JPH09165606A - 銅粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平均粒径が２μm を越えて２０μm までの、
優れた粒度分布を示す銅粉末を、制御よく、安定して製
造する方法を提供する。 【解決手段】 銅アンモニウム錯体溶液を還元して銅粉
末を製造する方法において、還元剤として固体のＬ−ア
スコルビン酸を用いることを特徴とする、銅粉末の製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は銅粉末の製造方法に
関し、さらに詳しくは、電子工業用導電塗料の導電材と
して好適な、平均粒径が大きく、かつ制御された粒径分
布を有する銅粉末の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅粉末の製造方法としては、機械的粉砕
法、アトマイズ法、電解法などが知られている。しか
し、このような方法では、任意の粒径の、シャープな粒
径分布を有する銅粉末を直接に製造することができな
い。目的とする粒径分布のものを得ようとすると、繰返
し分級を行うことが必要で、煩雑であるばかりか、収率
が悪く、製造原価が高くなる。

【０００３】硫酸銅のような銅塩を還元剤によって還元
して、銅粉末を製造する方法が提案されている。たとえ
ば、特開昭６３−１８６８０３号公報には硫酸銅水溶
液、特開昭６３−１８６８０４号公報には銅アンモニウ
ム錯体溶液を、それぞれ還元剤としてＬ−アスコルビン
酸またはその塩の水溶液を用いて還元し、平均粒径が
０．８〜１．８μm 程度で、粒度分布の狭い銅粉末が得
られることが開示されている。さらに、特開平５−２７
１７２１号公報には、上記の方法における銅粉末の粒径
のばらつきを解消する目的で、銅アンモニウム錯体溶液
に、Ｌ−アスコルビン酸水溶液を短時間に投入すること
により、平均粒径が１〜２μm で均一な銅粉末が制御よ
く得られることが開示されている。

【０００４】このような方法は、上記の平均粒径１〜２
μm の均一な銅粉末を得るのに好適な方法であるが、２
μm を越える平均粒径と、優れた粒度分布を有する銅粉
末を、制御よく製造することはできなかった。

【０００５】一方、導電性塗料用の導電材、特に従来、
導電材として銀、パラジウムまたは銀−パラジウム合金
の粉末を用いていた電子部品用導電性塗料の導電材とし
て、マイグレーションを起こしにくく、価格が低い銅粉
末を用いることが試みられている。この場合、該導電性
塗料を基板などに塗布した後、焼成して導電部を形成す
る際、および／またはこのようにして得られた電子部品
もしくは回路を高温で使用する際に、導電性塗料中に、
前記の従来技術によって得られる平均粒径が１〜２μm
またはそれ以下のような微細な銅粉末が存在すると、そ
の表面が酸化されて抵抗値の変化を生じたり、塗料中の
樹脂分が、焼成条件によって、微細な銅粉末の表面に吸
着された状態で炭化してカーボンを形成したりするため
に、ポイドやピンホールのある塗膜を形成する。それゆ
え、このような銅粉末は、導電性塗料用の導電材として
は好ましくない。一方、粒径が過大な銅粉末が存在する
と、精度のよい導電層が形成できない。したがって、平
均粒径がそれより大きくて、実質的に限定された粒径範
囲のものからなる銅粉末、たとえば平均粒径が２μm を
越えて２０μm までの範囲で、優れた粒度分布を示す銅
粉末が、このような用途の導電性塗料の導電材として求
められるようになった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
需要に応えて、平均粒径が２μm を越えて２０μm まで
の、優れた粒度分布を示す銅粉末を、制御よく、安定し
て製造する方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、この課題
を解決するために検討を重ねた結果、固体のＬ−アスコ
ルビン酸、たとえば粉末を還元剤として用いることによ
り、その目的を達成しうることを見出して、本発明を完
成するに至った。すなわち、本発明の銅粉末の製造方法
は、銅アンモニウム錯体溶液を還元して銅粉末を製造す
る方法において、還元剤として固体のＬ−アスコルビン
酸を用いることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の態様】本発明に用いられる銅アンモニウ
ム錯体溶液は、硫酸銅アンモニウム、硝酸銅アンモニウ
ム、塩化銅アンモニウム、酢酸銅アンモニウムのような
銅アンモニウム錯体の、代表的には水溶液またはアンモ
ニア水溶液である。該錯塩溶液は、たとえば、硫酸銅、
硝酸銅、塩化銅、水酸化銅のような銅無機化合物、およ
び酢酸銅のような銅カルボン酸塩などの銅化合物の１種
または２種以上またはその水溶液を、等モルないし過剰
モルのアンモニア水溶液に加えて、製造することができ
る。また、該錯塩溶液は、硫酸銅と硫酸アンモニウムの
当量混合水溶液を濃縮して硫酸銅アンモニウムの結晶を
得て、温水に溶解させる方法、硫酸銅の水溶液に塩化ア
ンモニウムと水酸化ナトリウムを加えて得られた水酸化
銅の沈殿を、濃アンモニア水に溶解させる方法、銅片を
入れた濃アンモニア水に空気を通す方法などによっても
得られる。

