JP6096143B2 - Silver-coated flaky copper powder, method for producing the same, and conductive paste - Google Patents
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Description
本発明は、銀被覆フレーク状銅粉及びその製造方法、並びに導電性ペーストに関する。 The present invention relates to a silver-coated flaky copper powder, a method for producing the same, and a conductive paste.
従来から、電子部品等の電極や回路、電磁波シールドフィルム、電磁波シールド材等を形成するために、銀粉を有機成分中に分散させた導電性ペーストが使用されている。前記導電性ペーストの中でも、樹脂硬化型の導電性ペースト(特許文献1参照)は、樹脂の体積収縮により銀粉同士が接触して導通が取られる。前記樹脂硬化型の導電性ペーストに配合される銀粉としては、接触面積が大きいフレーク状銀粉が使用されている(特許文献2参照)。
しかし、フレーク状銀粉を配合した「銀系ペースト」は、フレーク状銅粉を配合した「銅系ペースト」と比べて、地金価格が高いため高価でマイグレーションが起こりやすい。また、「銅系ペースト」はマイグレーションが起こりにくいが酸化しやすく導電性が悪化するという欠点がある。これら欠点を克服する手法の一つとして、銅粉を扁平化処理し、銀を被覆した銀被覆フレーク状銅粉が提案されている。
前記銀被覆フレーク状銅粉に用いられる銅粉は、アトマイズ法、湿式還元法、電気分解法により製造されている。これらの中でも、価格的にも大量生産性にも有利な点から、アトマイズ法が好ましく、アトマイズ法による球状の銅粉を扁平化処理した銀被覆フレーク状銅粉が提案されている(特許文献3参照)。
しかしながら、前記アトマイズ法による銀被覆フレーク状銅粉は、特に低フィラー含量ペーストでは導電性の点で十分満足できる性能を有しておらず、更なる改善が望まれている。
Conventionally, a conductive paste in which silver powder is dispersed in an organic component has been used to form electrodes and circuits such as electronic components, electromagnetic wave shielding films, electromagnetic wave shielding materials, and the like. Among the conductive pastes, resin-cured conductive pastes (see Patent Document 1) are brought into conduction by silver powders contacting each other due to volumetric shrinkage of the resin. As silver powder blended in the resin curable conductive paste, flaky silver powder having a large contact area is used (see Patent Document 2).
However, the “silver paste” blended with flaky silver powder is expensive and prone to migration because the metal price is higher than the “copper paste” blended with flaky copper powder. Further, “copper paste” has a drawback that migration is difficult to occur but it is easily oxidized and conductivity is deteriorated. As one method for overcoming these drawbacks, a silver-coated flaky copper powder in which copper powder is flattened and coated with silver has been proposed.
The copper powder used for the silver-coated flaky copper powder is manufactured by an atomizing method, a wet reduction method, or an electrolysis method. Among these, the atomization method is preferable from the viewpoint of cost and mass productivity, and silver-coated flaky copper powder obtained by flattening spherical copper powder by the atomization method has been proposed (Patent Document 3). reference).
However, the silver-coated flaky copper powder by the atomizing method does not have a sufficiently satisfactory performance in terms of electrical conductivity, particularly in a low filler content paste, and further improvement is desired.
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、優れた導電性を有する導電膜を形成することができる銀被覆フレーク状銅粉及び銀被覆フレーク状銅粉の製造方法、並びに前記銀被覆フレーク状銅粉を用いた導電性ペーストを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, the present invention provides a silver-coated flaky copper powder and a method for producing a silver-coated flaky copper powder that can form a conductive film having excellent conductivity, and conductivity using the silver-coated flaky copper powder. The purpose is to provide a paste.
前記課題を解決するための手段としての本発明の銀被覆フレーク状銅粉は、少なくとも表面に銀を有し、扁平化処理された銀被覆フレーク状銅粉であって、
走査型電子顕微鏡の測定による長軸平均長さLと、短軸平均長さdとの比(L/d)が2.5以上であり、
X線回折法によるX線粒径が、Cu(111)面において、60nm以下である。
The silver-coated flaky copper powder of the present invention as a means for solving the problems is a silver-coated flaky copper powder that has at least a surface and is flattened,
The ratio (L / d) of the major axis average length L to the minor axis average length d measured by a scanning electron microscope is 2.5 or more,
The X-ray particle diameter by the X-ray diffraction method is 60 nm or less on the Cu (111) plane.
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、優れた導電性を有する導電膜を形成することができる銀被覆フレーク状銅粉及び銀被覆フレーク状銅粉の製造方法、並びに前記銀被覆フレーク状銅粉を用いた導電性ペーストを提供することができる。 According to the present invention, the above conventional problems can be solved, and a silver-coated flaky copper powder and a method for producing a silver-coated flaky copper powder capable of forming a conductive film having excellent conductivity, and the above-mentioned A conductive paste using silver-coated flaky copper powder can be provided.
(銀被覆フレーク状銅粉)
本発明の銀被覆フレーク状銅粉は、少なくとも表面に銀を有し、扁平化処理された銀被覆フレーク状銅粉である。
前記銀被覆フレーク状銅粉には、銅粉を扁平化処理した後、銀を被覆する態様、及び銅粉に銀を被覆した粉末を扁平化処理する態様のいずれも含まれる。
本発明の銀被覆フレーク状銅粉の原料となる銅粉としては、電解銅粉であることが好ましい。
(Silver-coated flaky copper powder)
The silver-coated flaky copper powder of the present invention is a silver-coated flaky copper powder that has at least silver on the surface and is flattened.
The silver-coated flaky copper powder includes both an aspect in which the copper powder is flattened and then coated with silver, and an aspect in which the powder obtained by coating the copper powder with silver is flattened.
The copper powder used as a raw material for the silver-coated flaky copper powder of the present invention is preferably electrolytic copper powder.
<電解銅粉>
前記電解銅粉は、主幹部、及び該主幹部から不定形状に分かれた副幹部とからなり、前記副幹部を有する不定形状であることが好ましい。
前記不定形状の電解銅粉を扁平化処理してなるフレーク状電解銅粉は、電子顕微鏡観察によって電解銅粉の主幹部及び該主幹部から不定形状に分かれた副幹部に由来する形状を呈しており、球形状のアトマイズ銅粉、湿式還元銅粉等を扁平化処理してなるフレーク状銅粉とは、形状に差が認められる。なお、前記フレーク状電解銅粉の形状は、電解銅粉の形状に由来する形状であるものの、扁平であって厚み方向の形状は電解銅粉とは全く異なり、水平方向も不定形であって輪郭が異なるため、電解銅粉に類似の形状とはいえない。また、扁平化する前の銅粉の不定形状の程度ともその扁平度、平滑性等の形状に差が認められる。
前記電解銅粉の長軸平均長さLと、短軸平均長さdとの比(L/d)は、3以上が好ましく、3.5以上がより好ましい。扁平化処理に用いる電解銅粉の前記主幹部が短い、又は、前記副幹部及び副幹部からの枝が前記主幹部に比べて発達しすぎると、前記比(L/d)が3未満となり、扁平化処理後のフレーク状銅粉において前記比(L/d)が2.5未満となりやすく、粒子間の接触確率が減り導電膜の抵抗値が悪化することがある。
前記電解銅粉は、電気分解法により製造することができる。前記電気分解法による電解銅粉の製造方法については、後述する銀被覆フレーク状銅粉の製造方法で説明する。
<Electrolytic copper powder>
The electrolytic copper powder is preferably composed of a main trunk and a sub trunk divided into an indefinite shape from the main trunk, and has an indefinite shape having the sub trunk.
The flaky electrolytic copper powder obtained by flattening the irregular-shaped electrolytic copper powder exhibits a shape derived from the main trunk portion of the electrolytic copper powder and the sub trunk portion divided into an irregular shape from the main trunk portion by observation with an electron microscope. In addition, a difference in the shape is recognized from the flaky copper powder obtained by flattening spherical atomized copper powder, wet reduced copper powder or the like. Although the shape of the flaky electrolytic copper powder is a shape derived from the shape of the electrolytic copper powder, it is flat and the shape in the thickness direction is completely different from the electrolytic copper powder, and the horizontal direction is also indefinite. Since the outline is different, it cannot be said that the shape is similar to electrolytic copper powder. Further, there is a difference in the shape of the indefinite shape of the copper powder before flattening and the shape such as flatness and smoothness.
The ratio (L / d) between the major axis average length L and the minor axis average length d of the electrolytic copper powder is preferably 3 or more, and more preferably 3.5 or more. When the main trunk of the electrolytic copper powder used for the flattening treatment is short, or when the branch from the sub trunk and the sub trunk is developed more than the main trunk, the ratio (L / d) is less than 3, In the flaky copper powder after the flattening treatment, the ratio (L / d) is likely to be less than 2.5, the contact probability between the particles may be reduced, and the resistance value of the conductive film may be deteriorated.
The electrolytic copper powder can be produced by an electrolysis method. About the manufacturing method of the electrolytic copper powder by the said electrolysis method, it demonstrates with the manufacturing method of the silver covering flaky copper powder mentioned later.
<X線粒径>
後述する表1〜表4に示す実施例及び比較例で作製した各種銅粉に銀被覆した後の銀被覆フレーク銅粉について、前記X線回折法によりX線粒径を測定し、X線粒径とフレーク時間との関係を図1及び図2に示す。
図1及び図2から、本発明の銀被覆フレーク状銅粉は、X線回折法によるX線粒径が、Cu(111)面において、600Å(60nm)以下であり、460Å(46nm)以下が好ましく、420Å(42nm)以下がより好ましい。また、X線粒径は、Ag(111)面において、190Å(19nm)以下が好ましい。
前記Cu(111)面におけるX線粒径が600Å(60nm)を超えると、扁平化が不十分であり、また銀被覆の均一性が劣り、銀被覆フレーク状銅粉を配合して形成した導電膜の抵抗値が低くならないことがある。
これは、球形状のアトマイズ銅粉は、その形状によりランダムな方向から潰されやすいが、不定形状の電解銅粉を扁平化処理すると、その形状により主幹部や副幹部に対して特定の方向から潰されやすいと考えられる。また、球形状のアトマイズ銅粉は、その製造方法から結晶方位が揃っていないが、不定形状の電解銅粉はCu(111)面を平行にして次々と連なって主幹部と副幹部を形成しているため水平断面がCu(111)面となっている。これらにより、不定形状の電解銅粉は扁平化の際にCu(111)面が優先的に潰されやすく、扁平化が進むにつれて、Cu(111)面のX線粒径の値が大きく変化すると考えられる。そして、表面の結晶方位と、主幹部と副幹部の扁平化の結果である主幹部と副幹部とからなる形状(外周の凹凸から置換反応が始まり易いと考えられること)から、不定形状の電解銅粉を扁平化してCu(111)面におけるX線粒径を600Å(60nm)以下としたフレーク状銅粉は、銀置換反応が同時多発的に起きて銀被膜の厚みが均一になりやすく、銀のX線粒径の値にも違いが生じると考えられる。実際、Cu(111)面のX線粒径が小さいフレーク状銅粉に銀被覆した方が、Ag(111)面のX線粒径も小さくなっており、190Å(19nm)以下のものは得られる導電膜の導電性が良好となり、好ましい。
<X-ray particle size>
About the silver coating flake copper powder after carrying out silver coating to the various copper powder produced by the Example and comparative example which are shown in Table 1-Table 4 mentioned later, X-ray particle size is measured by the said X-ray diffraction method, X-ray particle The relationship between the diameter and the flake time is shown in FIGS.
