(57)【要約】【課題】ポリマー型銅ペーストならびに焼成型銅ペースト用として、高充填可能で、しかもファインパターン印刷にも対応できる微細な導電ペースト用銅粉を提供する。【解決手段】一次粒子径が３μｍ以下の電解銅粉あるいは還元銅粉に物理的応力を加えた微細盤状銅粉であって、平均粒子径が０．５〜４μｍ、アスペクト比が１．２〜２であることを特徴とする導電ペースト用銅粉。その好ましい製造方法として、電解銅粉あるいは還元銅粉をボールミルに投入し、１／４〜５／６４インチ径のスチールボールを媒体とし、銅粉に対して脂肪酸を０．０２〜０．５ｗｔ％添加し、空気中あるいは不活性雰囲気中で銅粉を分散しながら加工することを特徴とする導電ペースト用銅粉の製造方法。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次粒子径が３μｍ以下の電解銅粉あるいは還元銅粉に物理的応力を加えた微細盤状銅粉であって、平均粒子径が０．５〜４μｍ、アスペクト比が１．２〜２であることを特徴とする導電ペースト用銅粉。
【請求項２】
電解銅粉あるいは還元銅粉をボールミルに投入し、１／４〜５／６４インチ径のスチールボールを媒体とし、銅粉に対して脂肪酸を０．０２〜０．５ｗｔ％添加し、空気中あるいは不活性雰囲気中で銅粉を分散しながら加工することを特徴とする導電ペースト用銅粉の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の実装分野において導電ペースト用金属粉として使用する銅粉に関するものである。詳しくは、スルーホール用あるいは外部電極用ポリマー型銅ペースト、ならびに焼成型銅ペーストとして高性能が得られる、単分散した微細な特有形状の銅粉及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から導電ペースト用としてアトマイズ法、電解法、還元法などの製造方法による球状あるいは粒状銅粉が使用されてきた。しかし、印刷性や沈降性改善のため、銅粉を機械的に片状加工する方法が提案されてきた。具体的には粒状アトマイズ粉を媒体撹拌ミルで円盤状にする方法（特開２００２−１５６２２号公報）が提案されているが、平均粒径が７μｍ以上と大きくスルーホール用ポリマー型銅ペーストには可能だが、近年のファインパターン印刷には５μｍ以下の粒子径が要求され使用が難しくなってきた。
【０００３】
また微細銅粉をスラリー状でビーズミルで片状にする方法（特開平４−５６７０１号公報、特開２０００−８０４０９号公報）が提案されているが、いずれも粒子径が大きくファインパターン印刷には使用が難しい。また扁平率も大きいため、ペースト中に銅粉を高充填できず、はんだ濡れ性など部品実装に多くの問題があった。電子部品の実装分野において、スクリーンのファインパターン化に対応でき、ペーストに銅粉を高充填しても印刷適性を悪くしない銅粉が要求されているが、まだ開発されていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はポリマー型ペースト用ならびに焼成型ペースト用銅粉として、高充填でき、しかもファインパターン化にも対応可能な銅粉を提供するものである。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
すなわち本発明は、一次粒子径が３μｍ以下の電解銅粉あるいは還元銅粉に物理的応力を加えた微細盤状銅粉であって、平均粒子径が０．５〜４μｍ、アスペクト比が１．２〜２であることを特徴とする導電ペースト用銅粉である。その好ましい製造方法として、一次粒子径が３μｍ以下の電解銅粉あるいは還元銅粉をボールミルに投入し、１／４〜５／６４インチ径のスチールボールを媒体とし、銅粉に対して脂肪酸を０．０２〜０．５ｗｔ％添加し、空気中あるいは不活性雰囲気中で銅粉を分散しながら物理的応力を加えることを特徴とする導電ペースト用銅粉の製造方法を提供するものである。
【０００６】
