WO2016199811A1 - 表面被覆銅フィラー、その製造方法、および導電性組成物 - Google Patents
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- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
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Definitions
- the present invention relates to a surface-coated copper filler used in a conductive composition, a method for producing the same, and a conductive composition containing the surface-coated copper filler.
- a conductive composition mainly composed of a conductive metal as a means of ensuring electrical continuity such as circuit formation for printed wiring boards, lead wiring for touch panels, and various electrical joints. Things are widely used.
- the conductive composition referred to here is a fluid composition represented by silver paste, which draws a pattern by screen printing, ink jet printing (hereinafter referred to as IJ printing) or the like, and applies light or heat. It is cured by adding to form a conductive cured product.
- the conductive metal filler used in the conductive composition silver is frequently used because of its excellent oxidation resistance and low volume resistivity. However, silver has a problem of high price and easy migration. Therefore, in recent years, studies have been made on the use of copper, which is low in volume specific resistance, low in price and excellent in migration resistance after silver as a conductive composition.
- Patent Document 1 discloses copper particles whose surface is coated with an aliphatic monocarboxylic acid in order to impart oxidation resistance and dispersibility as a copper filler used in a conductive composition.
- Patent Document 1 discloses that after coating an aliphatic monocarboxylic acid on copper particles by a wet method, copper particles having high dispersibility can be produced by drying while pulverizing using a wind circulator. It describes that an effect excellent in viscosity control of the composition can be obtained.
- the subject of this invention is providing the surface-coated copper filler excellent in oxidation resistance used for an electroconductive composition, and its manufacturing method. Furthermore, another subject of this invention is providing the electroconductive composition which can form highly conductive hardened
- a surface-coated copper filler for a conductive composition comprising: a second coating layer of an aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms bonded to the amine compound by a chemical bond on the first coating layer.
- m is an integer of 0 to 3
- n is an integer of 0 to 2
- n is any of 0 to 3
- m is any one of 1 to 3.
- A) copper particles and an amine compound solution containing an amine compound represented by the above formula (1) are mixed to prepare a mixture a, Forming a first coating layer of the amine compound on the surface of the copper particles, (B) removing the amine compound solution containing the free amine compound that was not used for forming the first coating layer from the mixture a; A step of obtaining an intermediate 1 containing first covering layer forming copper particles, (C) mixing the intermediate 1 and an aliphatic monocarboxylic acid solution containing an aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms; Preparing a mixture b to form a second coating layer of the aliphatic monocarboxylic acid on the first coating layer; (D) the free aliphatic group that has not been used to form the second coating layer; Before aliphatic monocarboxylic acid solution containing monocarboxylic acid Removing the mixture b to obtain an intermediate 2 containing first and second coating layer-forming copper
- a conductive composition containing the surface-coated copper filler of the present invention is provided.
- the surface-coated copper filler for the conductive composition of the present invention has the first coating layer of the amine compound and the second coating layer of the specific aliphatic monocarboxylic acid, the surface of the copper particles is hardly oxidized, Very good oxidation resistance. Moreover, according to the manufacturing method of the surface covering copper filler for electrically conductive compositions of this invention, the surface covering copper filler in which the specific 1st and 2nd coating layer which contributes to high oxidation resistance provision was formed is manufactured. be able to. Furthermore, since the conductive composition of the present invention containing the surface-coated copper filler of the present invention is excellent in oxidation resistance, it can form a highly conductive cured product with low volume resistivity.
- the surface-coated copper filler of the present invention is a particulate copper filler for a conductive composition, and is bonded to the copper particles and copper on the surface of the copper particles by a chemical bond and / or a physical bond (1). And a second coating layer of an aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms bonded to the amine compound by a chemical bond on the first coating layer.
- m is an integer of 0 to 3
- n is an integer of 0 to 2
- n 0, m is any of 0 to 3
- m is any one of 1 to 3.
- Examples of the copper particles used in the present invention include known copper particles generally used for copper paste and copper ink.
- the shape may be any of a spherical shape, a plate shape, a dendritic shape, a rod shape, and a fibrous shape, and may be an indefinite shape such as a hollow shape or a porous shape.
- a core-shell shape in which the shell is copper and the core is a material other than copper may be used.
- the average particle diameter of the copper particles is not particularly limited, but when used for a conductive composition, the copper composition is controlled so that the conductive composition can be printed by various printing methods such as IJ printing and screen printing. Specifically, 5 nm to 20 ⁇ m is preferable.
- the average particle diameter of the copper particles is an arithmetic average of the feret diameters of 100 particles randomly selected in a microscope image obtained by observation with a transmission electron microscope or a scanning electron microscope. Means the value obtained.
- copper particles may be used, but copper particles having different shapes and average particle diameters may be mixed and used.
- the first coating layer of the surface-coated copper filler of the present invention is a layer of an amine compound that is chemically and / or physically bonded and adsorbed to copper on the surface of the copper particles. From the viewpoint of oxidation resistance, it is ideal that the amine compound is uniformly coated on the copper particle surface in the form of a monomolecular film. However, in practice, it is difficult to achieve such an ideal state. There may be a portion where the amine compound is not adsorbed on the copper surface, or there may be a portion where two or more molecules are laminated and adsorbed.
- the first coating layer in the present invention includes not only a layer in which the amine compound uniformly coats the copper surface but also a coating layer in which a copper surface on which the amine compound is not adsorbed partially exists.
- the adsorption by the chemical bond indicates that the amine compound forms a bond by electrostatic interaction with the copper surface and is adsorbed on the copper surface.
- the electrostatic interaction as used herein refers to hydrogen bonding, interaction between ions (ionic bonding), and the like.
- bonding points out that the amine compound is adsorb
- the amino group has a high electron donating property, and it is considered that the amino group forms a bond by forming a coordination to copper. Therefore, the amine compound mainly forms a bond on the copper surface by a chemical bond by electrostatic interaction. It is considered that the first coating layer is formed by adsorption. However, there may be some adsorption due to physical bonding. Further, there may be a portion in which two or more molecules of amine compounds are bonded by, for example, hydrogen bonding.
- the second coating layer of the surface-coated copper filler of the present invention is a layer laminated on the first coating layer, and is a fat having 8 to 20 carbon atoms bonded by a chemical bond with the amine compound of the first coating layer. It is a layer of a group monocarboxylic acid.
- the first coating layer is preferably uniformly coated with an aliphatic monocarboxylic acid in the form of a monomolecular film.
- the chemical bond means that the carboxyl group of the aliphatic monocarboxylic acid and the amino group of the amine compound are bonded by electrostatic interaction.
- the electrostatic interaction as used herein refers to hydrogen bonding, interaction between ions (ionic bonding), and the like.
- the second coating layer is a layer of an aliphatic monocarboxylic acid bonded to the amine compound of the first coating layer by electrostatic interaction.
- the amine compound of the first coating layer and the aliphatic monocarboxylic acid react with each other at a ratio of 1: 1 to form the second coating layer. It is difficult to become. Accordingly, there may be an amine compound in the first coating layer that is not partially bonded to the aliphatic monocarboxylic acid, and in the second coating layer, two or more molecules of the aliphatic monocarboxylic acid are laminated by physical adsorption or the like. There may be a portion that is adsorbed.
- the second coating layer in the present invention is not only a layer in which the aliphatic monocarboxylic acid uniformly covers the first coating layer, but also the aliphatic monocarboxylic acid is an amine compound, as in the first coating layer. It also includes a coating layer formed so that a part that is not bonded is partially present. In addition, it shall confirm by IR measurement of the copper surface mentioned later that the aliphatic monocarboxylic acid adsorb
- the amine compound forming the first coating layer is an amine compound represented by the above formula (1). Specifically, hydrazine, methylenediamine, ethylenediamine, 1,3-propanediamine, dimethylenetriamine, trimethylenetetraamine, tetramethylenepentamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, dipropylenetriamine, triethylene Examples include propylene tetraamine and tetrapropylene pentaamine.
- a 1st coating layer may be formed with one type of amine compound among these, and may be formed using a plurality of types.
- n in the formula (1) is 3 or more, the molecular chain becomes too long, resulting in steric hindrance with the adjacent amine compound during coating, and the copper particle surface cannot be sufficiently coated. Therefore, there is a possibility that the surface oxidation of copper is likely to proceed.
- the aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms forming the second coating layer used in the present invention is a linear saturated aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms or linear unsaturated group having 8 to 20 carbon atoms.
- Examples thereof include aliphatic monocarboxylic acids, branched saturated aliphatic monocarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms, and branched unsaturated aliphatic monocarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms.
- linear saturated aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms include caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, and margarine. Examples include acid, stearic acid, nonadecanoic acid, and arachidic acid. Examples of the linear unsaturated aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms include myristoleic acid, palmitoleic acid, petroceric acid, oleic acid and the like.