From FIG. 1 and FIG. 2, the silver-coated flaky copper powder of the present invention has an X-ray particle size of 600 Å (60 nm) or less on the Cu (111) plane and 460 以下 (46 nm) or less. Preferably, it is 420 mm (42 nm) or less. The X-ray particle size is preferably 190 mm (19 nm) or less on the Ag (111) plane.
When the X-ray particle size on the Cu (111) surface exceeds 600 mm (60 nm), the flattening is insufficient, the uniformity of the silver coating is poor, and the conductivity formed by blending the silver-coated flaky copper powder. The resistance value of the film may not be lowered.
This is because spherical atomized copper powder tends to be crushed from a random direction depending on its shape, but when the indefinite shape of electrolytic copper powder is flattened, the shape causes the main trunk and sub trunk from a specific direction. It is thought that it is easy to be crushed. In addition, the spherical atomized copper powder does not have the same crystal orientation because of its manufacturing method, but the indeterminate shaped electrolytic copper powder forms a main trunk and a sub trunk by successively connecting the Cu (111) planes in parallel. Therefore, the horizontal cross section is the Cu (111) plane. As a result, the irregularly shaped electrolytic copper powder is preferentially crushed in the Cu (111) surface during flattening, and the value of the X-ray particle size of the Cu (111) surface changes greatly as the flattening progresses. Conceivable. From the crystal orientation of the surface and the shape of the main trunk and sub trunk resulting from the flattening of the main trunk and sub trunk (the substitution reaction is thought to start easily from the irregularities on the outer periphery), the electrolysis of indefinite shape The flaky copper powder that flattened the copper powder and made the X-ray particle size on the Cu (111) surface 600 nm (60 nm) or less is likely to have a uniform silver coating thickness due to simultaneous occurrence of silver substitution reactions. It is considered that a difference occurs in the value of the X-ray particle diameter of silver. In fact, the silver coated flaky copper powder with a small X-ray particle size on the Cu (111) surface has a smaller X-ray particle size on the Ag (111) surface, and a powder with a particle size of 190 mm (19 nm) or less is obtained. The conductivity of the resulting conductive film is favorable, which is preferable.
ここで、前記X線粒径は、以下の装置及び条件に基づき、X線回折法による各粒子の結晶面の回折ピークの半値幅から算出することができる。
[XRD装置、条件]
・株式会社リガク製 SmartLab X−ray Diffractometer
・使用X線:CuKα(波長=1.5405Å)
・Ag(111)面:2θ=35°〜40°
・Cu(111)面:2θ=41°〜47°
・Cu(200)面:2θ=47.5°〜52.5°
・スキャンスピード=5°/minでスキャンし、Kα2成分を除去した後、各回折ピークの角度2θ、強度、半価幅を測定した。
前記X線粒径(結晶子径)は、シェラーの式=0.94×波長/半価幅/cosθから算出することができる。
Here, the X-ray particle size can be calculated from the half-value width of the diffraction peak of the crystal plane of each particle by the X-ray diffraction method based on the following apparatus and conditions.
[XRD equipment, conditions]
・ SmartLab X-ray Diffractometer manufactured by Rigaku Corporation
-X-ray used: CuKα (wavelength = 1.5405 mm)
Ag (111) plane: 2θ = 35 ° -40 °
Cu (111) plane: 2θ = 41 ° to 47 °
Cu (200) plane: 2θ = 47.5 ° to 52.5 °
Scanning was performed at a scanning speed of 5 ° / min, and after removing the Kα2 component, the angle 2θ, intensity, and half width of each diffraction peak were measured.
The X-ray particle diameter (crystallite diameter) can be calculated from Scherrer's equation = 0.94 × wavelength / half width / cos θ.
前記銀被覆フレーク状銅粉の長軸平均長さLと、短軸平均長さdとの比(L/d)は、2.5以上であり、3〜5が好ましい。
前記比(L/d)が、2.5未満であると、粒子間の接触確率が減り導電膜の抵抗値が悪化することがある。
また、前記銀被覆フレーク状銅粉の長軸平均長さLと、平均厚みtとのアスペクト比(L/t)は、8以上が好ましく、10〜300がより好ましく、10〜100が更に好ましい。
前記アスペクト比(L/t)が、8未満であると、前記銀被覆フレーク状銅粉同士の接触面積が十分でなく、導電性ペーストに配合し、該導電性ペーストを用いて形成される導電膜の導電性を十分高くできないことがあり、300を超えると、前記銀被覆フレーク状銅粉を製造することが困難となることがある。
The ratio (L / d) of the major axis average length L to the minor axis average length d of the silver-coated flaky copper powder is 2.5 or more, and preferably 3 to 5.
When the ratio (L / d) is less than 2.5, the probability of contact between particles may be reduced, and the resistance value of the conductive film may be deteriorated.
Further, the aspect ratio (L / t) between the long axis average length L and the average thickness t of the silver-coated flaky copper powder is preferably 8 or more, more preferably 10 to 300, and still more preferably 10 to 100. .
When the aspect ratio (L / t) is less than 8, the contact area between the silver-coated flaky copper powders is not sufficient, and the conductive formed by using the conductive paste blended with the conductive paste. The conductivity of the film may not be sufficiently high, and if it exceeds 300, it may be difficult to produce the silver-coated flaky copper powder.
前記比(L/d)及びアスペクト比(L/t)における、「長軸平均長さL」、「短軸平均長さd」、及び「平均厚みt」は、走査型電子顕微鏡(SEM)によるSEM写真を観察することにより測定することができる。その際、個々の銀被覆フレーク状銅粉を測定対象に入れるか否かの基準は、1個の粒子として境界が明確であることである。
前記銀被覆フレーク状銅粉の各粒子について、最長の長さの直線を長軸とし、その長さを「長軸長さ」Lとして測定し、その長軸を有し矩形で近似できる部分を主幹部とする。そして、粒子の長軸に対して垂直な方向の最長長さdを「短軸長さ」として測定し、このdが主幹部の長軸に対し垂直な方向の主幹部の長さより大きい、即ち、主幹部から主幹部に対してその長軸方向に垂直な方向に突出している部分がある場合、その部分を副幹部とする。主幹部、副幹部の各々について長軸L’、短軸d’を測定する。なお、副幹部のL’、d’が定義する方向は、その長短ではなく主幹部の長軸方向及び短軸方向に準ずる(図21参照)。各粒子のL=主幹部のL’であり、また各粒子のd=「主幹部のd’+主幹部に垂直方向の片側に突出した副幹部の中で最大のd’+主幹部に垂直方向のもう片側に突出した副幹部の中で最大のd’」で定義できる。
更に、水平な面を側部として厚さとなる面が観察されており境界が明確な銀被覆フレーク状銅粉10個について、個々の銀被覆フレーク状銅粉の主幹部の「厚み」を測定する。
以上により、100個の銀被覆フレーク状銅粉について「長軸長さ」、「短軸長さ」、及び10個の銀被覆フレーク状銅粉について「厚み」を測定し、それらの平均から「平均長軸長さL」、「短軸平均長さd」、及び「平均厚みt」を求めることができる。
The “major axis average length L”, “minor axis average length d”, and “average thickness t” in the ratio (L / d) and aspect ratio (L / t) are the scanning electron microscope (SEM). It can be measured by observing the SEM photograph. In that case, the reference | standard of whether to put each silver covering flaky copper powder in a measuring object is that a boundary is clear as one particle.
For each particle of the silver-coated flaky copper powder, the longest straight line is taken as the major axis, the length is measured as the “major axis length” L, and the portion that has the major axis and can be approximated by a rectangle It is assumed to be a senior executive. Then, the longest length d in the direction perpendicular to the major axis of the particle is measured as the “short axis length”, and this d is larger than the length of the main trunk in the direction perpendicular to the major axis of the main trunk, When there is a portion protruding from the main trunk portion in a direction perpendicular to the major axis direction with respect to the main trunk portion, that portion is set as a sub trunk portion. The major axis L ′ and the minor axis d ′ are measured for each of the main trunk portion and the sub trunk portion. Note that the directions defined by the sub trunk L ′ and d ′ are not the long and short but the major axis direction and the minor axis direction of the main trunk unit (see FIG. 21). L of each particle is L ′ of the main trunk, and d of each particle is “d ′ of the main trunk d + the largest d ′ of the sub trunks projecting to one side perpendicular to the main trunk + the vertical of the main trunk It can be defined by the maximum d ′ ”of the sub-trunk projecting to the other side of the direction.
Furthermore, the “thickness” of the main part of each silver-coated flaky copper powder is measured for 10 silver-coated flaky copper powders having a clear boundary with a horizontal surface being observed as a side surface. .
From the above, “long axis length”, “short axis length” for 100 silver-coated flaky copper powders, and “thickness” for 10 silver-coated flaky copper powders, The average major axis length L, the minor axis average length d, and the average thickness t can be obtained.
前記銀被覆フレーク状銅粉の実測面積Aと、前記銀被覆フレーク状銅粉の仮想矩形換算面積Bとの比(A/B)は、0.8以下が好ましく、0.5〜0.75がより好ましい。
前記比A/Bは、銀被覆フレーク状銅粉がどのくらい矩形(直方体)から離れているか、粒子外部に空隙が存在するかという点についての簡易的な指標となり、導電膜中に同じ重量の粒子が存在した場合の粒子間の接触のしやすさ、即ち、導電性と相関があると考えられる。
前記比(A/B)が、0.8を超えると、特に低フィラー含量の導電膜中では粒子間の距離が増加し接触確率が減り、導電性が悪化することがある。
なお、各粒子の実測面積AをA=Σ(L’×d’)と定義する。各粒子を主幹部及び副幹部(副幹部は1個の粒子について複数あり)の矩形の集合体とみなし、それぞれの面積を合計したものである。また、各粒子の長軸方向の最長長さL及びそれに対する垂直方向の最大長さdに対し、仮想矩形換算面積BをB=L×dと定義する。これにより、仮想矩形換算面積と実測面積の比(A/B)を求めることができる。
The ratio (A / B) between the measured area A of the silver-coated flaky copper powder and the virtual rectangular conversion area B of the silver-coated flaky copper powder is preferably 0.8 or less, 0.5 to 0.75. Is more preferable.
The ratio A / B is a simple indicator as to how far the silver-coated flaky copper powder is from a rectangle (cuboid) or whether voids exist outside the particles, and particles having the same weight in the conductive film It is considered that there is a correlation with the ease of contact between particles in the presence of water, ie, conductivity.
When the ratio (A / B) exceeds 0.8, particularly in a conductive film having a low filler content, the distance between particles increases, the contact probability decreases, and the conductivity may deteriorate.
The measured area A of each particle is defined as A = Σ (L ′ × d ′). Each particle is regarded as a rectangular aggregate of a main trunk and a sub trunk (there are a plurality of sub trunks for one particle), and the respective areas are totaled. Further, the virtual rectangle conversion area B is defined as B = L × d with respect to the longest length L in the major axis direction of each particle and the maximum length d in the direction perpendicular thereto. Thereby, the ratio (A / B) of the virtual rectangle conversion area and the measured area can be obtained.