【０００９】銅アンモニウム錯体溶液を得る望ましい方
法は、銅化合物の１〜４mol/l 、好ましくは２〜３mol/
l の水溶液に、アンモニア水溶液を加える方法である。
水溶液中の銅化合物の濃度が１mol/l 未満では、得られ
る銅粉末の対容積収量が低く、４mol/l を越えると、銅
粉末は粒子がたがいに融着して不揃いなものになりやす
く、粒度分布が劣る。この範囲内で、銅化合物の濃度が
高いほど、銅粉末の析出速度は大きい。

【００１０】用いるアンモニア水溶液の量は、銅化合物
１モルに対して通常１〜４モル、好ましくは１〜３モル
であり、過剰のアンモニアを用いると、系はアンモニア
水溶液となる。この量が１モル未満では錯体に転換しな
い銅化合物が存在し、得られる銅粉末の粒度分布が広く
なる。一方、４モルを越えるとアンモニアの使用量が多
く、経済的に不利である。

【００１１】本発明において特徴的なことは、銅アンモ
ニウム錯体の還元に固体のＬ−アスコルビン酸を用いる
ことである。Ｌ−アスコルビン酸は粉末であることが好
ましく、その粒径が０．１〜１０mmであることがさらに
好ましい。Ｌ−アスコルビン酸の粒径が０．１mm未満で
は、粒径２μm 以下の銅粉末しか得られず、１０mmを越
えると反応に時間がかかりすぎ、実用的ではない。

【００１２】このようなＬ−アスコルビン酸の粒径の制
御は、Ｌ−アスコルビン酸の水溶液から再結晶によって
所望の粒径のＬ−アスコルビン酸粉末を得るか、タブレ
ットマシンによって錠剤成形する方法によって可能であ
る。成形された錠剤を、必要に応じてさらに所望の粒径
に粉砕する。任意の粒径のＬ−アスコルビン酸粉末が容
易に得られることから、錠剤成形法によることが好まし
い。

【００１３】用いるＬ−アスコルビン酸の量は、前述の
銅アンモニウム錯体の形成に用いられた銅化合物１モル
に対して１〜３モルの範囲が好ましい。１モル未満では
還元反応によって得られる銅粉末の量が少ない。３モル
を越えても、Ｌ−アスコルビン酸を多量に用いただけの
効果が得られず、経済的に不利である。

【００１４】還元反応の条件は、特に限定されるもので
はないが、温度は４０〜８０℃の範囲が好ましい。４０
℃未満では必要な反応時間が長く、８０℃を越えると、
アンモニアの揮発を抑えるために、装置を密閉系にする
必要がある。また、pHは９〜１３の範囲が好ましい。

【００１５】得られる銅粉末の粒径は、用いられるＬ−
アスコルビン酸の粒径が大きいほど大きく、また、用い
られる銅化合物の濃度およびアンモニアの濃度がそれぞ
れ低いほど大きくなる。このことを利用して、２μm を
越えて２０μm まで、好ましくは５〜１５μm の任意の
平均粒径を有する銅粉末を、所望の平均粒径の±１０％
以内の粒径範囲に、全量の９０重量％までが含まれると
いう優れた粒度分布で、制御よく製造することができ
る。