- Examples of the branched saturated aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms include 2-ethylhexanoic acid.
- Examples of the branched unsaturated aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms include 3-methylhexenoic acid.
- the said aliphatic monocarboxylic acid may be used by 1 type, and may mix and use several types. When the number of carbon atoms is 7 or less, the dispersibility of the surface-coated copper filler may be low because the alkyl chain length is short.
- the hydrophobicity of the aliphatic monocarboxylic acid increases, so that the compatibility with the binder used in the conductive composition is increased. Aliphatic monocarboxylic acid is easily detached and eluted to the binder side.
- an aliphatic group having 10 to 18 carbon atoms is used.
- Monocarboxylic acids are preferred.
- linear saturated aliphatic monocarboxylic acids have a more compact packing structure than aliphatic monocarboxylic acids having branched chains and unsaturation, and are coated with fewer voids, so that they are linear saturated fatty acids having 10 to 18 carbon atoms. More preferably, an aromatic monocarboxylic acid is used for the coating.
- the surface-coated copper filler of the present invention comprises two coating layers, a first coating layer of an amine compound represented by the formula (1) and a second coating layer of an aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms. It is characterized by being formed on the particle surface.
- the amine compound has an effect of removing an oxide on the metal surface and an effect of suppressing oxidation because the amino group has reducibility.
- the amine compound has a higher coordination ability to the metal than the aliphatic monocarboxylic acid due to the effect of the lone pair of nitrogen of the amino group, and binds to the copper surface with a stronger bond than the aliphatic monocarboxylic acid.
- the surface coverage of copper particles is higher than that of monocarboxylic acid.
- an amine compound tends to form a bond by an electrostatic interaction with an aliphatic monocarboxylic acid. Therefore, after coating the copper particle surface with an amine compound having a high surface coverage and then coating the outer side with an aliphatic monocarboxylic acid, the surface is higher than when the aliphatic monocarboxylic acid is directly coated on the copper particles.
- the aliphatic monocarboxylic acid can be coated on the copper particles at a covering rate.
- the surface-coated copper filler of the present invention has higher oxidation resistance than the copper filler coated only with aliphatic monocarboxylic acid due to the oxidation inhibiting effect of the amine compound and the high coverage of aliphatic monocarboxylic acid. Yes.
- the aliphatic monocarboxylic acid has its carboxyl group bonded to the amino group of the amine compound by electrostatic interaction as described above. That is, it is considered that the second coating layer is formed with the carboxyl group of the hydrophilic group facing the first coating layer side of the amine compound and the alkyl group of the hydrophobic group facing the outside. Therefore, the surface-coated copper filler of the present invention having the second coating layer of the aliphatic monocarboxylic acid can suppress the aggregation of the copper filler and remove the amine compound more than the copper filler in which the copper particles are coated only with the amine compound. Separation can also be suppressed.
- the surface-coated copper filler of the present invention is coated with an amine compound and an aliphatic monocarboxylic acid by measuring the infrared absorption (IR) spectrum of the surface-coated copper filler.
- FIG. 1 shows an IR spectrum of a surface-coated copper filler coated with ethylenediamine and myristic acid (Example 1-1 described later).
- the amine compound used for coating is measured alone, the peak of N—H bending vibration appears at 1598 cm ⁇ 1 (FIG. 2), whereas the N—H change observed in the surface-coated copper filler is observed.
- the peak of angular vibration is shifted to the low wavenumber side of 1576 cm ⁇ 1 , indicating that the amine compound is present on the copper particle surface. Further, in FIG. 1, the C ⁇ O stretching vibration peak of the aliphatic monocarboxylic acid was not observed at 1700 cm ⁇ 1 and the carboxylate anion (—COO ⁇ ) peak was observed at 1413 cm ⁇ 1. Is present by binding with an amine compound by electrostatic interaction.
- the surface-coated copper filler of the present invention can be produced by a method having the following steps (A) to (E).
- the pretreatment process described below is performed before the process (A).
- the copper particles may have impurities such as a copper salt, a dispersant, and copper oxide derived from the production adhered to the surface, it is preferable to remove these impurities before the step (A). This is because the dispersibility of the copper particles in a highly polar solvent such as water can be improved, and the coverage of the amine compound and the aliphatic monocarboxylic acid on the surface of the copper particles can be improved.
- Pretreatment step The pretreatment step preferably performed before the production method of the present invention is not particularly limited as long as the impurities can be removed from the surface of the copper particles.
- a cleaning method using an organic solvent or an acid There is.
- organic solvent there are no particular restrictions on the type of organic solvent, but those having good wettability to the surface of the copper particles and easy to remove after the washing treatment may be used alone or in combination. Specific examples include alcohols, ketones, hydrocarbons, ethers, nitriles, isobutyronitriles, water, and 1-methyl-2-pyrrolidone.
- As the acid an organic acid or an inorganic acid can be preferably used.
- Examples of the organic acid include acetic acid, glycine, alanine, citric acid, malic acid, maleic acid, malonic acid and the like.
- Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrogen bromide, phosphoric acid and the like.
- the acid concentration is preferably 0.1 to 50% by mass, and more preferably 0.1 to 10% by mass in order to suppress heat of reaction. If it is less than 0.1% by mass, the removal of impurities may be insufficient, and if it exceeds 50% by mass, there is no difference in effect, and the impurity removal cost may increase.
- Step (A) of the production method of the present invention is a step of coating the surface of the copper particles with the amine compound represented by the formula (1).
- m is an integer of 0 to 3
- n is an integer of 0 to 2
- n is any of 0 to 3
- m is any one of 1 to 3.
- copper particles that have been pretreated or copper particles that have not been pretreated are added to an amine compound solution containing an amine compound and mixed to form a mixture a.
- copper is obtained.
- a first coating layer of an amine compound is formed on the particle surface.
- the stirring method is not particularly limited, and stirring may be performed so that the copper particles and the amine compound are in sufficient contact, and a general stirring method may be used using a known stirrer such as a paddle stirrer or a line mixer.
- the mixing ratio of the copper particles and the amine compound in the step (A) is preferably a ratio suitable for forming this good first coating layer.
- 0.1 to 200 parts by mass of the amine compound is preferable with respect to 100 parts by mass of the copper particles.
- the amount of 1 to 100 parts by mass is more preferable in terms of suppressing the free amine compound from remaining in the surface-coated copper filler. Since the surface area per unit mass increases as the particle diameter of the copper particles decreases, it is preferable to increase the mixing amount of the amine compound as the particle diameter decreases.
- the solvent for preparing the amine compound solution is not particularly limited as long as the amine compound is dissolved, has good wettability to the copper particles, and does not react with the amine compound and the aliphatic monocarboxylic acid.
- it is a solvent containing at least one selected from alcohols, ketones, ethers, nitriles, sulfoxides, pyrrolidones, and water.
- alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, tert-amyl alcohol, ethylene glycol, butoxyethanol, methoxyethanol, ethoxyethanol,
- examples include propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether and dipropylene glycol monomethyl ether.
- ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
- ethers include diethyl ether and dibutyl ether.
- Nitriles include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile and isobutyronitrile.
- examples of the sulfoxides include dimethyl sulfoxide.
- examples of pyrrolidones include 1-methyl-2-pyrrolidone.
- the treatment temperature that is, the mixing temperature for forming the first coating layer may be at or above the temperature at which coating with the amine compound proceeds and the solution does not solidify, and the temperature at which the oxidation of copper is low is preferable. Specifically, it is preferably performed in the range of ⁇ 10 to 120 ° C. It is more preferable to carry out in the range of 30 to 100 ° C. from the viewpoint that the coating speed can be further increased and oxidation promotion can be further suppressed.
- the treatment time, that is, the mixing time is not particularly limited, but is preferably 5 minutes to 10 hours. Further, from the viewpoint of production cost, 5 minutes to 3 hours are more preferable.
- the coating with the amine compound may be insufficient, and if it exceeds 10 hours, the amine compound forms a salt with carbon dioxide mixed in from the atmosphere, and in the surface-coated copper filler May remain as an impurity.
- the step (A) is preferably performed in an inert gas atmosphere in that salt formation between an amine compound and carbon dioxide in the atmosphere and copper oxidation can be suppressed. It is preferable to bubble a.
- the inert gas include nitrogen, argon, helium and the like.
- the bubbling may also be used for stirring, that is, if the copper particles and the amine compound can be sufficiently contacted only by bubbling with an inert gas, stirring is not particularly required.
- an amine compound solution containing a free amine compound that has not been used for forming the first coating layer is removed from the mixture a to obtain an intermediate 1 containing the first coating layer-forming copper particles. It is. That is, it is a step of removing excess amine compound solution. At this time, it is not necessary to completely remove the excess amine compound, and the intermediate 1 can be obtained by natural sedimentation, separation by centrifugation, or filtration. That is, although the intermediate body 1 contains a small amount of a free amine compound and a solvent, it may be transferred to the next step (C) as it is.
