JPH02182809A - 微細粒状銅粉の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導電ペースト用の銅粉として使用可能で安価
でかつ、不純物及び酸化膜の少ない２０μｍ以下の微細
粒状銅粉の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

銅粉の製造方法には、古くから電解法、ガス還元法、噴
霧法、機械粉砕法がある。これらの方法によって製造さ
れた銅粉は、含油軸受、電刷子などの粉末冶金用あるい
は着色顔料用（特に機械粉砕法による銅粉）には良い。

しかし、近年電子産業の発展に伴い需要が増大している
導電ペースト、導電接着剤用の銅粉の要求が増えてきて
いる。また、産業機械のＭＡ化、あるいは事務所のＯＡ
化に伴いコンピュータ、溶接機を始めとする電気機器か
ら発生した電磁ノイズが他のコンピュータを誤動作させ
ることにより生じた事故例が数多く報告されている。こ
のＥＭＩ対策として両面基板の上下の全面（電子部品の
半田付は部及び接地部を除く。）にまず絶縁ペーストを
塗り、熱硬化後胴ペーストを塗り、熱硬化後さらにその
上にオーバーコートを塗る方法が開発されている。（実
用新案公報昭５５−２９２７６、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｐ６６
−７０＋１９８８＋７他）このような熱硬化型導電ペー
ストに使用される銅粉に要求される特性として、 ■平均粒径が１０ＤＩ１１程度で最大粒径が２０μｍの
粒度分布。

■酸素量が０．５％以下と表面酸化が少ない。

■ペースト化した時に銅粉の沈降が生じない。

■ペースト化した時にスクリーン印刷性が良い。

■量産が可能で製造コストが安い。

の５点が挙げられる。

従来の製造方法に関して述べると、まず、噴霧法で作ら
れた銅粉から２０ａｍ以下の微粉を分級する事は不可能
ではないが収率が悪く結果的にコストの高い銅粉となる
。酸化銅を水素にて還元するガス還元法で得られる銅粉
は５０μｍ以上の粗い粉で、この用途には使えない。銅
塩の水溶液をヒドラジン、ホルマリン等で還元する製造
方法及び気相析出法に基づく製造方法ではいずれも１〜
２μｍ以下の粉は出来るが２〜２０μｍのやや粗い粉の
製造は技術的に無理である。

電解法によってのみ長手方向で２０μｍ以下の微細な銅
粉を製造する事は可能だが、この場合得られる銅粉は横
方向にもかなり技がはっており、この銅粉をそのままフ
ィラーとして用いた場合、スクリーン印刷時にスクリー
ンとのからみを生じやすく、連続印刷した際にからみの
部分が脱落してしまう可能性がある。しかし、この電解
銅粉を流体エネルギーミルにおいて解砕、微粉化するこ
とにより強度的に弱い枝部の根元部において技部が幹部
よりちぎれて新たな１個の粒子となる。この方法により
始めて長手方向が２０μｍ以下で短手方向で１０μｍ以
下の微細粒状銅粉を大量に製造することが可能である。

なお、この技術に関しては本発明者等は概に特許出願し
ている。　（特開昭６２−１しかし、この方法により得
られた銅粉を用いて導電ペーストを作成した場合、短期
間のうちに銅粉が沈降してしまい、使用時に再度撹拌し
ないと均一なペースト状態にならないという問題点があ
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者等は、前回出願した特許内容に再検討を加え、
特−に表面処理剤の効果に関して綿密に調査研究した結
果、油脂を０．１〜５χ添加する事によって導電性が良
好で、またスクリーン印刷性も向上する事を見出し、本
発明を完成した。

〔問題を解決するための手段〕

即ち、本発明はＢＥＴ法による比表面積が１２００ｃｉ
　／　ｇ以上の樹枝状形状の電解銅粉を該銅粉粒子相互
の衝突で解砕、微粉化することを特徴とする微細粒状銅
粉の製造方法であり、粉砕機として流体エネルギーミル
を用い、その際にあらかじめ表面処理剤として飽和脂肪
酸もしくは不飽和脂肪酸の油脂を０．１〜５χ添加混合
しておく製造方法である。

〔作用〕

本発明において解砕、微粉化する電解銅粉とは、ＢＥＴ
法による比表面積が１２００ｃ１ａ／ｇ以上であること
が必要である。それ以下の比表面積の電解銅粉であると
形状が樹枝状であっても、樹枝状が発達しておらず、粒
子相互の衝突力では容易に技部が折れず、また目的とす
る２０μｍ以下の粒度の微細銅粉を得ることができない
。比表面積の大きい電解銅粉を製造する方法は、一般の
水溶液電解法の電解条件を調整することにより容易に得
られる。

