(57)【要約】【課題】スルーホールペースト用、焼成ペースト用、放熱用充填材用として印刷特性を悪くしない高充填可能な銅粉末を提供する。【解決手段】銅粉末に脂肪酸を０．０２〜０．５重量％均一に被覆した、平均粒子径３〜１０μｍの球状と円盤状の粒子が混在した、タップ密度値が５．１ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする銅粉末。その好ましい製造方法として、平均粒子径２．５〜８μｍの球状銅粉末に脂肪酸を０．０２〜０．５重量％添加し、１／１６〜１／４インチの球状媒体を用いて、粉砕機で物理的に銅粉末に脂肪酸を被覆しながら円盤状加工することを特徴とする製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
脂肪酸で均一に被覆した平均粒子径３〜１０μｍの球状と円盤状の粒子が混在する、タップ密度値が５．１ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする銅粉末。
【請求項２】
銅粉末に対して０．０２〜０．５重量％の脂肪酸が、球状と円盤状銅粉末に均一に被覆していることを特徴とする請求項１記載の銅粉末。
【請求項３】
請求項１ないし２記載の銅粉末製造に際し、平均粒子径２．５〜８μｍの球状銅粉末に脂肪酸を０．０２〜０．５重量％添加し、１／１６〜１／４インチの球状媒体を用いて、粉砕機で物理的に脂肪酸を被覆ならびに円盤状加工することを特徴とする銅粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の実装分野における導電ペースト用銅粉末、放熱用銅粉末に関するものである。詳しくは銅粉末をより高充填したスルーホールペースト、焼成ペースト、高放熱用充填材として最適性能を示す、タップ密度値が大きい銅粉末及びその製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の銅粉末はアトマイズ法、水溶液電解法、粉砕法などの方法で得られた球状、樹枝状、片状銅粉末である。塗料あるいはペースト用としては塗膜の平滑性、印刷適性が良い、沈降が遅いなどの理由から、片状銅粉末が使用されている。
【０００３】
しかし、スルーホールペースト用、焼成ペースト用銅粉末として、より安定した導電性能あるいは電極材としてのはんだ濡れ性を向上するためには、ペースト成分中の銅粉末の含有量を上げる必要がある。
【０００４】
しかし従来の扁平状銅粉末ではペースト成分中の銅粉末含有量を一定量以上増加するとペースト自体の流動性が悪くなり、印刷できないなどの欠点が生じた。球状銅粉末は高充填可能であるが、印刷適性が悪く、印刷できなくなり、塗膜外観も非常に悪い。更に、近年電子部品から発生する熱を逃がす高放熱材開発に、高充填銅粉末の要求がある。
【０００５】
アトマイズ法による球状銅粉末はタップ密度値の大きい粉末を製造するのに適している。平均粒径２．５μｍの球状銅粉末でタップ密度値４．５g／ｃｍ3、平均粒径５μｍでタップ密度値５．０ｇ／ｃｍ3で、タップ密度値５．１ｇ／ｃｍ3以上の銅粉末は無い。
【０００６】
水溶液電解法の銅粉末はタップ密度値が約２ｇ／ｃｍ3と小さい。片状銅粉末でもタップ密度値は約２ｇ／ｃｍ3と小さい。ポリマーに銅粉末を高充填しても印刷特性を悪くしない為には、タップ密度値５．１ｇ／ｃｍ3以上の銅粉末が要求されているが、まだ得られていない。
【０００７】
また、特許文献１によるとスルーホールペースト用及び外部電極用などの導電ペースト用としての円盤状銅粉末が提案されているが、高充填が要求されるスルーホールペースト、焼成ペースト、放熱用として、タップ密度値が５．１ｇ／ｃｍ3以上の銅粉は得られていない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１５６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を、銅粉末の表面処理、粒度、粒形を検討した結果、タップ密度値が大きい銅粉末を提供することによって印刷適性上の問題を解決し、高充填ペーストを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点を解決することを目的としてなされたもので、銅粉末に脂肪酸を０．０２〜０．５重量％均一に被覆した、平均粒子径３〜１０μｍの球状と円盤状の粒子が混在した、タップ密度値が５．１ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴として、ポリマーに高充填しても印刷特性を悪くしない銅粉末を実現した。
【００１１】
我々はスルーホールペースト、焼成ペースト、放熱用充填材として銅粉末をポリマーに高充填しても印刷適性を悪くしない銅粉末の研究を行った結果、銅粉末のタップ密度値と相関性があり、タップ密度値５．１ｇ／ｃｍ3以上で有れば良いことを見出した。
【００１２】
本発明の銅粉末は球状および円盤状銅粉末粒子全てを脂肪酸で被覆する必要がある。被覆していない銅粉末だと充填密度を上げる事が出来ない。被覆する油脂量は粒子径により変える必要があるが銅粉末に対して０．０２〜０．５重量％が良い。少ないと密度が上がらないし、多いと逆に流動性が悪く充填密度が上がらない。
【００１３】
銅粉末の平均粒子径は３〜１０μｍがスルーホールペースト、焼成ペースト、放熱用充填材として、本発明の方法で高充填できる最適の粒子径である。これよりも細かくても、大きくてもタップ密度値５．１ｇ／ｃｍ3以上の銅粉末はできない。
【００１４】
本発明の銅粉末の製造方法としては、平均粒子径２．５〜８μｍの球状銅粉末に脂肪酸を０．０２〜０．５重量％添加し、１／１６〜１／４インチの球状媒体を用いて、粉砕機で物理的に銅粉末に脂肪酸を被覆しながら円盤状加工することで製造できる。
【００１５】
球状銅粉末を1／１６〜1／4インチの球状スチールボール、セラミックスボールを粉砕媒体としてボールミル、アジテーターアーム粉砕機で加工すると、細かい粒子の球状銅粉末は粉砕媒体が当たりにくく球状のまま存在し、大きな粒子は円盤状に加工される。
【００１６】
その結果、得られた銅粉末は細かい球状粒子が大きい円盤状銅粉末の間に充填されることになり、タップ密度値が５．１ｇ／ｃｍ3以上の銅粉末が得られる。
【００１７】
脂肪酸はミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸が良い。脂肪酸量、粉砕媒体のサイズ、粉砕力となる回転数や時間は、粉砕加工する銅粉末の粒子径、目的とするタップ密度値で本発明の範囲内で変える事ができる。
【００１８】
本発明の方法以外で本発明の銅粉末を得る方法としては、脂肪酸で被覆した球状銅粉末と脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末を別々に配合し、タップ密度値５．１ｇ／ｃｍ3以上にする事も可能であるが工業的でない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の銅粉末は、タップ密度値が大きい銅粉末を得ることにより、ペースト成分中の銅粉末の含有量を上げても、印刷特性を悪くすることなく印刷可能となった。このことで、従来まで使用の難しかったスルーホールペースト用、焼成ペースト用、あるいは高放熱用としての充填材に使用可能となった。また、球状と円盤状の形状をした粒子が混在するため印刷特性も飛躍的に良くなり、また、脂肪酸が銅粉末に均一に被覆しているため分散性も向上した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の銅粉末および製造方法は、平均粒子径２．５〜８μｍの球状銅粉末に脂肪酸を０．０２〜０．５重量％添加し、１／１６〜１／４インチの球状媒体を用いて、粉砕機で物理的に銅粉末に脂肪酸を被覆しながら円盤状加工することによりタップ密度値が大きい高充填銅粉末が得ることができる。本発明の構成を詳しく説明すれば次の通りである。
【実施例】
【００２１】
実施例１．
【００２２】
