JP7434786B2 - Copper/copper oxide fine particle paste - Google Patents

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本発明は、複数の金属製部材を相互に接合するための接合用材料であって、銅/酸化銅微粒子を接合の主剤とする接合用材料に関する。 The present invention relates to a bonding material for bonding a plurality of metal members to each other, the bonding material having copper/copper oxide fine particles as a main ingredient for bonding.

近年、ナノメートルレベルの金属微粒子が通常の塊状金属(金属バルク)とは異なる熱的、磁気的性質を示すことが明らかとなり、これらの性質を利用した新規な反応や素材開発が盛んに行われている。
ナノメートルレベルの金属微粒子は、一般的なミリメートルオーダーの金属粉末とは異なり、元素単体が示す融点より著しく低温で相互融着する性質を有する。そのため、焼結時の温度を低温化する点から、粒子径の小さい金属粒子を用いることが検討されている。
In recent years, it has become clear that nanometer-level metal particles exhibit thermal and magnetic properties that are different from those of ordinary bulk metals, and new reactions and material development that utilize these properties has been actively conducted. ing.
Nanometer-level metal fine particles differ from general millimeter-order metal powders in that they have the property of mutually melting at a temperature significantly lower than the melting point of a single element. Therefore, from the point of view of lowering the temperature during sintering, the use of metal particles with a small particle size is being considered.

金属微粒子を用いた接合は、高温条件下での高い信頼性が期待できる。金属微粒子は、パワー半導体の接合や、自動車のエンジンルームのような高温環境で用いられる回路実装用の接合に好適に用いることができる。また、金属微粒子同士が融着しバルク化した場合、バルク材料の融点まで再溶融しないので、二次実装を行う場合に、接合が安定であるという性質も実用上の価値である。
金属微粒子は、溶剤又は/及び樹脂に分散させることにより、インキ化・塗料化することができ、各種印刷やディスペンサ等を用いて容易に取り扱うことができる。
Bonding using fine metal particles can be expected to have high reliability under high-temperature conditions. Metal fine particles can be suitably used for bonding power semiconductors and bonding for circuit mounting used in high-temperature environments such as the engine room of an automobile. Furthermore, when metal particles are fused together to form a bulk, they do not re-melt to the melting point of the bulk material, so the property that the bonding is stable when performing secondary mounting is also of practical value.
Fine metal particles can be made into ink or paint by dispersing them in a solvent or/and resin, and can be easily handled using various printing machines, dispensers, and the like.

金属微粒子の種類としては、金、銀、銅、ニッケル等の様々な金属微粒子材料が知られている。それらの中でも銅は、製造時の安全性、原料価格、耐マイグレーション特性、分散体の分散安定性に優れており、これらの点から特に注目されている。
銅の融点は1000℃を超えるが、100nm以下の粒子径を有する銅微粒子は、350℃以下の温度において融着が進行し、バルク化できる利点がある。
Various metal fine particle materials such as gold, silver, copper, and nickel are known as types of metal fine particles. Among them, copper is excellent in safety during production, raw material cost, anti-migration characteristics, and dispersion stability of dispersion, and is attracting particular attention from these points.
Although the melting point of copper exceeds 1000°C, copper fine particles having a particle size of 100 nm or less have the advantage that fusion progresses at a temperature of 350°C or less and can be made into bulk.

しかし、銅は金、銀などの金属と比較して酸化しやすく、特に微粒子化された銅はその比表面積の大きさから酸化がより促進される。中でも、100nm以下の粒子径を有する銅微粒子は、比表面積が非常に大きく大気中で容易に酸化する。 However, copper is more easily oxidized than metals such as gold and silver, and oxidation of finely divided copper is particularly accelerated due to its large specific surface area. Among them, copper fine particles having a particle size of 100 nm or less have a very large specific surface area and are easily oxidized in the atmosphere.

銅微粒子が酸化した場合、銅微粒子の最表面には、結晶性の高いキュプライト(亜酸化銅、酸化銅(I))の層が形成される。このキュプライト層は、銅微粒子同士の融着を阻害する。したがって、キュプライト層を有する銅微粒子同士を350℃以下の温度で融着・接合させることはできない。 When the copper fine particles are oxidized, a layer of highly crystalline cuprite (cuprous oxide, copper (I) oxide) is formed on the outermost surface of the copper fine particles. This cuprite layer inhibits fusion between copper fine particles. Therefore, copper fine particles having a cuprite layer cannot be fused and bonded to each other at a temperature of 350° C. or lower.

この銅微粒子同士を融着・接合させるには、
(1)銅微粒子の焼結に水素混合ガスやギ酸蒸気を使用して銅微粒子表面のキュプライト層を銅へ還元させる(特許文献1、特許文献2)、
(2)キュプライト層が形成されないように、銅微粒子の取り扱い工程を不活性ガス雰囲気下で行う、
(3)金属錯体の熱分解を用いて銅へ還元させる(特許文献3)、
(4)銅微粒子を貴金属で被覆することにより銅微粒子表面のキュプライト層の発生を防止する方法(特許文献4)
が知られている。
In order to fuse and join these copper fine particles together,
(1) Using a hydrogen mixed gas or formic acid vapor to sinter the copper fine particles, the cuprite layer on the surface of the copper fine particles is reduced to copper (Patent Document 1, Patent Document 2),
(2) Handling the copper particles is carried out under an inert gas atmosphere to prevent the formation of a cuprite layer;
(3) Reducing the metal complex to copper using thermal decomposition (Patent Document 3),
(4) A method of preventing the formation of a cuprite layer on the surface of copper fine particles by coating the copper fine particles with a noble metal (Patent Document 4)
It has been known.

特許第6544840号公報Patent No. 6544840 特開2015-214722号公報JP2015-214722A 特開2017-124986号公報JP2017-124986A 特開2007-227156号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-227156

従来の耐酸化性を有する銅微粒子は、金属微粒子の保護剤種、平均粒子径、結晶子径等で規定されているに過ぎず、銅微粒子の酸化度合い及び銅微粒子の酸化と接合強度との関係について、すなわち銅微粒子の酸化度合い及び銅微粒子の酸化と接合強度との関係については何ら知られていなかった。 Conventional copper fine particles with oxidation resistance are only defined by the type of protective agent, average particle size, crystallite size, etc. of the metal fine particles, and the degree of oxidation of the copper fine particles and the relationship between oxidation of the copper fine particles and bonding strength are limited. Nothing was known about the relationship, that is, the degree of oxidation of copper fine particles and the relationship between oxidation of copper fine particles and bonding strength.

更に、X線回折による面指数CuO(111)とCu(111)におけるピーク強度比[CuO(111)/Cu(111)]、又は/及びX線回折による面指数CuO(111)とCu(111)におけるピーク強度比[CuO(111)/Cu(111)]が銅微粒子を接合部材に用いた際の接合強度に影響を及ぼすことは何ら知られておらず、またこれらを規定することで良好な接合強度を示す銅微粒子も知られていなかった。
また、粒子径が100nm以上である場合、粒子の表面エネルギーの低下により、350℃以下での融着・接合は難しい。
Furthermore, the peak intensity ratio [Cu 2 O (111)/Cu (111)] between the surface index Cu 2 O (111) and Cu (111) determined by X-ray diffraction, or/and the surface index CuO (111) determined by X-ray diffraction. It is not known that the peak intensity ratio [CuO(111)/Cu(111)] in Cu(111) and Cu(111) affects the bonding strength when copper fine particles are used in bonding members, and these are not specified. Copper fine particles that exhibit good bonding strength by doing so have also not been known.
Further, when the particle size is 100 nm or more, it is difficult to fuse or join at 350° C. or lower due to a decrease in the surface energy of the particles.

本発明が解決しようとする課題は、低温焼結による融着・接合が可能な銅/酸化銅微粒子を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide copper/copper oxide fine particles that can be fused and joined by low-temperature sintering.

本発明は、金属との接合に用いる銅微粒子又は銅微粒子分散体である。
以下に、本発明について具体的に記述する。
The present invention relates to copper fine particles or a copper fine particle dispersion used for bonding with metal.
The present invention will be specifically described below.

(1)平均一次粒子径(DTEM)が100nm未満である銅微粒子であって、
CuのKα線を線源としたX線回折において得られる、CuOの面指数(111)面のピーク強度値を、Cuの面指数(111)面のピーク強度値で除した値が、0.008以上0.3以下であることを特徴とする銅/酸化銅微粒子。
(1) Copper fine particles having an average primary particle diameter (D TEM ) of less than 100 nm,
The value obtained by dividing the peak intensity value of the plane index (111) plane of Cu 2 O by the peak intensity value of the plane index (111) plane of Cu obtained in X-ray diffraction using the Kα ray of Cu as a radiation source is Copper/copper oxide fine particles having a particle size of 0.008 or more and 0.3 or less.

(2)平均一次粒子径(DTEM)が100nm未満である銅微粒子であって、
CuのKα線を線源としたX線回折において得られる、CuOの面指数(111)面のピーク強度値を、Cuの面指数(111)面のピーク強度値で除した値が、0.005以上0.03以下であることを特徴とする銅/酸化銅微粒子。
(2) Copper fine particles having an average primary particle diameter (D TEM ) of less than 100 nm,
The value obtained by dividing the peak intensity value of the plane index (111) plane of CuO by the peak intensity value of the plane index (111) plane of Cu obtained by X-ray diffraction using the Kα ray of Cu as a radiation source is 0. Copper/copper oxide fine particles having a particle size of 0.005 or more and 0.03 or less.

(3)CuのKα線を線源としたX線回折において得られる、Cuの面指数(111)における結晶子径(Dx(111))が、50nm以下である(1)または(2)いずれか記載の銅/酸化銅微粒子。 (3) The crystallite diameter (D x (111) ) at the plane index (111) of Cu obtained by X-ray diffraction using the Kα ray of Cu as a radiation source is 50 nm or less (1) or (2) Copper/copper oxide fine particles according to any of the above.

(4)(1)から(3)いずれか記載の銅/酸化銅微粒子と、
アミノ基、カルボニル基、チオール基、チオエーテル基、リン酸基のうち少なくとも一種以上の官能基を有し、かつ、分子量が1000以上の化合物と、
を含むことを特徴とする銅/酸化銅微粒子分散体を用いた導電材料又は導電性ピラー。
(4) Copper/copper oxide fine particles according to any one of (1) to (3);
A compound having at least one functional group selected from among an amino group, a carbonyl group, a thiol group, a thioether group, and a phosphoric acid group and having a molecular weight of 1000 or more;
A conductive material or a conductive pillar using a copper/copper oxide fine particle dispersion characterized by comprising:

(5)(1)から(4)いずれか記載の銅/酸化銅微粒子を焼結してなる導電材料又は導電性ピラー。 (5) A conductive material or conductive pillar obtained by sintering the copper/copper oxide fine particles described in any one of (1) to (4).

(6)(5)記載の導電材料又は導電性ピラーを含んでなる電子デバイス。 (6) An electronic device comprising the conductive material or conductive pillar described in (5).

(7)酸素濃度1%未満の雰囲気で製造した銅微粒子を、酸素濃度200ppm以上の雰囲気に1分から12時間までの間、継続して又は断続的に暴露させる工程を有する、(1)記載の銅/酸化銅微粒子の製造方法。 (7) The method described in (1), which comprises the step of continuously or intermittently exposing copper fine particles produced in an atmosphere with an oxygen concentration of less than 1% to an atmosphere with an oxygen concentration of 200 ppm or more for a period of 1 minute to 12 hours. Method for producing copper/copper oxide fine particles.

本発明によれば、平均一次粒子径(DTEM)が100nm未満である銅微粒子であって、CuのKα線を線源としたX線回折において得られる、CuOの面指数(111)面のピーク強度値を、Cuの面指数(111)面のピーク強度値で除した値が、0.008以上0.3以下であることを特徴とする銅/酸化銅微粒子を接合の主剤として接合用材料に用いれば、無加圧条件かつ250℃以下の低温条件において、複数の金属製部材を相互に接合可能であり、かつ、低温焼結による融着・接合が可能な銅/酸化銅微粒子を提供することができる。 According to the present invention, copper fine particles having an average primary particle diameter (D TEM ) of less than 100 nm have a surface index (111) of Cu 2 O obtained by X-ray diffraction using Cu Kα rays as a radiation source. Copper/copper oxide fine particles, which are characterized in that the value obtained by dividing the peak strength value of the plane by the peak strength value of the plane with a plane index (111) of Cu, is 0.008 or more and 0.3 or less as the main bonding agent. When used as a bonding material, copper/copper oxide can bond multiple metal members to each other under no-pressure conditions and at low temperatures below 250°C, and can also be fused and bonded by low-temperature sintering. Microparticles can be provided.

実施例1により合成した銅/酸化銅微粒子のTEM像TEM image of copper/copper oxide fine particles synthesized according to Example 1 実施例1により合成した銅/酸化銅微粒子のTEM像TEM image of copper/copper oxide fine particles synthesized according to Example 1 銅/酸化銅微粒子の粉末X線回折像Powder X-ray diffraction image of copper/copper oxide fine particles

以下、本発明を詳細に説明する。ここで単位「%」は、特に断りのない限りにおいて「質量%濃度」である。 The present invention will be explained in detail below. Here, the unit "%" is "mass % concentration" unless otherwise specified.

<銅/酸化銅微粒子>
本発明に係る銅/酸化銅微粒子について、以下詳細に説明する。
<Copper/copper oxide fine particles>
The copper/copper oxide fine particles according to the present invention will be explained in detail below.