- a method of removing the supernatant amine compound solution by decantation or suction by an aspirator after the copper particles having the first coating layer formed by sedimentation by natural sedimentation is preferable.
- the precipitate or the filtrate after the removal may be washed with a solvent capable of dissolving both the amine compound and the aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms to obtain the intermediate 1.
- This washing is preferable because the amount of the free amine compound mixed in the intermediate 1 can be reduced.
- it is not preferable to perform water washing or the like for the purpose of completely removing the free amine compound because the amine compound forming the first coating film may be detached from the copper surface and removed.
- the intermediate 1 may be dried to reduce the content solvent (the solvent of the amine compound solution), but drying at this stage may oxidize the copper surface, so drying, particularly heat drying, is performed. It is preferable not to.
- the amount of the amine compound in the intermediate 1 is preferably 10% by mass or less of the amount of copper particles as the total amount of the amine compound and the free amine compound forming the first coating layer.
- the content is more preferably 1.0% by mass or less.
- the amount of amine compound in intermediate 1 can be determined from the difference from the amount of amine compound used in step (A) by measuring the amount of amine compound contained in the supernatant or the like.
- step (C) the intermediate 1 and an aliphatic monocarboxylic acid solution containing an aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms are mixed to prepare a mixture b, and the carbon number is formed on the first coating layer.
- This is a step of forming a second coating layer of 8 to 20 aliphatic monocarboxylic acid. Specifically, an aliphatic monocarboxylic acid solution containing an aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms is added to the intermediate 1 and mixed to form a mixture b, and the mixture b is agitated, whereby the first coating is obtained. A second coating layer of an aliphatic monocarboxylic acid is formed on the layer.
- the intermediate 1 may be added to an aliphatic monocarboxylic acid solution containing an aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms and mixed to form a mixture b.
- the stirring method is not particularly limited, and the stirring may be performed so that the copper particles on which the first coating layer is formed and the aliphatic monocarboxylic acid are in sufficient contact with each other, using a known stirrer such as a paddle stirrer or a line mixer. A general stirring method may be used.
- a second coating layer in which the first coating layer is uniformly coated with an aliphatic monocarboxylic acid in the form of a monomolecular film is formed by the bond between the amine compound of the first coating layer and the aliphatic monocarboxylic acid. It is desirable. Therefore, the mixing ratio of the copper particles and the aliphatic monocarboxylic acid in the step (C) is preferably a ratio suitable for forming this good second coating layer. Specifically, although depending on the particle diameter of the copper particles, 0.1 to 50 parts by mass of an aliphatic monocarboxylic acid is preferable with respect to 100 parts by mass of the copper particles.
- 0.5 to 10 parts by mass is more preferable from the viewpoint of suppressing the free aliphatic monocarboxylic acid from remaining in the surface-coated copper filler. Since the surface area per unit mass increases as the particle size of the copper particles decreases, it is preferable to increase the amount of the aliphatic monocarboxylic acid mixed as the particle size decreases.
- the solvent for preparing the aliphatic monocarboxylic acid solution is such that the aliphatic monocarboxylic acid dissolves and has good wettability to the copper particles on which the copper particles and the first coating layer are formed. If it does not react with an acid, it will not specifically limit. Any solvent that can be easily removed by drying in the drying step (E) described later is preferable.
- a preferable solvent is a solvent containing at least one selected from alcohols, ketones, ethers, nitriles, sulfoxides, and pyrrolidones.
- alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, tert-amyl alcohol, ethylene glycol, butoxyethanol, methoxyethanol, ethoxyethanol.
- ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone.
- ethers include diethyl ether and dibutyl ether.
- Nitriles include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile and isobutyronitrile.
- examples of the sulfoxides include dimethyl sulfoxide.
- examples of pyrrolidones include 1-methyl-2-pyrrolidone.
- the treatment temperature that is, the mixing temperature, for forming the second coating layer may be at or above the temperature at which the coating with the aliphatic monocarboxylic acid proceeds and the solution does not solidify, specifically, in the range of ⁇ 10 to 80 ° C. It is preferable to carry out with. In view of further increasing the coating speed and suppressing the elimination of the aliphatic monocarboxylic acid forming the second coating layer, it is more preferable that the temperature is in the range of 10 to 60 ° C.
- the treatment time, that is, the mixing time is not particularly limited, but is preferably 5 minutes to 10 hours. Further, from the viewpoint of production cost, 5 minutes to 3 hours are more preferable.
- the coating with the aliphatic monocarboxylic acid may be insufficient, and if it exceeds 10 hours, the component released as a copper-amine compound-fatty acid complex remains in the surface-coated copper filler. This is not preferable because it may adversely affect the conductivity of the conductive composition.
- the step (C) is also inactive in that the salt formation between the amine compound of the first coating layer and the free amine compound mixed in a small amount with carbon dioxide in the atmosphere and the suppression of copper oxidation are possible. It is preferably performed in a gas atmosphere. For example, it is preferable to bubbling the mixture b with an inert gas. Specific examples of the inert gas include nitrogen, argon, helium and the like. The bubbling may also be used for stirring, that is, if the intermediate 1 and the aliphatic monocarboxylic acid can be sufficiently contacted only by bubbling with an inert gas, stirring is not particularly performed. Also good.
- Step (D) removes the aliphatic monocarboxylic acid solution containing the free aliphatic monocarboxylic acid that was not used for forming the second coating layer from the mixture b, and the first and second coating layer-forming copper particles Is a step of obtaining an intermediate 2 containing Specifically, the intermediate 2 can be obtained by filtration.
- a filtration method a known method can be applied, and natural filtration, vacuum filtration, pressure filtration, and the like can be exemplified.
- the filtrate is washed with a solvent capable of dissolving both the aliphatic monocarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms and the amine compound.
- the intermediate 2 is preferable.
- Step (E) is a step of obtaining the surface-coated copper filler of the present invention by drying the intermediate 2.
- the drying temperature is preferably 20 to 120 ° C. If it is less than 20 ° C., the drying time may be long, and if it is higher than 120 ° C., copper may be oxidized.
- the degree of vacuum, the drying temperature, and the drying time may be appropriately determined depending on the combination of the conditions and the type of solvent used, etc. Any conditions that can be dried are preferred.
- the particulate surface-coated copper filler can be produced by the above production method.
- the conductive composition containing the surface-coated copper filler of the present invention is a composition containing the surface-coated copper filler of the present invention, a binder and / or a solvent. Specifically, the paste which disperse
- the particle size of the copper particles used for the surface-coated copper filler is preferably 5 to 100 nm.
- thermosetting resin hardened
- a thermosetting resin epoxy resin, melamine resin, phenol resin, silicon resin, oxazine resin, urea resin, polyurethane resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, xylene resin, acrylic resin, oxetane resin , Diallyl phthalate resin, oligoester acrylate resin, bismaleidotriazine resin, furan resin and the like.
- Examples of the photocurable resin include silicon resin, acrylic resin, imide resin, and urethane resin.
- Examples of the thermoplastic resin include polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin, acrylonitrile-styrene copolymer resin, polymethyl methacryl, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polyethylene terephthalate, Polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyphenylene sulfide resin, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyamide, polyimide, liquid crystal Examples thereof include polymers and polytetrafluoroethylene. Any one type of these binders may be used, or two or more types may be mixed and used
- the amount of the binder in the paste-type conductive composition is preferably 5 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the surface-coated copper filler.
- the binder amount is more preferably 5 to 50 parts by mass.
- the paste-type conductive composition of the present invention may contain various known additives such as a solvent and an oxide film remover, an antioxidant, a leveling agent, a viscosity modifier, and a dispersant as necessary. it can.
- the solvent for the nanoparticle ink is not particularly limited as long as it has good wettability to the surface-coated copper filler.
- Alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, tert-amyl alcohol, 1 -Hexanol, 1-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, ethylene glycol, butoxyethanol, methoxyethanol, ethoxyethanol, ethyl carbitol, ethyl carbitol acetate, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, propylene glycol, propylene glycol Monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether,
- ethers include acetoxymethoxypropane, phenyl glycidyl ether, and ethylene glycol glycidyl.
- ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and ⁇ -butyrolactone.
- nitriles include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, and isobutyronitrile.
- Aromatics include benzene, toluene, xylene and the like. Any one kind of these solvents may be used, or two or more kinds may be mixed and used.
- the amount of the solvent in the nanoparticle ink type conductive composition is preferably 10 to 600 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the surface-coated copper filler.
- the nanoparticle ink-type conductive composition of the present invention contains various known additives such as a binder and an oxide film removing agent, an antioxidant, a leveling agent, a viscosity modifier, and a dispersant, as necessary. be able to.