前記銀被覆フレーク状銅粉のBET比表面積は、0.4m2/g〜4m2/gが好ましく、0.5m2/g〜1.5m2/gがより好ましい。前記BET比表面積が、4m2/gを超えると、ハンドリング性及び生産性が悪化し、また導電膜の導電性が悪くなる場合がある。
前記BET比表面積は、例えば、MONOSORB(湯浅アイオニクス株式会社製)で、He:70%、N2:30%のキャリアガスを用い、試料3gをセルに入れて脱気を60℃で10分間行った後、BET1点法により測定することができる。
BET specific surface area of the silver-coated flaky copper powder is preferably from 0.4m 2 / g~4m 2 / g, 0.5m 2 /g~1.5m 2 / g is more preferable. When the BET specific surface area exceeds 4 m 2 / g, handling properties and productivity may be deteriorated, and conductivity of the conductive film may be deteriorated.
The BET specific surface area is, for example, MONOSORB (manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.), He: 70%, N 2 : 30% carrier gas, 3 g of sample is put in a cell, and deaeration is performed at 60 ° C. for 10 minutes. After performing, it can be measured by the BET one point method.
前記銀被覆フレーク状銅粉のタップ密度は、4g/cm3以下が好ましく、3g/cm3以下がより好ましい。
前記タップ密度は、例えば、タップ比重測定器(柴山科学株式会社製、カサ比重測定器SS−DA−2型)を用いて測定することができる。
The tap density of the silver-coated flaky copper powder is preferably from 4g / cm 3 or less, 3 g / cm 3 or less is more preferable.
The tap density can be measured using, for example, a tap specific gravity measuring instrument (Shibayama Kagaku Co., Ltd., Casa specific gravity measuring instrument SS-DA-2 type).
前記銀被覆フレーク状銅粉のレーザー回折式粒度分布測定法による質量基準の粒子径分布における累積50%粒子径(D50)は、3μm〜20μmが好ましく、7μm〜15μmがより好ましい。
前記累積50%粒子径(D50)は、例えば、マイクロトラック粒度分布測定装置(ハネウエル(Haneywell)−日機装株式会社製、9320HRA(X−100))などを用いて測定することができる。
The cumulative 50% particle size (D50) in the mass-based particle size distribution measured by the laser diffraction particle size distribution measurement method of the silver-coated flaky copper powder is preferably 3 μm to 20 μm, more preferably 7 μm to 15 μm.
The cumulative 50% particle diameter (D50) can be measured using, for example, a microtrack particle size distribution measuring device (Honeywell-Nikkiso Co., Ltd., 9320HRA (X-100)).
前記BET比表面積に、前記Ag(111)面のX線粒径を乗じた値から、銀被膜の単結晶層分の体積を評価することができる。銀被膜の単結晶層分の体積を評価する場合、1×10−5m3/g以上が好ましい。Cu(111)面のX線粒径が小さいフレーク状銅粉に銀被覆した方が、Ag(111)面のX線粒径も小さくなっており得られる導電膜の導電性が良好となるが、アトマイズ銅粉や扁平化の時間が短いフレーク状銅粉と比較すると銀被膜の単結晶層分の体積は増加している。このことは、Ag(111)面のX線粒径が小さいことは、Agの結晶成長が進みにくいのではなく、核発生の割合が多くなり、同時多発的にAg置換反応が進んだ結果と考えることができる。そのため、単結晶分の体積が多いだけでなく、銀被膜の厚みが比較的均一になっていることが予想できる。 From the value obtained by multiplying the BET specific surface area by the X-ray particle size of the Ag (111) plane, the volume of the single crystal layer of the silver coating can be evaluated. When evaluating the volume for the single crystal layer of the silver coating, 1 × 10 −5 m 3 / g or more is preferable. When the flaky copper powder having a small X-ray particle size on the Cu (111) surface is coated with silver, the X-ray particle size on the Ag (111) surface is also small, and the resulting conductive film has better conductivity. Compared with atomized copper powder or flaky copper powder having a short flattening time, the volume of the single crystal layer of the silver coating is increased. This is because the small X-ray grain size of the Ag (111) plane does not make it difficult for the crystal growth of Ag to progress, but the percentage of nucleation increases, and the Ag substitution reaction progresses simultaneously and frequently. Can think. Therefore, it can be expected that not only the volume of the single crystal is large, but also the thickness of the silver coating is relatively uniform.
(銀被覆フレーク状銅粉の製造方法)
本発明の銀被覆フレーク状銅粉の製造方法は、電解銅粉を扁平化処理する工程(扁平化工程)と、扁平化処理後のフレーク状電解銅粉表面に銀を被覆する工程(銀被覆工程)と、を含み、電解銅粉作製工程を含むことが好ましく、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
なお、目的に応じて電解銅粉に先に銀を被覆した後に、扁平化処理することも可能である。
(Method for producing silver-coated flaky copper powder)
The method for producing a silver-coated flaky copper powder according to the present invention includes a step of flattening the electrolytic copper powder (flattening step) and a step of coating the surface of the flaky electrolytic copper powder after the flattening treatment (silver coating). Step), and preferably includes an electrolytic copper powder preparation step, and further includes other steps as necessary.
Depending on the purpose, the electrolytic copper powder may be flattened after first being coated with silver.
<電解銅粉作製工程>
前記電解銅粉作製工程は、電気分解法により電解銅粉を作製する工程である。
前記電気分解法としては、例えば、銅イオンを含む硫酸酸性の電解液に陽極と陰極を浸漬し、これに直流電流を流して電気分解を行い、陰極表面に粉末状に銅を析出させ、機械的又は電気的方法により掻き落として回収し、洗浄し、乾燥し、必要に応じて篩別工程などを経て電解銅粉を製造する方法などが挙げられる。
なお、必要に応じて酸化防止処理としてベンゾトリアゾール等のトリアゾール系の物質で表面処理を施してもよい。
<Electrolytic copper powder production process>
The electrolytic copper powder production step is a step of producing electrolytic copper powder by electrolysis.
As the electrolysis method, for example, an anode and a cathode are immersed in a sulfuric acid acidic electrolyte solution containing copper ions, a direct current is passed through the electrolysis, and copper is deposited in a powder form on the cathode surface. And a method of producing electrolytic copper powder through a sieving step and the like, if necessary.
If necessary, surface treatment may be performed with a triazole-based substance such as benzotriazole as an antioxidant treatment.
<扁平化工程>
前記扁平化工程は、走査型電子顕微鏡の測定による長軸平均長さLと、短軸平均長さdとの比(L/d)が3以上の電解銅粉を扁平化処理する工程である。
前記扁平化処理を行う装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、転動ボールミル、アトライター、SCミル等のメディア式ミル(ボール、ビーズによる粉砕ミル)などが挙げられる。なお、前記扁平化処理を行う装置としては、市販されているものをそのまま使用可能である。
<Flatening process>
The flattening step is a step of flattening electrolytic copper powder in which the ratio (L / d) of the major axis average length L to the minor axis average length d measured by a scanning electron microscope is 3 or more. .
There is no restriction | limiting in particular as an apparatus which performs the said flattening process, According to the objective, it can select suitably, For example, media-type mills, such as a rolling ball mill, an attritor, and SC mill (Pulverizing mill with a ball and beads) Etc. In addition, as a device for performing the flattening treatment, a commercially available device can be used as it is.
前記扁平化処理を行う際には、銅粉に溶媒を加えて処理を行うことが好ましい。前記溶媒を加えないで扁平化処理を行った場合には、処理中にフレーク状銅粉同士が凝集し、粒径が過大になると共に、アスペクト比が十分大きな値とならないことがある。前記溶媒の粘性が高い場合には、扁平化が十分進まないことがある。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、有機溶媒などが挙げられる。
前記有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、分子量200以下の有機溶媒が好ましく、分子量200以下のアルコールがより好ましい。前記分子量200以下のアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、又はこれらの混合物、などが挙げられる。
前記扁平化処理時に添加する前記溶媒の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、扁平化処理する銅粉に対し、質量で0.1倍〜3倍が好ましい。前記添加量が、0.1倍未満であると、溶媒添加の効果が不十分であることがあり、3倍を超えると、十分なアスペクト比が得られないことがある。
When performing the flattening treatment, it is preferable to carry out the treatment by adding a solvent to the copper powder. When the flattening treatment is performed without adding the solvent, the flaky copper powder aggregates during the treatment, the particle size becomes excessive, and the aspect ratio may not be a sufficiently large value. When the viscosity of the solvent is high, flattening may not progress sufficiently.
There is no restriction | limiting in particular as said solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, water, an organic solvent, etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as said organic solvent, Although it can select suitably according to the objective, For example, the organic solvent of molecular weight 200 or less is preferable, and the alcohol of molecular weight 200 or less is more preferable. Examples of the alcohol having a molecular weight of 200 or less include methanol, ethanol, propanol, or a mixture thereof.
There is no restriction | limiting in particular as the addition amount of the said solvent added at the time of the said flattening process, Although it can select suitably according to the objective, 0.1 times-3 times by mass with respect to the copper powder to flatten processing Is preferred. If the addition amount is less than 0.1 times, the effect of solvent addition may be insufficient, and if it exceeds 3 times, a sufficient aspect ratio may not be obtained.
前記ボール(メディア)としては、直径が0.1mm〜3mmで形状が球状のボール(メディア)である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記ボール(メディア)の直径が、0.1mm未満であると、扁平化処理後のフレーク状銅粉とメディアを分離する際、メディアの目詰まり等により、分離の効率が低下することがあり、3mmを超えると、得られるフレーク状銅粉の粒径が過大になることがある。
前記ボール(メディア)の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ステンレス(SUS)等の金属、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスなどが挙げられる。これらの中でも、製品へのコンタミネーションを考えると、ステンレス(SUS)が特に好ましい。
前記ボール(メディア)の扁平化処理時における添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、扁平化処理する銅粉に対し、質量で1倍〜50倍が好ましい。前記添加量が、1倍未満であると、十分なアスペクト比が得られないことがあり、50倍を超えると、1回に扁平化処理できる銅粉の量が少なくなり、処理コストが高くなることがある。
The ball (media) is not particularly limited as long as it is a ball (media) having a diameter of 0.1 mm to 3 mm and a spherical shape, and can be appropriately selected according to the purpose. When the diameter of the ball (media) is less than 0.1 mm, the separation efficiency may be reduced due to clogging of the media when separating the flaky copper powder and the media after the flattening treatment, When it exceeds 3 mm, the particle size of the obtained flaky copper powder may become excessive.
There is no restriction | limiting in particular as a material of the said ball | bowl (media), According to the objective, it can select suitably, For example, metals, such as stainless steel (SUS), ceramics, such as an alumina and a zirconia, etc. are mentioned. Among these, stainless steel (SUS) is particularly preferable in view of product contamination.
There is no restriction | limiting in particular as addition amount at the time of the flattening process of the said ball | bowl (media), Although it can select suitably according to the objective, 1-50 times by mass with respect to the copper powder to flatten a process. preferable. When the addition amount is less than 1 time, a sufficient aspect ratio may not be obtained, and when it exceeds 50 times, the amount of copper powder that can be flattened at one time decreases, and the processing cost increases. Sometimes.