本発明に係る金属微粒子の金属種は、銅である。銅は、製造時の安全性、原料価格、耐マイグレーション特性、分散体の分散安定性に優れる。 The metal species of the metal fine particles according to the present invention is copper. Copper has excellent safety during production, raw material cost, anti-migration properties, and dispersion stability of dispersions.

<平均一次粒子径(DTEM)>
平均一次粒子径(DTEM)が、100nm以下の銅/酸化銅微粒子は、350℃以下の温度において融着が進行し、バルク化できる点で接合用材料として好適である。本発明に係る銅/酸化銅微粒子には、発明の目的を損なわない範囲において、銅及び酸化銅の他に、金、銀、ニッケル、又はこれらの合金を含んでいても良い。
<Average primary particle diameter ( DTEM )>
Copper/copper oxide fine particles having an average primary particle diameter (D TEM ) of 100 nm or less are suitable as a bonding material because fusion progresses at a temperature of 350° C. or less and they can be bulk-formed. The copper/copper oxide fine particles according to the present invention may contain gold, silver, nickel, or an alloy thereof in addition to copper and copper oxide, as long as the object of the invention is not impaired.

平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により算出することができる。すなわち、本明細書において、金属微粒子の平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)により試料の写真を撮影し、その画像を解析することにより算出する。 The average primary particle diameter can be calculated by transmission electron microscopy (TEM) observation. That is, in this specification, the average primary particle diameter of metal fine particles is calculated by taking a photograph of a sample using a transmission electron microscope (TEM) and analyzing the image.

作製した銅/酸化銅微粒子を、良溶媒で任意の濃度に希釈し、その希釈液を、カーボン膜被覆グリッド上にキャストし、乾燥させ、透過型電子顕微鏡(TEM)の観察用試料とする。
平均一次粒子径は、得られたTEM像の中から無作為に微粒子を200個抽出し、それぞれの面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として算出した値を採用する。無作為に抽出される粒子からは、2個の粒子が重なったものは除外する。多数の粒子が、接触して、又は、二次凝集して、集合している場合には、集合を構成している粒子はそれぞれ独立した粒子であるものとして取り扱う。例えば、5個の一次粒子が接触又は二次凝集して1の集合を構成している場合、集合を構成する5個の粒子それぞれが金属微粒子の平均一次粒子径の算出対象となる。
また、平均一次粒子径は、焼結前の値を採用する。すなわち、焼結されることにより融着が生じる前の値を採用する。
The prepared copper/copper oxide fine particles are diluted with a good solvent to an arbitrary concentration, and the diluted solution is cast onto a carbon film-coated grid and dried to provide a specimen for observation with a transmission electron microscope (TEM).
The average primary particle diameter is a value calculated by randomly extracting 200 fine particles from the obtained TEM image, determining the area of each particle, and using the particle diameter when converted to a perfect sphere as the number standard. Particles in which two particles overlap are excluded from the randomly sampled particles. When a large number of particles are aggregated, either in contact or by secondary aggregation, the particles constituting the aggregate are treated as independent particles. For example, when five primary particles contact or secondary aggregate to form one set, each of the five particles forming the set becomes a target for calculating the average primary particle diameter of the metal fine particles.
Moreover, the value before sintering is adopted as the average primary particle diameter. That is, the value before fusion occurs due to sintering is adopted.

<X線回折>
本発明に係る銅/酸化銅微粒子の粒子構造の組成は、X線回折におけるCuO(111)面に帰属されるピークの強度値とCu(111)面に帰属されるピークの強度値との比、すなわちCuOの面指数(111)面のピーク強度値を、Cuの面指数(111)面のピーク強度値で除した値を指標とすることができ、前記指標は0.3以下であることが好ましく、より好ましくは0.18以下である。
<X-ray diffraction>
The composition of the particle structure of the copper/copper oxide fine particles according to the present invention is determined by the intensity value of the peak attributed to the Cu 2 O (111) plane and the intensity value of the peak attributed to the Cu (111) plane in X-ray diffraction. The ratio, that is, the value obtained by dividing the peak intensity value of the plane index (111) plane of Cu 2 O by the peak intensity value of the plane index (111) plane of Cu, can be used as an index, and the index is 0.3. It is preferably at most 0.18, more preferably at most 0.18.

金属種が銅である場合には2θ=43.3°付近に(111)面に、金属種が酸化銅(I)である場合には2θ=36.4°付近に(111)面に由来するピークを観測することができる。
(111)面は原子の密度が他の面に比べて高く、高い反応性を示すことが知られている。(111)面を多く有する(他の面よりも存在比率が高い)銅微粒子は、比較的低温で融着しやすく、接合材料に用いた場合に、他の金属との良好な接合強度を発現することができる。
When the metal species is copper, it originates from the (111) plane around 2θ = 43.3°, and when the metal species is copper (I) oxide, it originates from the (111) plane around 2θ = 36.4°. peaks can be observed.
It is known that the (111) plane has a higher atomic density than other planes and exhibits high reactivity. Copper fine particles with many (111) planes (higher abundance ratio than other planes) are easily fused at relatively low temperatures and exhibit good bonding strength with other metals when used as a bonding material. can do.

また、本発明に係る銅/酸化銅微粒子の粒子構造の組成は、X線回折における酸化銅(II)(111)面に帰属されるピークの強度値と銅(111)面に帰属されるピークの強度値との比、すなわち酸化銅(II)の面指数(111)面のピーク強度値を、銅の面指数(111)面のピーク強度値で除した値を指標とすることができ、前記指標は0.03以下であることが好ましく、より好ましくは0.007以下である。 Furthermore, the composition of the particle structure of the copper/copper oxide fine particles according to the present invention is determined by the intensity value of the peak attributed to the copper (II) (111) plane in X-ray diffraction and the peak attributed to the copper (111) plane. The ratio to the intensity value of the plane index (111) plane of copper (II) oxide, that is, the value obtained by dividing the peak intensity value of the plane index (111) plane of copper, can be used as an index, The index is preferably 0.03 or less, more preferably 0.007 or less.

<結晶子径(D)>
銅/酸化銅微粒子中の銅の結晶子の大きさは、シェラーの式により求められる。平均一次粒子径と同様に、各格子面における結晶子径Dも、小さい方が低温での融着を生じやすいという点において好ましい。
<Crystallite diameter ( DX )>
The size of the copper crystallites in the copper/copper oxide fine particles is determined by the Scherrer equation. Similar to the average primary particle diameter, the smaller the crystallite diameter DX in each lattice plane, the more likely fusion will occur at low temperatures.

具体的には、X線回折測定で得られる回折線のうち、最も強度が高い回折線(Cu(111)、2θ=43.3°)、2番目に強度が高い回折線(Cu(200)、2θ=50.4°)、3番目に強度が高い回折線(Cu(220)、2θ=74.1°)に関してそれぞれ結晶子径Dを求めることができる。中でも、3つの結晶子径のうち、ミラー指数(111)における結晶子径DX(111)が、50nm以下であることが好ましい。特に、それぞれの結晶子径がいずれも50nm以下であることが好ましい。また、より好ましくは、DX(111)が、20nm以下である。 Specifically, among the diffraction lines obtained by X-ray diffraction measurement, the diffraction line with the highest intensity (Cu (111), 2θ = 43.3°) and the diffraction line with the second highest intensity (Cu (200)) , 2θ=50.4°) and the third highest intensity diffraction line (Cu(220), 2θ=74.1°), the crystallite diameter D X can be determined, respectively. Among the three crystallite diameters, it is preferable that the crystallite diameter D X (111) at Miller index (111) is 50 nm or less. In particular, it is preferable that each crystallite diameter is 50 nm or less. Further, more preferably, D X (111) is 20 nm or less.

<保護剤>
保護剤は、銅/酸化銅微粒子表面を保護剤により保護するものであり、銅/酸化銅微粒子の凝集を防止し、銅/酸化銅微粒子を分散媒に安定して分散させる。保護剤は、銅/酸化銅微粒子や分散媒との親和性を有する官能基及び/又は分子構造を有する化合物であれば特に制限はなく、例えば以下に示す官能基・分子構造を有する化合物を用いることができる。
使用する保護剤は、分子量の大小にかかわらず使用することができ、所望する物性及び特性に応じて保護剤を設計することで高導電性や分散安定性を銅/酸化銅微粒子に付与することが可能である。
<Protective agent>
The protective agent protects the surface of the copper/copper oxide fine particles, prevents agglomeration of the copper/copper oxide fine particles, and stably disperses the copper/copper oxide fine particles in the dispersion medium. The protective agent is not particularly limited as long as it is a compound that has a functional group and/or molecular structure that has affinity with the copper/copper oxide fine particles and the dispersion medium. For example, a compound having the functional group and molecular structure shown below is used. be able to.
The protective agent used can be used regardless of its molecular weight, and high conductivity and dispersion stability can be imparted to the copper/copper oxide fine particles by designing the protective agent according to the desired physical properties and characteristics. is possible.

種々の目的に応じて保護剤を選択することで銅/酸化銅微粒子の特性を自在に変更することができる。高分子量の保護剤を用いる場合は、化合物中の官能基の数及び種類を変更することで様々な特性を発現できる。低分子量の保護剤を用いる場合は、二種以上の化合物を併用することで様々な特性を発現できる。 By selecting a protective agent according to various purposes, the characteristics of the copper/copper oxide fine particles can be freely changed. When using a high molecular weight protective agent, various properties can be expressed by changing the number and type of functional groups in the compound. When using a low molecular weight protective agent, various properties can be expressed by using two or more kinds of compounds together.

保護剤に含まれる官能基として、具体的には、チオール基、チオエーテル基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、リン酸基、リン酸エステル基、スルホン酸基、芳香族基が挙げられる。これら官能基を有する保護剤を使用することにより、微粒子に分散安定性を付加することができる。
中でも、チオエーテル基、リン酸エステル基、アミノ基、ヒドロキシ基を有する保護剤を使用することが好ましく、低温焼結した場合においてより低い体積抵抗率を発現する高導電性を付加することができる。
Specific examples of the functional group contained in the protective agent include a thiol group, a thioether group, a carboxy group, an amino group, a hydroxy group, a phosphoric acid group, a phosphoric ester group, a sulfonic acid group, and an aromatic group. By using a protective agent having these functional groups, dispersion stability can be added to the fine particles.
Among them, it is preferable to use a protective agent having a thioether group, a phosphate ester group, an amino group, or a hydroxyl group, which can add high conductivity that exhibits a lower volume resistivity when sintered at a low temperature.

保護剤に高分子量の保護剤を用いる場合、選択可能な分子構造としては、分散媒との親和性を有する任意の分子構造を採用することができる。例えば、分散媒がアルコール類や水などの極性溶媒である場合においては、炭素数8~200のポリエチレンオキシド構造を含む有機化合物を好適に用いることができ、炭素数8~100のポリエチレンオキシド構造を含む有機化合物をより好適に用いることができる。
当該保護剤のポリエチレンオキシド部位は、沸点が250℃以下のアルコール系溶媒との親和性に優れることから、金属微粒子の凝集を強く抑制でき、金属微粒子の高分散することができる。これにより、金属微粒子が高密度に充填されている状態となり、加熱処理による保護剤及び溶媒の分解除去に伴うボイド発生が起きず、高密度充填が可能となる。
When a high molecular weight protective agent is used as the protective agent, any molecular structure that has affinity with the dispersion medium can be adopted as the selectable molecular structure. For example, when the dispersion medium is a polar solvent such as alcohol or water, an organic compound containing a polyethylene oxide structure having 8 to 200 carbon atoms can be suitably used; Organic compounds containing the above can be used more preferably.
Since the polyethylene oxide moiety of the protective agent has excellent affinity with alcoholic solvents having a boiling point of 250° C. or lower, aggregation of metal fine particles can be strongly suppressed and metal fine particles can be highly dispersed. This results in a state in which metal fine particles are packed at a high density, and voids caused by decomposition and removal of the protective agent and solvent by heat treatment do not occur, making it possible to fill the metal particles at a high density.

保護剤に炭素数8~200のポリエチレンオキシド構造を含む有機化合物を含有する金属微粒子(有機化合物と金属微粒子の複合体)の例として、特許第4784847号公報、特開2013-60637号公報又は特許第5077728号公報に記載の金属微粒子が挙げられ、これらに記載の方法で合成することができる。これらは、チオエーテル型(R-S-R’)化合物が銅/酸化銅微粒子表面に対して適切な親和吸着効果と、加熱による迅速な脱離性を有することが特徴となっており、銅/酸化銅微粒子に低温融着特性を付与する保護剤としても使用できる。 Examples of metal fine particles (composite of an organic compound and metal fine particles) containing an organic compound containing a polyethylene oxide structure having a carbon number of 8 to 200 as a protective agent include Japanese Patent No. 4784847, Japanese Patent Application Laid-open No. 2013-60637, or a patent. Examples include metal fine particles described in Japanese Patent No. 5077728, and can be synthesized by the methods described therein. These are characterized by the fact that the thioether type (R-S-R') compound has an appropriate affinity adsorption effect on the surface of copper/copper oxide fine particles and rapid desorption properties upon heating. It can also be used as a protective agent that imparts low-temperature fusion properties to copper oxide fine particles.