例えば、液組成としてＣｕＳＯ４，５Ｈｚ０５〜５０　
ｇ／　ｌＨｇ５Ｏ４ｓｏ　〜１５０ｇ／　ｆ、電流密度
５〜ｌＯＡ／ｄａＩｚ液温２０〜６０℃で陰極に直接樹
枝状の銅粉を析出する方法がある。

導電材料としてより酸化膜の少ない微細銅粉を得るため
には、低温で還元した電解銅粉（公開特許公報昭６０−
２２６５７０号公報）を用いても良い。

本発明の製造方法において電解銅粉を解砕、微粉化する
粉砕機としては流体エネルギーミルであることが効率良
く微細粒状銅粉を得る上で好ましい。流体エネルギーミ
ルとしては、ジェット・オー・マイザー、ジェットミル
等の名称で市販されているものが使用できる。

他の粉砕機であるクラッシャー、ボールミル、振動ミル
、アジテータミルで粉砕すると電解銅粉が、凝集あるい
は片状化し目的とする微細粒状銅粉とならない。

なおジェットミルでも衝突板に粒子を超高速で衝突させ
る方法は、やはり一部粗大片状粉が発生するため、粗大
粉を篩分けする必要があり、好ましい方法ではない。

流体エネルギーミルで比表面積の大きい電解銅粉を解砕
、微粉化する方法は、一定量を供給ホッパーに投入し、
微細化した銅粉をバグフィルタ−などで捕集すれば良い
。

使用する流体としては銅粉の酸化防止のために窒素、ア
ルゴンなどの不活性ガスを使用するのが好ましいが空気
でも問題はない。なお空気を流体として使用し、銅粉の
酸化を防止する方法として、あらかじめ電解銅粉の表面
に酸化防止のための油脂を被覆して微細化する方法が導
電塗料用としては効果的である。

酸化防止のための油脂としては、塗料特性を阻害しない
もので、飽和脂肪酸としてはラウリン酸。

パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、アラキン
酸、ベヘニン酸等が適当で、不飽和脂肪酸としてオレイ
ン酸、リノール酸、ペトロセリン酸。

エライジン酸、パセニン酸、ゴンドイン酸が適当で、こ
れらの内から１種以上を０．１〜５重量％を添加すると
良い。油脂との混合は粉砕前に実施した方が良い。この
理由としては、あらかじめ混合しておいた方が解砕時に
出来た新たな表面を直ちに油脂が覆うので酸化が進行し
ない点が挙げられる。また、解砕時に油脂が銅粉の表面
にはほぼ均一にコーティング出来る長所もある。

微細粒状銅粉の粒度は電解銅粉の比表面積、粉砕投入量
により自由に調整することができる。

比表面積の大きい電解銅粉は樹枝状の発達した形状をし
ている。例えばＢＥＴ法による比表面積が２０００ｃ４
／ｇの電解銅粉を完全球形粉として理論直径を計算する
と約３．４μｍとなるが、顕微鏡による実際の１個の電
解銅粉の大きさを測定すると長手方向で平均１５μｍ、
最大２０μｍである。つまり電解法によって析出した銅
粉の一次粒子は微細であり、電解銅粉はその集合体とし
てとらえると、物理的に解砕、微粉化して微細粒状銅粉
を得ることができる。

電解銅粉を一次粒子に解砕する方法として流体エネルギ
ーミルが非常に優れた効果を示した理由については、銅
粉形状が樹枝状の発達したものであり、かつ電解銅粉は
冶金学的にも脆いために粒子相互の衝突で容易で一次粒
子に解砕されたのであろう。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

実施例（１） ＢＥＴ法による比表面積が２０００ｃ４／ｇで顕微鏡に
よる長手方向の平均粒径１５μｍの電解銅粉１００部に
対し粉末状のステアリン酸１部を加え■型混合機で２時
間混合した後、日本ニューマチツク工業■製、ジェット
ミルＰＪＭ２００型で流体として空気を用いて、電解銅
粉供給量１５ｋｇ／ｈｒで微粉化し、バグフィルタ−で
全量を捕集した。このようにして得られた銅粉を、顕微
鏡にて観察すると形状はやや丸味を帯びた型状となり、
かつ長手方向の平均粒径は、１２μｍであった。なおり
ＥＴ法による比表面積は１９５０ＣＴＡ／ｇでほとんど
差は認められなかった。