前記扁平化処理の処理時間は、特に制限はなく、フレーク化装置、ボール及び銅粉の添加量に応じて適宜選択することができる。生産性を考慮すると10分間〜300分間であることが好ましく、例えば、5Lのアトライターを用いる場合には、10分間〜180分間が好ましく、60分間〜150分間がより好ましい。前記処理時間が、10分間未満であると、扁平化が不十分になりやすく、ボール、粉、溶媒の比率や処理槽の容量の組み合わせによっては、180分間を超えると、扁平化が進みすぎてBET比表面積が大きくなり、また凝結が起きやすく導電性ペーストとした場合の電気抵抗が上がりやすくなる。
なお、前記扁平化処理は、投入した全ての銅粉が扁平化される必要はなく、扁平化処理後に扁平化が進んでいない銅粉が混在していてもよい。扁平化処理の前後で、投入した銅粉に対して上記のフレーク状銅粉が一つでも形成されていれば扁平化処理されたということができる。
The treatment time for the flattening treatment is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the addition amount of the flaking apparatus, the balls, and the copper powder. Considering productivity, it is preferably 10 minutes to 300 minutes. For example, when a 5 L attritor is used, it is preferably 10 minutes to 180 minutes, and more preferably 60 minutes to 150 minutes. If the treatment time is less than 10 minutes, flattening tends to be insufficient, and depending on the combination of the ratio of balls, powder, solvent, and the capacity of the treatment tank, if the treatment time exceeds 180 minutes, the flattening proceeds too much. The BET specific surface area is increased, and the electric resistance is easily increased when a conductive paste is easily formed.
In the flattening process, it is not necessary to flatten all of the input copper powder, and copper powder that has not been flattened after the flattening process may be mixed. If at least one of the above flaky copper powders is formed on the supplied copper powder before and after the flattening process, it can be said that the flattening process has been performed.
得られるフレーク状銅粉の分散性を向上させるためには、分散剤を扁平化処理する銅粉に対して、0.1質量%〜5質量%添加することが好ましい。前記分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、脂肪酸、脂肪酸塩、界面活性剤、有機金属、キレート形成剤、保護コロイドなどが挙げられる。これらの中でも、脂肪酸が特に好ましい。前記脂肪酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プロピオン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、アクリル酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸、リシノール酸又はそれらの混合物などが挙げられる。なお、扁平化工程前の銅粉に分散剤を添加する代わりに、溶媒とともに前記分散剤を添加することもできる。前記分散剤を扁平化工程前の銅粉に添加し、かつ前記分散剤を扁平化工程で溶媒とともに添加してもよい。
ただし、フレーク状銅粉の分散性が十分な場合には、フレーク化工程において分散剤を添加しないことも可能である。前記分散剤が多量に表面に存在すると、後述する銀被覆工程での銀被覆が不均一となることがあり、場合によっては銀被覆工程の前に分散剤の除去を行う必要がある。
In order to improve the dispersibility of the obtained flaky copper powder, it is preferable to add 0.1% by mass to 5% by mass of the dispersant with respect to the copper powder to be flattened. There is no restriction | limiting in particular as said dispersing agent, According to the objective, it can select suitably, For example, a fatty acid, fatty acid salt, surfactant, an organic metal, a chelate formation agent, a protective colloid etc. are mentioned. Of these, fatty acids are particularly preferred. The fatty acid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.For example, propionic acid, caprylic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, acrylic acid, oleic acid, Examples thereof include linoleic acid, arachidonic acid, ricinoleic acid, and mixtures thereof. In addition, the said dispersing agent can also be added with a solvent instead of adding a dispersing agent to the copper powder before a flattening process. The dispersant may be added to the copper powder before the flattening step, and the dispersant may be added together with the solvent in the flattening step.
However, if the dispersibility of the flaky copper powder is sufficient, it is possible not to add a dispersant in the flaking process. If a large amount of the dispersant is present on the surface, the silver coating in the silver coating step described later may be non-uniform, and in some cases, it is necessary to remove the dispersant before the silver coating step.
<銀被覆工程>
前記銀被覆工程は、扁平化処理後のフレーク状電解銅粉表面に銀を被覆する工程である。
前記フレーク状電解銅粉表面に銀を被覆させる方法としては、例えば、還元法と置換法の2種類を挙げることができる。
前記還元法は、銅粉粒子の表面に、還元剤で還元された銀の微粒子を緻密に被覆させていく方法である(例えば、特開2000−248303号公報等参照)。
前記置換法は、銅粉粒子の界面で、銀イオンが金属の銅と電子の授受を行い、銀イオンが金属の銀に還元され、代わりに金属の銅が酸化され銅イオンになることで、銅粉粒子の表面層を銀層とする方法である(例えば、特開2006−161081号公報等参照)。
これらの中でも、銀被覆の均一性、銅表面への銀層の密着の点から、置換法が好ましい。
<Silver coating process>
The silver coating step is a step of coating silver on the surface of the flaky electrolytic copper powder after the flattening treatment.
As a method for coating the surface of the flaky electrolytic copper powder with silver, for example, there are two kinds of methods, a reduction method and a substitution method.
The reduction method is a method in which fine particles of silver reduced with a reducing agent are densely coated on the surface of copper powder particles (see, for example, JP-A-2000-248303).
In the substitution method, at the interface of the copper powder particles, silver ions exchange electrons with metallic copper, silver ions are reduced to metallic silver, and instead metallic copper is oxidized into copper ions, In this method, the surface layer of the copper powder particles is a silver layer (see, for example, JP-A-2006-161081).
Among these, the substitution method is preferable in terms of uniformity of silver coating and adhesion of the silver layer to the copper surface.
前記置換法において、銀被覆反応を行わせる際には、まず、銀塩を添加する前の液中に銅粉原料を入れて攪拌し、銅粉が液中に十分分散している状態で銀塩を含んだ液を添加することが好ましい。反応温度は、反応液が凝固したり蒸発したりしなければ特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20℃〜80℃で設定可能である。反応時間は、銀被覆量及び反応温度によって異なるが、1分間〜5時間の範囲で設定可能である。 In the substitution method, when the silver coating reaction is performed, first, the copper powder raw material is put in the liquid before adding the silver salt and stirred, and then the silver powder is sufficiently dispersed in the liquid. It is preferable to add a liquid containing a salt. The reaction temperature is not particularly limited as long as the reaction solution does not solidify or evaporate, and can be appropriately selected according to the purpose, but can be set at 20 ° C to 80 ° C. The reaction time varies depending on the silver coating amount and the reaction temperature, but can be set in the range of 1 minute to 5 hours.
前記銀被覆反応を行う反応液としては、水又は有機溶媒を含む水溶液、又は有機溶媒相と水溶媒相からなるエマルジョンを用いる。水に対する溶解度が大きい有機溶媒を使用する場合は均一な混合溶液となるが、溶解度が低い有機溶媒の場合は、静止状態では水相と有機溶媒相が分離するため、液を攪拌することによりエマルジョンを形成させた状態で銀被覆反応を行う。これらの反応液を使用することにより、扁平化の際に添加した助剤を除去することなく、フレーク状銅粉をそのままの銀被覆反応に供することもできる。 As a reaction solution for performing the silver coating reaction, an aqueous solution containing water or an organic solvent or an emulsion composed of an organic solvent phase and an aqueous solvent phase is used. When using an organic solvent with a high solubility in water, a uniform mixed solution is obtained. However, in the case of an organic solvent with a low solubility, the aqueous phase and the organic solvent phase are separated in a stationary state. The silver coating reaction is carried out in the state where is formed. By using these reaction liquids, the flaky copper powder can be subjected to the silver coating reaction as it is without removing the auxiliary added at the time of flattening.
前記有機溶媒としては、水との相溶性、銀塩(主として硝酸銀)の溶解度を有する、アルコール、ケトン、アルデヒド、エーテルを使用することができる。前記有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−メチルプロパノール、3−メチルプロパノール、1,1−ジメチルエタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、セロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、テルピネオール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルエーテル、エチルエーテル、メチルエチルエーテルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、水を含有せず有機溶媒を単独の反応液として使用する場合は、銀塩を直接溶解することが可能な多価アルコールが好ましく、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。 As the organic solvent, alcohols, ketones, aldehydes, and ethers having compatibility with water and solubility of silver salts (mainly silver nitrate) can be used. Examples of the organic solvent include methanol, ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-methylpropanol, 3-methylpropanol, 1,1-dimethylethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, and glycerin. Carbitol, methyl carbitol, butyl carbitol, cellosolve, methyl cellosolve, butyl cellosolve, terpineol, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, methyl ether, ethyl ether, methyl ethyl ether and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, when using an organic solvent as a single reaction solution without containing water, a polyhydric alcohol capable of directly dissolving a silver salt is preferable, specifically, ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, etc. Is mentioned.
有機溶媒と水との混合溶液、又はエマルジョン中にて銀被覆を行う場合は、前記有機溶媒として室温(20℃〜30℃)において液体となるものを用いる必要がある。前記水と前記有機溶媒との混合比率は、使用する有機溶媒により適宜調整することができる。また、有機溶媒と混合する水としては、不純物が混入するおそれがなければ、蒸留水、イオン交換水、工業用水等のいずれを用いてもよい。 When silver coating is performed in a mixed solution of an organic solvent and water or in an emulsion, it is necessary to use a liquid that is liquid at room temperature (20 ° C. to 30 ° C.) as the organic solvent. The mixing ratio of the water and the organic solvent can be appropriately adjusted depending on the organic solvent used. As the water mixed with the organic solvent, any of distilled water, ion-exchanged water, industrial water, etc. may be used as long as there is no risk of impurities being mixed.
銀被覆反応に使用する銀原料としては、銀イオンを液中に存在させる必要があるため、水又は多くの有機溶媒に対して溶解度を有する硝酸銀を用いることが好ましい。できるだけ均一な被覆反応を実現するために、硝酸銀を固体状で添加せず、水溶液、有機溶媒、又は水と有機溶媒との混合液に硝酸銀を溶解した硝酸銀溶液として使用することが好ましい。目的とする銀被覆量に応じて、使用する硝酸銀溶液の濃度、有機溶媒量、及び使用する硝酸銀溶液量を決定することができる。 As a silver raw material used for the silver coating reaction, it is necessary to make silver ions exist in the liquid. Therefore, it is preferable to use silver nitrate having solubility in water or many organic solvents. In order to realize as uniform a covering reaction as possible, it is preferable to use silver nitrate solution in which silver nitrate is dissolved in an aqueous solution, an organic solvent, or a mixed solution of water and an organic solvent without adding silver nitrate in a solid state. Depending on the target silver coating amount, the concentration of the silver nitrate solution to be used, the amount of the organic solvent, and the amount of the silver nitrate solution to be used can be determined.
銀被覆層をより均一に形成させるために、有機溶媒を含有する反応液(混合溶液又はエマルジョン)中にキレート化剤を添加してもよい。前記キレート化剤としては、銀イオンと金属銅との置換反応により副生成する銅イオンが再析出しないよう、銅イオンとの錯安定度定数の高いものが好ましい。前記キレート化剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、イミノジ酢酸、ジエチレントリアミン、トリエチレンジアミン、又はそれらの塩などが挙げられる。
銀被覆反応を安定かつ安全に行うにあたり、pH緩衝剤を添加してもよい。前記pH緩衝剤としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、アンモニア水、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。
In order to form the silver coating layer more uniformly, a chelating agent may be added to a reaction liquid (mixed solution or emulsion) containing an organic solvent. As the chelating agent, those having a high complex stability constant with copper ions are preferred so that copper ions by-produced by substitution reaction between silver ions and metallic copper do not reprecipitate. Examples of the chelating agent include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), iminodiacetic acid, diethylenetriamine, triethylenediamine, or salts thereof.