他の例として、特開2010-209421号公報に記載のチオエーテル基を有する高分子化合物のうち、炭素数8~200のポリエチレンオキシド部位を有する高分子化合物が複合した金属微粒子、さらには、特許第4697356号公報に記載のチオエーテル基を有しリン酸エステル基を有する高分子化合物のうち、炭素数8~200のポリエチレンオキシド部位を有する高分子化合物が複合した金属微粒子などが挙げられる。これらのポリエチレンオキシド構造を含む高分子化合物の製造は、これら公報に記載の方法に従い行うことができる。
これらのポリエチレンオキシド構造を含むリン酸エステル型有機化合物は、チオエーテル基及びリン酸エステル基を有しており、これらの基を有することにより、銅/酸化銅微粒子表面に対して適切な親和吸着効果と、加熱による迅速な脱離性を付加することができる。
As another example, among the polymer compounds having a thioether group described in JP-A No. 2010-209421, metal fine particles composited with a polymer compound having a polyethylene oxide moiety having 8 to 200 carbon atoms, and furthermore, Among the polymer compounds having a thioether group and a phosphoric acid ester group described in Japanese Patent No. 4,697,356, fine metal particles composited with a polymer compound having a polyethylene oxide moiety having 8 to 200 carbon atoms can be mentioned. These polymer compounds containing a polyethylene oxide structure can be produced according to the methods described in these publications.
These phosphate ester type organic compounds containing a polyethylene oxide structure have a thioether group and a phosphate ester group, and by having these groups, they have an appropriate affinity adsorption effect on the surface of copper/copper oxide fine particles. , it is possible to add rapid desorption properties by heating.

保護剤にカルボキシル基を有する低分子量の化合物を用いる場合、具体例として以下の物質を用いることができる。
例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、パルミトオレイン酸、エイコセン酸、エルカ酸、ネルボン酸、リシノール酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ジグリコール酸、マレイン酸、イタコン酸、安息香酸、N-オレイルサルコシン、N-カルボベンゾキシ-4-アミノ酪酸、p-クマル酸、3-(4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸、3-ヒドロキシミリスチン酸、2-ヒドロキシパルミチン酸、2-ヒドロキシイコサン酸、2-ヒドロキシドコサン酸、2-ヒドロキシトリコサン酸、2-ヒドロキシテトラコサン酸、3-ヒドロキシカプロン酸、3-ヒドロキシオクタン酸、3-ヒドロキシノナン酸、3-ヒドロキシデカン酸、3-ヒドロキシウンデカン酸、3-ヒドロキシドデカン酸、3-ヒドロキシトリデカン酸、3-ヒドロキシテトラデカン酸、3-ヒドロキシヘキサデカン酸、3-ヒドロキシヘプタデカン酸、3-ヒドロキシオクタデカン酸、15-ヒドロキシペンタデカン酸、17-ヒドロキシヘプタデカン酸、15-ヒドロキシペンタデカン酸、17-ヒドロキシヘプタデカン酸、ラウロイルサルコシン、6-アミノヘキサン酸、2-ベンゾイル安息香酸、12-ヒドロキシステアリン酸、12-ヒドロキシペンタデカン酸、2-ヒドロキシパルミチン酸、3-ヒドロキシデカン酸、15-ヒドロキシペンタデカン酸、ラウロイルサルコシン、6-アミノヘキサン酸、N-(tert-ブトキシカルボニル)-6-アミノヘキサン酸、[2-(2-メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸、N-カルボベンゾキシ-β-アラニン等を例示することができる。また、多量体を形成する化合物であれば、これらの二量体及び三量体から六量体までの多量体を用いても良い。また、1又は2以上のカルボン酸を任意の割合で組み合わせて用いることもできる。
When using a low molecular weight compound having a carboxyl group as a protective agent, the following substances can be used as specific examples.
For example, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, behenic acid, oleic acid, Palmitoleic acid, eicosenoic acid, erucic acid, nervonic acid, ricinoleic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, diglycolic acid, maleic acid , itaconic acid, benzoic acid, N-oleylsarcosine, N-carbobenzoxy-4-aminobutyric acid, p-coumaric acid, 3-(4-hydroxyphenyl)propionic acid, 3-hydroxymyristic acid, 2-hydroxypalmitic acid , 2-hydroxyicosanoic acid, 2-hydroxydocosanoic acid, 2-hydroxytricosanoic acid, 2-hydroxytetracosanoic acid, 3-hydroxycaproic acid, 3-hydroxyoctanoic acid, 3-hydroxynonanoic acid, 3-hydroxy Decanoic acid, 3-hydroxyundecanoic acid, 3-hydroxydodecanoic acid, 3-hydroxytridecanoic acid, 3-hydroxytetradecanoic acid, 3-hydroxyhexadecanoic acid, 3-hydroxyheptadecanoic acid, 3-hydroxyoctadecanoic acid, 15-hydroxy Pentadecanoic acid, 17-hydroxyheptadecanoic acid, 15-hydroxypentadecanoic acid, 17-hydroxyheptadecanoic acid, lauroylsarcosine, 6-aminohexanoic acid, 2-benzoylbenzoic acid, 12-hydroxystearic acid, 12-hydroxypentadecanoic acid, 2-hydroxypalmitic acid, 3-hydroxydecanoic acid, 15-hydroxypentadecanoic acid, lauroylsarcosine, 6-aminohexanoic acid, N-(tert-butoxycarbonyl)-6-aminohexanoic acid, [2-(2-methoxyethoxy) ) ethoxy]acetic acid, N-carbobenzoxy-β-alanine, and the like. Further, as long as the compound forms a multimer, these multimers from dimers and trimers to hexamers may be used. Furthermore, one or more carboxylic acids may be used in combination in any proportion.

保護剤にアミノ基を有する低分子量の化合物を用いる場合、具体例として以下の物質を用いることができる。
例えば、2-メトキシエチルアミン、2-エトキシエチルアミン、2-イソプロポキシエチルアミン、3-メトキシプロピルアミン、3-エトキシプロピルアミン、3-イソプロポキシプロピルアミン、3-(2-エチルヘキシルオキシ)プロピルアミン、N-メチルエチレンジアミン、N-エチルエチレンジアミン、N-イソプロピルエチレンジアミン、N-メチル-1,3-プロパンジアミン、3-イソプロピルアミノプロピルアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン、N,N-ジエチルエチレンジアミン、N,N-ジメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N-ジエチル-1,3-プロパンジアミン、N-(3-アミノプロピル)モルホリン、N-(tert-ブトキシカルボニル)-1,4-ジアミノブタン、N-(tert-ブトキシカルボニル)-1,5-ジアミノペンタン、N-(tert-ブトキシカルボニル)-1,6-ジアミノヘキサン、2-(アミノエチルアミノ)エタノール、2-(アミノエトキシ)エタノール、3-(2-ヒドロキシエチルアミノ)プロピルアミン、N-(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、N-(3-アミノプロピル)ジエタノールアミン等を例示することができる。この他に、アミン類として第二級アミン化合物、又は、第三級アミン化合物も併用することができる。
When using a low molecular weight compound having an amino group as a protecting agent, the following substances can be used as specific examples.
For example, 2-methoxyethylamine, 2-ethoxyethylamine, 2-isopropoxyethylamine, 3-methoxypropylamine, 3-ethoxypropylamine, 3-isopropoxypropylamine, 3-(2-ethylhexyloxy)propylamine, N- Methylethylenediamine, N-ethylethylenediamine, N-isopropylethylenediamine, N-methyl-1,3-propanediamine, 3-isopropylaminopropylamine, N,N-dimethylethylenediamine, N,N-diethylethylenediamine, N,N-dimethyl -1,3-propanediamine, N,N-diethyl-1,3-propanediamine, N-(3-aminopropyl)morpholine, N-(tert-butoxycarbonyl)-1,4-diaminobutane, N-( tert-butoxycarbonyl)-1,5-diaminopentane, N-(tert-butoxycarbonyl)-1,6-diaminohexane, 2-(aminoethylamino)ethanol, 2-(aminoethoxy)ethanol, 3-(2 Examples include -hydroxyethylamino)propylamine, N-(2-hydroxypropyl)ethylenediamine, and N-(3-aminopropyl)diethanolamine. In addition, secondary amine compounds or tertiary amine compounds can also be used as amines.

銅/酸化銅微粒子ペースト中の保護剤濃度は、特に制限されるものではないが、焼結時の銅/酸化銅微粒子同士の融着のし易さ、導電性及び接合強度向上の観点からペースト全量中の15%以下の範囲が好適であり、より好ましくは、10%以下の範囲である。 The concentration of the protective agent in the copper/copper oxide fine particle paste is not particularly limited, but the concentration of the protective agent in the copper/copper oxide fine particle paste is determined from the viewpoint of ease of fusion of the copper/copper oxide fine particles during sintering, and improvement of conductivity and bonding strength. The content is preferably 15% or less, more preferably 10% or less of the total amount.

<分散媒>
本発明に係る銅/酸化銅微粒子には、発明の効果を損なわない範囲において分散媒として水又は溶剤を添加することができる。分散媒は、基材への濡れ性付与や、ペースト中の銅/酸化銅微粒子の濃度を調整することを目的として添加できる。本発明で使用できる分散媒としては、焼結後にピラー内部に分散媒が残留しないことが望ましく、沸点250℃以下の化合物又は混合物を用いることが好ましい。
<Dispersion medium>
Water or a solvent can be added to the copper/copper oxide fine particles according to the present invention as a dispersion medium within a range that does not impair the effects of the invention. The dispersion medium can be added for the purpose of imparting wettability to the base material and adjusting the concentration of copper/copper oxide fine particles in the paste. As the dispersion medium that can be used in the present invention, it is desirable that the dispersion medium does not remain inside the pillar after sintering, and it is preferable to use a compound or mixture with a boiling point of 250° C. or lower.

分散媒は、沸点が250℃以下の化合物であれば、特に制限されることはなく、水又は/及び有機溶剤を分散媒として用いることが可能である。前記分散媒は、銅/酸化銅微粒子を凝集させない良分散媒を用いることが、均一な粒子径を有するペーストを製造する上で好ましい。 The dispersion medium is not particularly limited as long as it is a compound having a boiling point of 250° C. or lower, and water and/or an organic solvent can be used as the dispersion medium. It is preferable to use a good dispersion medium that does not cause the copper/copper oxide fine particles to aggregate as the dispersion medium in order to produce a paste having a uniform particle size.

以下に、好適に用いることができる溶剤について例示列挙する。 Examples of solvents that can be suitably used are listed below.

例えば、水酸基を有する溶剤としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、1-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、アミルアルコール、tert-アミルアルコール、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、2-エチル-1-ブタノール、1-ヘプタノール、1-オクタノール、4-メチル-2-ペンタノール、ネオペンチルグリコール、プロピオニトリル、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、イソブチレングリコール、2,2-ジメチル-1,3-ブタンジオール、2-メチル-1,3-ペンタンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、ジプロピレングリコール、2,5-ヘキサンジオール、グリセリン、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、乳酸エチルなどを例示することができる。中でも、1-ブタノール、エタノール、1-プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、を好適に用いることができる。 For example, as a solvent having a hydroxyl group, methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, 1-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, amyl alcohol, tert-amyl alcohol, 1-hexanol, cyclohexanol, benzyl Alcohol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol, 1-octanol, 4-methyl-2-pentanol, neopentyl glycol, propionitrile, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1, 4-butanediol, 2,3-butanediol, isobutylene glycol, 2,2-dimethyl-1,3-butanediol, 2-methyl-1,3-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, Diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,5-pentanediol, 2,4-pentanediol, dipropylene glycol, 2,5-hexanediol, glycerin, diethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol mono Examples include ethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, propylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and ethyl lactate. Among them, 1-butanol, ethanol, 1-propanol, ethylene glycol, and glycerin can be preferably used.

その他、水酸基を含まない有機溶剤として、アセトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、アクリロニトリル、プロピオニトリル、n-ブチロニトリル、イソブチロニトリル、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトン、プロピオラクトン、炭酸-2,3-ブチレン、炭酸エチレン、炭酸1,2-エチレン、炭酸ジメチル、炭酸エチレン、マロン酸ジメチル、安息香酸メチル、サリチル酸メチル、二酢酸エチレングリコール、ε-カプロラクタム、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N-エチルアセトアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、ホルムアミド、ピロリジン、1-メチル-2-ピロリジノン、ヘキサメチルリン酸トリアミド、ナフタレン、ケロシンなどを用いることができる。 Other organic solvents that do not contain hydroxyl groups include acetone, cyclopentanone, cyclohexanone, acetophenone, acrylonitrile, propionitrile, n-butyronitrile, isobutyronitrile, γ-butyrolactone, ε-caprolactone, propiolactone, carbonic acid-2 , 3-butylene, ethylene carbonate, 1,2-ethylene carbonate, dimethyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl malonate, methyl benzoate, methyl salicylate, ethylene glycol diacetate, ε-caprolactam, dimethyl sulfoxide, N,N-dimethylformamide , N,N-dimethylacetamide, N-methylformamide, N-methylacetamide, N-ethylacetamide, N,N-diethylformamide, formamide, pyrrolidine, 1-methyl-2-pyrrolidinone, hexamethylphosphate triamide, naphthalene, Kerosene or the like can be used.

(混合物の沸点測定方法)
複数の溶媒を組み合わせた混合溶媒を分散媒として用いる場合、前期混合溶媒の沸点は、JIS K2233-1989「自動車用非鉱油系ブレーキ液」7.1に規定する「平衡還流沸点試験方法」に準じて測定することができる。
(Method for measuring boiling point of mixture)
When a mixed solvent consisting of multiple solvents is used as a dispersion medium, the boiling point of the mixed solvent shall be determined according to the "Equilibrium reflux boiling point test method" specified in JIS K2233-1989 "Non-mineral oil-based brake fluid for automobiles" 7.1. can be measured.