- the conductive composition containing the surface-coated copper filler of the present invention is shrunk due to the volatilization of the solvent and the curing of the binder by applying light or heat, and the copper particles approach each other due to the shrinkage and express conductivity. To do.
- IR Infrared absorption
- Copper particle pretreatment The copper particles used in Examples and Comparative Examples were washed as follows. 220 g of copper particles (1400 YP; particle size: 6.9 ⁇ m, specific surface area: 0.26 m 2 / g, manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.) was added to a mixed liquid of 352 g of toluene and 88 g of isopropanol, and stirred at 70 ° C. while dispersing. At reflux for 30 minutes. After refluxing, toluene and isopropanol were removed from the copper particle-containing mixture by vacuum filtration. The filtered copper particles were put into 440 g of 3.5% hydrochloric acid aqueous solution and stirred at 30 ° C.
- the aqueous hydrochloric acid solution was removed from the aqueous hydrochloric acid solution containing copper particles by filtration under reduced pressure. Subsequently, the filtered copper particles were put into 440 g of isopropanol and stirred at 30 ° C. for 15 minutes. After stirring, isopropanol was removed from the copper particle-containing isopropanol by filtration under reduced pressure, and the filtered copper particles were dried under reduced pressure at 25 ° C. for 12 hours to obtain pretreated copper particles.
- the filtration under reduced pressure was performed by reducing the pressure of the 5C filter paper Kiriyama funnel with a diaphragm pump. Further, the drying under reduced pressure was performed by putting the filtered copper particles in a vacuum oven and reducing the pressure of the oven with an oil pump.
- Example 1-1 200 g of pretreated copper particles were put into 600 g of water, and nitrogen bubbling was performed for 30 minutes while stirring at 25 ° C. After the copper particle-containing water was heated to 60 ° C., 400 g of a 50% by mass ethylenediamine aqueous solution was added dropwise at 30 mL / min, and the mixture was stirred for 40 minutes while maintaining 60 ° C. to prepare a mixture a. Stirring was performed using a mechanical stirrer at a rotation speed of 150 rpm. Hereinafter, stirring was performed at the same rotational speed using the same stirring device.
- Step (B) After stirring of the mixture a was stopped and allowed to stand for 5 minutes, about 800 g of the supernatant was extracted and removed. Subsequently, 800 g of isopropanol was added as a washing solvent to the precipitate, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 3 minutes. Stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for 5 minutes, and then about 800 g of the supernatant was extracted and removed to obtain Intermediate 1.
- Step (C) To intermediate 1, 1000 g of an isopropanol solution of 2% by mass of myristic acid was added to obtain a mixture b, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 30 minutes.
- Step (D) After the stirring of the mixture b was stopped, the mixture b was put into a Kiriyama funnel on which 5C filter paper was placed, and the isopropanol solution of myristic acid was removed by vacuum filtration using a diaphragm pump to obtain an intermediate 2.
- Step (E) The intermediate body 2 was put in a vacuum oven, depressurized with an oil pump, and dried under reduced pressure at 25 ° C. for 3 hours to obtain a surface-coated copper filler.
- Table 1 shows the amine compounds, aliphatic monocarboxylic acids, addition amounts thereof, solvents used, etc. in Example 1-1.
- FIG. 1 shows the IR spectrum of the surface-coated copper filler of Example 1-1.
- FIG. 2 shows the IR spectrum of the surface-coated copper filler of Example 1-1.
- the peak of N—H bending vibration appears at 1598 cm ⁇ 1 (FIG. 2), whereas the N—H bending angle observed in the surface-coated copper filler.
- the peak of vibration is shifted to the low wavenumber side of 1576 cm ⁇ 1 , indicating that ethylenediamine is coordinated on the surface of the copper particles.
- Example 1-2 A solvent that changes ethylenediamine to hydrazine to a concentration of 30% by mass, changes myristic acid to caprylic acid to a concentration of 3% by mass, uses the washing solvent in step (B) as methanol, and dissolves caprylic acid.
- a surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that was changed to methanol, and IR spectrum measurement was performed. Table 1 shows the amine compounds and aliphatic monocarboxylic acids used, the amounts added, and the solvents used. In IR spectrum, peaks derived from N-H deformation vibration and carboxylic acid anions, were observed respectively 1533Cm -1 and 1473cm -1. From the IR spectrum, it can be determined that both the hydrazine of the first coating layer and the caprylic acid of the second coating layer are bonded by chemical bonding to form each coating layer.
- Example 1-3 Changing ethylenediamine to 1,3-propanediamine to a concentration of 20% by mass, changing myristic acid to arachidic acid to a concentration of 1% by mass, and the washing solvent in step (B) to n-propanol, A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that n-propanol was used as the solvent for dissolving arachidic acid, and IR spectrum measurement was performed. Table 1 shows the amine compounds and aliphatic monocarboxylic acids used, the amounts added, and the solvents used. In IR spectrum, a peak derived from the N-H deformation vibration and carboxylic acid anions, were observed respectively 1538Cm -1 and 1445cm -1. From the IR spectrum, it can be judged that both the 1,3-propanediamine of the first coating layer and the arachidic acid of the second coating layer are bonded by chemical bonds to form each coating layer.
- Example 1-4 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that ethylenediamine was changed to diethylenetriamine, and IR spectrum measurement was performed. Table 1 shows the amine compounds and aliphatic monocarboxylic acids used, the amounts added, and the solvents used. In the IR spectrum, N—H bending vibration and a peak derived from the carboxylate anion were observed at 1560 cm ⁇ 1 and 1451 cm ⁇ 1 , respectively. From the IR spectrum, it can be determined that both the diethylenetriamine of the first coating layer and the myristic acid of the second coating layer are bonded by chemical bonding to form each coating layer.
- Example 1-5 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that ethylenediamine was changed to triethylenetetraamine, and IR spectrum measurement was performed. Table 1 shows the amine compounds and aliphatic monocarboxylic acids used, the amounts added, and the solvents used. In IR spectrum, a peak derived from the N-H deformation vibration and carboxylic acid anions, were observed respectively 1565Cm -1 and 1456cm -1. From the IR spectrum, it can be determined that both the triethylenetetraamine of the first coating layer and the myristic acid of the second coating layer are bonded by chemical bonding to form each coating layer.
- Example 1-6 The concentration of ethylenediamine is changed from 50% by mass to 10% by mass, the myristic acid is changed to lauric acid to a concentration of 2% by mass, the washing solvent in step (B) is ethanol, and a solvent for dissolving lauric acid is used.
- a surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that ethanol was used and the drying temperature in step (E) was 25 ° C. to 80 ° C., and IR spectrum measurement was performed. Table 1 shows the amine compounds and aliphatic monocarboxylic acids used, the amounts added, and the solvents used.
- Example 1-7 Except that ethylenediamine was changed to a mixture of ethylenediamine and triethylenetetraamine in a mass ratio of 1: 1, and myristic acid was changed to a mixture of lauric acid and myristic acid in a mass ratio of 1: 1, the same as in Example 1-1.
- a surface-coated copper filler was prepared, and IR spectrum measurement was performed. Table 1 shows the amine compounds and aliphatic monocarboxylic acids used, the amounts added, and the solvents used. In IR spectrum, a peak derived from the N-H deformation vibration and carboxylic acid anions, were observed respectively 1555Cm -1 and 1440cm -1. From the IR spectrum, it can be determined that ethylenediamine and triethylenetetraamine of the first coating layer, and lauric acid and myristic acid of the second coating layer are bonded together by chemical bonds to form each coating layer.
- Comparative Example 1-1 The IR spectrum of the particle surface of the pretreated copper particles themselves, in which the first and second coating layers were not formed, was measured. Naturally, the peak derived from a coating layer was not recognized. Table 2 shows the amine compound, aliphatic monocarboxylic acid, presence / absence of use thereof, the amount of addition thereof, the solvent used, and the like in Comparative Example 1-1.
- Comparative Example 1-2 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1, except that isopropanol was used in place of the 2% by mass myristic acid isopropanol solution in the step (C). That is, a surface-coated copper filler in which a second coating layer of myristic acid was not formed was prepared.
- Table 2 shows the amine compound used, the aliphatic monocarboxylic acid, the presence or absence of the compound, the added amount thereof, the solvent used, and the like. The IR spectrum of the surface of the obtained surface-coated copper filler having only the first coating layer was measured. The results are shown in FIG. In FIG.
- the peak of N—H bending vibration is observed at 1571 cm ⁇ 1 , indicating that ethylenediamine is coordinated and present on the copper particle surface. That is, it can be judged that ethylenediamine is bonded to the surface of the copper particles by a chemical bond to form the first coating layer.
- Comparative Example 1-3 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that water was used in place of the 50% by mass ethylenediamine aqueous solution in step (A). That is, a surface-coated copper filler in which the first coating layer of ethylenediamine was not formed and the first coating layer was myristic acid was prepared.
