JPH02294415A - 微粒子銅粉末の製造方法 - 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、微粒子銅粉末の製造方法に関し、更に詳し《
｛上鋼塩を水溶液中で還元して銅粉末を得る方法の改良
に関する。

［従来の技術コ 微粒子銅粉末はこれを有機バインダーや溶媒によりペー
スト化し、厚膜ＩＣの電極や電子部品の電極として用い
られる。電極の細線化や焼付温度を低下させるために微
粒子の銅粉が要望されている。

従来銅粉末の製法としては還元銅と電解銅の２種の方法
がある。前者は銅塩水溶液に中和剤として水酸化ナトリ
ウムを加え、水酸化銅を析出せしめ、更に還元糖である
グルコースなどを加え、亜酸化銅とし、これを更にヒド
ラジンで還元して銅粉末を得る方法であり、後者は銅塩
水溶液を電気分解し、陰極に銅を析出させ、これを粉砕
して銅粉末を得る方法であり、共に銅粉末の製法として
広く採用されている。しかし、これらの銅粉末は電解銅
粉末の場合は５ミクロン以上である。

前者の還元銅粉末を場合、この前段の還元糖による銅塩
の還元に際し、中和剤として水酸化アルカリを使用し、
銅イオンを錯体化させるためには従来酒石酸ナトリウム
が使用されていた。中和剤として水酸化アルカリを使用
し、錯化剤として酒石酸ナトリウムを使用すると、得ら
れる銅粉末は凝集し、分散性の悪い、いわゆる「のび」
の悪いものとなり、また粒径も０，７〜３ミクロンと大
きいものである。またナトリウムなどの不純物が最終製
品である銅粉末に含まれ、純度の高い銅粉末を得ること
ができない。特に厚膜ＩＣの導体として使用される銅ペ
ーストにおいては、粒径が微粒子で凝集が少なく、分散
性のよい、いわゆる「のび」のよい、また不純物の少な
い銅微粒子が望まれている。

［発明が解決しよう・とする課題コ 本発明は、不純物を含まず粒径のより小さい、かつ凝集
が少なく、分散性のよい、いわゆる「のび」のよい銅粉
末を製造できる方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、この課題を従来使用されていた水酸化アルカ
リに代えてアンモニア水を用いることにより解決した。

また更に得られる銅粉末の性状を制御する必要がある場
合には、従来使用されていた酒石酸ナトリウムのみなら
ず、添加物としてアミノ酸または有機アミン類、あるい
はジメチルグリオキシムの１種または２種以上の混合物
を用いることにより解決できる。

すなわち、本発明の方法では、銅塩水溶液にアンモニア
水を加え、更に還元糖を加え、更にヒドラジンを加えて
不純物を含まない、粒径の小さい「のび」のよい銅微粉
末を得る。またさらに上記添加物の１種または２種以上
を該アンモニア性銅塩溶液に加えて粒径、「のび」、タ
ッピング密度を制御することもできる。

還元に供する銅塩としては、水溶性塩であればいずれも
使用でき、硫酸銅、塩化銅、硝酸銅などの銅無機塩、酢
酸銅などの銅有機塩が例示できる。

銅塩の還元にはグルコースなどの還元剤を用い、さらに
抱水ヒドラジン、無水ヒドラジンなどのヒドラジン化合
物を用いて行う。還元剤の使用量は従来の方法と同様で
ある。

従来法の水酸化アルカリの添加は主としてｐＨの調節を
目的とするものであったが、本発明の方法では銅塩に加
えるアンモニア水は単にｐＨの制御だけではなく、むし
ろ銅イオンを錯体化させる錯化剤としての役割が大きい
。また更に得られる銅粉末の性状を判断する場合使用す
る。

アミノ酸は、既知のものの中から適宜選択することがで
き、天然アミノ酸または合成アミノ酸のいずれでもよい
。

例えば、グリシン、ヒスチジン、アラニン、パリン、ア
スパラギン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギン
、リジン、グリシルグリシン、エチレンジアミン四酢酸
などが好ましい。また有機アミン類としてはエタノール
アミン、エチレンアミンなどが例示できる。

これらの添加物は錯体安定度定数が大きいほど「のび」
のよい銅微粉末が得られ、また粒径、タップ密度にも影
響する。添加物の１種または２種以上の混合物を適当に
用いることにより、得られる銅粉末の粒径、「のび」お
よびタップ密度を制御することかできる。

銅塩の水溶液にはアンモニア水ｐｌｌ　５　．　０〜９
，０になるまで加える。それ以上の強アルカリ性にする
と得られる銅微粉末は極めて微細なコロイド状となり、
濾過に際して収率が低下する。

アミノ酸をはじめとするこれらの添加物は、本発明の方
法ではアンモニアの錯化剤としての役割を助け、さらに
また触媒的に反応に関与するので、それほど多量に使用
する必要はない。たとえば、銅塩ｌモルに対して添加物
０．００５〜０．０２モルの量で十分である。