<銅/酸化銅微粒子の製造方法>
銅/酸化銅微粒子の製造方法としては、従来から知られてる任意の方法を採用することができる。例えば、湿式法である化学還元法、熱分解法、電気化学法等や、乾式法であるガス中蒸発法、スパッタ法等を用いることができる。
本発明に係る銅/酸化銅微粒子は、極性溶媒中で銅イオンを還元剤により還元することにより作製した。また、合成時に保護剤を共存させることにより、還元され生成した銅微粒子の最表面を保護剤で覆うことができる。銅微粒子表面を覆う保護剤は、微粒子の成長や凝集を抑制するため、均一な粒子径を有する同微粒子の製造を可能にする。
<Method for producing copper/copper oxide fine particles>
As a method for producing copper/copper oxide fine particles, any conventionally known method can be employed. For example, wet methods such as chemical reduction, thermal decomposition, and electrochemical methods, and dry methods such as evaporation in gas and sputtering can be used.
Copper/copper oxide fine particles according to the present invention were produced by reducing copper ions with a reducing agent in a polar solvent. Furthermore, by allowing a protective agent to coexist during synthesis, the outermost surface of the reduced copper fine particles can be covered with the protective agent. The protective agent that covers the surface of the copper fine particles suppresses the growth and aggregation of the fine particles, making it possible to produce fine particles having a uniform particle size.

不活性ガスで満たされた反応容器内において、極性溶媒中、かつ、保護剤存在下、で銅イオンを還元剤により還元することにより銅/酸化銅微粒子を作製する方法によれば、X線回折におけるCuO(111)面に帰属されるピークの強度値とCu(111)面に帰属されるピークの強度値との比、すなわちCuOの面指数(111)面のピーク強度値を、Cuの面指数(111)面のピーク強度値で除した値が0.3以下又は/及び酸化銅(II)の面指数(111)面のピーク強度値を、銅の面指数(111)面のピーク強度値で除した値が0.03以下の銅/酸化銅微粒子を得ることができる。 According to the method of producing copper/copper oxide fine particles by reducing copper ions with a reducing agent in a polar solvent and in the presence of a protective agent in a reaction vessel filled with an inert gas, X-ray diffraction The ratio of the intensity value of the peak attributed to the Cu 2 O (111) plane to the intensity value of the peak attributed to the Cu (111) plane, that is, the peak intensity value of the plane index (111) plane of Cu 2 O , the value divided by the peak intensity value of the plane index (111) plane of Cu is 0.3 or less, or/and the peak intensity value of the plane index (111) plane of copper (II) oxide is divided by the plane index (111) plane of copper. Copper/copper oxide fine particles having a value divided by the surface peak intensity value of 0.03 or less can be obtained.

銅/酸化銅微粒子の製造時に使用する不活性ガス種としては、例えば、窒素、アルゴン等を使用することができ、反応容器内の酸素濃度が1%未満であることが好ましく、特に好ましくは0.1%未満である。
亜酸化銅又は酸化銅の割合が増加すると、銅粒子同士の融着を阻害するため、十分な接合強度が発揮されないばかりか、高導電性を発揮できない。また、銅微粒子表面を均一に保護剤で覆うことができなくなるため、凝集や分散不良が生じる。
As the inert gas species used during the production of copper/copper oxide fine particles, for example, nitrogen, argon, etc. can be used, and it is preferable that the oxygen concentration in the reaction vessel is less than 1%, particularly preferably 0. Less than .1%.
If the proportion of cuprous oxide or copper oxide increases, the fusion between copper particles will be inhibited, so that not only sufficient bonding strength will not be exhibited, but also high electrical conductivity will not be exhibited. Furthermore, since the surface of the copper fine particles cannot be uniformly covered with the protective agent, aggregation and poor dispersion occur.

本発明の効果を説明するため、保護剤として炭素数8~200のポリエチレンオキシド構造を含む有機化合物を使用した際のペーストの製造方法について説明する。
炭素数8~200のポリエチレンオキシド構造を含む有機化合物が複合した銅微粒子分散体は、チオエーテル型有機化合物の存在下で、2価の銅イオン化合物を溶媒と混合する工程と、銅イオンを還元する工程と組み合わせることで容易に作製することが可能である。
In order to explain the effects of the present invention, a method for producing a paste will be described when an organic compound containing a polyethylene oxide structure having 8 to 200 carbon atoms is used as a protective agent.
A copper fine particle dispersion in which an organic compound containing a polyethylene oxide structure having a carbon number of 8 to 200 is composite is produced by a process of mixing a divalent copper ion compound with a solvent in the presence of a thioether type organic compound, and reducing the copper ion. It can be easily manufactured by combining the steps.

2価の銅イオン化合物としては、一般に入手可能な銅化合物が利用可能であり、硫酸塩、硝酸塩、カルボン酸塩、炭酸塩、塩化物、アセチルアセトナート錯体等を用いることができる。0価の銅微粒子との複合体を得る場合には、2価の化合物や、1価の化合物から製造してもよく、水分や結晶水を有していても良い。
2価の銅イオン化合物として具体的には、CuSO、Cu(NO、Cu(OAc)、Cu(CHCHCOO)、Cu(HCOO)、CuCO、CuCl、CuO、CCuO、及びそれらの水和物等を使用することができる。また、前記塩類を加熱し、又は、塩基性雰囲気に曝す等により得られる塩基性塩たとえばCu(OAc)・CuO、Cu(OAc)・2CuO、CuCl(OH)等を好適に用いることができる。
これら塩基性塩は、反応系内で調製してもよいし、反応系外で別途調製したものを使用してもよい。また、アンモニアやアミン化合物を加えて錯体形成し、溶解度を確保してから還元に用いる一般的な方法も適用できる。
As the divalent copper ion compound, commonly available copper compounds can be used, and sulfates, nitrates, carboxylates, carbonates, chlorides, acetylacetonate complexes, etc. can be used. When obtaining a composite with zero-valent copper fine particles, it may be manufactured from a divalent compound or a monovalent compound, and may contain water or crystal water.
Specifically, divalent copper ion compounds include CuSO 4 , Cu(NO 3 ) 2 , Cu(OAc) 2 , Cu(CH 3 CH 2 COO) 2 , Cu(HCOO) 2 , CuCO 3 , CuCl 2 , Cu2O , C5H7CuO2 , hydrates thereof, and the like can be used. In addition, basic salts obtained by heating the above salts or exposing them to a basic atmosphere, such as Cu(OAc) 2.CuO , Cu(OAc) 2.2CuO , Cu 2 Cl(OH) 3 , etc., are preferably used. Can be used.
These basic salts may be prepared within the reaction system, or those prepared separately outside the reaction system may be used. Further, a general method of adding ammonia or an amine compound to form a complex, ensuring solubility, and then performing reduction can also be applied.

これらの銅イオン化合物を、予めチオエーテル型有機化合物を溶解又は分散した溶媒に溶解、または混合する。このとき用いることができる溶媒としては、使用する有機化合物の構造にもよるが、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、水、アセトン等の極性溶媒、及び、それらの混合物が好適に用いることができる。なかでも、水-エチレングリコール混合物が特に好ましい。 These copper ion compounds are dissolved or mixed in a solvent in which a thioether type organic compound has been dissolved or dispersed in advance. Suitable solvents that can be used at this time include alcohols such as ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerin, polar solvents such as water, acetone, and mixtures thereof, depending on the structure of the organic compound used. Can be used. Among these, a water-ethylene glycol mixture is particularly preferred.

チオエーテル型有機化合物の各種溶媒中における濃度としては、引き続き行なう還元反応の制御が容易になる点から、0.3~10%の範囲に調整することが好ましい The concentration of the thioether type organic compound in various solvents is preferably adjusted to a range of 0.3 to 10% from the viewpoint of easy control of the subsequent reduction reaction.

上記で調整した溶媒中に、銅イオン化合物を、一括又は分割して添加し、混合する。難溶性溶媒を使用する場合には、予め少量の良溶媒に溶解させ、溶媒中に添加しても良い。 The copper ion compound is added all at once or in portions to the solvent prepared above and mixed. When using a poorly soluble solvent, it may be dissolved in a small amount of a good solvent in advance and added to the solvent.

混合するチオエーテル型有機化合物と銅イオン化合物の配合割合としては、反応溶媒中でのチオエーテル型有機化合物の保護能力に応じて適宜選択することができる。銅イオン化合物1mol当たりチオエーテル型有機化合物として1mmol~30mmolの範囲で調製し、特に15~30mmolの範囲で用いることが好ましい。ここで、ポリエチレンオキシド構造を含むリン酸エステル型有機化合物を用いても同様に行うことができ、銅イオン化合物1molあたりの有機化合物の使用量も前記と同様である。 The mixing ratio of the thioether type organic compound and the copper ion compound to be mixed can be appropriately selected depending on the protective ability of the thioether type organic compound in the reaction solvent. The thioether type organic compound is prepared in a range of 1 mmol to 30 mmol per mol of the copper ion compound, and preferably used in a range of 15 to 30 mmol. Here, the same procedure can be carried out using a phosphate ester type organic compound containing a polyethylene oxide structure, and the amount of the organic compound used per 1 mol of the copper ion compound is also the same as above.

引き続き、銅イオンの還元反応を各種還元剤により行なう。還元剤としては、ヒドラジン化合物、ヒドロキシルアミンおよびその誘導体、金属水素化物、ホスフィン酸塩類、アルデヒド類、エンジオール類、ヒドロキシケトン類など、氷冷温から80℃以下の温度で銅の還元反応を進行させることができるため、好適に用いることができる。 Subsequently, a reduction reaction of copper ions is carried out using various reducing agents. Reducing agents include hydrazine compounds, hydroxylamine and its derivatives, metal hydrides, phosphinates, aldehydes, enediols, hydroxyketones, etc., which allow the reduction reaction of copper to proceed at temperatures ranging from ice-cold temperatures to 80°C or less. Therefore, it can be suitably used.

銅イオンの還元にはヒドラジン水和物、非対称ジメチルヒドラジン、ヒドロキシルアミン水溶液、水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤が好適である。これらの還元剤は、銅化合物を0価まで還元することができ、2価および1価の銅化合物を還元銅とし、有機化合物と銅微粒子との複合体を製造する場合に適している。 Reducing agents such as hydrazine hydrate, asymmetric dimethylhydrazine, hydroxylamine aqueous solution, and sodium borohydride are suitable for reducing copper ions. These reducing agents can reduce a copper compound to zero valence, and are suitable for producing a composite of an organic compound and copper fine particles by converting divalent and monovalent copper compounds into reduced copper.

還元反応の条件は、原料として用いる銅化合物、還元剤の種類、錯化の有無、溶媒、チオエーテル型有機化合物の種類に応じ、適宜設定することができる。例えば、水系溶媒で酢酸銅(II)を水素化ホウ素ナトリウムで還元する場合には、氷冷程度の温度でも0価の銅微粒子が調製できる。一方、ヒドラジンを用いる場合には、室温では反応が遅く、60℃程度に加熱してはじめて円滑な還元反応が起こる。またエチレングリコール/水系で酢酸銅を還元する場合には、60℃で2時間程度の反応時間を要する。これら還元反応の結果、有機化合物と銅微粒子との複合体を含む反応混合物が得られる。 The conditions for the reduction reaction can be appropriately set depending on the copper compound used as a raw material, the type of reducing agent, the presence or absence of complexing, the solvent, and the type of thioether type organic compound. For example, when copper (II) acetate is reduced with sodium borohydride in an aqueous solvent, zero-valent copper fine particles can be prepared even at a temperature comparable to ice cooling. On the other hand, when hydrazine is used, the reaction is slow at room temperature, and a smooth reduction reaction occurs only after heating to about 60°C. Further, when reducing copper acetate with an ethylene glycol/water system, a reaction time of about 2 hours is required at 60°C. As a result of these reduction reactions, a reaction mixture containing a complex of an organic compound and copper fine particles is obtained.

このように調製した銅微粒子は、保護剤の効果により水分を完全に除去して乾燥体粉末とした後に、再び溶媒に分散させた場合にも乾燥前と同じように高分散させることが可能である。 Due to the effect of the protective agent, the copper fine particles prepared in this way can be dispersed as highly as before drying even when the water is completely removed to form a dry powder and then dispersed in a solvent again. be.

還元反応後は、必要に応じて金属化合物残渣、還元試薬残渣、余剰のポリエチレンオキシド構造を含む有機化合物等を除く、いわゆる精製工程を設けることができる。銅微粒子の精製行程は、再沈殿、遠心沈降、限外濾過等の公知公用の方法により行うことができる。また、再沈殿、遠心沈降等の方法を使用する場合には、銅微粒子を含む反応混合物を水、エタノール、アセトン等によって洗浄することで、過剰に存在する前述の不純物を洗い流すことができる。 After the reduction reaction, a so-called purification step for removing metal compound residues, reducing reagent residues, excess organic compounds containing a polyethylene oxide structure, etc. can be provided as necessary. The process of purifying the copper fine particles can be carried out by known methods such as reprecipitation, centrifugal sedimentation, and ultrafiltration. Furthermore, when using a method such as reprecipitation or centrifugal sedimentation, the above-mentioned impurities present in excess can be washed away by washing the reaction mixture containing copper fine particles with water, ethanol, acetone, etc.