- Table 2 shows the amine compound, aliphatic monocarboxylic acid, the presence or absence of the compound, the amount of addition thereof, the solvent used, and the like.
- the IR spectrum of the surface of the surface-coated copper filler having only the first myristic acid coating layer was measured. The results are shown in FIG. In FIG.
- the peak of carboxylate anion is observed at 1429 cm ⁇ 1 , indicating that myristic acid is present by binding to the copper particle surface by electrostatic interaction. That is, it can be determined that myristic acid is bonded to the surface of the copper particles by chemical bonding to form a coating layer.
- Comparative Example 1-4 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that ethylenedimine was changed to 1,4-butanediamine, and IR spectrum measurement was performed. Table 2 shows the amine compound, aliphatic monocarboxylic acid, the presence or absence of the compound, the amount of addition thereof, the solvent used, and the like. In IR spectrum, a peak derived from the N-H deformation vibration and carboxylic acid anions, were observed respectively 1584 cm -1 and 1461cm -1. From the IR spectrum, it can be determined that both 1,4-butanediamine of the first coating layer and myristic acid of the second coating layer are bonded by chemical bonds to form each coating layer.
- Comparative Example 1-5 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that myristic acid was changed to butyric acid, and IR spectrum measurement was performed. Table 2 shows the amine compound, aliphatic monocarboxylic acid, the presence or absence of the compound, the amount of addition thereof, the solvent used, and the like. In IR spectrum, a peak derived from the N-H deformation vibration and carboxylic acid anions, were observed respectively 1555Cm -1 and 1442 cm -1. From the IR spectrum, it can be determined that both the ethylenediamine of the first coating layer and the butyric acid of the second coating layer are bonded by chemical bonding to form each coating layer.
- Comparative Example 1-6 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that myristic acid was changed to lignoceric acid, and IR spectrum measurement was performed. Table 2 shows the amine compound, aliphatic monocarboxylic acid, the presence or absence of the compound, the amount of addition thereof, the solvent used, and the like. In IR spectrum, a peak derived from the N-H deformation vibration and carboxylic acid anions, were observed respectively 1538Cm -1 and 1453cm -1. From the IR spectrum, it can be judged that both the ethylenediamine of the first coating layer and the lignoceric acid of the second coating layer are bonded by chemical bonds to form each coating layer.
- Comparative Example 1-7 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that ethylenedimine was changed to ethylamine, and IR spectrum measurement was performed. Table 2 shows the amine compound, aliphatic monocarboxylic acid, the presence or absence of the compound, the amount of addition thereof, the solvent used, and the like. In IR spectrum, a peak derived from the N-H deformation vibration and carboxylic acid anions, were observed respectively 1522Cm -1 and 1444cm -1. From the IR spectrum, it can be determined that both the ethylamine of the first coating layer and the myristic acid of the second coating layer are bonded by chemical bonds to form each coating layer.
- Comparative Example 1-8 A surface-coated copper filler was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that ethylenediamine was changed to hydrazine and the step (B) was as follows. Table 2 shows the amine compound, aliphatic monocarboxylic acid, the presence or absence of the compound, the amount of addition thereof, the solvent used, and the like. [Step (B)] After stirring of the mixture a was stopped and allowed to stand for 5 minutes, about 800 g of the supernatant was extracted and removed. Subsequently, the precipitate was sufficiently washed with water, and then heated and dried at 80 ° C. for 12 hours to obtain Intermediate 1. The IR spectrum of the surface of Intermediate 1 of Comparative Example 1-8 was measured. The results are shown in FIG.
- Example 2-1 100 g of the surface-coated copper filler produced in Example 1-1, 27 g of a resol type phenolic resin (PL-5208, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.) as a binder, and 1.4 g of 1,4-phenylenediamine as an oxide film removing agent Were mixed. Next, using a planetary mixer (ARV-310, manufactured by Shinkey Co., Ltd.), the mixture was stirred at room temperature for 30 seconds at a rotation speed of 1500 rpm to perform primary kneading.
- a resol type phenolic resin PL-5208, manufactured by Gunei Chemical Industry Co., Ltd.
- the obtained electroconductive composition was apply
- coated to the pattern of width x length x thickness 1 cm x 3 cm x 30 micrometers on the alkali free glass using the metal mask.
- the cured product was produced by heating the glass coated with the pattern at 150 ° C. for 15 minutes.
- the volume resistivity of the obtained cured product was measured by the above method. Table 3 shows the blending amount (g) and volume resistivity of each component of the conductive composition.
- Examples 2-2 to 2-7 and Comparative Examples 2-1 to 2-8 Similar to Example 2-1 using each surface-coated copper filler produced in Examples 1-2 to 1-7 and Comparative Examples 1-1 to 1-8 (Comparative Example 1-1 is an uncoated copper filler)