In performing the silver coating reaction stably and safely, a pH buffer may be added. Examples of the pH buffering agent include ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, aqueous ammonia, sodium hydrogen carbonate, and the like.
前記フレーク状電解銅粉を被覆する銀の銅に対する割合(銀の被覆量)は、0.3質量%〜30質量%が好ましい。前記銀の被覆量が、0.3質量%未満であると、体積抵抗率を十分に低減することができないことがあり、30質量%を超えると、体積抵抗率の低減効果に大きな差は見られず、銀の割合が増えることでコストが増大してしまう。
前記銀の被覆量は、例えば、銀被覆フレーク状銅粉を硝酸で溶解後に塩酸を添加し、生じた塩化銀の沈殿を乾燥し、重量を測定することにより求めることができる。
The ratio of silver to copper covering the flaky electrolytic copper powder (silver coating amount) is preferably 0.3% by mass to 30% by mass. If the silver coating amount is less than 0.3% by mass, the volume resistivity may not be sufficiently reduced. If the silver coating amount exceeds 30% by mass, there is a large difference in the volume resistivity reduction effect. However, the cost increases as the proportion of silver increases.
The silver coating amount can be determined, for example, by dissolving silver-coated flaky copper powder with nitric acid, adding hydrochloric acid, drying the resulting silver chloride precipitate, and measuring the weight.
<その他の工程>
前記その他の工程としては、例えば、洗浄及び乾燥工程などが挙げられる。
−洗浄及び乾燥工程−
前記洗浄及び乾燥工程は、得られた銀被覆フレーク状銅粉を固液分離し、必要に応じて、洗浄を行い、乾燥する工程である。
前記洗浄及び乾燥としては、特に制限はなく、銅粉に対する公知の方法を適宜使用することができ、乾燥後において解砕を行ってもよい。
<Other processes>
As said other process, a washing | cleaning, a drying process, etc. are mentioned, for example.
-Cleaning and drying process-
The said washing | cleaning and drying process is a process of solid-liquid-separating the obtained silver covering flaky copper powder, washing | cleaning as needed, and drying.
There is no restriction | limiting in particular as said washing | cleaning and drying, The well-known method with respect to copper powder can be used suitably, You may disintegrate after drying.
得られた銀被覆フレーク状銅粉は、以下に説明する導電性ペーストに配合して用いることが好ましい。 The obtained silver-coated flaky copper powder is preferably used by blending with the conductive paste described below.
(導電性ペースト)
本発明の導電性ペーストは、本発明の前記銀被覆フレーク状銅粉と、好ましくは樹脂と、溶剤とを含み、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記導電性ペーストとしては、例えば、樹脂硬化型ペーストなどが挙げられる。
前記導電性ペーストにおける前記銀被覆フレーク状銅粉の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
(Conductive paste)
The conductive paste of the present invention contains the silver-coated flaky copper powder of the present invention, preferably a resin and a solvent, and further contains other components as necessary.
Examples of the conductive paste include a resin curable paste.
The content of the silver-coated flaky copper powder in the conductive paste is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
<樹脂>
前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコーン樹脂、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Resin>
There is no restriction | limiting in particular as said resin, According to the objective, it can select suitably, For example, an epoxy resin, an acrylic resin, a polyester resin, a polyimide resin, a polyurethane resin, a phenoxy resin, a silicone resin etc. are mentioned. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
<溶剤>
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラデカン、テトラリン、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、テルピネオール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−エチルエーテルなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Solvent>
The solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, toluene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetradecane, tetralin, propyl alcohol, isopropyl alcohol, terpineol, ethyl carbitol, butyl carbitol Ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate, diethylene glycol acetate mono-n-ethyl ether, and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
<その他の成分>
前記その他の成分としては、例えば、界面活性剤、ガラスフリット、分散剤、粘度調整剤などが挙げられる。
<Other ingredients>
Examples of the other components include surfactants, glass frit, dispersants, viscosity modifiers, and the like.
前記導電性ペーストの作製方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、本発明の前記銀被覆フレーク状銅粉を、前記樹脂、前記溶剤、及び必要に応じて前記その他の成分を、例えば、超音波分散、ディスパー、三本ロールミル、ボールミル、ビーズミル、二軸ニーダー、自公転式攪拌機などを用い、混合することにより作製することができる。 There is no restriction | limiting in particular as a preparation method of the said electrically conductive paste, According to the objective, it can select suitably, For example, the said silver covering flaky copper powder of this invention, the said resin, the said solvent, and as needed The other components can be produced by mixing using, for example, ultrasonic dispersion, a disper, a three-roll mill, a ball mill, a bead mill, a twin-screw kneader, a self-revolving stirrer, and the like.
前記導電性ペーストの粘度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃で、5Pa・s〜100Pa・sが好ましい。前記導電性ペーストの粘度が、5Pa・s未満であると、印刷時に「にじみ」が発生することがあり、100Pa・sを超えると、印刷むらが発生することがある。
前記導電性ペーストの体積抵抗率は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2×10−2Ω・cm以下が好ましく、5×10−4Ω・cm以下がより好ましく、3.3×10−5Ω・cm以下が更に好ましい。前記体積抵抗率が、2×10−2Ω・cm以下であると、極めて低い体積抵抗率の導電性ペーストが実現可能である。
前記体積抵抗率は、例えば、デジタルマルチメーター(ADVANTEST社製、R6551)を用いて、測定することができる。
There is no restriction | limiting in particular as a viscosity of the said electrically conductive paste, Although it can select suitably according to the objective, 5 Pa * s-100 Pa * s are preferable at 25 degreeC. When the viscosity of the conductive paste is less than 5 Pa · s, “bleeding” may occur during printing, and when it exceeds 100 Pa · s, uneven printing may occur.
The volume resistivity of the conductive paste is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 2 × 10 −2 Ω · cm or less, and more preferably 5 × 10 −4 Ω · cm or less. Preferably, it is 3.3 × 10 −5 Ω · cm or less. When the volume resistivity is 2 × 10 −2 Ω · cm or less, a conductive paste having an extremely low volume resistivity can be realized.
The volume resistivity can be measured using, for example, a digital multimeter (manufactured by ADVANTEST, R6551).
本発明の銀被覆フレーク状銅粉を含む導電性ペーストは、例えば、太陽電池用のシリコンウエハー、タッチパネル用フィルム、EL素子用ガラス等の各種基体上に直接又は必要に応じて前記基体上に更に透明導電膜を設けた前記透明導電膜上に、塗布又は印刷して導電性塗膜を形成することができ、例えば、太陽電池セルの集電電極、チップ型電子部品の外部電極、RFID、電磁波シールド、振動子接着、メンブレンスイッチ、エレクトロルミネセンス等の電極又は電気配線用途に好適に用いられる。 The conductive paste containing the silver-coated flaky copper powder of the present invention is directly or directly on various substrates such as silicon wafers for solar cells, films for touch panels, and glass for EL elements, if necessary. On the transparent conductive film provided with a transparent conductive film, a conductive coating film can be formed by coating or printing. For example, current collecting electrodes of solar cells, external electrodes of chip-type electronic components, RFID, electromagnetic waves It is suitably used for electrodes such as shield, vibrator adhesion, membrane switch, electroluminescence, or electrical wiring.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
以下のようにして、銀被覆銅粉を製造した。また、得られた銀被覆銅粉を用い、導電性ペーストを作製した。また、前記導電性ペーストを塗布し、加熱処理することにより導電膜を形成した。
前記銀被覆銅粉のBET比表面積、粒度分布(D10、D50、及びD90)、比(L/d)及びアスペクト比(L/t)、タップ密度、X線粒径、面積比(A/B)、並びに銀被覆量の測定方法は、以下に示す通りである。
Silver-coated copper powder was produced as follows. Moreover, the electrically conductive paste was produced using the obtained silver covering copper powder. Moreover, the said electrically conductive paste was apply | coated and the electrically conductive film was formed by heat-processing.
BET specific surface area, particle size distribution (D10, D50, and D90), ratio (L / d) and aspect ratio (L / t), tap density, X-ray particle size, area ratio (A / B) of the silver-coated copper powder ) And the method for measuring the silver coating amount are as follows.
<BET比表面積の測定方法>
銀被覆銅粉のBET比表面積は、MONOSORB(湯浅アイオニクス株式会社製)で、He:70%、N2:30%のキャリアガスを用い、銀被覆銅粉3gをセルに入れて脱気を60℃で10分間行った後、BET1点法により測定を行った。
<Measurement method of BET specific surface area>
The BET specific surface area of the silver-coated copper powder is MONOSORB (manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.), He: 70%, N 2 : 30% carrier gas is used, and 3 g of the silver-coated copper powder is put into the cell for deaeration. After performing at 60 degreeC for 10 minute (s), it measured by the BET 1 point method.
<粒度分布(D10、D50、及びD90)の測定方法>
銀被覆銅粉の粒度分布は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(日機装株式会社製、MICROTORAC HRA)を用いて、銀被覆銅粉0.3gをイソプロパノール30mLに加え、超音波分散処理を5分間行って試料を準備し、全反射モードで粒径の測定を行った。測定により得た質量累積分布により、累積10質量%粒径(D10)、累積50質量%粒径(D50)、及び累積90質量%粒径(D90)の値を求めた。
<Measuring method of particle size distribution (D10, D50, and D90)>
The particle size distribution of the silver-coated copper powder is determined by adding 0.3 g of silver-coated copper powder to 30 mL of isopropanol using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., MICROTORAC HRA), and subjecting it to ultrasonic dispersion treatment for 5 minutes. A sample was prepared and the particle size was measured in total reflection mode. From the cumulative mass distribution obtained by measurement, values of cumulative 10 mass% particle diameter (D10), cumulative 50 mass% particle diameter (D50), and cumulative 90 mass% particle diameter (D90) were determined.
<タップ密度の測定>
タップ密度は、タップ密度測定装置(柴山科学株式会社製、カサ比重測定装置SS−DA−2)を使用し、銀被覆銅粉15gを計量して、容器(20mL試験管)に入れ、落差20mmで1,000回タッピングし、タップ密度=試料重量(15g)/タッピング後の試料体積から算出した。
<Measurement of tap density>
The tap density is measured using a tap density measuring device (Shibayama Kagaku Co., Ltd., Casa specific gravity measuring device SS-DA-2), 15 g of silver-coated copper powder is weighed, put into a container (20 mL test tube), and a drop of 20 mm. And tapped 1,000 times, and calculated from tap density = sample weight (15 g) / sample volume after tapping.
<X線粒径の測定>
前記X線粒径は、以下の装置及び条件により、X線回折法による銀被覆銅粉の結晶面の回折ピークの半値幅から算出した。
[XRD装置、条件]
・株式会社リガク製 SmartLab X−ray Diffractometer
・使用X線:CuKα(波長=1.5405Å)
・Ag(111)面:2θ=35°〜40°
・Cu(111)面:2θ=41°〜47°
・Cu(200)面:2θ=47.5°〜52.5°
・スキャンスピード=5°/minでスキャンし、Kα2成分を除去した後、各ピークの角度2θ、強度、半価幅を測定した。
X線粒径(結晶子径)は、シェラーの式=0.94×波長/半価幅/cosθで計算した。
<Measurement of X-ray particle size>
The X-ray particle size was calculated from the half-value width of the diffraction peak of the crystal plane of the silver-coated copper powder by the X-ray diffraction method with the following apparatus and conditions.