分散体の精製工程において過剰量の還元試薬残渣、余剰のポリエチレンオキシド構造を含む有機化合物等を除去した場合、銅微粒子中に存在する還元剤、酸化防止剤の量が低下するため銅微粒子は酸化しやすくなる。したがって、精製後の銅微粒子は、酸素濃度0.1%未満の環境で取り扱うことが好ましく、酸素濃度200ppm未満の環境で取り扱うことがより好ましい。 If excessive reducing reagent residues, excess organic compounds containing polyethylene oxide structures, etc. are removed during the dispersion purification process, the amount of reducing agent and antioxidant present in the copper particles decreases, causing the copper particles to become oxidized. It becomes easier. Therefore, the refined copper particles are preferably handled in an environment with an oxygen concentration of less than 0.1%, and more preferably in an environment with an oxygen concentration of less than 200 ppm.

本発明に係る銅/酸化銅微粒子には、本発明の効果を損なわせない範囲において、必要に応じて、樹脂等のバインダー成分、乾燥防止剤、消泡剤、基材への密着付与剤、酸化防止剤、皮膜形成促進のための各種触媒、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤の様な各種界面活性剤、レベリング剤、離型促進剤等を助剤として添加できる。 The copper/copper oxide fine particles according to the present invention may optionally contain a binder component such as a resin, an anti-drying agent, an antifoaming agent, an adhesion agent to the base material, as long as the effects of the present invention are not impaired. Antioxidants, various catalysts for promoting film formation, various surfactants such as silicone surfactants and fluorine surfactants, leveling agents, mold release promoters, etc. can be added as auxiliaries.

本発明に係る銅/酸化銅微粒子は、本発明の効果を損なわない範囲内でフラックス成分を加えることができる。フラックス成分を加えることにより、一層の還元力を持たせて使用することもできる。フラックスとしては、通常用いられる一般的なフラックスを用いることが可能であり、特に制限するものではない。このフラックス中には、通常用いられるロジン、活性剤、チキソ剤等が含まれていても構わない。 A flux component can be added to the copper/copper oxide fine particles according to the present invention within a range that does not impair the effects of the present invention. By adding a flux component, it can be used with further reducing power. As the flux, it is possible to use a commonly used flux, and there is no particular restriction on the flux. This flux may contain commonly used rosin, activator, thixotropic agent, etc.

本発明に係る銅/酸化銅微粒子は、作製した金属微粒子に充填用のペーストとして使い易い溶媒を加え、あるいは、媒体交換することにより、銅/酸化銅微粒子ペーストとしての適性を付与することができる。 The copper/copper oxide fine particles according to the present invention can be given suitability as a copper/copper oxide fine particle paste by adding a solvent that is easy to use as a filling paste to the prepared metal fine particles or by exchanging the medium. .

<金属微粒子含有率及びその計算>
銅/酸化銅微粒子ペースト中の金属微粒子含有率は、熱重量分析(TG/DTA)により算出することができる。銅/酸化銅微粒子ペーストを熱重量分析用アルミパンに精密にはかり、示差熱重量分析装置に載せ、不活性ガス雰囲気下において、室温~600℃まで毎分10℃の割合で昇温して、重量減少率に基づいて金属微粒子含有率を計算した。
金属微粒子含有率について、特に制限を設ける必要はなく、微粒子の分散安定性を損なわない範囲で任意の濃度を定めることができる。また、銅/酸化銅微粒子ペーストの金属微粒子含有率は、使用用途及び使用目的に合わせて任意の濃度で使用をすることができる。
<Metal fine particle content and its calculation>
The metal fine particle content in the copper/copper oxide fine particle paste can be calculated by thermogravimetric analysis (TG/DTA). The copper/copper oxide fine particle paste was precisely weighed in an aluminum pan for thermogravimetric analysis, placed on a differential thermogravimetric analyzer, and heated at a rate of 10°C per minute from room temperature to 600°C under an inert gas atmosphere. The metal fine particle content was calculated based on the weight reduction rate.
There is no need to set any particular restrictions on the content of metal fine particles, and any concentration can be determined within a range that does not impair the dispersion stability of the fine particles. Further, the metal fine particle content of the copper/copper oxide fine particle paste can be adjusted to any concentration depending on the intended use and purpose.

銅/酸化銅微粒子ペーストは、導電性配線材料や接合材料に用いることができる。加えて、種々の電子部品・デバイスの実装にも用いることができる。 The copper/copper oxide fine particle paste can be used for conductive wiring materials and bonding materials. In addition, it can also be used for mounting various electronic components and devices.

<銅/酸化銅微粒子の焼結>
本発明に係る銅/酸化銅微粒子は、金属微粒子が融着する温度にまで加熱をすることで、粒子間で融着が生じ、導電性が発現する。金属微粒子が融着する温度は、使用する金属種、保護剤や溶媒種によって異なる。金属微粒子が融着する温度は、熱重量分析(TG-DTA)や示差走査熱量計(DSC)を用いて見積もることができる。
<Sintering of copper/copper oxide fine particles>
When the copper/copper oxide fine particles according to the present invention are heated to a temperature at which the metal fine particles are fused, fusion occurs between the particles, and conductivity is developed. The temperature at which the metal fine particles are fused differs depending on the type of metal, protective agent, and solvent used. The temperature at which fine metal particles fuse can be estimated using thermogravimetric analysis (TG-DTA) or differential scanning calorimetry (DSC).

ピラーの導電性及び接合強度について十分な値が得られる範囲であれば、焼成温度及び焼成時間に特に制限されるものではないが、好ましくは、焼成温度が150~350℃かつ焼成時間が1~60分間の範囲である。より好ましくは、焼成温度が200~250℃以下かつ焼成時間が5~15分間、の範囲である。本発明に係るペーストを使用すれば、短時間焼成を行った場合であっても十分な性能を発揮することができる。
また、必要に応じて、低温で溶媒を揮発させる仮焼成を行った後、150~350℃の範囲で本焼成を行う等の、温度プロファイルを用いて焼成を行うこともできる。
金属微粒子を焼結させる焼成方法としては金属微粒子の融着が生じる限りにおいて特に制限されるものではなく、ホットプレートや熱風オーブンをはじめとする熱による焼成や可視光、赤外光又はレーザー光の照射、フラッシュランプ、水素ガスをはじめとするプラズマ処理を用いても良い。
The firing temperature and firing time are not particularly limited as long as sufficient values can be obtained for the conductivity and bonding strength of the pillars, but preferably the firing temperature is 150 to 350°C and the firing time is 1 to 350°C. The duration is 60 minutes. More preferably, the firing temperature is in the range of 200 to 250° C. or less and the firing time is in the range of 5 to 15 minutes. If the paste according to the present invention is used, sufficient performance can be exhibited even when firing is performed for a short time.
Further, if necessary, firing can be performed using a temperature profile, such as performing preliminary firing at a low temperature to volatilize the solvent, followed by main firing at a temperature in the range of 150 to 350°C.
The firing method for sintering the metal fine particles is not particularly limited as long as the metal fine particles are fused together, and baking methods using heat such as a hot plate or hot air oven, visible light, infrared light, or laser light can be used. Plasma treatments including irradiation, flash lamps, and hydrogen gas may also be used.

焼結時に使用するガス種については特に制限はない。窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス環境下に限らず酸素存在下での焼結も可能である。 There are no particular restrictions on the type of gas used during sintering. Sintering is possible not only in an inert gas environment such as nitrogen gas or argon gas, but also in the presence of oxygen.

本実施形態の銅微粒子を使用すれば、十分に低い抵抗率をもった、配線、電極等の導電構造を形成できる。したがって、本実施形態の金属微粒子は、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタを含む集積回路、タッチパネル、RFID、フレキシブルディスプレイ、有機EL、回路基板、センサーデバイス、導電性ピラー、フリップチップ実装用導電材料、パワー半導体等用の接合材料等の様々な電子部品の製造に好適に用いることができる。 By using the copper fine particles of this embodiment, conductive structures such as wiring and electrodes can be formed with sufficiently low resistivity. Therefore, the metal fine particles of this embodiment can be used for thin film transistors, integrated circuits including thin film transistors, touch panels, RFID, flexible displays, organic EL, circuit boards, sensor devices, conductive pillars, conductive materials for flip-chip mounting, power semiconductors, etc. It can be suitably used for manufacturing various electronic components such as bonding materials.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ここで「%」は、特に指定がない限り「質量パーセント濃度」である。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples. Here, "%" is "mass percent concentration" unless otherwise specified.

(合成例1)
<銅微粒子分散体の作製>
(分散体の合成)
酢酸銅(II)一水和物(3.00g、15.0mmol)(東京化成工業社製)、エチル3-(3-(メトキシ(ポリエトキシ)エトキシ)-2-ヒドロキシプロピルスルファニル)プロピオナート〔ポリエチレングリコールメチルグリシジルエーテル(ポリエチレングリコール鎖の分子量2000(炭素数91))への3-メルカプトプロピオン酸エチルの付加化合物〕(0.451g)、およびエチレングリコール(10mL)(関東化学社製)からなる混合物に、窒素を50mL/分の流量で吹き込みながら加熱し、125℃で2時間通気攪拌して脱気した。この混合物を室温に戻し、ヒドラジン水和物(1.50g、30.0mmol)(東京化成工業社製)を水7mLで希釈した溶液を、シリンジポンプを用いて滴下した。約1/4量を2時間かけて滴下し、ここで一旦滴下を停止し、2時間攪拌して発泡が沈静化するのを確認した後、残量を更に1時間かけて滴下した。得られた褐色の溶液を60℃に昇温して、さらに2時間攪拌し、還元反応を終結させた。分散体の合成は、窒素ガス雰囲気で行い、酸素濃度は0.1%未満であった。
(Synthesis example 1)
<Preparation of copper fine particle dispersion>
(Synthesis of dispersion)
Copper (II) acetate monohydrate (3.00 g, 15.0 mmol) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), ethyl 3-(3-(methoxy(polyethoxy)ethoxy)-2-hydroxypropylsulfanyl)propionate [polyethylene glycol In a mixture consisting of methyl glycidyl ether (addition compound of ethyl 3-mercaptopropionate to polyethylene glycol chain molecular weight 2000 (carbon number 91)) (0.451 g) and ethylene glycol (10 mL) (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) The mixture was heated while blowing nitrogen at a flow rate of 50 mL/min, and degassed by stirring at 125° C. for 2 hours. This mixture was returned to room temperature, and a solution of hydrazine hydrate (1.50 g, 30.0 mmol) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) diluted with 7 mL of water was added dropwise using a syringe pump. Approximately 1/4 of the amount was added dropwise over 2 hours, the addition was stopped once, and after stirring for 2 hours to confirm that the foaming had subsided, the remaining amount was further added dropwise over 1 hour. The resulting brown solution was heated to 60° C. and further stirred for 2 hours to terminate the reduction reaction. The synthesis of the dispersion was carried out in a nitrogen gas atmosphere, and the oxygen concentration was less than 0.1%.

(分散体の精製)
つづいて、この反応混合物をダイセン・メンブレン・システムズ社製の中空糸型限外濾過膜モジュール(HIT-1-FUS1582、145cm、分画分子量15万)中に循環させ、滲出する濾液と同量の0.1%ヒドラジン水和物水溶液を加えながら、限外濾過モジュールからの濾液が約500mLとなるまで循環させて精製した。0.1%ヒドラジン水和物水溶液の供給を止め、そのまま限外濾過法により濃縮すると、2.85gのチオエーテルを含む有機化合物と銅/酸化銅微粒子との複合体の水分散液が得られた。水分散液中の不揮発物含量は16%であった。
(Purification of dispersion)
Subsequently, this reaction mixture was circulated through a hollow fiber ultrafiltration membrane module manufactured by Daisen Membrane Systems (HIT-1-FUS1582, 145 cm 2 , molecular weight cut off 150,000), and the amount of filtrate exuded was the same as that of the filtrate. While adding 0.1% aqueous hydrazine hydrate solution, the filtrate from the ultrafiltration module was circulated until the volume was about 500 mL for purification. When the supply of the 0.1% hydrazine hydrate aqueous solution was stopped and the solution was concentrated by ultrafiltration, an aqueous dispersion of a complex of an organic compound containing 2.85 g of thioether and copper/copper oxide fine particles was obtained. . The nonvolatile content in the aqueous dispersion was 16%.

(分散体の調製)
上記の水分散液5mLをそれぞれ50mL三口フラスコに封入し、ウォーターバスを用いて40℃に加温を行いながら、減圧下、窒素を5mL/分の流速で流すことで、水を完全に除去し、銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末1.0gを得た。
分散体の調製工程は、酸素濃度200ppm未満の環境で行った。
(Preparation of dispersion)
5 mL of the above aqueous dispersion was sealed in each 50 mL three-necked flask, and while heating to 40°C using a water bath, water was completely removed by flowing nitrogen at a flow rate of 5 mL/min under reduced pressure. , 1.0 g of dry powder of copper/copper oxide fine particles was obtained.
The dispersion preparation process was performed in an environment with an oxygen concentration of less than 200 ppm.

<熱重量分析(TG-DTA)による重量減少率の測定>
合成した銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末約25mgを熱重量分析用アルミパンに精密にはかり、EXSTAR TG/DTA6300型示差熱重量分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製)に載せ、窒素ガス雰囲気下において、室温~600℃まで毎分10℃の割合で昇温して、100℃~600℃の重量減少率を測定した。前記重量減少率より有機物の含有率を計算した。
<Measurement of weight loss rate by thermogravimetric analysis (TG-DTA)>
Approximately 25 mg of the synthesized dry powder of copper/copper oxide particles was precisely weighed on an aluminum pan for thermogravimetric analysis, placed on an EXSTAR TG/DTA6300 differential thermogravimetric analyzer (manufactured by SII Nanotechnology Co., Ltd.), and placed in a nitrogen gas atmosphere. Below, the temperature was raised from room temperature to 600°C at a rate of 10°C per minute, and the weight loss rate from 100°C to 600°C was measured. The organic matter content was calculated from the weight loss rate.