この得られた銅粉８５部に対し、フェノール樹脂（群栄
化学■製、ＰＬ−２２１０）　１５部、溶剤としてブチ
ルセロソルブ１０部を加え、小型らいかい機でペースト
化後ガラスエポキシ基板上に２００メツシユのステンレ
ススチール製スクリーンにて回路をスクリーン印刷した
のち、オーブン内にて２２０°Ｃ９１５分間熱硬化させ
た。熱硬化後の塗膜の表面抵抗は１００ａ＋Ω／口と低
い値を示した。また、このペーストをメスシリンダー内
に入れ密閉栓をして２週間放置後、銅ペーストの状況を
再度ｔｒｉ認したところ、最上面に少し硬化膜が生じ、
いわゆる皮張り現象が起きていたものの銅粉の沈陣は認
められなかった。

実施例（２） ＢＥＴ法による比表面積が４０００ｃｔａ／ｇで顕微鏡
による長手方向の平均粒径１０μｍの電解銅粉１００部
に対し液状のオレイン酸２部を加え愛知電気工業所■製
のロッキングミキサーで１時間混合した。

その後、日本ニューマチック工業■製、ジェットミルＰ
ＪＭ２００型で流体として空気を用いて、電解銅粉供給
量１５ｋｇ／ｈｒで微粉化し、バグフィルタ−で全量を
捕集した。このようにして得られた銅粉を顕微鏡にて観
察すると形状は長手方向で最大１５μＩ、平均１０μｍ
であった。

この銅粉を実施例（１）と同様の方法でペースト化し評
価したところ、熱硬化後の塗膜の表面抵抗は１３抛Ω／
口と低い値を示した。また、２週間放置後、銅ペースト
の状態は実施例（１）と同様最上面に少し硬化膜が生じ
ていたが、銅粉の沈降は認められなかった。

比較例（１） 実施例（１）で使用した銅粉にステアリン酸等の油脂を
全く添加せず、そのまま銅粉供給ｉｔ１５ｋｇ／ｈｒで
日本ニューマチック工業■製、ジェットミルＰＪＭ２０
０型で流体として空気を用いて電解銅粉供給量５ｋｇ／
ｈｒで粉砕し、全量バグフィルタ−で全量を捕集した。

このようにして得られた銅粉の形状は実施例（１）と極
細していたが、ペースト化し評価したところ、塗膜の表
面抵抗は３００ｍΩ／口とやや高めでしかも２週間放置
後の銅ペーストの状態は、メスシリンダーの下松以下に
銅粉が沈降していた。

比較例（２） ＢＥＴ法による比表面積が１０００ｃ１ｆｌ／ｇで顕微
鏡による長手方向の平均粒径２５μＩ、最大粒径３５μ
ｍの電解銅粉１００部に対し、何ら表面処理を施さず、
日本一ューマチック工業■製、ジェットミルＰＪＭ２０
θ型で流体として空気を用いて電解銅粉供給量５ｋｇ／
ｈｒで粉砕し、全量バグフィルタ−で全量を捕集した。

このようにして得られた銅粉の形状は原型の樹枝状から
大きく異なった球状、もしくは、じゃが竿状の形状をし
ており、粒径は最大３０μｍ、平均２２μｍであった。

この銅粉を用いて実施例（１）と同様の方法でペースト
化し評価したところ、熱硬化後の塗膜の表面抵抗値は１
１０ｍΩ／口と低かったが、２週間放置後の状況は銅粉
が完全に沈降していて再度かく拌してもなかなか均一な
状態にならなかった。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の製造方法によれば
、従来から行われてきた銅粉の電解製造方法が利用でき
、かつドライプロセスで連続的に微粉化が行なえるため
、不純物及び酸化膜の少ない微細粒状銅粉を安く製造す
ることができる。

従って酸化膜の少ないことが要求される導電ペースト、
接着剤用の銅粉として使用可能となった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＢＥＴ法による比表面積が１２００ｃｍ＾２／ｇ
   以上の樹枝状形状の電解銅粉に油脂を添加し均一に混合
   する事により該電解銅粉の表面を油脂でコーティングし
   た後、流体エネルギーミルで該電解銅粉粒子同志を衝突
   させる事により該電解銅粉を解砕、微粉化することを特
   徴とする微細粒状銅粉の製造方法。
2. （２）電解銅粉の表面をコーティングする油脂として飽
   和脂肪酸を用い銅粉に対する添加量を０．１〜５重量％
   とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微
   細粒状銅粉の製造方法。
3. （３）電解銅粉の表面をコーティングする油脂として不
   飽和脂肪酸を用い銅粉に対する添加量を０．１〜５重量
   ％とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   微細粒状銅粉の製造方法。