガラス・フリットを配合していない導電性銅ペーストであって、
該導電性銅ペーストは、
銅粉、微細銅粉、銅ナノ粒子、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、第三の有機溶媒を含み、
前記第三の有機溶媒は、室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲であり、ヒドロキシル基以外の反応性官能基を内在していない、アルコール性ヒドロキシル基を有する有機溶媒であり;
前記銅ナノ粒子は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン中に分散した分散液として、前記第三の有機溶媒と混合して、混合液とされ、
前記銅粉と微細銅粉が、前記混合液中に分散されているペースト状の組成物であり;
前記銅粉の平均粒径は、2〜10μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.2〜1.0μmの範囲に選択され、
前記銅ナノ粒子の平均粒子径は、10nm〜100nmの範囲に選択され、
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンであり、
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第三の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3質量部〜100質量部:10質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、前記銅ナノ粒子の重量の総和(WCu-nano-particle)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu-nano-particle)は、100質量部:3質量部〜100質量部:15質量部の範囲に選択され、
前記銅ナノ粒子と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、該銅ナノ粒子の体積の合計(VCu-nano-particle)と、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-nano-particle):Vamineは、10:50〜10:100の範囲に選択され;
該導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性銅ペースト。
A conductive copper paste containing no thermosetting resin component or glass frit,
The conductive copper paste is
Including copper powder, fine copper powder, copper nanoparticles, (dialkylamino) alkylamine, a third organic solvent,
The third organic solvent is a liquid at room temperature, has a boiling point of 200 ° C. or higher, but does not exceed 400 ° C., and has no reactive functional groups other than hydroxyl groups. An organic solvent having a group;
The copper nanoparticles are mixed with the third organic solvent as a dispersion liquid dispersed in (dialkylamino) alkylamine, to obtain a mixed liquid,
The copper powder and the fine copper powder are a paste-like composition dispersed in the mixed solution;
The average particle size of the copper powder is selected in the range of 2 to 10 μm,
The average particle diameter of the fine copper powder is selected in the range of 0.2 to 1.0 μm,
The average particle diameter of the copper nanoparticles is selected in the range of 10 nm to 100 nm,
The (dialkylamino) alkylamine is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C.
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the third organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) and the total weight of the copper nanoparticles (W Cu-nano-particle ), (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) :( W Cu-nano-particle ) is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 15 parts by mass,
The content ratio of the copper nanoparticles and (dialkylamino) alkylamine is the ratio of the total volume of the copper nanoparticles (V Cu-nano-particle ) to the volume of (dialkylamino) alkylamine (V dispersion-medium ). , (V Cu-nano-particle ): V amine is selected in the range of 10:50 to 10: 100;
The conductive copper paste can be fired by heating to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
前記第三の有機溶媒は、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数9〜14のアルカノール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である炭素数4〜9のアルカンジオール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である分子量4000以下のポリアルキレングリコール、
室温で液体であり、沸点は、200℃以上であるが、400℃を超えない範囲である多価アルコールモノアルキルエーテル、
グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択される
ことを特徴とする請求項13に記載の導電性銅ペースト。
The third organic solvent is
An alkanol having 9 to 14 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
An alkanediol having 4 to 9 carbon atoms that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, which is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C.,
A polyhydric alcohol monoalkyl ether that is liquid at room temperature and has a boiling point of 200 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
The glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2,6-hexanetriol are selected. Item 14. A conductive copper paste according to Item 13.