- each conductive composition and cured product were produced.
- cured material was measured.
- Table 3 shows the blending amount (g) and volume resistivity of each component of each conductive composition.
- Examples 2-1 to 2-7 all have a volume resistivity of 100 ⁇ ⁇ cm or less, that is, pass and are excellent in conductivity. Moreover, even if it heat-processes at 150 degreeC for hardened
- Comparative Examples 2-1 to 2-8 all have a volume resistivity higher than 100 ⁇ ⁇ cm and are unacceptable, and are inferior in conductivity as compared with the Examples. This is thought to be due in part to the poor oxidation resistance of the surface-coated copper fillers of the comparative examples.
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Abstract
Description
さらに、本発明の別の課題は、該表面被覆銅フィラーを含有することにより、高導電性の硬化物を形成し得る導電性組成物を提供することにある。
また、本発明の導電性組成物用の表面被覆銅フィラーの製造方法によれば、高い耐酸化性付与に寄与する特定の第1及び第2被覆層が形成された表面被覆銅フィラーを製造することができる。
さらに、本発明の表面被覆銅フィラーを含有する本発明の導電性組成物は、耐酸化性に優れているので、体積抵抗率が低く高導電性の硬化物を形成することができる。
<表面被覆銅フィラー>
まず、本発明の表面被覆銅フィラーについて説明する。本発明の表面被覆銅フィラーは、導電性組成物用の粒子状銅フィラーであり、銅粒子と、該銅粒子の表面の銅と化学結合および/または物理結合によって結合している式(1)で表されるアミン化合物の第1被覆層と、該第1被覆層上に、前記アミン化合物と化学結合によって結合している炭素数8~20の脂肪族モノカルボン酸の第2被覆層とを有している。
銅粒子の平均粒径は、特に限定されないが、導電性組成物用として用いる場合、導電性組成物がIJ印刷やスクリーン印刷などの各種印刷方法において印刷性可能であるように制御する。具体的には5nm~20μmが好ましい。粒子の自己凝集の抑制、表面積の増加による酸化抑制、または、100μm以下の微細配線を描画する場合は、10nm~10μmの粒径が好ましい。連続印刷性に優れたスクリーン印刷用の導電性組成物用に用いるためには100nm~10μmが好ましい。
本発明において、銅粒子の平均粒径とは、透過型電子顕微鏡または走査型電子顕微鏡で観察して得られる顕微鏡像中、無作為に選ばれた100個の粒子のferet径を相加平均して得られる値を意味するものとする。
また、銅粒子は、1種類でも良いが、異なる形状や平均粒径の銅粒子を混合して用いても良い。
従って、本発明における第1被覆層とは、アミン化合物が銅表面を均一に被覆している層だけでなく、アミン化合物が未吸着の銅表面が一部存在する被覆層をも含むものとする。
なお、銅表面にアミン化合物が吸着して第1被覆層を形成していることは、後述する銅表面のIR測定により確認するものとする。
また、アミン化合物同士が、例えば水素結合等により結合して2分子以上積層している部分があってもよい。
ここで、化学結合とは、脂肪族モノカルボン酸のカルボキシル基とアミン化合物のアミノ基とが静電的な相互作用により結合していることを意味する。ここでいう静電的な相互作用とは、水素結合、イオン間相互作用(イオン結合)などを指す。すなわち、第2被覆層とは、第1被覆層のアミン化合物と静電的な相互作用によって結合している脂肪族モノカルボン酸の層である。理想的には、第1被覆層のアミン化合物と脂肪族モノカルボン酸が1:1で反応して第2被覆層が形成されていることが好ましいが、実際上は、そのような理想状態となることは難しい。従って、一部脂肪族モノカルボン酸と結合していない第1被覆層のアミン化合物があってもよく、また、第2被覆層において、脂肪族モノカルボン酸が物理吸着等により2分子以上が積層して吸着している部分があってもよい。
従って、本発明における第2被覆層とは、第1被覆層と同様、脂肪族モノカルボン酸が第1被覆層を均一に被覆している層だけでなく、脂肪族モノカルボン酸がアミン化合物と結合していない部分が一部存在するように形成されている被覆層をも含むものとする。
なお、脂肪族モノカルボン酸が吸着して第2被覆層を形成していることは、第1被覆層と同様、後述する銅表面のIR測定により確認するものとする。
炭素数が7以下であると、アルキル鎖長が短いため表面被覆銅フィラーの分散性が低くなるおそれがある。また、炭素数21以上では、脂肪族モノカルボン酸の疎水性が高まるために、導電性組成物に使用するバインダーとの相溶性が高くなり、導電性組成物とした際、第2被覆層から脂肪族モノカルボン酸が脱離してバインダー側に溶出しやすくなる。
アミン化合物は、アミノ基が還元性を有するため金属表面の酸化物の除去効果と酸化抑制効果がある。
また、アミン化合物は、脂肪族モノカルボン酸よりもアミノ基の窒素の孤立電子対の効果により金属に対する配位能が高く、脂肪族モノカルボン酸よりも強い結合で銅表面と結びつくため、脂肪族モノカルボン酸よりも銅粒子の表面被覆率が高いと考えられる。また、アミン化合物は、脂肪族モノカルボン酸と静電的な相互作用による結合を形成しやすい。したがって、表面被覆率が高いアミン化合物で銅粒子表面を被覆した後、脂肪族モノカルボン酸でさらにその外側を被覆することで、脂肪族モノカルボン酸を銅粒子に直接被覆するよりも、高い表面被覆率で脂肪族モノカルボン酸を銅粒子に被覆することができる。そのため、本発明の表面被覆銅フィラーは、アミン化合物の酸化抑制効果と脂肪族モノカルボン酸の高い被覆率により、脂肪族モノカルボン酸のみを被覆した銅フィラーよりも高い耐酸化性を有している。
一例として、図1にエチレンジアミンおよびミリスチン酸により被覆された表面被覆銅フィラーのIRスペクトルを示す(後述の実施例1-1)。
被覆に用いたアミン化合物を単独で測定した場合は、N-H変角振動のピークが1598cm-1に出現する(図2)のに対して、表面被覆銅フィラーに観測されるN-H変角振動のピークは1576cm-1と低波数側にシフトしており、アミン化合物が銅粒子表面に配位して存在していることを示している。また、図1において、脂肪族モノカルボン酸のC=O伸縮振動のピークが1700cm-1に観察されず、カルボン酸アニオン(-COO-)のピークが1413cm-1に観測されており、カルボン酸がアミン化合物と静電的な相互作用により結合して存在していることを示している。
次に、本発明の表面被覆銅フィラーの製造方法について説明する。
本発明の表面被覆銅フィラーは、下記の工程(A)~(E)を有する方法により製造することができる。好ましくは、工程(A)の前に、以下に説明する前処理工程を実施する。銅粒子は、その製造に由来する銅塩、分散剤、酸化銅等の不純物を表面に付着させている場合があるため、工程(A)の前にこれらの不純物を除去することが好ましい。それによって、水等の高極性溶媒への銅粒子の分散性の向上や、銅粒子表面のアミン化合物および脂肪族モノカルボン酸の被覆率を向上させることができるからである。
本発明の製造方法の前に実施することが好ましい前処理工程は、上記不純物を銅粒子表面から除去できれば特にその方法に限定はないが、例えば、有機溶剤または酸を用いた洗浄方法がある。
有機溶剤としては、種類は特に制限されないが、銅粒子表面への濡れ性がよく、洗浄処理後に除去しやすいものがよく、単独もしくは混合して用いることができる。具体的にはアルコール類、ケトン類、炭化水素類、エーテル類、ニトリル類、イソブチロニトリル類、水ならびに1-メチル-2-ピロリドン等が挙げられる。
酸としては、有機酸、無機酸が好適に用いることができる。有機酸としては、酢酸、グリシン、アラニン、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、マロン酸等が挙げられる。無機酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、臭化水素、リン酸などが挙げられる。酸の濃度としては、0.1~50質量%が好ましく、反応熱を抑制するため、0.1~10質量%がより好ましい。0.1質量%未満であると不純物の除去が不十分となるおそれがあり、50質量%を超えても効果に差はなく、不純物除去コストが高くなるおそれがある。
なお、酸による洗浄処理を実施した場合は、銅粒子表面への酸の残留を防止するため、酸洗浄後に水や有機溶剤でさらに洗浄することが好ましい。
本発明の製造方法の工程(A)は、銅粒子表面に式(1)で表されるアミン化合物を被覆する工程である。
具体的には、アミン化合物を含むアミン化合物溶液に、前処理を行った銅粒子または前処理を行っていない銅粒子を投入し混合して混合物aとし、当該混合物aを撹拌することによって、銅粒子表面にアミン化合物の第1被覆層を形成させる。撹拌方法は特に限定されず、銅粒子とアミン化合物が十分接触するように撹拌すればよく、パドル撹拌機、ラインミキサー等、公知の撹拌機を用いて一般的な撹拌方法を用いればよい。
また、処理時間つまり混合時間は特に限定はないが、5分間~10時間が好ましい。また、製造コストの点で、5分間~3時間がより好ましい。5分間未満であると、アミン化合物による被覆が不十分となるおそれがあり、10時間を超えると、アミン化合物が大気中から混入してくる二酸化炭素と塩を形成し、表面被覆銅フィラー中に不純物として残留するおそれがある。
工程(B)は、第1被覆層の形成に使用されなかった遊離のアミン化合物を含むアミン化合物溶液を上記混合物aから除去し、第1被覆層形成銅粒子を含有する中間体1を得る工程である。すなわち、過剰のアミン化合物溶液を除去する工程である。このとき、過剰のアミン化合物を完全に除去する必要はなく、自然沈降もしくは遠心分離による分離によって、または濾過によって上記中間体1を得ることができる。つまり、中間体1中には少量の遊離アミン化合物および溶媒が含まれているが、そのまま次の工程(C)に移行してよい。操作が簡便である点で、第1被覆層が形成された銅粒子を自然沈降によって沈降させた後、上澄みのアミン化合物溶液をデカンテーション、またはアスピレーターによる吸引によって除去する方法が好ましい。
また、当該除去後の沈殿物または濾過物を、アミン化合物および炭素数8~20の脂肪族モノカルボン酸の両者を溶解可能な溶媒で洗浄して中間体1としてもよい。当該洗浄により中間体1への遊離アミン化合物の混入量を低減できるので好ましい。ただし、遊離のアミン化合物を完全に除去することを目的として水洗等を実施すると、第1被覆膜を形成したアミン化合物も銅表面から脱離して除去されるおそれがあるので好ましくない。
なお、中間体1を乾燥させて含有溶媒(アミン化合物溶液の溶媒)を低減させてもよいが、この段階で乾燥させると銅表面が酸化されるおそれがあるので、乾燥、特に加熱乾燥は実施しない方が好ましい。
従って、中間体1中のアミン化合物量は、第1被覆層を形成するアミン化合物と遊離アミン化合物の合計量として、銅粒子量の10質量%以下にするのが好ましい。脂肪族モノカルボン酸の第2被覆層形成に影響を与えない点で、1.0質量%以下にするのがより好ましい。なお、中間体1中のアミン化合物量は、上澄み液等に含まれるアミン化合物量を測定し、工程(A)で使用したアミン化合物量との差から求めることができる。
