導電性ペースト用銅粉及び導電性ペースト
【課題】粒度微細ながら耐酸化性、導電性のバランス共に損なわない銅粉、さらには形状や粒度のバラツキが小さく、低含有酸素濃度である導電性ペースト用銅粉及び導電性ペーストを提供する。
【解決手段】 粒子内部にＡｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａを０．１ａｔｍ％〜１０ａｔｍ％、かつＩｎを０．１ａｔｍ％〜１０ａｔｍ％含有する導電性ペースト用銅粉。
【解決手段】 粒子内部にＡｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａを０．１ａｔｍ％〜１０ａｔｍ％、かつＩｎを０．１ａｔｍ％〜１０ａｔｍ％含有する導電性ペースト用銅粉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペースト用銅粉及びそれを用いた導電性ペーストに関する。詳しくは、電気回路の形成や、セラミックコンデンサの外部電極の形成などに好適に用いることができる導電性ペースト及びその導電フィラーとして好適な銅粉に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性ペーストは、樹脂系バインダーと溶媒からなるビヒクル中に導電フィラーを分散させた流動性組成物であり、電気回路の形成や、セラミックコンデンサの外部電極の形成などに広く用いられている。
【０００３】
この種の導電性ペーストには、樹脂の硬化によって導電性フィラーが圧着され導通を確保する樹脂硬化型と、高温焼成によって有機成分が揮発し導電性フィラーが焼結して導通を確保する高温焼成型とがある。
【０００４】
前者の樹脂硬化型導電性ペーストは、一般的に、金属粉末からなる導電フィラーと、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる有機バインダーとを含んだペースト状組成物であって、熱を加えることによって熱硬化型樹脂が導電フィラーとともに硬化収縮して、樹脂を介して導電フィラー同士が圧着され接触状態となり、導通性が確保されるものである。この樹脂硬化型導電性ペーストは１００℃から精々２００℃までの比較的低温域で処理可能であり、熱ダメージが少ないため、プリント配線基板や熱に弱い樹脂基板などに使用されている。
【０００５】
他方、高温焼成型導電性ペーストは、一般に導電フィラー（金属粉末）とガラスフリットとを有機ビヒクル中に分散させてなるペースト状組成物であり、４００〜８００℃にて焼成することにより、有機ビヒクルが揮発し、さらに導電フィラーが焼結することによって導通性が確保されるものである。この際、ガラスフリットは、この導電膜を基板に接着させる作用を有し、有機ビヒクルは、金属粉末およびガラスフリットを印刷可能にするための有機液体媒体として作用する。
高温焼成型導電性ペーストは、焼成温度が高いため、プリント配線基板や樹脂材料には使用できないが、焼結して金属が一体化することから低抵抗化を実現することができ、例えば積層セラミックコンデンサの外部電極などに使用されている。
【０００６】
樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストのいずれにおいても、導電フィラーとして、従来は、銀粉が多用されてきたが、銅粉を用いた方が安価である上、マイグレーションが生じ難く、耐ハンダ性にも優れているため、銅粉を用いた導電性ペーストが汎用化されつつある。しかし、銅粉は、空気中で酸化し易く、銅粉表面の酸化膜は接続抵抗の増大をもたらすという課題を抱えていた。
そこで、導電性ペーストに用いる銅粉に関しては、従来から、銅粉表面の酸化を防止する方法が種々提案されている。
【０００７】
例えば特許文献１では、導電性ペースト内に還元作用を有する物質を配合し、銅表面の酸化を抑制することが提案されている。
また、特許文献２では、粒子表面を耐酸化性のある銀でコートすることが提案され、特許文献３では、無機酸化物でコートすることが提案されている。
【０００８】