[XRD equipment, conditions]
・ SmartLab X-ray Diffractometer manufactured by Rigaku Corporation
-X-ray used: CuKα (wavelength = 1.5405 mm)
Ag (111) plane: 2θ = 35 ° -40 °
Cu (111) plane: 2θ = 41 ° to 47 °
Cu (200) plane: 2θ = 47.5 ° to 52.5 °
-After scanning at a scan speed of 5 ° / min and removing the Kα2 component, the angle 2θ, intensity, and half width of each peak were measured.
The X-ray particle size (crystallite size) was calculated by the Scherrer equation = 0.94 × wavelength / half-value width / cos θ.
<比(L/d)及びアスペクト比(L/t)の測定方法>
前記比(L/d)及びアスペクト比(L/t)における、「長軸平均長さL」、「短軸平均長さd」、及び「平均厚みT」は、走査型電子顕微鏡(SEM)によるSEM写真を観察することにより測定した。その際、個々の銀被覆銅粉を測定対象に入れるか否かの基準は、1個の粒子として境界が明確であることである。
銀被覆銅粉の各粒子について、最長の長さの直線を長軸とし、その長さを「長軸長さ」Lとして測定し、その長軸を有し矩形で近似できる部分を主幹部とする。そして、粒子の長軸に対して垂直な方向の最長長さdを「短軸長さ」として測定し、このdが主幹部の長軸に対し垂直な方向の主幹部の長さより大きい、即ち、主幹部から主幹部に対してその長軸方向に垂直な方向に突出している部分がある場合、その部分を副幹部とする。主幹部、副幹部の各々について長軸L’、短軸d’を測定する。なお、副幹部のL’、d’が定義する方向は、その長短ではなく主幹部の長軸方向及び短軸方向に準ずる(図21参照)。各粒子のL=主幹部のL’であり、また各粒子のd=「主幹部のd’+主幹部に垂直方向の片側に突出した副幹部の中で最大のd’+主幹部に垂直方向のもう片側に突出した副幹部の中で最大のd’」で定義できる。
100個の銀被覆銅粉について「長軸長さ」、「短軸長さ」、及び「厚み」を測定し、「平均長軸長さL」、「短軸平均長さd」、及び「平均厚みt」を求めた。
<Method for Measuring Ratio (L / d) and Aspect Ratio (L / t)>
The “major axis average length L”, “minor axis average length d”, and “average thickness T” in the ratio (L / d) and aspect ratio (L / t) are the scanning electron microscope (SEM). It was measured by observing the SEM photograph. In that case, the reference | standard of whether to put each silver covering copper powder in a measuring object is that a boundary is clear as one particle.
For each particle of the silver-coated copper powder, the longest straight line is taken as the major axis, the length is measured as the “major axis length” L, and the portion that has the major axis and can be approximated by a rectangle is the main trunk. To do. Then, the longest length d in the direction perpendicular to the major axis of the particle is measured as the “short axis length”, and this d is larger than the length of the main trunk in the direction perpendicular to the major axis of the main trunk, When there is a portion protruding from the main trunk portion in a direction perpendicular to the major axis direction with respect to the main trunk portion, that portion is set as a sub trunk portion. The major axis L ′ and the minor axis d ′ are measured for each of the main trunk portion and the sub trunk portion. Note that the directions defined by the sub trunk L ′ and d ′ are not the long and short but the major axis direction and the minor axis direction of the main trunk unit (see FIG. 21). L of each particle is L ′ of the main trunk, and d of each particle is “d ′ of the main trunk d + the largest d ′ of the sub trunks projecting to one side perpendicular to the main trunk + the vertical of the main trunk It can be defined by the maximum d ′ ”of the sub-trunk projecting to the other side of the direction.
About 100 silver-coated copper powders, “major axis length”, “minor axis length”, and “thickness” were measured, and “average major axis length L”, “minor axis average length d”, and “ The average thickness t ”was determined.
<面積比(A/B)>
銀被覆銅粉の各粒子の実測面積AをA=Σ(L’×d’)と定義する。各粒子を主幹部及び副幹部(副幹部は1個の粒子について複数あり)の矩形の集合体とみなし、それぞれの面積を合計したものである。また、各粒子の長軸方向の最長長さL及びそれに対する垂直方向の最大長さdに対し、仮想矩形換算面積BをB=L×dと定義する。これより仮想矩形換算面積と実測面積の比(A/B)を求めた。
<Area ratio (A / B)>
The measured area A of each particle of the silver-coated copper powder is defined as A = Σ (L ′ × d ′). Each particle is regarded as a rectangular aggregate of a main trunk and a sub trunk (there are a plurality of sub trunks for one particle), and the respective areas are totaled. Further, the virtual rectangle conversion area B is defined as B = L × d with respect to the longest length L in the major axis direction of each particle and the maximum length d in the direction perpendicular thereto. From this, the ratio (A / B) of the virtual rectangle conversion area and the measured area was obtained.
<銀被覆量の測定>
銀被覆量は、銀被覆銅粉末を硝酸で溶解後に塩酸を添加し、生じた塩化銀の沈殿を乾燥し、重量を測定することにより、銀被覆量の実測値を求めた。
<Measurement of silver coating amount>
The silver coating amount was obtained by dissolving the silver-coated copper powder with nitric acid, adding hydrochloric acid, drying the resulting silver chloride precipitate, and measuring the weight to determine the actual silver coating amount.
(実施例1)
<銀被覆フレーク状銅粉の作製>
−電解銅粉(1)−
電解銅粉(1)として、JX日鉱日石金属株式会社製 #51−R(A)を用意した。
電解銅粉(1)について、走査型電子顕微鏡(SEM、日本電子工業株式会社製、JSM−6100)を使用し、2,000倍にて観察を行った。得られたSEM写真を図3に示した。
電解銅粉(1)のSEM写真を観察すると、長軸平均長さは8.89μm、短軸平均長さは2.10μm、L/dは4.23、粒子平均厚みが2.10μmであり、アスペクト比は4.23であり、実測面積Aの仮想矩形換算面積Bとの比(A/B)は0.65であった。
Example 1
<Preparation of silver-coated flaky copper powder>
-Electrolytic copper powder (1)-
As electrolytic copper powder (1), JX Nippon Mining & Metals # 51-R (A) was prepared.
The electrolytic copper powder (1) was observed at a magnification of 2,000 using a scanning electron microscope (SEM, manufactured by JEOL Ltd., JSM-6100). The obtained SEM photograph is shown in FIG.
When an SEM photograph of the electrolytic copper powder (1) is observed, the long axis average length is 8.89 μm, the short axis average length is 2.10 μm, L / d is 4.23, and the particle average thickness is 2.10 μm. The aspect ratio was 4.23, and the ratio (A / B) of the measured area A to the virtual rectangle conversion area B was 0.65.
−扁平化工程−
前記電解銅粉(1)1,254gとネオエタノールP−7(大伸化学株式会社製)624gをSUSボール(直径1.6mm)10.5kgとともにアトライター(日本コークス工業株式会社製:MA−1SE−X、容量5L)に入れて、回転数360rpm、処理時間60分間の条件で扁平化処理を実施し、フレーク状銅粉スラリーを得た。フレーク状銅粉スラリーとSUSボールの分離後、濾過して得られたウェットケーキを70℃で真空乾燥を行い、フレーク状銅粉を得た。
-Flattening process-
The electrolytic copper powder (1) 1,254g and Neoethanol P-7 (manufactured by Daishin Chemical Co., Ltd.) 624g together with 10.5 kg of SUS balls (diameter 1.6 mm), Attritor (manufactured by Nippon Coke Industries, Ltd .: MA- 1SE-X, capacity 5L), and a flattening treatment was performed under the conditions of a rotation speed of 360 rpm and a treatment time of 60 minutes to obtain a flaky copper powder slurry. After separating the flaky copper powder slurry and the SUS ball, the wet cake obtained by filtration was vacuum dried at 70 ° C. to obtain flaky copper powder.
−銀被覆工程−
炭酸アンモニウム185gとエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩溶液(EDTA・4Na・4H2O、濃度50質量%)1,167gを純水741gに溶解し、液温を35℃に調整した。この溶液と銀61.8g含有の硝酸銀水溶液を混合して、銀錯塩溶液を調整した。また、炭酸アンモニウム9.1gとEDTA・4Na・4H2Oの50質量%水溶液113gを純水1,404gに溶解させた後、前記フレーク銅粉350gを加え攪拌してフレーク状銅粉分散液を準備した。このフレーク状銅粉分散液を乾燥窒素ガス雰囲気にて液温を35℃に調整し、前記銀錯塩溶液を添加し銀被覆反応を実施し、30分間攪拌しながら保持した。ステアリン酸15質量%のステアリン酸エマルジョン5.7gを添加し、5分間攪拌を継続して、銀被覆銅粉への表面処理を行った。
得られた銀被覆フレーク銅粉を濾過して、イオン交換水で洗浄し、更にイソプロパノールで洗浄し、得られたウェットケーキを70℃で真空乾燥を行い、実施例1の銀被覆フレーク状銅粉を得た。
得られた実施例1の銀被覆フレーク状銅粉の走査型電子顕微鏡(SEM、日本電子工業株式会社製、JSM−6100)によるSEM写真を図4に示した。
得られた実施例1の銀被覆フレーク状銅粉の諸特性を評価した。結果を表2〜表4に示した。
-Silver coating process-
185 g of ammonium carbonate and 1,167 g of ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt solution (EDTA · 4Na · 4H 2 O, concentration 50% by mass) were dissolved in 741 g of pure water, and the liquid temperature was adjusted to 35 ° C. This solution was mixed with an aqueous silver nitrate solution containing 61.8 g of silver to prepare a silver complex salt solution. Further, after dissolving 9.1 g of ammonium carbonate and 113 g of 50 mass% aqueous solution of EDTA · 4Na · 4H 2 O in 1,404 g of pure water, 350 g of the flake copper powder was added and stirred to obtain a flaky copper powder dispersion. Got ready. The liquid temperature of this flaky copper powder dispersion was adjusted to 35 ° C. in a dry nitrogen gas atmosphere, the silver complex salt solution was added to carry out the silver coating reaction, and the mixture was held for 30 minutes with stirring. 5.7 g of a stearic acid emulsion containing 15% by weight of stearic acid was added, and stirring was continued for 5 minutes to perform surface treatment on the silver-coated copper powder.
The obtained silver-coated flake copper powder is filtered, washed with ion-exchanged water, further washed with isopropanol, and the resulting wet cake is vacuum-dried at 70 ° C. to obtain the silver-coated flake-like copper powder of Example 1 Got.
The SEM photograph of the obtained silver-coated flaky copper powder of Example 1 with a scanning electron microscope (SEM, manufactured by JEOL Ltd., JSM-6100) is shown in FIG.
Various properties of the obtained silver-coated flaky copper powder of Example 1 were evaluated. The results are shown in Tables 2-4.