工程(C)は、中間体1と、炭素数8~20の脂肪族モノカルボン酸を含む脂肪族モノカルボン酸溶液とを混合して混合物bを調製して、第1被覆層上に炭素数8~20の脂肪族モノカルボン酸の第2被覆層を形成する工程である。
具体的には、上記中間体1に炭素数8~20の脂肪族モノカルボン酸を含む脂肪族モノカルボン酸溶液を加え混合して混合物bとし、当該混合物bを撹拌することによって、第1被覆層上に脂肪族モノカルボン酸の第2被覆層を形成させる。なお、炭素数8~20の脂肪族モノカルボン酸を含む脂肪族モノカルボン酸溶液に、上記中間体1を投入し混合して混合物bとしてもよい。撹拌方法は特に限定されず、第1被覆層が形成された銅粒子と脂肪族モノカルボン酸が十分接触するように撹拌すればよく、パドル撹拌機、ラインミキサー等、公知の撹拌機を用いて一般的な撹拌方法を用いればよい。
好ましい溶媒は、アルコール類、ケトン類、エーテル類、ニトリル類、スルホキシド類、ピロリドン類から選ばれる1種類以上を含む溶剤である。具体的には、アルコール類は、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、1-ペンタノール、tert-アミルアルコール、エチレングリコール、ブトキシエタノール、メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルおよびジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。ケトン類は、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。エーテル類は、ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどが挙げられる。ニトリル類は、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリルおよびイソブチロニトリルが挙げられる。スルホキシド類では、ジメチルスルホキシドが挙げられる。ピロリドン類としては、1-メチル-2-ピロリドンなどが挙げられる。
また、処理時間つまり混合時間は特に限定はないが、5分間~10時間が好ましい。また、製造コストの点で、5分間~3時間がより好ましい。5分間未満であると、脂肪族モノカルボン酸による被覆が不十分となるおそれがあり、10時間を超えると、銅-アミン化合物-脂肪酸の錯体として脱離した成分が表面被覆銅フィラー中に残留するおそれがあり、導電性組成物の導電性に悪影響を与える可能性があるため好ましくない。
工程(D)は、第2被覆層の形成に使用されなかった遊離の脂肪族モノカルボン酸を含む脂肪族モノカルボン酸溶液を上記混合物bから除去し、第1および第2被覆層形成銅粒子を含有する中間体2を得る工程である。具体的には、濾過によって中間体2を得ることができる。濾過方法としては、公知の方法を適用でき、自然濾過、減圧濾過、加圧濾過等を例示できる。また、遊離の脂肪族モノカルボン酸および遊離のアミン化合物を可能な限り除去する点で、濾過物を、炭素数8~20の脂肪族モノカルボン酸およびアミン化合物の両者を溶解可能な溶媒で洗浄して中間体2とすることが好ましい。洗浄によって、遊離の脂肪族モノカルボン酸量を低減することにより、導電性組成物としたときの該組成物の密着性が良好となる。
工程(E)は、上記中間体2を乾燥させて本発明の表面被覆銅フィラーを得る工程である。
当該乾燥方法には特に限定はないが、例えば、減圧乾燥や凍結乾燥を例示でき、製造コストの点で減圧乾燥が好ましい。乾燥温度としては、20~120℃が好ましい。20℃未満では乾燥時間が長くなるおそれがあり、120℃より高い温度では、銅が酸化されるおそれがある。減圧度、乾燥温度、および乾燥時間は、各々の条件の組み合わせおよび使用した溶媒の種類等によって適宜決定すればよく、乾燥後の表面被覆銅フィラー中の溶媒量が1質量%以下になる程度まで乾燥させ得る条件であれば好ましい。
以上の製造方法により、粒子状の表面被覆銅フィラーを製造することができる。
つづいて、本発明の表面被覆銅フィラーを含有する導電性組成物について説明する。
本発明の表面被覆銅フィラーを含有する導電性組成物とは、本発明の表面被覆銅フィラーとバインダーおよび/または溶剤を含む組成物である。具体的には、表面被覆銅フィラーをバインダーに分散したペースト、または表面被覆銅フィラーを溶剤に分散させたナノ粒子インクが挙げられる。
ナノ粒子インクタイプの導電性組成物とする場合は、表面被覆銅フィラーに使用する銅粒子の粒径は5~100nmであることが好ましい。
具体的には、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、オキサジン樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、キシレン樹脂、アクリル樹脂、オキセタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、オリゴエステルアクリレート樹脂、ビスマレイドトリアジン樹脂、フラン樹脂などが挙げられる。光硬化性樹脂としては、シリコン樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。
また、熱可塑性樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル-スチレン共重合樹脂、ポリメチルメタクリル、ポリビニールアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。
これらのバインダーはいずれか1種類を用いてもよく、2種類以上を混合して用いても良い。
<赤外吸収(IR)スペクトル分析>
測定器機種;FT/IR-6100(日本分光(株)製)
測定方法:ATR法、分解;2cm-1、積算回数;80回
<体積抵抗率評価>
体積抵抗率はJIS K 7194に準拠して測定し、評価した。
測定器機種:抵抗率計MCP-T610[三菱化学(株)製]、測定条件;4探針法
プローブ:ASP 試料寸法;50mm×50mm、膜厚;1~30μm、測定回数;5回
実施例および比較例に使用する銅粒子を次のように洗浄した。
銅粒子(1400YP;粒径 6.9μm、比表面積 0.26m2/g、三井金属鉱業株式会社製)220gを、トルエン352gとイソプロパノール88gの混合液に投入し、攪拌して分散させながら70℃で30分間還流させた。還流後、減圧濾過により、銅粒子含有混合液からトルエンおよびイソプロパノールを除去した。濾別した銅粒子を3.5%塩酸水溶液440gに投入し、30℃で30分間攪拌した。撹拌後、減圧濾過により、銅粒子含有塩酸水溶液から塩酸水溶液を除去した。つづいて、濾別した銅粒子をイソプロパノール440gに投入し、30℃で15分間攪拌した。撹拌後、減圧濾過により、銅粒子含有イソプロパノールからイソプロパノールを除去し、濾別した銅粒子を25℃で12時間減圧乾燥して、前処理実施銅粒子を得た。
なお、減圧濾過は、5C濾紙の桐山ロートをダイヤフラムポンプで減圧することで実施した。また、減圧乾燥は、濾別した銅粒子を真空オーブン内に入れ、該オーブンをオイルポンプで減圧することで実施した。
以下、各実施例および比較例に示す製造方法により表面被覆銅フィラーを製造した。ただし、比較例1-1は表面被覆がなされていない、上記前処理実施銅粒子である。
[工程(A)]
前処理実施銅粒子200gを、水600g中に投入し、25℃で攪拌しながら窒素バブリングを30分間行った。該銅粒子含有水を60℃まで昇温した後、50質量%のエチレンジアミン水溶液400gを30mL/分で滴下し、60℃を保持して40分間攪拌を行って混合物aを調製した。撹拌は、メカニカルスターラーを使用し、回転数150rpmで実施した。以下、撹拌は同様の撹拌装置を使用して同じ回転数で行った。
[工程(B)]
混合物aの撹拌を止めて5分間静置した後、上澄み液約800gを抜き取って除去した。つづいて、沈殿物に洗浄用溶媒としてイソプロパノール800gを添加し、30℃で3分間攪拌を行った。撹拌を止めて5分間静置した後、上澄み液約800gを抜き取って除去し、中間体1を得た。
[工程(C)]
中間体1に2質量%のミリスチン酸のイソプロパノール溶液1000gを添加して混合物bとし、30℃で30分間攪拌を行った。
[工程(D)]
混合物bの攪拌停止後、5C濾紙を置いた桐山ロートに混合物bを入れ、ダイヤフラムポンプで減圧する減圧濾過によりミリスチン酸のイソプロパノール溶液を除去し、中間体2を得た。
[工程(E)]
中間体2を真空オーブン内に入れてオイルポンプで減圧し、25℃で3時間減圧乾燥することにより表面被覆銅フィラーを得た。
図1は、実施例1-1の表面被覆銅フィラーのIRスペクトルを示している。
被覆に用いたエチレンジアミンを単独で測定した場合は、N-H変角振動のピークが1598cm-1に出現する(図2)のに対して、表面被覆銅フィラーに観測されるN-H変角振動のピークは1576cm-1と低波数側にシフトしており、エチレンジアミンが銅粒子表面に配位して存在していることを示している。また、図1において、ミリスチン酸のC=O伸縮振動のピークが1700cm-1に観察されず、カルボン酸アニオン(-COO-)のピークが1413cm-1に観測されており、ミリスチン酸がアミン化合物と静電的な相互作用により結合して存在していることを示している。
IRスペクトルから、第1被覆層のエチレンジアミンおよび第2被覆層のミリスチン酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジアミンをヒドラジンに変更してその濃度を30質量%とし、ミリスチン酸をカプリル酸に変更してその濃度を3質量%とし、工程(B)の洗浄溶媒をメタノールとし、およびカプリル酸を溶解する溶媒をメタノールとした以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。使用したアミン化合物及び脂肪族モノカルボン酸、これらの添加量、並びに使用溶媒等を表1に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1533cm-1および1473cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層のヒドラジンおよび第2被覆層のカプリル酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジアミンを1,3-プロパンジアミンに変更してその濃度を20質量%とし、ミリスチン酸をアラキジン酸に変更してその濃度を1質量%とし、工程(B)の洗浄溶媒をn-プロパノールとし、およびアラキジン酸を溶解する溶媒をn-プロパノールとした以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。使用したアミン化合物及び脂肪族モノカルボン酸、これらの添加量、並びに使用溶媒等を表1に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1538cm-1および1445cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層の1,3-プロパンジアミンおよび第2被覆層のアラキジン酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジアミンをジエチレントリアミンに変更した以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。使用したアミン化合物及び脂肪族モノカルボン酸、これらの添加量、並びに使用溶媒等を表1に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1560cm-1および1451cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層のジエチレントリアミンおよび第2被覆層のミリスチン酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジアミンをトリエチレンテトラアミンに変更した以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。