さらにまた、特許文献４には、主成分であるＣｕに、ＺｎとＳｎの少なくともいずれか一方を添加して合金化した銅合金粉であって、当該銅合金粉中のＺｎ及び／又はＳｎの含有量が０．０２〜１．２質量％であり、しかも当該銅合金粉が０．００５〜０．０５質量％のＰを含有する導電材ペースト用銅合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−７３７８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５２６３０号公報
【特許文献３】特開２００５−１２９４２４号公報
【特許文献４】特開２００９−９９４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、電気回路などにおいてファインピッチ化が進むのに伴い、導電性ペースト用の銅粉末も微粉化され、銅粉末の比表面積が大きくなってきており、導電性ペースト用の銅粉はさらに酸化し易い状態となってきている。
【００１１】
高温焼成型導電性ペーストにおいては、銅粉の酸化を防止するために不活性ガス（一般的に窒素ガス）雰囲気下で焼成することが行われている。しかし、焼結性に悪影響を及ぼす炭素質成分を除去するため、実際には、不活性ガスに若干の酸素を混入させて焼成したり、一次的に大気雰囲気に切り替えて焼成したりして、ペースト中の樹脂や溶媒の気化を促進させることが行われるため、やはり銅粉の酸化を防止する必要がある。しかも、高温雰囲気のため特に酸化し易い環境である上、高温焼成型導電性ペーストにおいては、銅粉表面が酸化されてしまうと、粒子表面が酸化銅で覆われて焼成自体が不十分となって回路欠陥生成の原因にもなる。よって、高温焼成型導電性ペーストに用いる銅粉の耐酸化性を高めることは極めて重要な課題である。
【００１２】
そこで本発明の目的は、耐酸化性に優れており、好ましくは４００℃以上の高温雰囲気においても酸化を効果的に防止できる、新たな導電性ペースト用銅粉及び導電性ペーストを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａのいずれかを０．１〜１０ａｔｍ％、Ｉｎを０．１〜１０ａｔｍ％含有することを特徴とする導電性ペースト用銅粉を提案する。
【００１４】
本発明の導電性ペースト用銅粉は、耐酸化性に優れており、樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストのいずれに用いる導電フィラーとしても好適に使用できる。その中でも、ＡｌとＩｎとを含有する導電性ペースト用銅粉は４００℃以上の高温雰囲気において酸化を特に効果的に防止できる耐酸化性を備えているため、高温焼成型導電性ペーストに用いる導電フィラーとして特に好適に使用することができる。
よって、本発明の導電性ペースト用銅粉を導電フィラーとして用いることにより、スクリーン印刷アディティブ法による導体回路形成や、積層セラミックコンデンサの外部電極用等の各種電気的接点部材の形成などを、良好に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例形態の一例について説明するが、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
（組成）
本実施形態に係る導電性ペースト用銅粉（「本銅粉」と称する）は、Ｃｕを主成分とする銅粉であって、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａのいずれか（「Ｍ元素」と称する）と、Ｉｎとを含有する銅粉である。
【００１７】
本銅粉においてＭ元素とＩｎは、単に銅粉に含有されているというのではなく、粒子内部に含有されるものである。すなわち、従来技術において多く開示されているように、芯材である銅粉粒子表面に耐酸化性物質からなる被覆を形成してなる銅粉とは異なるものである。
Ｍ元素及びＩｎは、銅粉粒子内部の金属相中に一様に分布しているのが好ましい。
【００１８】
本銅粉において、Ｍ元素の含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であり、特に０．５〜６ａｔｍ％であるのが好ましく、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましい。
Ｍ元素の含有量が０．１ａｔｍ％未満の場合、本発明の求める効果である耐酸化性向上が図れない可能性あり、１０ａｔｍ％を超える場合、導電性が不良となる可能性がある。