(実施例2〜11及び比較例1〜4)
−銀被覆銅粉の作製−
実施例1において、表1に示すように物量・条件を変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜11及び比較例1〜4の銀被覆銅粉を作製した。
なお、銀被覆量の目標値15質量%に対し、銀被覆量の目標値を10質量%とした場合は、実施例1の銀錯塩溶液における、炭酸アンモニウム及びエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩溶液の純水へ溶解する量を175g及び735gに、また添加する硝酸銀の銀含有量を38.9gに変更している。また、ステアリン酸エマルジョンの添加量は、銀被覆する前の比表面積に応じて適宜量を調整しており、実施例2は9.0g、実施例3は9.0g、実施例4は9.0g、実施例5は5.7g、実施例6は5.7g、実施例7は5.7g、実施例8は9.0g、実施例9は11.3g、実施例10は13.6g、実施例11は9.0g、比較例2は6.8g、比較例3は6.8g、比較例4は5.7gとした。
なお、実施例3で用いた電解銅粉(2)、実施例4で用いた電解銅粉(3)、及び比較例1〜3で用いたアトマイズ銅粉は、以下に示すとおりである。また、比較例3における解砕は、メリタジャパン株式会社製セレクトグラインドMJ−518により行った。
得られた実施例2〜11の銀被覆銅粉のSEM写真を図5、7、9〜16、比較例1〜4の銀被覆銅粉のSEM写真を図17〜図20に示した。
得られた実施例2〜11及び比較例1〜4の銀被覆銅粉の諸特性を評価した。結果を表2〜表4に示した。
(Examples 2-11 and Comparative Examples 1-4)
-Production of silver-coated copper powder-
In Example 1, the silver covering copper powder of Examples 2-11 and Comparative Examples 1-4 was produced like Example 1 except having changed the quantity and conditions as shown in Table 1.
In addition, when the target value of the silver coating amount is 10% by mass with respect to the target value of 15% by mass of the silver coating amount, the purity of the ammonium carbonate and ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt solution in the silver complex salt solution of Example 1 The amount dissolved in water is changed to 175 g and 735 g, and the silver content of the added silver nitrate is changed to 38.9 g. Further, the amount of stearic acid emulsion added was appropriately adjusted according to the specific surface area before silver coating. Example 2 was 9.0 g, Example 3 was 9.0 g, and Example 4 was 9. 0 g, Example 5 5.7 g, Example 6 5.7 g, Example 7 5.7 g, Example 8 9.0 g, Example 9 11.3 g, Example 10 13.6 g, Example 11 was 9.0 g, Comparative Example 2 was 6.8 g, Comparative Example 3 was 6.8 g, and Comparative Example 4 was 5.7 g.
In addition, the electrolytic copper powder (2) used in Example 3, the electrolytic copper powder (3) used in Example 4, and the atomized copper powder used in Comparative Examples 1 to 3 are as shown below. Moreover, the crushing in the comparative example 3 was performed by Melita Japan Co., Ltd. select grind MJ-518.
The SEM photograph of the obtained silver covering copper powder of Examples 2-11 was shown in FIGS.
Various properties of the obtained silver-coated copper powders of Examples 2 to 11 and Comparative Examples 1 to 4 were evaluated. The results are shown in Tables 2-4.
−電解銅粉(2)−
電解銅粉(2)として、福田金属箔工業株式会社製 FCC−TBXを用いた。
この電解銅粉(2)について、走査型電子顕微鏡(SEM、日本電子工業株式会社製、JSM−6100)を使用し、2,000倍にて観察を行った。得られたSEM写真を図6に示した。
前記電解銅粉(2)のSEM写真を観察すると、長軸平均長さは5.73μm、短軸平均長さは1.85μm、L/dは3.10、粒子平均厚みが1.85μmであり、アスペクト比は3.10であり、実測面積Aの仮想矩形換算面積Bとの比(A/B)は0.78であった。
-Electrolytic copper powder (2)-
As the electrolytic copper powder (2), FCC-TBX manufactured by Fukuda Metal Foil Industry Co., Ltd. was used.
The electrolytic copper powder (2) was observed at a magnification of 2,000 using a scanning electron microscope (SEM, manufactured by JEOL Ltd., JSM-6100). The obtained SEM photograph is shown in FIG.
When an SEM photograph of the electrolytic copper powder (2) was observed, the long axis average length was 5.73 μm, the short axis average length was 1.85 μm, L / d was 3.10, and the particle average thickness was 1.85 μm. Yes, the aspect ratio was 3.10, and the ratio (A / B) of the measured area A to the virtual rectangle conversion area B was 0.78.
−電解銅(3)−
電解銅粉(3)として、福田金属箔工業株式会社製 FCC−115を用いた。
この電解銅粉(3)について、走査型電子顕微鏡(SEM、日本電子工業株式会社製、JSM−6100)を使用し、2,000倍にて観察を行った。得られたSEM写真を図8に示した。
前記電解銅粉(3)のSEM写真を観察すると、長軸平均長さは7.81μm、短軸平均長さは2.06μm、L/dは3.80、粒子平均厚みが2.06μmであり、アスペクト比は3.80であり、実測面積Aの仮想矩形換算面積Bとの比(A/B)は0.68であった。
-Electrolytic copper (3)-
As electrolytic copper powder (3), FCC-115 manufactured by Fukuda Metal Foil Industry Co., Ltd. was used.
The electrolytic copper powder (3) was observed at a magnification of 2,000 using a scanning electron microscope (SEM, manufactured by JEOL Ltd., JSM-6100). The obtained SEM photograph is shown in FIG.
When an SEM photograph of the electrolytic copper powder (3) was observed, the major axis average length was 7.81 μm, the minor axis average length was 2.06 μm, L / d was 3.80, and the particle average thickness was 2.06 μm. Yes, the aspect ratio was 3.80, and the ratio (A / B) of the measured area A to the virtual rectangle conversion area B was 0.68.
−アトマイズ銅粉−
アトマイズ銅粉として、日本アトマイズ加工株式会社製 SF−Cu5μmを用いた。このアトマイズ銅粉について、走査型電子顕微鏡(SEM、日本電子工業株式会社製、JSM−6100)を使用し、2,000倍にて観察を行った。得られたSEM写真を図23に示した。
-Atomized copper powder-
As atomized copper powder, SF-Cu 5 μm manufactured by Nippon Atomizing Co., Ltd. was used. The atomized copper powder was observed at a magnification of 2,000 using a scanning electron microscope (SEM, manufactured by JEOL Ltd., JSM-6100). The obtained SEM photograph is shown in FIG.
(実施例12)
<銀被覆フレーク状銅粉の作製>
−電解銅粉(3)−
電解銅粉(3)として、福田金属箔粉工業株式会社製 FCC-115を用意した(図8参照)。
(Example 12)
<Preparation of silver-coated flaky copper powder>
-Electrolytic copper powder (3)-
FCC-115 manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd. was prepared as the electrolytic copper powder (3) (see FIG. 8).
−扁平化工程−
前記電解銅粉(3)30.66kgとソルミックスAP−7(日本アルコール販売株式会社製)17.77kgをSUSボール(直径1.6mm)185.8kgとともにアトライター(日本コークス工業株式会社製、MA15SE、容量100L)に入れて、回転数170rpm、処理時間240分間の条件で扁平化処理を実施し、フレーク状銅粉スラリーを得た。フレーク状銅粉スラリーとSUSボールの分離後、濾過して得られたウェットケーキを70℃で真空乾燥を行い、フレーク状銅粉を得た。
-Flattening process-
The electrolytic copper powder (3) 30.66 kg and Solmix AP-7 (manufactured by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd.) 17.77 kg together with SUS ball (diameter 1.6 mm) 185.8 kg, attritor (manufactured by Nippon Coke Industries, Ltd., MA15SE, capacity 100L), and a flattening treatment was performed under the conditions of a rotation speed of 170 rpm and a treatment time of 240 minutes to obtain a flaky copper powder slurry. After separating the flaky copper powder slurry and the SUS ball, the wet cake obtained by filtration was vacuum dried at 70 ° C. to obtain flaky copper powder.
−銀被覆工程−
炭酸アンモニウム35.00kgとエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩(EDTA・4Na・4H2O)50質量%溶液147.00kgを純水225.68kgに溶解し、液温を35℃に調整した。この溶液と銀7.778kg含有の硝酸銀水溶液を混合して、銀錯塩溶液を調製した。また、炭酸アンモニウム1.82kgとEDTA・4Na・4H2Oの50質量%溶液22.52kgを純水288.23kgに溶解させた後、前記フレーク銅粉70.00kgを加え攪拌してフレーク状銅粉分散液を準備した。このフレーク状銅粉分散液を乾燥窒素ガス雰囲気にて液温を35℃に調整し、前記銀錯塩溶液を添加し銀被覆反応を実施し、30分間攪拌しながら保持した。ステアリン酸15質量%のステアリン酸エマルジョン2.26kgを添加し、5分間攪拌を継続して、銀被覆フレーク銅粉への表面処理を行った。
得られた銀被覆フレーク銅粉を濾過して、イオン交換水で洗浄し、得られたウェットケーキを窒素雰囲気中で、120℃で乾燥を行い、サンプルミル(不二パウダル社製、KII WR−1型)により乾燥凝集を解砕し、目開き25μmの篩を通して、実施例12の銀被覆フレーク状銅粉を得た。得られた実施例12の銀被覆銅粉のSEM写真を図22に示した。
-Silver coating process-
Ammonium carbonate (35.00 kg) and ethylenediaminetetraacetic acid tetrasodium salt (EDTA · 4Na · 4H 2 O) solution (147.00 kg) were dissolved in pure water (225.68 kg), and the liquid temperature was adjusted to 35 ° C. This solution was mixed with an aqueous silver nitrate solution containing 7.778 kg of silver to prepare a silver complex salt solution. Further, after dissolving 1.82 kg of ammonium carbonate and 22.52 kg of a 50 mass% solution of EDTA · 4Na · 4H 2 O in 288.23 kg of pure water, 70.00 kg of the flake copper powder was added and stirred, and the flaky copper was added. A powder dispersion was prepared. The liquid temperature of this flaky copper powder dispersion was adjusted to 35 ° C. in a dry nitrogen gas atmosphere, the silver complex salt solution was added to carry out the silver coating reaction, and the mixture was held for 30 minutes with stirring. 2.26 kg of a stearic acid emulsion containing 15% by mass of stearic acid was added, and stirring was continued for 5 minutes to perform surface treatment on the silver-coated flake copper powder.
The obtained silver-coated flake copper powder was filtered and washed with ion-exchanged water. The obtained wet cake was dried at 120 ° C. in a nitrogen atmosphere, and a sample mill (KII WR-, manufactured by Fuji Powder Co., Ltd.) was obtained. The dried agglomerates were crushed by Type 1), and the silver-coated flaky copper powder of Example 12 was obtained through a sieve having an opening of 25 μm. The SEM photograph of the obtained silver-coated copper powder of Example 12 is shown in FIG.