熱硬化性樹脂成分あるいはガラス・フリットを配合していない導電性銅ペーストであって、
該導電性銅ペーストは、
銅粉、微細銅粉、銅ナノ粒子、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン、第四の有機溶媒を含み、
前記第四の有機溶媒は、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の脂肪族多価アルコールであり;
前記銅ナノ粒子は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミン中に分散した分散液として、前記第四の有機溶媒と混合して、混合液とされ、
前記銅粉と微細銅粉が、前記混合液中に分散されているペースト状の組成物であり;
前記銅粉の平均粒径は、2μm〜10μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.2μm〜1.0μmの範囲に選択され、
前記銅ナノ粒子の平均粒子径は、10nm〜100nmの範囲に選択され、
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の(ジアルキルアミノ)アルキルアミンであり、
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、80質量部:20質量部〜60質量部:40質量部の範囲に選択され、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、前記銅ナノ粒子に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-nano-particle)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu-nano-particle)は、100質量部:3質量部〜100質量部:15質量部の範囲に選択され、
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第四の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3質量部〜100質量部:10質量部の範囲に選択され、
前記銅ナノ粒子と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、該銅ナノ粒子の体積の合計(VCu-nano-particle)と、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの体積(Vdispersion-medium)の比率、(VCu-nano-particle):Vamineは、10:50〜10:100の範囲に選択され;
該導電性銅ペーストは、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性銅ペースト。
A conductive copper paste containing no thermosetting resin component or glass frit,
The conductive copper paste is
Including copper powder, fine copper powder, copper nanoparticles, (dialkylamino) alkylamine, a fourth organic solvent,
The fourth organic solvent is an aliphatic polyhydric alcohol that is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 400 ° C .;
The copper nanoparticles are mixed with the fourth organic solvent as a dispersion liquid dispersed in (dialkylamino) alkylamine, to form a mixed liquid,
The copper powder and the fine copper powder are a paste-like composition dispersed in the mixed solution;
The average particle diameter of the copper powder is selected in the range of 2 μm to 10 μm,
The average particle diameter of the fine copper powder is selected in the range of 0.2 μm to 1.0 μm,
The average particle diameter of the copper nanoparticles is selected in the range of 10 nm to 100 nm,
The (dialkylamino) alkylamine is a liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C.
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 80 parts by mass: 20 parts by mass to 60 parts by mass: 40 parts by mass,
The ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-nano-particle ) in the copper nanoparticles to the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ), ( W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-nano-particle ) is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 15 parts by mass,
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the fourth organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 10 parts by mass,
The content ratio of the copper nanoparticles and (dialkylamino) alkylamine is the ratio of the total volume of the copper nanoparticles (V Cu-nano-particle ) to the volume of (dialkylamino) alkylamine (V dispersion-medium ). , (V Cu-nano-particle ): V amine is selected in the range of 10:50 to 10: 100;
The conductive copper paste can be fired by heating to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.
前記第四の有機溶媒は、
室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の炭素数4〜9のアルカンジオール、室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である、分子量4000以下のポリアルキレングリコール、ならびに、グリセリン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択される
ことを特徴とする請求項15に記載の導電性銅ペースト。
The fourth organic solvent is
It is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is an alkanediol having 4 to 9 carbon atoms in a range not exceeding 400 ° C. It is liquid at room temperature, and its boiling point is 230 ° C. or higher, A polyalkylene glycol having a molecular weight of 4000 or less, and glycerin, 1,2,3-butanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, 1,2, The conductive copper paste according to claim 15, wherein the conductive copper paste is selected from the group consisting of 6-hexanetriol.
前記銅粉の平均粒径は、3μm〜8μmの範囲に選択され、
前記微細銅粉の平均粒子径は、0.3μm〜0.8μmの範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項13〜16のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The average particle size of the copper powder is selected in the range of 3 μm to 8 μm,
The average particle diameter of the said fine copper powder is selected in the range of 0.3 micrometer-0.8 micrometer, The conductive copper paste as described in any one of Claims 13-16 characterized by the above-mentioned.
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、前記銅ナノ粒子に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-nano-particle)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu-nano-particle)は、100質量部:3質量部〜100質量部:8質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項13〜17のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-nano-particle ) in the copper nanoparticles to the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ), ( W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) :( W Cu-nano-particle ) is selected in the range of 100 parts by mass: 3 parts by mass to 100 parts by mass: 8 parts by mass Item 18. The conductive copper paste according to any one of Items 13 to 17.
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、前記第三の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3.5質量部〜100質量部:5.0質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項13または14に記載の導電性銅ペースト。
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the third organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu- The fine-powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 3.5 parts by mass to 100 parts by mass: 5.0 parts by mass. Conductive copper paste.