【００１９】
本銅粉において、Ｉｎの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であり、特に０．５〜６ａｔｍ％であるのが好ましく、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましい。
Ｉｎの含有量が０．１ａｔｍ％未満の場合、本発明の求める効果である耐酸化性向上が図れない可能性あり、１０ａｔｍ％を超える場合、導電性が不良となる可能性がある他、コスト的に不経済である。
【００２０】
本銅粉は、Ｍ元素およびＩｎの他、粒子内部にＡｇを含有するのがさらに好ましい。この際、Ａｇの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．５〜６ａｔｍ％、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましい。
Ａｇの含有量が０．１〜１０ａｔｍ％であれば、銅粉の耐酸化性を維持したまま、より導電性を向上させることができ、かつコストも抑えられ、添加量に見合った効果を得ることができるため、好ましい。
【００２１】
本銅粉は、Ｍ元素およびＩｎの他、粒子内部にＰ（りん）を含有するのがさらに好ましい。
Ｐは、Ｍ元素とは異なり、本銅粉を製造する際に大気中で溶融した際の酸化を効果的に抑制する作用を有している。Ｐ成分を本銅粉に配合することにより、アトマイズ時の溶湯の表面張力が小さくなり、その結果、粒子形状の均整化や溶湯中の脱酸素化を実現できるものと推測することができる。
この際、Ｐの含有量は、０．０１〜０．５ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．０２〜０．３ａｔｍ％、中でも特に０．０５〜０．３ａｔｍ％であるのがさらに好ましい。Ｐの含有量が、このような特定量の範囲にあれば、粒度が微細でも耐酸化性を有し、導電性を損なわないばかりか、形状や粒度のバラツキが小さく、酸素濃度を低減することができる。
【００２２】
本銅粉に含まれるＰの含有量（ａｔｍ％）に対するＭ元素の含有量（ａｔｍ％）の比率Ｍ元素／Ｐ（ａｔｍ％比）は、４〜２００、特に１０〜１２０、中でも特に５〜１００であるのが好ましい。
Ｍ元素／Ｐの比がこのような範囲であると、粒度微細、耐酸化性、高導電性、形状や粒度のバラツキが小さくなり、酸素濃度を低減することができるため、特性のバランスをとりやすくできる。
【００２３】
本銅粉は、さらにＬｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｂｉ等のうちの少なくとも一種以上の元素成分を加えることにより、融点を低下させて焼結性を向上させること等をはじめとする、導電性ペーストに求められる諸特性向上効果を上げることができる。これら元素の銅に対する添加量は、添加する元素の種類に応じた導電特性やその他の各種特性等から適宜設定されるが、通常、０．００１〜２質量％程度である。
【００２４】
本銅粉の好ましい一例として、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａのいずれか（「Ｍ元素」と称する）と、Ｉｎとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅粉を挙げることができる。また、Ｍ元素と、Ｉｎと、Ａｇとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅粉も、Ｍ元素と、Ｉｎと、Ｐとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅粉も、さらには、Ｍ元素と、Ｉｎと、Ａｇと、Ｐとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅粉も、本銅粉の好ましい一例である。
【００２５】
（粒子形状）
本銅粉は、その形状を特に限定するものではないが、粒状を呈するものが好ましく、特に球状を呈するものがさらに好ましい。
ここで、粒状とは、アスペクト比（平均長径を平均短径で除した値）が１〜１．２５程度で揃っている形状をいい、アスペクト比が１〜１．１程度で揃っている形状を特に球状という。