【００１６】

【発明の効果】本発明によって、粒径が２μm を越え、
２０μm までの任意の大きさの粒径を有し、粒度分布の
優れた銅粉末を、制御よく容易に製造することができ
る。本発明によって得られる銅粉末は、電子部品や回路
などにおける導電部の形成に用いる導電性塗料の導電材
として、きわめて有用である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によって
説明する。本発明はこれらの実施例によって限定される
ものではない。

【００１８】なお、所定の粒径を有するＬ−アスコルビ
ン酸粉末は、錠剤成形法によって作製した。すなわち、
Ｌ−アスコルビン酸の微細結晶より、タブレットマシン
により、所望の粒径に対応する厚さを有し、直径が２０
mmの円盤状の錠剤に成形した後、粉砕して、該粒径のＬ
−アスコルビン酸粉末を得た。ただし、実施例１には、
Ｌ−アスコルビン酸を８０℃の温水に溶解させ、溶解し
ない分をろ過によって除去した後、冷却して得られた、
直径０．１mm、長さ０．５mmの円柱状を呈する針状結晶
を用いた。

【００１９】実施例１〜５ 表１に示すモル数の硫酸銅をイオン交換水１，０００ml
に溶解させ、アンモニア水溶液およびＬ−アスコルビン
酸を用いて、銅粉末の製造を行った。すなわち、実施例
１を例にとると、硫酸銅３９９ｇ（２．５モル）を１，
０００mlのイオン交換水に溶解させて得た硫酸銅水溶液
を攪拌しながら、これに２８重量％のアンモニア水１５
１ｇ（アンモニア量が２．５モルになる量）を加え、６
０℃に加温して、硫酸銅アンモニウム錯体の溶液を得
た。これに、直径０．１mm、長さ０．５mmの円柱状のＬ
−アスコルビン酸粉末４４０ｇ（２．５モル）を一度に
投入して、さらに６０℃で攪拌を３時間続けた。攪拌中
に、Ｌ−アスコルビン酸粉末が徐々に溶解して還元剤と
して働き、銅粉末が析出した。ろ過によって銅粉末１５
８ｇを得た。理論量に対する収率は９９．５％、銅粉末
の粒径は６．６±０．４μm であった。

【００２０】還元反応の条件、ならびに得られた銅粉末
の平均粒径、粒度分布および収率は、表１のとおりであ
った。各実施例において、平均粒径が６〜１３μm で、
優れた粒度分布を有する銅粉末が、収率よく得られた。

【００２１】比較例 比較のために、Ｌ−アスコルビン酸を５mol/l の水溶液
として添加した以外は実施例２と同様にして、硫酸銅ア
ンモニウムの形成と還元を行った。その結果、表１に示
すように、平均粒径１．０μm の微細な銅粉末が得られ
た。

【００２２】

【表１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595176401 諸橋 春夫 新潟県新潟市鐙西１−11−１ 新潟県工業 技術総合研究所内 (71)出願人 591252862 ナミックス株式会社 新潟県新潟市濁川3993番地 (72)発明者 早川 剛 新潟県新潟市鐙西１−11−１ 新潟県工業 技術総合研究所内 (72)発明者 内藤 隆之 新潟県新潟市鐙西１−11−１ 新潟県工業 技術総合研究所内 (72)発明者 南 直樹 新潟県新潟市曽和314−１ 新潟県衛生公 害研究所内 (72)発明者 諸橋 春夫 新潟県新潟市鐙西１−11−１ 新潟県工業 技術総合研究所内 (72)発明者 関本 秀樹 新潟県新潟市濁川3993番地 北陸塗料株式 会社内 (72)発明者 伊藤 雅庸 新潟県新潟市濁川3993番地 北陸塗料株式 会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅アンモニウム錯体溶液を還元して銅粉
   末を製造する方法において、還元剤として固体のＬ−ア
   スコルビン酸を用いることを特徴とする、銅粉末の製造
   方法。
2. 【請求項２】 固体のＬ−アスコルビン酸が、粒径０．
   １〜１０mmの粉末である、請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 銅化合物１モルに対してアンモニア１〜
   ４モルを用いて得られた銅アンモニウム錯体溶液を、固
   体のＬ−アスコルビン酸１〜３モルを用いて還元する請
   求項１または２記載の製造方法。