前記銅粉、微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)と、第四の有機溶媒の重量(Wdispersion-medium)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):Wdispersion-mediumは、100質量部:3.5質量部〜100質量部:5.0質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項15または16に記載の導電性銅ペースト。
The ratio of the total weight of the copper powder and fine copper powder (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) to the weight of the fourth organic solvent (W dispersion-medium ), (W Cu-powder + W Cu-fine -powder ): W dispersion-medium is selected in the range of 100 parts by mass: 3.5 parts by mass to 100 parts by mass: 5.0 parts by mass. Copper paste.
前記銅粉と微細銅粉の含有比率、(銅粉の含有量):(微細銅粉の含有量)は、75質量部:25質量部〜65質量部:35質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項13〜20のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The content ratio of the copper powder and fine copper powder, (copper powder content): (fine copper powder content) is selected in the range of 75 parts by mass: 25 parts by mass to 65 parts by mass: 35 parts by mass. The conductive copper paste according to any one of claims 13 to 20, wherein
前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンは、
室温で液体であり、沸点は、230℃以上であるが、300℃を超えない範囲の総炭素数9〜13の(ジアルキルアミノ)プロピルアミン(R’2N-CH2CH2CH2-NH2)からなる群より選択される
ことを特徴とする請求項13〜21のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The (dialkylamino) alkylamine is
(Dialkylamino) propylamine (R ′ 2 N—CH 2 CH 2 CH 2 —NH) having a total carbon number of 9 to 13 which is liquid at room temperature and has a boiling point of 230 ° C. or higher but not exceeding 300 ° C. The conductive copper paste according to any one of claims 13 to 21, wherein the conductive copper paste is selected from the group consisting of 2 ).
前記導電性銅ペーストの粘度は、2Pa・s〜50Pa・s(25℃)の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項13〜22のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The conductive copper paste according to any one of claims 13 to 22, wherein a viscosity of the conductive copper paste is selected in a range of 2 Pa · s to 50 Pa · s (25 ° C).
焼結助剤として、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体が添加されており、
前記銅以外の金属カチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種であり、
前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属原子の体積総和VCu-metalとの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、2:1を超えない範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
As a sintering aid, a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which becomes a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species, is added,
The metal cation species other than copper is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or a plurality of types of metal cation species,
The carboxylic acid anion species is a carboxylic acid anion species selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms,
Volume of metal atoms generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex V low-mp-metal and volume of metal atoms generated by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid The ratio to the total V Cu-metal , V low-mp-metal : V Cu-metal, is selected in a range not exceeding 2: 1. The conductive copper paste as described.
焼結助剤として、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体が添加されており、
前記銅以外の金属カチオン種は、第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種であり、
前記第一金属群のカチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記第二金属群のカチオン種は、亜鉛、アルミニウム、インジウム、銀、コバルト、チタン、ニッケル、マンガンからなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
該混合金属カチオン種中、前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和は、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に選択されており、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種であり、
前記第一金属群のカチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する第一金属群の金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属原子の体積総和VCu-metalとの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、2:1を超えない範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
As a sintering aid, a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which becomes a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species, is added,
The metal cation species other than copper is a mixed metal cation species formed by mixing a cation species of the first metal group and a cation species of the second metal group,
The cation species of the first metal group is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or more metal cation species,
The cation species of the second metal group is selected from the group consisting of zinc, aluminum, indium, silver, cobalt, titanium, nickel, manganese, or a cation species of one or more metals.
In the mixed metal cation species, the total number of metal atoms of the cation species of the second metal group is selected within a range of less than 10% with respect to the total number of metal atoms of the cation species of the first metal group. And
The carboxylic acid anion species is a carboxylic acid anion species selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms,
A volume sum V low-mp-metal of metal atoms of the first metal group formed by reducing a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is a cation species of the first metal group and a carboxylic acid anion species; , Ratio of the total volume of metal atoms V Cu-metal generated by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid, V low-mp-metal : V Cu-metal does not exceed 2: 1 The conductive copper paste according to claim 1, wherein the conductive copper paste is selected.