なお、形状が揃っていない状態は、不定形状という。このような粒状をなす銅粉は、相互のからみが少なくなり、導電性ペーストの導電フィラー等に使用した場合、ペースト中での分散性が向上するので好ましい。
【００２６】
（粒度）
本銅粉の粒度、例えばレーザ回折散乱式粒度分布測定装置等により測定可能な体積累積粒径Ｄ５０は、例えば０．０１μｍ〜５０μｍの範囲、中でも０．１μｍ〜５０μｍの範囲、その中でも０．３μｍ〜５０μｍの範囲に調整可能である。
【００２７】
また、本銅粉は、例えばレーザ回折散乱式粒度分布測定装置等により測定可能な、体積累積粒径Ｄ５０及び標準偏差値ＳＤとから求められる変動係数（ＳＤ／Ｄ５０）を、０．２〜０．７の範囲に調整可能である。かかる範囲であれば、粒度分布のバラツキが少なく、導電性ペーストの導電フィラー等に使用した場合のペースト中での分散性を向上させることができるので、非常に好ましい。
なお、ＳＤ／Ｄ５０は、例えばＭ元素、Ｉｎ及びＰなどの添加量を調整することによって調整可能である。但し、この調整方法に限定されるものではない。
【００２８】
（初期酸素濃度）
本銅粉に関しては、初期酸素濃度を３０ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍに調整することができる。初期酸素濃度を３０ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍにすることにより、導電性を確実に確保することができ、導電性ペーストの導電フィラー等に好適なものとすることができる。
初期酸素濃度は、粒子径のほか、例えばＭ元素、Ｉｎ及びＰなどの添加量、特にＰの添加量を調整することによって調整可能である。但し、この調整方法に限定されるものではない。
例えばＤ５０が３０μｍ前後であれば、酸素濃度を５０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍに調整可能であり、Ｄ５０が１μｍ〜２μｍであれば、酸素濃度を１０００ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍに調整可能である。
【００２９】
（Δ（ＴＧ／ＳＳＡ））
熱重量・示差熱分析装置による所定温度域での重量変化率（Ｔｇ（％））／比表面積（ＳＳＡ）の差（以下、Δ（ＴＧ／ＳＳＡ）と称す）は、その温度域での銅粉の耐酸化性を示す指標である。
【００３０】
本銅粉において、Ｍ元素としてＡｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａを選択し、その含有量を０．１〜１０ａｔｍ％とすることにより、２５０〜８００℃間でのΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を、７０％／ｍ２／ｃｍ３以下、特に３０％／ｍ２／ｃｍ３以下、中でも２５％／ｍ２／ｃｍ３以下とすることができる。
２５０〜８００℃間という温度域は、樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストのいずれの加熱領域でもあるため、本銅粉は樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストに用いる銅粉として好適である。
【００３１】
さらにまた、本銅粉において、Ｍ元素としてＡｌを選択し、好ましくはその含有量を０．１〜１０ａｔｍ％とすることにより、４００〜８００℃間でのΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を、７０％／ｍ２／ｃｍ３以下、特に３０％／ｍ２／ｃｍ３以下、中でも２５％／ｍ２／ｃｍ３以下とすることができる。
４００〜８００℃という温度域は、例えば、セラミックコンデンサの外部電極焼成用導電性ペーストにおける加熱温度領域である。よって、このような高温焼成型導電性ペースト銅粉として特に好適である。
【００３２】
（製法）
次に、本銅粉の好ましい製造方法について説明する。
【００３３】
本銅粉は、溶融した銅に、Ｍ元素金属及びＩｎ、さらには必要に応じてＡｇやＰ元素原料などを溶融炉内に投入し、アトマイズ法によって粉体化することにより製造することができる。