還元糖およびヒドラジンによる還元反応は、常温で行う
こともできるが、反応を促進する為に８０℃程度以下、
好まし《は６０〜７０℃程度に加熱するがよい。反応圧
力は常圧でよい。

水溶液中に生成した銅粉末を濾過回収してもよいが、水
分散液のままペンゾトリアゾールなどにより防錆処理を
行なってもよい。

本発明の方法では、水酸化アルカリのような金属イオン
を含む化合物を使用せず、更に酒石酸ナトリウムを用い
ずに、アミノ酸などの添加物を使用すれば、形成された
銅粉末には異種金属が含まれず、たとえアミノ酸などの
添加物が含まれていたとしても加熱により分解除去でき
るので、銅粉末を非常に高い純度で得ることができる。

また、粒径を従来法では不可能であった小さい値にする
ことができる。また、タップ密度は弱い凝集体を形成し
ているため多少改善される程度であるが、凝集体は指先
で圧する程度の力でこわれ、極めて大きい「のび」を示
す。

本発明の方法により製造される銅微粉末の平均粒径、タ
ップ密度および「のび」の特性は、第１表の通りであり
、従来法に比べて微粒子で、タップ密度も高く、「のび
」も良い。本発明により製造される銅粉末は銅ペースト
に好適な性質を持っている。

平均粒径はＢＥＴ法（窒素ガス吸着法、島津一マイクロ
メリテックス社製２２００型）の比表面積より求めた粒
径であり、タップ密度は９〜１０ｇの銅粉末を内径１５
ｎ＋＋＋＋φのガラスシリンダーに入れ、高さ２０ｃｍ
から５０回タッピングした時の値である。「のび」特性
は、試料０．０　１　５ｇをワープロ用紙（コクヨ社製
）上にとり、指先でおさえて、ほぼ指巾にひき伸ばした
時の長さ（ｃｍ）で示す。

実施例 水３２０ｍｌにＣｕＳＯ４”　５ＨｔＯ結晶４０．０ｇ
（０．１６モル）と第２表に示すアミノ酸などの添加物
を０．００３５モル溶解した水溶液に、温度６０℃で、
２５％アンモニア水を加え、溶液のｐＩ｛を５．５〜７
．９にする。次にこの溶液にブドウ糖１　４．４ｇを加
え、撹拌しながら３０分間保持した。

次に液温を２５℃に冷却したのち抱水ヒドラジン（８０
％）３５ｍｌを加え、７０℃まで約１℃／分の平均昇温
速度で加熱する。７０℃で９０分保持したのち濾過・水
洗一エタノール洗浄を行う。得られた沈澱物は９０℃、
３時間真空乾燥を行い、亜酸化銅を含まない銅粉末を得
た。第２表にこれらの銅粉の嵩密度、のび特性、平均粒
径を示した。

表中の上の２つの例はアミノ酸などの添加物を加えない
場合の試料についてのものである。

第２表　アンモニア性溶液でアミノ酸等の添加物を用い
た製造例（添加物なしの場合を含む）実施例２ 反応溶液中に金属イオンが存在しておれば、得られる銅
粉末の該金属イオンによる汚染が考えられるが、その場
合について本発明の方法を試験した。実験方法は、添加
物として酒石酸ソーダまたはグルタミン酸モノナトリウ
ムを用いる以外は、実施例ｌと全く同様の方法で試験し
た。その結果を第３表に示した。

第３表　金属イオンを含む添加物を用いた製造例なし　
　　　　７．８ なし　　　　５５ グリシン　　　７．９ Ｌ−アルギニン　７．８ ヒスチジン　　７８ エチレンジア　７．８ ミン ２．０３　　　６０　　　　　４．１５１．０５　　　
７０　　　　　３．４３０．８９　　　４５　　　　　
２．３９２，｛４　　　９４　　　　　３．８１２．４
４　　　１４０　　　　　４．５４１．９５　　　１１
０　　　　３．５５０．１６ ０．２０ ０．１８ ０，１５ ０，ｌ９ 酒石酸ソーダ　？．８０　　１．５５　　　４７　　　
２．５２　　０　２７本結果から、得られる銅粉末のナ
トリウムによる汚染は考えられるが、この場合について
も、粒径および「のび」特性に対する本発明の方法の有
効性は損なわれないことがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、銅塩水溶液にアンモニア水を加えた溶液に、還元糖
   およびヒドラジンを加えて銅粉末を得ることを特徴とす
   る微粒子銅粉末の製造方法。 ２、銅塩水溶液にアンモニア水を加えた該溶液に、更に
   アミノ酸およびその塩、有機アミン類ならびにジメチル
   グリオキシムから成る群より選択された少くとも１種の
   化合物を添加することにより、得られる銅粉末の性状を
   制御することを特徴とする請求項１記載の製造方法。 ３、銅塩水溶液にアンモニア水を加えた該溶液に、更に
   酒石酸ソーダを添加することを特徴とする請求項１記載
   の製造方法。