該導電性銅ペーストは、さらに、脂肪族モノカルボン酸の銅塩と焼結助剤を含み、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩であり、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、前記(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解してなる溶液として添加されており、
該脂肪族モノカルボン酸の銅塩の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン溶液中における、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩1分子当たり、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる比率に選択され、
前記焼結助剤は、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体であり、
前記銅以外の金属カチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種であり、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲に選択され、
前記カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属原子の体積総和VCu-metalとの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、2:1を超えない範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項13〜22のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The conductive copper paste further includes a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid and a sintering aid,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) that does not exceed 400 ° C. Copper salt,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid is added as a solution formed by dissolving in the (dialkylamino) alkylamine,
In the (dialkylamino) alkylamine solution of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt, the content ratio of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt to the (dialkylamino) alkylamine is determined as follows. Per molecule, (dialkylamino) alkylamine is selected in a ratio ranging from 2.2 to 8 molecules,
The sintering aid is a carboxylic acid metal salt or a metal carboxylic acid complex, which is a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or a plurality of types of metal cation species,
The carboxylic acid anion species is a carboxylic acid anion species selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms,
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass,
Volume of metal atoms generated by reducing the carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex V low-mp-metal and volume of metal atoms generated by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid 23. The ratio to the total V Cu-metal , V low-mp-metal : V Cu-metal, is selected in a range not exceeding 2: 1. The conductive copper paste as described.
該導電性銅ペーストは、さらに、脂肪族モノカルボン酸の銅塩と焼結助剤を含み、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、その沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲である脂肪族モノカルボン酸(R-COOH)に由来する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩であり、
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩は、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンに溶解してなる溶液として添加されており、
該脂肪族モノカルボン酸の銅塩の(ジアルキルアミノ)アルキルアミン溶液中における、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩と(ジアルキルアミノ)アルキルアミンの含有比率は、脂肪族モノカルボン酸の銅塩1分子当たり、(ジアルキルアミノ)アルキルアミンが、2.2分子〜8分子の範囲となる比率に選択され、
前記焼結助剤は、銅以外の金属カチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体であり、
前記銅以外の金属カチオン種は、第一金属群のカチオン種と第二金属群のカチオン種を混合してなる混合金属カチオン種であり、
前記第一金属群のカチオン種は、ビスマス、錫からなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
前記第二金属群のカチオン種は、亜鉛、アルミニウム、インジウム、銀、コバルト、チタン、ニッケル、マンガンからなる群から選択される、一種、または複数種の金属のカチオン種であり、
該混合金属カチオン種中、前記第二金属群のカチオン種の金属原子数の総和は、前記第一金属群のカチオン種の金属原子数の総和に対して、10%未満の範囲に選択されており、
前記カルボン酸アニオン種は、炭素数6〜20の脂肪族モノカルボン酸からなる群から選択されるカルボン酸のアニオン種であり、
前記銅粉と微細銅粉の重量の総和(WCu-powder+WCu-fine-powder)に対する、脂肪族モノカルボン酸の銅塩に含まれる銅原子の重量の合計(WCu-carboxylate)の比率、(WCu-powder+WCu-fine-powder):(WCu- carboxylate)は、100質量部:0.15質量部〜100質量部:0.7質量部の範囲に選択され、
前記第一金属群のカチオン種とカルボン酸アニオン種とならなる、カルボン酸金属塩または金属カルボン酸錯体を還元することにより生成する第一金属群の金属原子の体積総和Vlow-mp-metalと、前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩を還元することにより生成する金属原子の体積総和VCu-metalとの比率、Vlow-mp-metal:VCu-metalが、2:1を超えない範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項12〜22のいずれか一項に記載の導電性銅ペースト。
The conductive copper paste further includes a copper salt of an aliphatic monocarboxylic acid and a sintering aid,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid has a boiling point of 230 ° C. or higher, but is derived from an aliphatic monocarboxylic acid (R—COOH) that does not exceed 400 ° C. Copper salt,
The copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid is added as a solution formed by dissolving in (dialkylamino) alkylamine,
In the (dialkylamino) alkylamine solution of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt, the content ratio of the aliphatic monocarboxylic acid copper salt to the (dialkylamino) alkylamine is determined as follows. Per molecule, (dialkylamino) alkylamine is selected in a ratio ranging from 2.2 to 8 molecules,
The sintering aid is a carboxylic acid metal salt or a metal carboxylic acid complex, which is a metal cation species other than copper and a carboxylic acid anion species,
The metal cation species other than copper is a mixed metal cation species formed by mixing a cation species of the first metal group and a cation species of the second metal group,
The cation species of the first metal group is selected from the group consisting of bismuth and tin, or one or more metal cation species,
The cation species of the second metal group is selected from the group consisting of zinc, aluminum, indium, silver, cobalt, titanium, nickel, manganese, or a cation species of one or more metals.