このような製造方法によれば、粒度微細ながら、耐酸化性及び導電性のバランスが良く、さらには形状や粒度のバラツキが小さく、低含有酸素濃度である銅粉を製造することができる。この理由は定かではないが、溶融した銅または銅合金に添加したＭ元素金属及びＩｎが、導電性を損なわない程度で、生成銅粉粒子中の酸素を捉えて酸化を抑制するものと推測される。
但し、本銅粉の製法をアトマイズ法に限定するものではない。
【００３４】
なお、Ｐ成分を添加することにより、アトマイズ時の溶湯の表面張力を小さくすることができ、粒子形状の均整化や溶湯中の脱酸素化が有効に行えるものと推測される。Ｐ成分の添加は、溶融した銅にＰ成分を母合金、又は化合物の形態で、所定量添加すればよい。
【００３５】
アトマイズ法としては、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法を好ましく採用することができる。粒子形状の均整化を図るならばガスアトマイズ法を採用するのが好ましく、粒子の微細化を図るならば水アトマイズ法を採用するのが好ましい。
ただし、ガスアトマイズ法に比して、水アトマイズ法では銅以外の添加成分の含有歩留まりが低い場合があるので、目的とする銅粉中の正味量に対し、Ｍ元素の場合１〜１０倍量、Ｐの場合１〜１００倍量、Ｉｎの場合１〜１０倍量、Ａｇの場合１〜１０倍量を目安に添加するのが好ましい。
【００３６】
ガスアトマイズ法及び水アトマイズ法の中でも、高圧アトマイズ法によれば、粒子を微細かつ均一に製造することができる。高圧アトマイズ法とは、水アトマイズ法においては、５０ＭＰａ〜１５０ＭＰａ程度の水圧力でアトマイズする方法であり、ガスアトマイズ法においては、１．５ＭＰａ〜３ＭＰａ程度のガス圧力でアトマイズする方法である。
【００３７】
アトマイズにより得られた銅粉については、還元処理してもよい。
還元処理により、酸化の進行しやすい銅粉の表面の酸素濃度をさらに低減することができる。
ここで、上記還元処理は、作業性の観点から、ガスによる還元が好ましい。この還元処理用ガスは、特に限定されることはないが、例えば、水素ガス、アンモニアガス、ブタンガス等を挙げることができる。
上記還元処理は、１５０〜３００℃の温度で行うと好ましく、特に、１７０〜２１０℃の温度で行うとより好ましい。なぜなら、上記温度が１５０℃未満であると、還元速度が遅くなってしまい、処理効果を充分に発現することができず、上記温度が３００℃を超えると、銅粉の凝集や焼結を引き起こしてしまうおそれがあり、上記温度が１７０℃〜２１０℃であると、酸素濃度の効率のよい低減化を図りながらも、銅粉の凝集や焼結を確実に抑制することができるからである。
【００３８】
また、粉体化した後の銅粉は、分級するのが好ましい。
この分級は、目的とする粒度が中心となるように、適切な分級装置を用いて、得られた銅粉から粗粉や微粉を分離することにより容易に実施することができる。ここで、先に説明した変動係数（ＳＤ／Ｄ５０）が０．２〜０．７となるように分級することが望ましい。
【００３９】
（用途）
本銅粉は、耐酸化性に優れており、樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストのいずれに用いる導電フィラーとしても好適である。
よって、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる有機バインダーに本銅粉を配合して樹脂硬化型導電性ペーストを調製することもできるし、また、有機ビヒクル中に本銅粉を配合して高温焼成型導電性ペーストを調製することもできる。
【００４０】
本銅粉を導電フィラーとして用いた導電性ペースト用銅粉は、例えばスクリーン印刷アディティブ法による導体回路形成用や、積層セラミックコンデンサの外部電極用等の各種電気的接点部材用の導電性ペーストとして好適に使用することができる。
その他、本発明の導電性ペースト用銅粉は、積層セラミックコンデンサの内部電極、インダクタやレジスター等のチップ部品、単板コンデンサ電極、タンタルコンデンサ電極、樹脂多層基板、セラミック（ＬＴＣＣ）多層基板、フレキブルプリント基板（ＦＰＣ）、アンテナスイッチモジュール、ＰＡモジュールや高周波アクティブフィルター等のモジュール、ＰＤＰ前面板及び背面板やＰＤＰカラーフィルター用電磁遮蔽フィルム、結晶型太陽電池表面電極及び背面引き出し電極、導電性接着剤、ＥＭＩシールド、ＲＦ−ＩＤ、及びＰＣキーボード等のメンブレンスイッチ、異方性導電膜（ＡＣＦ／ＡＣＰ）等にも使用可能である。