TG-DTA測定による重量減少より、得られた銅/酸化銅微粒子粉末には3%のポリエチレンオキシド構造を含む有機物が存在することを確認した。 From the weight loss determined by TG-DTA measurement, it was confirmed that the obtained copper/copper oxide fine particle powder contained 3% of an organic substance containing a polyethylene oxide structure.

(実施例1)
<銅/酸化銅微粒子ペーストの作製>
合成例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末に、金属微粒子含有率が70%に成るように窒素バブリングしたエチレングリコールを添加した。添加後、大気下において混錬しながら3分間空気に暴露させ、銅/酸化銅微粒子ペーストを作製した。
作製した銅/酸化銅微粒子ペーストについて、以下に記載した方法で物性を評価した。
(Example 1)
<Preparation of copper/copper oxide fine particle paste>
Ethylene glycol bubbled with nitrogen was added to the dry powder of copper/copper oxide fine particles obtained by the method described in Synthesis Example 1 so that the metal fine particle content was 70%. After the addition, the mixture was exposed to air for 3 minutes while being kneaded in the atmosphere to produce a copper/copper oxide fine particle paste.
The physical properties of the produced copper/copper oxide fine particle paste were evaluated by the method described below.

<平均一次粒子径の測定>
平均一次粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)観察により見積った。作製した金属微粒子を、良溶媒(水、テルピネオール、1-ブタノール又はエチレングリコール)で100倍に希釈し、その希釈液を、カーボン膜被覆グリッド上にキャストし、乾燥させ、透過型電子顕微鏡(装置:TEMJEM-1400(JEOL製)、加速電圧:120kV)にて観察した。
平均一次粒子径は、得られたTEM像の中から無作為に微粒子を200個抽出し、それぞれの面積を求め、真球に換算したときの粒子径を個数基準として算出した値を採用した。
<Measurement of average primary particle diameter>
The average primary particle diameter was estimated by transmission electron microscopy (TEM) observation. The prepared metal fine particles were diluted 100 times with a good solvent (water, terpineol, 1-butanol, or ethylene glycol), and the diluted solution was cast onto a carbon membrane-coated grid, dried, and placed under a transmission electron microscope (equipment). : TEMJEM-1400 (manufactured by JEOL), acceleration voltage: 120 kV).
The average primary particle diameter was calculated by randomly extracting 200 fine particles from the obtained TEM image, determining the area of each particle, and using the particle diameter when converted to a perfect sphere as the number standard.

得られた銅/酸化銅微粒子を透過型電子顕微鏡(TEM)により観察すると、得られた銅/酸化銅微粒子の平均一次粒子径は46nmであった。得られた電子顕微鏡写真を図1及び図2に示した。 When the obtained copper/copper oxide fine particles were observed using a transmission electron microscope (TEM), the average primary particle diameter of the obtained copper/copper oxide fine particles was 46 nm. The obtained electron micrographs are shown in FIGS. 1 and 2.

<X線回折分析>
粉末X線回折装置(SmartLab、リガク製)を用いた。測定条件は、2θ/θ法 2θ=30~70deg. step=0.02deg. speed=2.0deg/min.とした。Cu管球で40kV、30mAで発生させたKα線を用いた。
<X-ray diffraction analysis>
A powder X-ray diffractometer (SmartLab, manufactured by Rigaku) was used. The measurement conditions were 2θ/θ method 2θ=30 to 70deg. step=0.02deg. speed=2.0deg/min. And so. Kα rays generated in a Cu tube at 40 kV and 30 mA were used.

合成例1において作製した銅/酸化銅微粒子ペースト1.5gを真空乾燥させた。乾燥させて得られた銅/酸化銅微粒子の粉体について、上記条件で粉末X線回折分析を行った。当該分析により得られたX線回折像を図3に示した。 1.5 g of the copper/copper oxide fine particle paste prepared in Synthesis Example 1 was vacuum dried. The powder of copper/copper oxide fine particles obtained by drying was subjected to powder X-ray diffraction analysis under the above conditions. The X-ray diffraction image obtained by this analysis is shown in FIG.

<ピーク強度比の算出>
粉末X線回折により得られた、CuO(111)面に由来するピーク強度値をCu(111)面に由来するピーク強度値で除した値をピーク強度比(CuO/Cu)として計算した。また、CuO(111)面に由来するピーク強度値をCu(111)面に由来するピーク強度値で除した値をピーク強度比(CuO/Cu)として計算した。
得られた値を表1に示した。
<Calculation of peak intensity ratio>
The value obtained by dividing the peak intensity value derived from the Cu 2 O (111) plane by the peak intensity value derived from the Cu (111) plane obtained by powder X-ray diffraction is defined as the peak intensity ratio (Cu 2 O / Cu). I calculated it. Further, a value obtained by dividing the peak intensity value originating from the CuO(111) plane by the peak intensity value originating from the Cu(111) plane was calculated as the peak intensity ratio (CuO/Cu).
The obtained values are shown in Table 1.

<結晶子径Dの算出>
前記金属粉体の粉末X線回折(XRD)パターンにおけるCu(111)回折ピークの半値全幅から下記のシェラーの式で見積もった結晶子径は、14nmであった。
D=Kλ/(βcosθ) (1)
上記式中、Dは結晶子の大きさ(Å)を表し、Kはシェラー定数(0.9を使用)を表し、λはX線源の波長(CuKα1の場合は、1.540562Å)を表し、βはXRDパターンにおける回折ピークの半値全幅(FWHM)を表し、θは回折角(degree)を表す。
<Calculation of crystallite diameter DX >
The crystallite diameter estimated from the full width at half maximum of the Cu(111) diffraction peak in the powder X-ray diffraction (XRD) pattern of the metal powder using the Scherrer equation below was 14 nm.
D=Kλ/(βcosθ) (1)
In the above formula, D represents the crystallite size (Å), K represents the Scherrer constant (0.9 is used), and λ represents the wavelength of the X-ray source (1.540562 Å for CuKα1). , β represents the full width at half maximum (FWHM) of the diffraction peak in the XRD pattern, and θ represents the diffraction angle (degree).

<接合強度の測定>
接合強度の測定は、以下に記載された条件で実施した。以下に記載していない条件に関してはJIS Z-03918-5:2003「鉛フリーはんだ試験方法」に記載の方法に準拠して測定を実施した。本測定接は、合試験片にせん断力を印加し、接合強度を測定するものである。当該測定は、せん断強度試験ともいう。
<Measurement of bonding strength>
The measurement of bonding strength was carried out under the conditions described below. Regarding conditions not described below, measurements were performed in accordance with the method described in JIS Z-03918-5:2003 "Lead-free solder test method". In this measurement, shear force is applied to the joint test piece to measure the joint strength. This measurement is also referred to as a shear strength test.

接合強度測定に用いた試験片の作製方法について説明する。試験片は、銅製の試験材(母材)に円柱形状の試験材を接合し、作製される。
試験材(母材)には、厚さ1mm、1辺20mmの銅板(C1020)を用いた。
母材に接合する試験材には、円柱形状(直径3mm、高さ2mm)の銅(C1020)を用いた。
窒素ガス雰囲気下において、実施例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子ペーストを、母材上に厚さ30μmになるように塗布した後、母材と円柱形状の試験材とを接合させた。
得られた接合体を、窒素ガス雰囲気下で250℃、10分間焼成し、試験片を作製した。
作製した試験片について、ダイシェア試験により接合強度を測定した。ダイシェア試験による接合強度は、ダイシェア試験機(Nordson社製)を用いて、200μm/sのシェア速度で測定を行った。
The method for preparing the test piece used for joint strength measurement will be explained. The test piece is produced by joining a cylindrical test material to a copper test material (base material).
A copper plate (C1020) with a thickness of 1 mm and a side of 20 mm was used as the test material (base material).
Copper (C1020) having a cylindrical shape (diameter 3 mm, height 2 mm) was used as the test material to be bonded to the base material.
In a nitrogen gas atmosphere, the copper/copper oxide fine particle paste obtained by the method described in Example 1 was applied onto the base material to a thickness of 30 μm, and then the base material and the cylindrical test material were joined. I let it happen.
The obtained joined body was fired at 250° C. for 10 minutes in a nitrogen gas atmosphere to prepare a test piece.
The bonding strength of the prepared test piece was measured by a die shear test. The bonding strength by die shear test was measured using a die shear tester (manufactured by Nordson) at a shear speed of 200 μm/s.

接合強度測定は、5個の試験片を作製し、5回測定を実施した。得られた値の中央値を接合強度として、結果を表1に示した。 For the bonding strength measurement, five test pieces were prepared and the measurement was performed five times. The results are shown in Table 1, with the median value of the obtained values taken as the bonding strength.

<接合強度の評価>
前記接合強度について評価を行った。評価基準は、以下のとおりとした。
◎:作製した導電性ピラーのシェア強度の最高値が10MPa以上であり、非常に良好な接合強度であったことを示している。
○:作製した導電性ピラーのシェア強度の最高値が5MPa以上であり、良好な接合強度であったことを示している。
△:作製した導電性ピラーのシェア強度の最高値が5MPa未満であり、接合可能であったことを示している。
×:作製した導電性ピラーのシェア強度の最高値が0MPa又は接合されていないことを示す。
得られた評価結果を表1に示した。
<Evaluation of joint strength>
The bonding strength was evaluated. The evaluation criteria were as follows.
◎: The highest value of shear strength of the produced conductive pillar was 10 MPa or more, indicating that the bonding strength was very good.
○: The highest value of the shear strength of the produced conductive pillar was 5 MPa or more, indicating that the bonding strength was good.
Δ: The highest value of the shear strength of the produced conductive pillar was less than 5 MPa, indicating that it was possible to join.
×: Indicates that the maximum value of the shear strength of the produced conductive pillar is 0 MPa or that it is not bonded.
The obtained evaluation results are shown in Table 1.

<塗膜の導電性測定>
体積抵抗率は、四端子測定法の低抵抗率計ロレスターEP(三菱化学株式会社製)にて測定した。
0.7mm厚の無アルカリガラス基板(40mm×50mm)上に銅/酸化銅微粒子ペーストをスピンコートすることにより塗布膜を作製した。
得られた塗布膜を窒素ガス雰囲気下において250℃で10分間焼成することにより焼結膜を得た。焼結膜の膜厚は、1μmとなるようにスピンコート時の回転数を調整した。
得られた塗膜の体積抵抗率を表1に示した。
<Measurement of electrical conductivity of paint film>
The volume resistivity was measured using a low resistivity meter Lorester EP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) using a four-terminal measurement method.
A coating film was prepared by spin coating a copper/copper oxide fine particle paste on a 0.7 mm thick alkali-free glass substrate (40 mm x 50 mm).
A sintered film was obtained by baking the obtained coating film at 250° C. for 10 minutes in a nitrogen gas atmosphere. The rotation speed during spin coating was adjusted so that the thickness of the sintered film was 1 μm.
Table 1 shows the volume resistivity of the resulting coating film.

<塗膜導電性の評価>
上記方法で作製した焼結膜の導電性について評価を行った。評価基準は、以下のとおりとした。
◎:作製した塗膜における体積抵抗率が10μΩ・cm以下であり、非常に良好な体積抵抗率であったことを示している。
○:作製した塗膜における体積抵抗率が50μΩ・cm以下であり、良好な体積抵抗率であったことを示している。
△:作製した塗膜における体積抵抗率が500μΩ・cm未満であり、良い体積抵抗率であったことを示している。
×:作製した塗膜における体積抵抗率が500μΩ・cm以上であり、低い体積抵抗率であったことを示している。
得られた評価結果を表1に示した。
<Evaluation of coating film conductivity>
The conductivity of the sintered film produced by the above method was evaluated. The evaluation criteria were as follows.
◎: The volume resistivity of the prepared coating film was 10 μΩ·cm or less, indicating that it had a very good volume resistivity.
○: The volume resistivity of the prepared coating film was 50 μΩ·cm or less, indicating that it had a good volume resistivity.
Δ: The volume resistivity of the produced coating film was less than 500 μΩ·cm, indicating that it had a good volume resistivity.
×: The volume resistivity of the produced coating film was 500 μΩ·cm or more, indicating that the volume resistivity was low.
The obtained evaluation results are shown in Table 1.

(実施例2)
<銅/酸化銅微粒子ペーストの作製>
合成例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末に、金属微粒子含有率が70%に成るように窒素バブリングしたエチレングリコールを添加した。添加後、大気下において混錬しながら60分間空気に暴露させ、銅/酸化銅微粒子ペーストを作製した。
作製した銅/酸化銅微粒子ペーストについて、以下に記載した方法で物性を評価した。
(Example 2)
<Preparation of copper/copper oxide fine particle paste>
Ethylene glycol bubbled with nitrogen was added to the dry powder of copper/copper oxide fine particles obtained by the method described in Synthesis Example 1 so that the metal fine particle content was 70%. After the addition, the mixture was exposed to air for 60 minutes while being kneaded in the atmosphere to produce a copper/copper oxide fine particle paste.
The physical properties of the produced copper/copper oxide fine particle paste were evaluated by the method described below.