平均粒径２．５μｍでタップ密度値４．５ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにステアリン酸２ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／１６インチ径のスチールボール１０ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで１４時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径３μｍ、タップ密度値５．３ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００２３】
実施例２．
【００２４】
平均粒径５．０μｍでタップ密度値５．０ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにステアリン酸１ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／８インチ径のスチールボール１０ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで７時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径６．０μｍ、タップ密度値５．６ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００２５】
実施例３．
【００２６】
平均粒径８．０μｍでタップ密度値４．８ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにステアリン酸０．５ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／４インチ径のスチールボール１０ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで７時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径１０．０μｍ、タップ密度値５．５ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００２７】
実施例４．
【００２８】
平均粒径８．０μｍでタップ密度値４．８ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにステアリン酸０．２ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／８インチ径のスチールボール１０ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで１４時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径９．５μｍ、タップ密度値５．６ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００２９】
実施例５．
【００３０】
平均粒径２．５μｍでタップ密度値４．５ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにステアリン酸５ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／８インチ径のスチールボール１０ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで７時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径３．５μｍ、タップ密度値５．１ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００３１】
実施例６．
【００３２】
平均粒径５．０μｍでタップ密度値５．０ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにパルミチン酸１ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／８インチ径のスチールボール１０ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで７時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径６．０μｍ、タップ密度値５．６ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００３３】
実施例７．
【００３４】
平均粒径５．０μｍでタップ密度値５．０ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにミリスチン酸１ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／８インチ径のスチールボール１０ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで７時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径６．５μｍ、タップ密度値５．４ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００３５】
実施例８．
【００３６】
平均粒径５．０μｍでタップ密度値５．０ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにステアリン酸０．５ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／８インチ径のスチールボール１０ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで７時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径５．８μｍ、タップ密度値５．８ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００３７】
実施例９．
【００３８】
平均粒径５．０μｍでタップ密度値５．０ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末を１ｋｇにステアリン酸１ｇ添加し、媒体攪拌ミルに投入した。粉砕媒体として１／８インチ径のアルミナボール８ｋｇ、ミル回転数４０ｒｐｍで１０時間、円盤状加工を行った。その結果、球状と円盤状の粒子が混在する平均粒径６．１μｍ、タップ密度値５．６ｇ／ｃｍ3の脂肪酸で被覆した円盤状銅粉末が得られた。
【００３９】
比較例
【００４０】
平均粒径５．０μｍでタップ密度値５．０ｇ／ｃｍ3の球状銅粉末にタップ密度値２．０ｇ／ｃｍ3の片状銅粉を１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０重量％加えてミキサーに投入し混合した。その結果、混合粉のタップ密度値はそれぞれ４．３ｇ／ｃｍ3、３．８ｇ／ｃｍ3、３．４ｇ／ｃｍ3、３．１ｇ／ｃｍ3、２．９ｇ／ｃｍ3、２．６ｇ／ｃｍ3、２．４ｇ／ｃｍ3、２．４ｇ／ｃｍ3、２．３ｇ／ｃｍ3となり、全て５．１ｇ／ｃｍ3を越えなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の銅粉末は、タップ密度値が大きい銅粉末を得ることにより、ペースト成分中の銅粉末の含有量を上げても、印刷特性を悪くすることなく印刷可能となった。このことで、従来まで使用の難しかったスルーホールペースト用、焼成ペースト用、あるいは高放熱用としての充填材に使用可能となった。また、球状と円盤形状をした粒子が混在するため印刷特性も飛躍的に良くなり、また、脂肪酸が銅粉末に均一に被覆しているため分散性も向上した。
【００４２】
従って、本発明の産業上利用性は非常に高いといえる。