本発明の電解銅粉とは、水溶液から電解析出した電解銅粉（例えば特開昭６２−１９９７０５号公報）、微細電解銅粉（例えば特開平４−８８１０４号公報）で、析出した電解銅粉の一次粒子径が３μｍ以下の銅粉が使用できる。還元銅粉とは水溶液中の銅化合物を還元剤で還元析出した銅粉（例えば特開平１−２９０７０６号公報、特開平２−３４７０８号公報）で、還元銅粉の一次粒子径が３μｍ以下の銅粉が使用できる。
【０００７】
アトマイズ法による銅粉はファインパターンに対応できる３μｍ以下の粒子径の製造が難しく、また物理的応力を加え加工しても効果が少ない。ボールミルで加工する際に使用する媒体は１／４〜５／６４インチ径のスチールボールが好ましい。それよりも大きい径のスチールボールでは粉砕力が強い為、微細な粉砕粉が発生し片状化も進みアスペクト比が大きくなる。また微細銅粉同士が圧接し大きなフレークとなる。
【０００８】
またそれよりも小さい径のスチールボールでは銅粉に与える物理的応力が小さいため、目的とする形状の銅粉を得る為には長時間かかる。ボール径は加工する銅粉の一次粒子径の大きさやボールミルの回転数によって本発明の形状になるように選定すれば良い。凝集防止のための助剤はステアリン酸やパルミチン酸などの脂肪酸が好ましく、粒子径が大きくアスペクト比が小さい銅粉を製造する場合は０．０２ｗｔ％添加と少ない方が良い。
【０００９】
しかし平均粒子径が２μｍ以下でアスペクト比が１．５以上の導電ペースト用銅粉を製造する場合は、銅粉に対して０．０５〜０．２ｗｔ％添加するのが好ましい。脂肪酸を０．５％より多く銅粉に添加すると、粉砕が行われ微粉が発生したり、また焼成型銅ペースト用には不純物として好ましくない場合がある。ボールミル体内雰囲気は空気で良いが、窒素封入など不活性雰囲気中で加工しても良い。
【００１０】
このようにボールミルを微細銅粉に物理的応力を加える分散加工機として使用すると、本発明の平均粒子径０．５〜４μｍ、アスペクト比１．２〜２の導電ペースト用として最適な特有形状の銅粉が容易に製造できる。なお、アスペクト比とは粒子形状の相当直径／厚さの比で、球形の場合その数値は１．０で、片平状になると数値が大となる。ボールミル以外の媒体撹拌ミルやビーズミルでは粉砕力が強く微粉が多く発生し、また片状化も進み（アスペクト比１０以上）、本発明の形状の盤状銅粉を得るのが非常に難しい。
【００１１】
平均粒子径が０．５μｍより細かいと、物理的応力を加えアスペクト比１．２〜２の銅粉でもペースト中での分散性や銅粉の高充填が難しくなる。また平均粒子径が４μｍより大きいと、ファインパターン印刷では均一に印刷できない。平均粒子径が０．５〜４μｍでアスペクト比が１．２〜２であることが重要である。すなわち球形よりもやや片状形状である盤状であることが、ペーストに銅粉を高充填でき、かつ印刷性や塗膜の平滑性を向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の導電ペースト用銅粉が優れた性能を示す理由として、
▲１▼電解あるいは還元銅粉は水溶液から析出した銅粉であるため、結晶粒が大きく、アトマイズ粉より軟らかい。また電解あるいは還元銅粉の表面は銅の結晶面となり平滑でない。また銅粉粒子内部もアトマイズ粉より緻密でない。このような特性を有する、電解銅粉あるいは還元銅粉に外部から物理的応力を加えると、容易に表面が平滑になる。その結果、吸油量が減少し、銅粉の分散性が向上し、充填率が上がるのであろう。
▲２▼アスペクト比が１．２〜２である事は、球形あるいは多面体形状から一方向が薄い、やや厚みのある盤状形状になっている。この形状が銅ペーストの流動性を良くし、印刷適性も向上するのであろう。また塗膜の平滑性も良くなり、電子部品の実装に好ましい効果が得られる。
【００１３】
【実施例】
本発明の構成を詳しく説明すれば次の通りである。尚、これにより発明の製造方法ならびに用途が限定されるものでない。
【００１４】
（実施例１）