<導電性ペーストの作製>
次に、作製した実施例1〜12及び比較例1〜4の各銀被覆銅粉、ポリエステル樹脂、及び溶剤を下記の組成及び含有量で混合し、3本ロール(オットハーマン社製、EXAKT80S)を用いて、ロールギャップを100μm〜20μmまで通過させて混練処理を行い、更に適宜溶剤を追加し粘度を約8Pa・s(ブルックフィールド社製粘度計DV−III URTRAにて回転数1rpm時の値)に調整を行うことにより、実施例及び比較例の各導電性ペーストを得た。
[組成及び含有量]
・各銀被覆銅粉・・・60質量部
・ポリエステル樹脂(東洋紡績株式会社製、バイロン200)・・・12質量部
・溶剤〔ECA(酢酸ジエチレングリコールモノ−n−エチルエーテル)、和光純薬工業株式会社製〕・・・28質量部
<Preparation of conductive paste>
Next, each silver covering copper powder, polyester resin, and solvent of Examples 1-12 and Comparative Examples 1-4 which were produced were mixed with the following composition and content, and 3 rolls (Otto Herman company make, EXAKT80S). Kneading by passing the roll gap through 100 μm to 20 μm, adding a solvent as appropriate, and adding a viscosity of about 8 Pa · s (value at 1 rpm with a Brookfield viscometer DV-III URTRA). The conductive pastes of Examples and Comparative Examples were obtained.
[Composition and content]
Each silver-coated copper powder: 60 parts by mass Polyester resin (byron 200, manufactured by Toyobo Co., Ltd.): 12 parts by mass Solvent [ECA (acetic acid diethylene glycol mono-n-ethyl ether), Wako Pure Chemical Industries, Ltd. [Made by]] 28 parts by mass
次に、アルミナ基板上にスクリーン印刷で、作製した導電性ペーストの膜を形成した。スクリーン印刷条件は、下記のとおりである。
[印刷条件]
・印刷装置:マイクロテック社製 MT−320T
・印刷条件:スキージ圧0.18MPa、膜は、幅500μm、長さ37.5mmの回路形成をした。
得られた膜を、大気循環式乾燥機を用い、130℃、30分間の条件で加熱処理し、導電膜を作製した。
得られた導電膜について、以下のようにして、平均厚み、及び体積抵抗率を測定した。結果を表5に示した。
Next, a film of the produced conductive paste was formed on the alumina substrate by screen printing. Screen printing conditions are as follows.
[Printing conditions]
-Printing device: MT-320T manufactured by Microtech
-Printing conditions: Squeegee pressure was 0.18 MPa, and the film was formed into a circuit having a width of 500 μm and a length of 37.5 mm.
The obtained film was heat-treated at 130 ° C. for 30 minutes using an air circulation dryer to produce a conductive film.
About the obtained electrically conductive film, average thickness and volume resistivity were measured as follows. The results are shown in Table 5.
<導電膜の平均厚み>
得られた各導電膜を、表面粗さ計(株式会社小坂研究所製、SE−30D)を用いて、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上で膜を印刷していない部分と導電膜の部分との段差を測定することにより、導電膜の平均厚みを測定した。
<Average thickness of conductive film>
Each of the obtained conductive films was measured using a surface roughness meter (SE-30D, manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.) between the portion where the film was not printed on the polyethylene terephthalate (PET) film and the portion of the conductive film. The average thickness of the conductive film was measured by measuring the step.
<導電膜の体積抵抗率>
デジタルマルチメーター(ADVANTEST社製、R6551)を用いて、各導電膜の長さ(間隔)の位置の抵抗値を測定した。各導電膜のサイズ(平均厚み、幅、長さ)より、導電膜の体積を求め、該体積と測定した抵抗値から、体積抵抗率を求めた。
<Volume resistivity of conductive film>
The resistance value at the position of the length (interval) of each conductive film was measured using a digital multimeter (manufactured by ADVANTEST, R6551). The volume of the conductive film was determined from the size (average thickness, width, length) of each conductive film, and the volume resistivity was determined from the volume and the measured resistance value.
以上の結果より、アトマイズ銅粉を扁平化した銀被膜フレーク銅粉に比べて、電解銅粉を扁平化した銀被膜フレーク銅粉の方が、体積抵抗率が低くなることが分かる。また、比較例4と実施例1〜12の対比から、電解銅粉を扁平化するにつれてCu(111)面が大きく変化してX線粒径が小さく(半値幅が大きく)なることが分かる。
また、電解銅粉の扁平化時間が120分間〜150分間のBET比表面積が0.7m2/g〜0.9m2/g、比(L/d)が3.3以上の範囲において体積抵抗率が最小となる傾向を示した。
また、実施例12は、実施例3と比較して、フレーク化の装置スケール大きい点が異なるが、粉体としては若干比表面積が大きく、銀・銅ともX線粒径が小さく、アスペクト比が小さい。膜特性は体積抵抗率が大きい。設備スケールと条件により、若干扁平化度合いが小さいことが分かった。
From the above results, it can be seen that the volume resistivity of the silver-coated flake copper powder obtained by flattening the electrolytic copper powder is lower than that of the silver-coated flake copper powder obtained by flattening the atomized copper powder. Further, from the comparison between Comparative Example 4 and Examples 1 to 12, it can be seen that as the electrolytic copper powder is flattened, the Cu (111) surface changes greatly and the X-ray particle size becomes smaller (half-value width becomes larger).
The volume resistivity at flattening time BET specific surface area of 120 min to 150 min 0.7m 2 /g~0.9m 2 / g, the ratio (L / d) is 3.3 or more ranges of electrolytic copper powder The tendency of the rate to become the minimum was shown.
In addition, Example 12 differs from Example 3 in that the flake apparatus scale is large, but the powder has a slightly larger specific surface area, both silver and copper have a smaller X-ray particle size, and an aspect ratio. small. The film characteristic is large in volume resistivity. It was found that the degree of flattening was slightly smaller depending on the equipment scale and conditions.
本発明の銀被覆フレーク状銅粉を含む導電性ペーストは、例えば、太陽電池用のシリコンウエハー、タッチパネル用フィルム、EL素子用ガラス等の各種基体上に直接又は必要に応じて前記基体上に更に透明導電膜を設けた前記透明導電膜上に、塗布又は印刷して導電性塗膜を形成することができ、例えば、太陽電池セルの集電電極、チップ型電子部品の外部電極、RFID、電磁波シールド、振動子接着、メンブレンスイッチ、エレクトロルミネセンス等の電極又は電気配線用途に好適に用いられる。 The conductive paste containing the silver-coated flaky copper powder of the present invention is directly or directly on various substrates such as silicon wafers for solar cells, films for touch panels, and glass for EL elements, if necessary. On the transparent conductive film provided with a transparent conductive film, a conductive coating film can be formed by coating or printing. For example, current collecting electrodes of solar cells, external electrodes of chip-type electronic components, RFID, electromagnetic waves It is suitably used for electrodes such as shield, vibrator adhesion, membrane switch, electroluminescence, or electrical wiring.
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 少なくとも表面に銀を有し、扁平化処理された銀被覆フレーク状銅粉であって、
走査型電子顕微鏡の測定による長軸平均長さLと、短軸平均長さdとの比(L/d)が2.5以上であり、
X線回折法によるX線粒径が、Cu(111)面において、60nm以下であることを特徴とする銀被覆フレーク状銅粉である。
<2> X線粒径が、Ag(111)面において、19nm以下である前記<1>に記載の銀被覆フレーク状銅粉である。
<3> 走査型電子顕微鏡の測定による長軸平均長さLと、平均厚みtとのアスペクト比(L/t)が8以上である前記<1>から<2>のいずれかに記載の銀被覆フレーク状銅粉である。
<4> 走査型電子顕微鏡の測定による銀被覆フレーク状銅粉の実測面積Aと、銀被覆フレーク状銅粉の仮想矩形換算面積Bとの比(A/B)が、0.8以下である前記<1>から<3>のいずれかに記載の銀被覆フレーク状銅粉である。
<5> 銀被覆フレーク状銅粉が、電気分解法により得られた電解銅粉を偏平化処理したフレーク状銅粉の表面に銀を被覆してなる前記<1>から<4>のいずれかに記載の銀被覆フレーク状銅粉である。
<6> 走査型電子顕微鏡の測定による長軸平均長さLと、短軸平均長さdとの比(L/d)が3以上の電解銅粉を扁平化処理する工程と、
扁平化処理により得られたフレーク状電解銅粉表面に銀を被覆する工程と、
を含むことを特徴とする銀被覆フレーク状銅粉の製造方法である。
<7> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の銀被覆フレーク状銅粉を含有することを特徴とする導電性ペーストである。
As an aspect of this invention, it is as follows, for example.
<1> A silver-coated flaky copper powder having at least silver on the surface and flattened,
The ratio (L / d) of the major axis average length L to the minor axis average length d measured by a scanning electron microscope is 2.5 or more,
The silver-coated flaky copper powder is characterized in that an X-ray particle diameter by an X-ray diffraction method is 60 nm or less on a Cu (111) plane.
<2> The silver-coated flaky copper powder according to <1>, wherein the X-ray particle size is 19 nm or less on the Ag (111) plane.
<3> The silver according to any one of <1> to <2>, wherein an aspect ratio (L / t) between a major axis average length L measured by a scanning electron microscope and an average thickness t is 8 or more. Coated flaky copper powder.
<4> The ratio (A / B) between the actual measurement area A of the silver-coated flaky copper powder and the virtual rectangular conversion area B of the silver-coated flaky copper powder measured by a scanning electron microscope is 0.8 or less. The silver-coated flaky copper powder according to any one of <1> to <3>.
<5> Any one of <1> to <4>, wherein the silver-coated flaky copper powder is obtained by coating silver on a surface of a flaky copper powder obtained by flattening an electrolytic copper powder obtained by an electrolysis method. The silver-coated flaky copper powder described in 1.
<6> A step of flattening an electrolytic copper powder having a ratio (L / d) of the major axis average length L to the minor axis average length d of 3 or more measured by a scanning electron microscope,
A step of coating silver on the surface of the flaky electrolytic copper powder obtained by the flattening treatment,
It is a manufacturing method of the silver covering flaky copper powder characterized by including.
<7> A conductive paste comprising the silver-coated flaky copper powder according to any one of <1> to <5>.
Claims (5)
走査型電子顕微鏡の測定による長軸平均長さLと、短軸平均長さdとの比(L/d)が2.5以上であり、
X線回折法によるX線粒径が、Cu(111)面において、60nm以下であり、
走査型電子顕微鏡の測定による銀被覆フレーク状銅粉の実測面積Aと、銀被覆フレーク状銅粉の仮想矩形換算面積Bとの比(A/B)が、0.8以下であることを特徴とする銀被覆フレーク状銅粉。 A silver-coated flaky copper powder which have a silver at least on the surface,
The ratio (L / d) of the major axis average length L to the minor axis average length d measured by a scanning electron microscope is 2.5 or more,
X-ray particle diameter by X-ray diffraction method, in the Cu (111) surface state, and are less 60 nm,
The measured area A of the silver-coated flaky copper powder by measurement of scanning electron microscope, a ratio of the imaginary rectangle conversion area B of the silver-coated flaky copper powder (A / B) is 0.8 or less der Rukoto A silver-coated flaky copper powder.
前記扁平化処理により得られたフレーク状電解銅粉表面に銀を被覆して請求項1から3のいずれかに記載の銀被覆フレーク状銅粉を得る工程と、A step of obtaining silver-coated flaky copper powder according to any one of claims 1 to 3 by coating silver on the surface of the flaky electrolytic copper powder obtained by the flattening treatment,
を含むことを特徴とする銀被覆フレーク状銅粉の製造方法。A method for producing a silver-coated flaky copper powder, comprising:
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