In the mixed metal cation species, the total number of metal atoms of the cation species of the second metal group is selected within a range of less than 10% with respect to the total number of metal atoms of the cation species of the first metal group. And
The carboxylic acid anion species is a carboxylic acid anion species selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 6 to 20 carbon atoms,
Ratio of the total weight of copper atoms (W Cu-carboxylate ) contained in the copper salt of aliphatic monocarboxylic acid to the total weight (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ) of the copper powder and fine copper powder , (W Cu-powder + W Cu-fine-powder ): (W Cu-carboxylate ) is selected in the range of 100 parts by mass: 0.15 parts by mass to 100 parts by mass: 0.7 parts by mass,
A volume sum V low-mp-metal of metal atoms of the first metal group formed by reducing a carboxylic acid metal salt or metal carboxylic acid complex, which is a cation species of the first metal group and a carboxylic acid anion species; , Ratio of the total volume of metal atoms V Cu-metal generated by reducing the copper salt of the aliphatic monocarboxylic acid, V low-mp-metal : V Cu-metal does not exceed 2: 1 The conductive copper paste according to any one of claims 12 to 22, wherein the conductive copper paste is selected.
前記脂肪族モノカルボン酸の銅塩((R-COO)2Cu(II))を構成する、沸点が、230℃以上であるが、400℃を超えない範囲の脂肪族モノカルボン酸アニオンとして、
炭素数10〜20の脂肪族モノカルボン酸由来のアニオンを選択する
ことを特徴とする請求項26または27に記載の導電性銅ペースト。
As the aliphatic monocarboxylic acid anion having a boiling point of 230 ° C. or higher, which does not exceed 400 ° C., constituting the aliphatic monocarboxylic acid copper salt ((R—COO) 2 Cu (II)),
The conductive copper paste according to claim 26 or 27, wherein an anion derived from an aliphatic monocarboxylic acid having 10 to 20 carbon atoms is selected.
請求項1〜28のいずれか一項に記載の導電性銅ペーストを、焼結体膜の作製に使用する方法であって、
前記導電性銅ペーストを使用して、焼結体膜を作製する工程は、
下地層上に前記導電性銅ペーストの塗布膜を形成する工程と、
水素ガスを含む還元性雰囲気中において、前記導電性銅ペーストの塗布膜を、300℃以上400℃以下の温度に加熱することで、前記導電性銅ペーストを焼成する工程を含み、
前記水素ガスを含む還元性雰囲気は、不活性ガス中に水素ガスを1〜4体積%で含有しており、
前記加熱時間は、5分間〜60分間の範囲に選択され、
作製される前記焼結体膜は、抵抗率が15μΩ・cm以下の範囲の導電性膜であり、
前記焼結体膜の膜厚は、20μm〜100μmの範囲に選択される
ことを特徴とする導電性銅ペーストの使用方法。
A method of using the conductive copper paste according to any one of claims 1 to 28 for producing a sintered body film,
Using the conductive copper paste, the step of producing a sintered body film is as follows:
Forming a coating film of the conductive copper paste on an underlayer;
In a reducing atmosphere containing hydrogen gas, the step of baking the conductive copper paste by heating the coating film of the conductive copper paste to a temperature of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower,
The reducing atmosphere containing hydrogen gas contains hydrogen gas in an amount of 1 to 4% by volume in an inert gas,
The heating time is selected in the range of 5 minutes to 60 minutes,
The sintered body film to be produced is a conductive film having a resistivity in the range of 15 μΩ · cm or less,
The method of using a conductive copper paste, wherein the thickness of the sintered body film is selected in the range of 20 μm to 100 μm.
前記焼結体膜の膜厚は、30μm〜80μmの範囲に選択される
ことを特徴とする請求項29に記載の導電性銅ペーストの使用方法。
30. The method of using a conductive copper paste according to claim 29, wherein the thickness of the sintered body film is selected in a range of 30 [mu] m to 80 [mu] m.
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