本発明の出発原料として、硫酸銅水溶液から析出した一次粒子径３μｍの電解銅粉を使用した。この電解銅粉に物理的応力を加える方法としてボールミルを用いた。ボールミルによる加工条件は、電解銅粉投入量４ｋｇ、媒体として１／４インチ径のスチールボール１０ｋｇ、電解銅粉に対して０．０２ｗｔ％のステアリン酸を添加、空気中でボールミルの回転数４０ｒｐｍで２時間運転した。その結果、電子顕微鏡で観察すると平均粒子径４μｍでアスペクト比１．３の厚みのある盤状銅粉が得られた。本発明の銅粉をスルーホール用ポリマー型銅ペーストに使用したところ、高充填しても流動性に優れており、また焼成型銅ペースト用にも最適であった。
【００１５】
（実施例２）
本発明の出発原料として、硫酸銅水溶液から析出した一次粒子径１μｍの電解銅粉を使用した。この電解銅粉に物理的応力を加える方法としてボールミルを用いた。ボールミルによる加工条件は、電解銅粉投入量２ｋｇ、媒体として１／８インチ径のスチールボール１０ｋｇ、電解銅粉に対して０．１ｗｔ％のステアリン酸を添加、空気中でボールミルの回転数４０ｒｐｍで３時間運転した。その結果、電子顕微鏡で観察すると平均粒子径２μｍでアスペクト比２のやや厚みのある盤状銅粉が得られた。本発明の銅粉をポリマー型銅ペーストに使用したところ、高充填しても印刷適性に優れた銅ペーストが製造できた。
【００１６】
（実施例３）
本発明の出発原料として、硫酸銅水溶液から析出した一次粒子径１．５μｍの電解銅粉を使用した。この電解銅粉に物理的応力を加える方法としてボールミルを用いた。ボールミルによる加工条件は、電解銅粉投入量２ｋｇ、媒体として１／８インチ径のスチールボール１０ｋｇ、電解銅粉に対して０．０５ｗｔ％のステアリン酸を添加、空気中でボールミルの回転数４０ｒｐｍで１時間運転した。その結果、電子顕微鏡で観察すると平均粒子径１．８μｍでアスペクト比１．２の丸みのある盤状銅粉が得られた。本発明の銅粉をポリマー型銅ペーストに使用したところ、高充填しても印刷適性に優れた銅ペーストが製造できた。焼成型としても緻密な塗膜が得られる銅ペーストが製造できた。
【００１７】
（実施例４）
本発明の出発原料として、酸化銅を水溶液中で還元した一次粒子径２μｍの還元銅粉を使用した。この還元銅粉に物理的応力を加える方法としてボールミルを用いた。ボールミルによる加工条件は、還元銅粉投入量２ｋｇ、媒体として３／１６インチ径のスチールボール１０ｋｇ、還元銅粉に対して０．０５ｗｔ％のステアリン酸を添加、空気中でボールミルの回転数４０ｒｐｍで２時間運転した。その結果、電子顕微鏡で観察すると平均粒子径３μｍでアスペクト比１．５の厚みのある盤状銅粉が得られた。本発明の銅粉をスルーホール用ポリマー型銅ペーストに使用したところ、高充填しても流動性に優れており、また焼成型銅ペースト用にも最適であった。
【００１８】
（実施例５）
本発明の出発原料として、酸化銅を水溶液中で還元した一次粒子径０．３μｍの還元銅粉を使用した。この還元銅粉に物理的応力を加える方法としてボールミルを用いた。ボールミルによる加工条件は、還元銅粉投入量１ｋｇ、媒体として５／６４インチ径のスチールボール１０ｋｇ、還元銅粉に対して０．５ｗｔ％のパルミチン酸を添加、窒素を封入した雰囲気中でボールミルの回転数２５ｒｐｍで８時間運転した。その結果、電子顕微鏡で観察すると平均粒子径０．５μｍでアスペクト比１．６の厚みのある細かい盤状銅粉が得られた。本発明の銅粉をポリマー型銅ペーストに使用したところ、従来の還元粒状銅粉より高充填でき、しかもファインパターン印刷後の塗膜表面外観も平滑であった。
【００１９】
【発明の効果】
電子部品の実装分野では、安価な銅粉を使用したポリマー型銅ペーストあるいは焼成型銅ペーストの開発が進められている。本発明の導電ペースト用銅粉を使用すればペースト中に銅粉を高充填でき、新しい銅ペーストの開発が可能となった。また電子部品の高密度化にともなうファインパターン印刷にも対応可能な銅ペーストの製造もできるようになった。