使用したアミン化合物及び脂肪族モノカルボン酸、これらの添加量、並びに使用溶媒等を表1に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1565cm-1および1456cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層のトリエチレンテトラアミンおよび第2被覆層のミリスチン酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジアミンの濃度を50質量%から10質量%に変更し、ミリスチン酸をラウリン酸に変更してその濃度を2質量%とし、工程(B)の洗浄溶媒をエタノールとし、ラウリン酸を溶解する溶媒をエタノールとし、および工程(E)の乾燥温度を25℃から80℃とした以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。使用したアミン化合物及び脂肪族モノカルボン酸、これらの添加量、並びに使用溶媒等を表1に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1560cm-1および1451cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層のエチレンジアミンおよび第2被覆層のラウリン酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジアミンをエチレンジアミンとトリエチレンテトラアミンの質量比1:1の混合物に変更し、ミリスチン酸をラウリン酸とミリスチン酸の質量比1:1の混合物に変更した以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。使用したアミン化合物及び脂肪族モノカルボン酸、これらの添加量、並びに使用溶媒等を表1に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1555cm-1および1440cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層のエチレンジアミンおよびトリエチレンテトラアミン、ならびに第2被覆層のラウリン酸およびミリスチン酸のいずれも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
第1および第2被覆層を形成していない、上記前処理実施銅粒子自体の粒子表面のIRスペクトルを測定した。当然、被覆層に由来するピークは認められなかった。
なお、比較例1-1における、アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、その使用の有無、およびこれらの添加量、ならびに使用溶媒等を表2に示す。
工程(C)において、2質量%のミリスチン酸のイソプロパノール溶液の代わりにイソプロパノールを用いた以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製した。すなわち、ミリスチン酸の第2被覆層が形成されていない表面被覆銅フィラーを調製した。使用したアミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、その使用の有無、およびこれらの添加量、ならびに使用溶媒等を表2に示す。
得られた第1被覆層のみを有する表面被覆銅フィラーの表面のIRスペクトルを測定した。結果を図3に示す。
図3において、N-H変角振動のピークが1571cm-1に観測され、エチレンジアミンが銅粒子表面に配位して存在していることを示している。すなわち、エチレンジアミンは化学結合により銅粒子表面に結合して第1被覆層を形成していると判断できる。
工程(A)において、50質量%のエチレンジアミン水溶液の代わりに水を用いた以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製した。すなわち、エチレンジアミンの第1被覆層が形成されておらず、第1被覆層がミリスチン酸である表面被覆銅フィラーを調製した。アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、その使用の有無、およびこれらの添加量、ならびに使用溶媒等を表2に示す。
得られたミリスチン酸の第1被覆層のみを有する表面被覆銅フィラーの表面のIRスペクトルを測定した。結果を図4に示す。
図4において、カルボン酸アニオンのピークが1429cm-1に観測されており、ミリスチン酸が銅粒子表面と静電的な相互作用により結合して存在していることを示している。すなわち、ミリスチン酸は化学結合により銅粒子表面に結合して被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジミンを1,4-ブタンジアミンに変更した以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、その使用の有無、およびこれらの添加量、ならびに使用溶媒等を表2に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1584cm-1および1461cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層の1,4-ブタンジアミンおよび第2被覆層のミリスチン酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
ミリスチン酸を酪酸に変更した以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、その使用の有無、およびこれらの添加量、ならびに使用溶媒等を表2に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1555cm-1および1442cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層のエチレンジアミンおよび第2被覆層の酪酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
ミリスチン酸をリグノセリン酸に変更した以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、その使用の有無、およびこれらの添加量、ならびに使用溶媒等を表2に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1538cm-1および1453cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層のエチレンジアミンおよび第2被覆層のリグノセリン酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジミンをエチルアミンに変更した以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製し、IRスペクトル測定を行った。アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、その使用の有無、およびこれらの添加量、ならびに使用溶媒等を表2に示す。
IRスペクトルにおいて、N-H変角振動およびカルボン酸アニオンに由来するピークが、それぞれ1522cm-1および1444cm-1に観測された。
IRスペクトルから、第1被覆層のエチルアミンおよび第2被覆層のミリスチン酸の両者とも化学結合により結合して各被覆層を形成していると判断できる。
エチレンジアミンをヒドラジンに変更し、工程(B)を以下の通りとする以外は、実施例1-1と同様にして表面被覆銅フィラーを調製した。アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、その使用の有無、およびこれらの添加量、ならびに使用溶媒等を表2に示す。
[工程(B)]
混合物aの撹拌を止めて5分間静置した後、上澄み液約800gを抜き取って除去した。つづいて、沈殿物を水で十分に洗浄した後、80℃で12時間加熱乾燥させて中間体1を得た。比較例1-8の中間体1の表面のIRスペクトルを測定した。結果を図5に示す。
図5において、N-H変角振動のピークが観測されず、アミン化合物は銅表面に存在していないことが判る。水による洗浄により、第1被覆層を形成したヒドラジンも脱離して除去されたためである。
また、調製した表面被覆銅フィラーのIRスペクトルを測定した。当該IRスペクトルにおいて、カルボン酸アニオンのピークが1430cm-1に観測され、ミリスチン酸が化学結合により銅粒子表面に結合して被覆層を形成していると判断できる。
実施例1-1~1-7および比較例1-1~1-8で得た表面被覆銅フィラー(比較例1-1は未被覆の銅フィラー)を含有する導電性組成物および硬化物を、以下のようにして製造した。さらに、得られた硬化物の体積抵抗率を上記の方法によって測定した。
体積抵抗率が低いほど耐酸化性が優れるものとする。また、一般に電子デバイス用の導体は、体積抵抗率が100μΩ・cm以下が望ましいとされているため、100μΩ・cm以下の体積抵抗率を示す硬化物を合格とする。
実施例1-1で製造した表面被覆銅フィラー100g、バインダーとしてレゾール型フェノール樹脂(PL-5208、群栄化学工業(株)製) 27g、酸化膜除去剤として1,4-フェニレンジアミン1.4gを混合した。次に、プラネタリーミキサー(ARV-310、(株)シンキー製)を用いて、室温下、回転数1500rpmで30秒間撹拌し、1次混練を行った。
次に、3本ロールミル(EXAKT-M80S、(株)永瀬スクリーン印刷研究所製)を用いて、室温、ロール間距離5μmの条件下で5回通すことで、2次混練を行った。
ついで、2次混練で得られた混練物に、溶剤としてエチルカルビトールアセテート2.6gを加え、プラネタリーミキサーを用いて、室温、真空条件下、回転数1000rpmで90秒間撹拌し脱泡混練することにより導電性組成物を製造した。
得られた導電性組成物を、無アルカリガラス上に、メタルマスクを用いて、幅×長さ×厚み=1cm×3cm×30μmのパターンに塗布した。パターンを塗布したガラスを150℃で15分間加熱することにより硬化物を製造した。得られた硬化物の体積抵抗率を上記の方法によって測定した。導電性組成物の各成分の配合量(g)および体積抵抗率の測定結果を表3に示す。
実施例1-2~1-7および比較例1-1~1-8で製造した各表面被覆銅フィラー(比較例1-1は未被覆銅フィラー)を用いて、実施例2-1と同様にして各導電性組成物および硬化物を製造した。また、得られた各硬化物の体積抵抗率を測定した。各導電性組成物の各成分の配合量(g)および体積抵抗率の測定結果を表3に示す。
Claims (5)
- 前記脂肪族モノカルボン酸が、炭素数10~18の直鎖飽和脂肪族モノカルボン酸である、
請求項1に記載の表面被覆銅フィラー。 - (A)銅粒子と、式(1)で表されるアミン化合物を含むアミン化合物溶液とを混合して混合物aを調製して、前記銅粒子表面に前記アミン化合物の第1被覆層を形成する工程、
(B)前記第1被覆層の形成に使用されなかった遊離の前記アミン化合物を含むアミン化合物溶液を前記混合物aから除去し、第1被覆層形成銅粒子を含有する中間体1を得る工程、
(C)前記中間体1と、炭素数8~20の脂肪族モノカルボン酸を含む脂肪族モノカルボン酸溶液とを混合して混合物bを調製して、前記第1被覆層上に前記脂肪族モノカルボン酸の第2被覆層を形成する工程、
(D)前記第2被覆層の形成に使用されなかった遊離の前記脂肪族モノカルボン酸を含む脂肪族モノカルボン酸溶液を前記混合物bから除去し、第1および第2被覆層形成銅粒子を含有する中間体2を得る工程、および
(E)前記中間体2を乾燥させる工程、を有する、
導電性組成物用の表面被覆銅フィラーの製造方法。
- 前記工程(D)と工程(E)との間に、前記脂肪族モノカルボン酸溶液用の溶媒で、前記中間体2を洗浄する工程をさらに備える、
請求項3に記載の表面被覆銅フィラーの製造方法。 - 請求項1又は2に記載の表面被覆銅フィラーを含有する導電性組成物。
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