<平均一次粒子径の測定>
実施例1記載の方法と同様にして電子顕微鏡を用いて平均一次粒子径の測定を実施した。得られた銅/酸化銅微粒子の平均一次粒子径は46nmであった。
<Measurement of average primary particle diameter>
The average primary particle diameter was measured using an electron microscope in the same manner as in Example 1. The average primary particle diameter of the obtained copper/copper oxide fine particles was 46 nm.

<X線回折分析>
実施例1記載の方法と同様にして銅/酸化銅微粒子ペーストを乾燥させて得られた金属粉体について、粉末X線回折分析を行った。当該分析により得られたX線回折像を図3に示した。
<X-ray diffraction analysis>
Powder X-ray diffraction analysis was performed on the metal powder obtained by drying the copper/copper oxide fine particle paste in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction image obtained by this analysis is shown in FIG.

<ピーク強度比の算出>
実施例1記載の方法と同様にして、ピーク強度比(CuO/Cu)及びピーク強度比(CuO/Cu)を計算した。得られた値を表1に示した。
<Calculation of peak intensity ratio>
The peak intensity ratio (Cu 2 O/Cu) and the peak intensity ratio (CuO/Cu) were calculated in the same manner as in the method described in Example 1. The obtained values are shown in Table 1.

<結晶子径Dの算出>
実施例1記載の方法と同様にして粉末X線回折(XRD)パターンにおけるCu(111)回折ピークの半値全幅等から見積もった結晶子径は、15nmであった。
<Calculation of crystallite diameter DX >
The crystallite diameter estimated from the full width at half maximum of the Cu(111) diffraction peak in the powder X-ray diffraction (XRD) pattern using the same method as described in Example 1 was 15 nm.

<接合強度の測定>
接合強度測定は、実施例1記載の方法と同様に、5個の試験片を作製し、5回測定を実施した。得られた値の中央値を接合強度として、結果を表1に示した。
<Measurement of bonding strength>
The bonding strength was measured using the same method as described in Example 1, in which five test pieces were prepared and the measurement was performed five times. The results are shown in Table 1, with the median value of the obtained values taken as the bonding strength.

<接合強度の評価>
実施例1記載の方法と同様にして接合強度の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of joint strength>
Bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<塗膜の導電性測定>
実施例1記載の方法と同様にして得られた塗膜の体積抵抗率を表1に示した。
<Measurement of electrical conductivity of paint film>
Table 1 shows the volume resistivity of the coating film obtained in the same manner as in Example 1.

<導電性の評価>
実施例1記載の方法と同様にして焼結膜の導電性の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of conductivity>
The conductivity of the sintered film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例3)
<銅/酸化銅微粒子ペーストの作製>
合成例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末に、金属微粒子含有率が70%に成るように窒素バブリングしたエチレングリコールを添加した。添加後、大気下において混錬しながら180分間空気に暴露させ、銅/酸化銅微粒子ペーストを作製した。
作製した銅/酸化銅微粒子ペーストについて、以下に記載した方法で物性を評価した。
(Example 3)
<Preparation of copper/copper oxide fine particle paste>
Ethylene glycol bubbled with nitrogen was added to the dry powder of copper/copper oxide fine particles obtained by the method described in Synthesis Example 1 so that the metal fine particle content was 70%. After the addition, the mixture was exposed to air for 180 minutes while being kneaded in the atmosphere to produce a copper/copper oxide fine particle paste.
The physical properties of the produced copper/copper oxide fine particle paste were evaluated by the method described below.

<平均一次粒子径の測定>
実施例1記載の方法と同様にして電子顕微鏡を用いて平均一次粒子径の測定を実施した。得られた銅/酸化銅微粒子の平均一次粒子径は47nmであった。
<Measurement of average primary particle diameter>
The average primary particle diameter was measured using an electron microscope in the same manner as in Example 1. The average primary particle diameter of the obtained copper/copper oxide fine particles was 47 nm.

<X線回折分析>
実施例1記載の方法と同様にして銅/酸化銅微粒子ペーストを乾燥させて得られた金属粉体について、粉末X線回折分析を行った。当該分析により得られたX線回折像を図3に示した。
<X-ray diffraction analysis>
Powder X-ray diffraction analysis was performed on the metal powder obtained by drying the copper/copper oxide fine particle paste in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction image obtained by this analysis is shown in FIG.

<ピーク強度比の算出>
実施例1記載の方法と同様にして、ピーク強度比(CuO/Cu)及びピーク強度比(CuO/Cu)を計算した。得られた値を表1に示した。
<Calculation of peak intensity ratio>
The peak intensity ratio (Cu 2 O/Cu) and the peak intensity ratio (CuO/Cu) were calculated in the same manner as in the method described in Example 1. The obtained values are shown in Table 1.

<結晶子径Dの算出>
実施例1記載の方法と同様にして粉末X線回折(XRD)パターンにおけるCu(111)回折ピークの半値全幅等から見積もった結晶子径は、15nmであった。
<Calculation of crystallite diameter DX >
The crystallite diameter estimated from the full width at half maximum of the Cu(111) diffraction peak in the powder X-ray diffraction (XRD) pattern using the same method as described in Example 1 was 15 nm.

<接合強度の測定>
接合強度測定は、実施例1記載の方法と同様に、5個の試験片を作製し、5回測定を実施した。得られた値の中央値を接合強度として、結果を表1に示した。
<Measurement of bonding strength>
The bonding strength was measured using the same method as described in Example 1, in which five test pieces were prepared and the measurement was performed five times. The results are shown in Table 1, with the median value of the obtained values taken as the bonding strength.

<接合強度の評価>
実施例1記載の方法と同様にして接合強度の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of joint strength>
Bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<塗膜の導電性測定>
実施例1記載の方法と同様にして得られた塗膜の体積抵抗率を表1に示した。
<Measurement of electrical conductivity of paint film>
Table 1 shows the volume resistivity of the coating film obtained in the same manner as in Example 1.

<導電性の評価>
実施例1記載の方法と同様にして焼結膜の導電性の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of conductivity>
The conductivity of the sintered film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例4)
<銅/酸化銅微粒子ペーストの作製>
合成例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末に、金属微粒子含有率が70%に成るように窒素バブリングしたエチレングリコールを添加した。添加後、大気下において混錬しながら6時間空気に暴露させ、銅/酸化銅微粒子ペーストを作製した。
作製した銅/酸化銅微粒子ペーストについて、以下に記載した方法で物性を評価した。
(Example 4)
<Preparation of copper/copper oxide fine particle paste>
Ethylene glycol bubbled with nitrogen was added to the dry powder of copper/copper oxide fine particles obtained by the method described in Synthesis Example 1 so that the metal fine particle content was 70%. After the addition, the mixture was exposed to air for 6 hours while being kneaded in the atmosphere to produce a copper/copper oxide fine particle paste.
The physical properties of the produced copper/copper oxide fine particle paste were evaluated by the method described below.

<平均一次粒子径の測定>
実施例1記載の方法と同様にして電子顕微鏡を用いて平均一次粒子径の測定を実施した。得られた銅/酸化銅微粒子の平均一次粒子径は48nmであった。
<Measurement of average primary particle diameter>
The average primary particle diameter was measured using an electron microscope in the same manner as in Example 1. The average primary particle diameter of the obtained copper/copper oxide fine particles was 48 nm.

<X線回折分析>
実施例1記載の方法と同様にして銅/酸化銅微粒子ペーストを乾燥させて得られた金属粉体について、粉末X線回折分析を行った。当該分析により得られたX線回折像を図3に示した。
<X-ray diffraction analysis>
Powder X-ray diffraction analysis was performed on the metal powder obtained by drying the copper/copper oxide fine particle paste in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction image obtained by this analysis is shown in FIG.

<ピーク強度比の算出>
実施例1記載の方法と同様にして、ピーク強度比(CuO/Cu)及びピーク強度比(CuO/Cu)を計算した。得られた値を表1に示した。
<Calculation of peak intensity ratio>
The peak intensity ratio (Cu 2 O/Cu) and the peak intensity ratio (CuO/Cu) were calculated in the same manner as in the method described in Example 1. The obtained values are shown in Table 1.

<結晶子径Dの算出>
実施例1記載の方法と同様にして粉末X線回折(XRD)パターンにおけるCu(111)回折ピークの半値全幅等から見積もった結晶子径は、14nmであった。
<Calculation of crystallite diameter DX >
The crystallite diameter estimated from the full width at half maximum of the Cu(111) diffraction peak in the powder X-ray diffraction (XRD) pattern using the same method as described in Example 1 was 14 nm.

<接合強度の測定>
接合強度測定は、実施例1記載の方法と同様に、5個の試験片を作製し、5回測定を実施した。得られた値の中央値を接合強度として、結果を表1に示した。
<Measurement of bonding strength>
The bonding strength was measured using the same method as described in Example 1, in which five test pieces were prepared and the measurement was performed five times. The results are shown in Table 1, with the median value of the obtained values taken as the bonding strength.

<接合強度の評価>
実施例1記載の方法と同様にして接合強度の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of joint strength>
Bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<塗膜の導電性測定>
実施例1記載の方法と同様にして得られた塗膜の体積抵抗率を表1に示した。
<Measurement of electrical conductivity of paint film>
Table 1 shows the volume resistivity of the coating film obtained in the same manner as in Example 1.

<導電性の評価>
実施例1記載の方法と同様にして焼結膜の導電性の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of conductivity>
The conductivity of the sintered film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例5)
<銅/酸化銅微粒子ペーストの作製>
合成例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末に、金属微粒子含有率が70%に成るように窒素バブリングしたエチレングリコールを添加した。添加後、大気下において混錬しながら9時間空気に暴露させ、銅/酸化銅微粒子ペーストを作製した。
作製した銅/酸化銅微粒子ペーストについて、以下に記載した方法で物性を評価した。
(Example 5)
<Preparation of copper/copper oxide fine particle paste>
Ethylene glycol bubbled with nitrogen was added to the dry powder of copper/copper oxide fine particles obtained by the method described in Synthesis Example 1 so that the metal fine particle content was 70%. After the addition, the mixture was exposed to air for 9 hours while being kneaded in the atmosphere to produce a copper/copper oxide fine particle paste.
The physical properties of the produced copper/copper oxide fine particle paste were evaluated by the method described below.

<平均一次粒子径の測定>
実施例1記載の方法と同様にして電子顕微鏡を用いて平均一次粒子径の測定を実施した。得られた銅/酸化銅微粒子の平均一次粒子径は47nmであった。
<Measurement of average primary particle diameter>
The average primary particle diameter was measured using an electron microscope in the same manner as in Example 1. The average primary particle diameter of the obtained copper/copper oxide fine particles was 47 nm.

<X線回折分析>
実施例1記載の方法と同様にして銅/酸化銅微粒子ペーストを乾燥させて得られた金属粉体について、粉末X線回折分析を行った。当該分析により得られたX線回折像を図3に示した。
<X-ray diffraction analysis>
Powder X-ray diffraction analysis was performed on the metal powder obtained by drying the copper/copper oxide fine particle paste in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction image obtained by this analysis is shown in FIG.

<ピーク強度比の算出>
実施例1記載の方法と同様にして、ピーク強度比(CuO/Cu)及びピーク強度比(CuO/Cu)を計算した。得られた値を表1に示した。
<Calculation of peak intensity ratio>
The peak intensity ratio (Cu 2 O/Cu) and the peak intensity ratio (CuO/Cu) were calculated in the same manner as in the method described in Example 1. The obtained values are shown in Table 1.

<結晶子径Dの算出>
実施例1記載の方法と同様にして粉末X線回折(XRD)パターンにおけるCu(111)回折ピークの半値全幅等から見積もった結晶子径は、14nmであった。
<Calculation of crystallite diameter DX >
The crystallite diameter estimated from the full width at half maximum of the Cu(111) diffraction peak in the powder X-ray diffraction (XRD) pattern using the same method as described in Example 1 was 14 nm.

<接合強度の測定>
接合強度測定は、実施例1記載の方法と同様に、5個の試験片を作製し、5回測定を実施した。得られた値の中央値を接合強度として、結果を表1に示した。
<Measurement of bonding strength>
The bonding strength was measured using the same method as described in Example 1, in which five test pieces were prepared and the measurement was performed five times. The results are shown in Table 1, with the median value of the obtained values taken as the bonding strength.

<接合強度の評価>
実施例1記載の方法と同様にして接合強度の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of joint strength>
Bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<塗膜の導電性測定>
実施例1記載の方法と同様にして得られた塗膜の体積抵抗率を表1に示した。
<Measurement of electrical conductivity of paint film>
Table 1 shows the volume resistivity of the coating film obtained in the same manner as in Example 1.

<導電性の評価>
実施例1記載の方法と同様にして焼結膜の導電性の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of conductivity>
The conductivity of the sintered film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(実施例6)
<銅/酸化銅微粒子ペーストの作製>
合成例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末に、金属微粒子含有率が70%に成るように窒素バブリングしたエチレングリコールを添加した。添加後、大気下において混錬しながら12時間空気に暴露させ、銅/酸化銅微粒子ペーストを作製した。
作製した銅/酸化銅微粒子ペーストについて、以下に記載した方法で物性を評価した。
(Example 6)
<Preparation of copper/copper oxide fine particle paste>
Ethylene glycol bubbled with nitrogen was added to the dry powder of copper/copper oxide fine particles obtained by the method described in Synthesis Example 1 so that the metal fine particle content was 70%. After the addition, the mixture was exposed to air for 12 hours while being kneaded in the atmosphere to produce a copper/copper oxide fine particle paste.
The physical properties of the produced copper/copper oxide fine particle paste were evaluated by the method described below.

<平均一次粒子径の測定>
実施例1記載の方法と同様にして電子顕微鏡を用いて平均一次粒子径の測定を実施した。得られた銅/酸化銅微粒子の平均一次粒子径は49nmであった。
<Measurement of average primary particle diameter>
The average primary particle diameter was measured using an electron microscope in the same manner as in Example 1. The average primary particle diameter of the obtained copper/copper oxide fine particles was 49 nm.

<X線回折分析>
実施例1記載の方法と同様にして銅/酸化銅微粒子ペーストを乾燥させて得られた金属粉体について、粉末X線回折分析を行った。当該分析により得られたX線回折像を図3に示した。
<X-ray diffraction analysis>
Powder X-ray diffraction analysis was performed on the metal powder obtained by drying the copper/copper oxide fine particle paste in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction image obtained by this analysis is shown in FIG.

<ピーク強度比の算出>
実施例1記載の方法と同様にして、ピーク強度比(CuO/Cu)及びピーク強度比(CuO/Cu)を計算した。得られた値を表1に示した。
<Calculation of peak intensity ratio>
The peak intensity ratio (Cu 2 O/Cu) and the peak intensity ratio (CuO/Cu) were calculated in the same manner as in the method described in Example 1. The obtained values are shown in Table 1.

<結晶子径Dの算出>
実施例1記載の方法と同様にして粉末X線回折(XRD)パターンにおけるCu(111)回折ピークの半値全幅等から見積もった結晶子径は、14nmであった。
<Calculation of crystallite diameter DX >
The crystallite diameter estimated from the full width at half maximum of the Cu(111) diffraction peak in the powder X-ray diffraction (XRD) pattern using the same method as described in Example 1 was 14 nm.

<接合強度の測定>
接合強度測定は、実施例1記載の方法と同様に、5個の試験片を作製し、5回測定を実施した。得られた値の中央値を接合強度として、結果を表1に示した。
<Measurement of bonding strength>
The bonding strength was measured using the same method as described in Example 1, in which five test pieces were prepared and the measurement was performed five times. The results are shown in Table 1, with the median value of the obtained values taken as the bonding strength.

<接合強度の評価>
実施例1記載の方法と同様にして接合強度の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of joint strength>
Bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<塗膜の導電性測定>
実施例1記載の方法と同様にして得られた塗膜の体積抵抗率を表1に示した。
<Measurement of electrical conductivity of paint film>
Table 1 shows the volume resistivity of the coating film obtained in the same manner as in Example 1.

<導電性の評価>
実施例1記載の方法と同様にして焼結膜の導電性の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of conductivity>
The conductivity of the sintered film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
<銅/酸化銅微粒子ペーストの作製>
合成例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末に、金属微粒子含有率が70%に成るように窒素バブリングしたエチレングリコールを添加した。添加後、大気下において混錬しながら24時間空気に暴露させ、銅/酸化銅微粒子ペーストを作製した。
作製した銅/酸化銅微粒子ペーストについて、以下に記載した方法で物性を評価した。
(Comparative example 1)
<Preparation of copper/copper oxide fine particle paste>
Ethylene glycol bubbled with nitrogen was added to the dry powder of copper/copper oxide fine particles obtained by the method described in Synthesis Example 1 so that the metal fine particle content was 70%. After the addition, the mixture was exposed to air for 24 hours while being kneaded in the atmosphere to produce a copper/copper oxide fine particle paste.
The physical properties of the produced copper/copper oxide fine particle paste were evaluated by the method described below.

<平均一次粒子径の測定>
実施例1記載の方法と同様にして電子顕微鏡を用いて平均一次粒子径の測定を実施した。得られた銅/酸化銅微粒子の平均一次粒子径は51nmであった。
<Measurement of average primary particle diameter>
The average primary particle diameter was measured using an electron microscope in the same manner as in Example 1. The average primary particle diameter of the obtained copper/copper oxide fine particles was 51 nm.

<X線回折分析>
実施例1記載の方法と同様にして銅/酸化銅微粒子ペーストを乾燥させて得られた金属粉体について、粉末X線回折分析を行った。当該分析により得られたX線回折像を図3に示した。
<X-ray diffraction analysis>
Powder X-ray diffraction analysis was performed on the metal powder obtained by drying the copper/copper oxide fine particle paste in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction image obtained by this analysis is shown in FIG.

<ピーク強度比の算出>
実施例1記載の方法と同様にして、ピーク強度比(CuO/Cu)及びピーク強度比(CuO/Cu)を計算した。得られた値を表1に示した。
<Calculation of peak intensity ratio>
The peak intensity ratio (Cu 2 O/Cu) and the peak intensity ratio (CuO/Cu) were calculated in the same manner as in the method described in Example 1. The obtained values are shown in Table 1.

<結晶子径Dの算出>
実施例1記載の方法と同様にして粉末X線回折(XRD)パターンにおけるCu(111)回折ピークの半値全幅等から見積もった結晶子径は、13nmであった。
<Calculation of crystallite diameter DX >
The crystallite diameter estimated from the full width at half maximum of the Cu(111) diffraction peak in the powder X-ray diffraction (XRD) pattern in the same manner as in Example 1 was 13 nm.

<接合強度の測定>
接合強度測定は、実施例1記載の方法と同様に、5個の試験片を作製し、5回測定を実施した。得られた値の中央値を接合強度として、結果を表1に示した。
<Measurement of bonding strength>
The bonding strength was measured using the same method as described in Example 1, in which five test pieces were prepared and the measurement was performed five times. The results are shown in Table 1, with the median value of the obtained values taken as the bonding strength.

<接合強度の評価>
実施例1記載の方法と同様にして接合強度の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of joint strength>
Bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<塗膜の導電性測定>
実施例1記載の方法と同様にして得られた塗膜の体積抵抗率を表1に示した。
<Measurement of electrical conductivity of paint film>
Table 1 shows the volume resistivity of the coating film obtained in the same manner as in Example 1.

<導電性の評価>
実施例1記載の方法と同様にして焼結膜の導電性の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of conductivity>
The conductivity of the sintered film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
<銅/酸化銅微粒子ペーストの作製>
合成例1記載の方法により得られた銅/酸化銅微粒子の乾燥粉末に、金属微粒子含有率が70%に成るように窒素バブリングしたエチレングリコールを添加した。添加後、大気下において混錬しながら72時間空気に暴露させ、銅/酸化銅微粒子ペーストを作製した。
作製した銅/酸化銅微粒子ペーストについて、以下に記載した方法で物性を評価した。
(Comparative example 2)
<Preparation of copper/copper oxide fine particle paste>
Ethylene glycol bubbled with nitrogen was added to the dry powder of copper/copper oxide fine particles obtained by the method described in Synthesis Example 1 so that the metal fine particle content was 70%. After the addition, the mixture was exposed to air for 72 hours while being kneaded in the atmosphere to produce a copper/copper oxide fine particle paste.
The physical properties of the produced copper/copper oxide fine particle paste were evaluated by the method described below.

<平均一次粒子径の測定>
実施例1記載の方法と同様にして電子顕微鏡を用いて平均一次粒子径の測定を実施した。得られた銅/酸化銅微粒子の平均一次粒子径は51nmであった。
<Measurement of average primary particle diameter>
The average primary particle diameter was measured using an electron microscope in the same manner as in Example 1. The average primary particle diameter of the obtained copper/copper oxide fine particles was 51 nm.

<X線回折分析>
実施例1記載の方法と同様にして銅/酸化銅微粒子ペーストを乾燥させて得られた金属粉体について、粉末X線回折分析を行った。当該分析により得られたX線回折像を図3に示した。
<X-ray diffraction analysis>
Powder X-ray diffraction analysis was performed on the metal powder obtained by drying the copper/copper oxide fine particle paste in the same manner as in Example 1. The X-ray diffraction image obtained by this analysis is shown in FIG.

<ピーク強度比の算出>
実施例1記載の方法と同様にして、ピーク強度比(CuO/Cu)及びピーク強度比(CuO/Cu)を計算した。得られた値を表1に示した。
<Calculation of peak intensity ratio>
The peak intensity ratio (Cu 2 O/Cu) and the peak intensity ratio (CuO/Cu) were calculated in the same manner as in the method described in Example 1. The obtained values are shown in Table 1.

<結晶子径Dの算出>
実施例1記載の方法と同様にして粉末X線回折(XRD)パターンにおけるCu(111)回折ピークの半値全幅等から見積もった結晶子径は、14nmであった。
<Calculation of crystallite diameter DX >
The crystallite diameter estimated from the full width at half maximum of the Cu(111) diffraction peak in the powder X-ray diffraction (XRD) pattern using the same method as described in Example 1 was 14 nm.

<接合強度の測定>
接合強度測定は、実施例1記載の方法と同様に、5個の試験片を作製し、5回測定を実施した。得られた値の中央値を接合強度として、結果を表1に示した。
<Measurement of bonding strength>
The bonding strength was measured using the same method as described in Example 1, in which five test pieces were prepared and the measurement was performed five times. The results are shown in Table 1, with the median value of the obtained values taken as the bonding strength.

<接合強度の評価>
実施例1記載の方法と同様にして接合強度の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of joint strength>
Bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<塗膜の導電性測定>
実施例1記載の方法と同様にして得られた塗膜の体積抵抗率を表1に示した。
<Measurement of electrical conductivity of paint film>
Table 1 shows the volume resistivity of the coating film obtained in the same manner as in Example 1.

<導電性の評価>
実施例1記載の方法と同様にして焼結膜の導電性の評価を実施した。結果を表1に示した。
<Evaluation of conductivity>
The conductivity of the sintered film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

図3は、各実施例及び比較例において得られた銅/酸化銅微粒子の粉末XRD像である。作製した銅/酸化銅微粒子ペーストを大気に暴露させることにより、ペースト中の銅/酸化銅微粒子のCu(111)面に帰属される回折ピークが減少し、CuO(111)面に帰属される回折ピークが増大していることがわかった。このXRD測定により得られた回折ピークについて、回折強度比を計算した。 FIG. 3 is a powder XRD image of copper/copper oxide fine particles obtained in each example and comparative example. By exposing the produced copper/copper oxide fine particle paste to the atmosphere, the diffraction peak attributed to the Cu (111) plane of the copper/copper oxide fine particles in the paste decreases, and the diffraction peak attributed to the Cu 2 O (111) plane decreases. It was found that the diffraction peaks were increasing. Diffraction intensity ratios were calculated for the diffraction peaks obtained by this XRD measurement.

表1は、各実施例及び比較例において得られた測定結果及び評価結果を示した物である。CuO/Cuのピーク強度比が0.3以下、CuO/Cuのピーク強度比が0.03以下の場合には、約1MPa以上の接合強度が得られた。
以上の結果から前記比率で構成される銅/酸化銅微粒子は、250℃の低温焼結において良好な金属間接合材料として機能することが明らかとなった。また、前記比率で構成される銅/酸化銅微粒子は、良好な導電性を示すことが明らかとなった。
Table 1 shows the measurement results and evaluation results obtained in each example and comparative example. When the Cu 2 O/Cu peak intensity ratio was 0.3 or less and the CuO/Cu peak intensity ratio was 0.03 or less, a bonding strength of about 1 MPa or more was obtained.
The above results revealed that the copper/copper oxide fine particles having the above-mentioned ratio function as a good intermetallic bonding material in low-temperature sintering at 250°C. Furthermore, it has been revealed that the copper/copper oxide fine particles having the above ratio exhibit good electrical conductivity.

Figure 0007434786000001
Figure 0007434786000001

Claims (3)

平均一次粒子径(DTEM)が100nm未満である銅微粒子であって、
CuのKα線を線源としたX線回折において得られる、CuOの面指数(111)面のピーク強度値を、Cuの面指数(111)面のピーク強度値で除した値が、0.005以上0.03以下であることを特徴とする銅/酸化銅微粒子と、
チオール基又はチオエーテル基を有し、かつ、分子量が1000以上の化合物と、
を含むことを特徴とする銅/酸化銅微粒子ペースト。
Copper fine particles having an average primary particle diameter (DTEM) of less than 100 nm,
The value obtained by dividing the peak intensity value of the plane index (111) plane of CuO by the peak intensity value of the plane index (111) plane of Cu obtained by X-ray diffraction using the Kα ray of Cu as a radiation source is 0. Copper/copper oxide fine particles having a particle size of 0.005 or more and 0.03 or less;
A compound having a thiol group or a thioether group and a molecular weight of 1000 or more,
A copper/copper oxide fine particle paste characterized by containing.
CuのKα線を線源としたX線回折において得られる、Cuの面指数(111)における結晶子径(Dx(111))が、50nm以下である請求項記載の銅/酸化粒子と、
チオール基又はチオエーテル基を有し、かつ、分子量が1000以上の化合物と、
を含むことを特徴とする銅/酸化銅微粒子ペースト。
The copper/oxide particles according to claim 1 , wherein the crystallite diameter (Dx (111)) at the planar index (111) of Cu obtained by X-ray diffraction using the Kα ray of Cu as a radiation source is 50 nm or less;
A compound having a thiol group or a thioether group and a molecular weight of 1000 or more,
A copper/copper oxide fine particle paste characterized by containing.
請求項1または2記載の銅/酸化銅微粒子ペーストを150℃~350℃の温度範囲で加熱することを特徴とする導電材料又は導電性ピラーの製造方法。 A method for producing a conductive material or a conductive pillar, which comprises heating the copper/copper oxide fine particle paste according to claim 1 or 2 at a temperature in the range of 150°C to 350°C.
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