【００４１】
（語句の説明）
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であるのが好ましい」旨の意図も包含する。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を下記実施例及び比較例に基づいてさらに詳述する。
【００４３】
実施例および比較例で得られた銅粉に関して、以下に示す方法で諸特性を評価した。
【００４４】
（１）元素含有量
試料を酸で溶解し、ＩＣＰにて分析した。
【００４５】
（２）酸素濃度
酸素・窒素分析装置（堀場製作所株式会社製「ＥＭＧＡ−５２０（型番）」）を用いて銅粉(サンプル)の酸素濃度（初期酸素濃度ともいう）を分析した。その結果を表２に示す。
【００４６】
（３）耐酸化性劣化評価
経時的な耐酸化性劣化を評価するために、山陽精工製のＳＫ−８０００を用いて、Ａｉｒ流量８Ｌ／分でそれぞれ１０℃／分で２００℃まで銅粉(サンプル)を昇温し、その後１時間保持した銅粉(サンプル)の酸素濃度（保存後酸素濃度ともいう）を測定した。その結果を表５に示す。
【００４７】
（４）Δ（ＴＧ／ＳＳＡ）
示差熱熱重量同時測定装置（ＴＧ／ＤＴＡ）（ＳＩＩ製、ＴＧ／ＤＴＡ６３００高温型）（昇温速度：１０℃／分、Ａｉｒ流量：２００ｍＬ／分）を用いて、銅粉(サンプル)の４０℃〜８００℃でのＴｇ（％）を測定し、４０℃時点でのＴｇ（％）を基準値とし、この基準値との１５０℃〜８００℃での重量変化率（Ｔｇ（％））の差を求めた。
一方、粒度測定装置（日機装製、マイクロトラックＭＴ−３０００型）を用いて、銅粉(サンプル)の粒度分布を測定し、この粒度分布から比表面積（ＳＳＡ）を求め、両者の数値から算術的にΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を算出した。その結果を温度毎に表３に示す。
また、純銅粉のΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を同様に算出し、各温度における純銅粉のΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）に対する、実施例及び比較例で得た銅粉(サンプル)のΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）の比率を表４に示した（表中では［[TG/SSA]/[ TG/SSA ]Ｃｕと表示）。
【００４８】
（５）粒子形状
走査型電子顕微鏡を用いて５００倍で、銅粉(サンプル)の粒子形状を観察した。その結果を表２に示す。
【００４９】
（６）Ｄ５０、ＳＤ、ＳＤ／Ｄ５０
銅粉(サンプル)０．２ｇを純水１００ｍｌ中に入れて超音波を照射して（３分間）分散させた後、粒度分布測定装置（日機装株式会社製「マイクロトラック（商品名）ＦＲＡ（型番）」）により、体積累積粒径Ｄ５０及び標準偏差値ＳＤ並びに変動係数（ＳＤ／Ｄ５０）をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。
【００５０】
（７）粉体抵抗
銅粉(サンプル)１５ｇを筒状容器に入れプレス圧４０×１０６Ｐａ（４０８ｋｇｆ／ｃｍ２）で圧縮成形した測定サンプルを形成し、ロレスタＡＰ及びロレスタＰＤ−４１型（いずれも三菱化学（株）社製）により体積抵抗率（Ω・ｃｍ）の測定を行った。その結果を表６に示す。
【００５１】
＜サンプルの調製：実施例・比較例＞
ガスアトマイズ装置（日新技研（株）製、ＮＥＶＡ−ＧＰ２型）のチャンバ及び原料溶解室内を窒素ガスで充填した後、溶解室内にあるカーボン坩堝で原料を加熱溶解して溶融物とした。この際、電気銅を溶解した溶湯中に、純金属としてのＡｌ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｇ、さらにはＣｕ−Ｐ母合金を、それぞれ表１に示した量添加して、８００ｇの溶湯とし、充分に攪拌混合した。
その後、溶湯を口径φ１．５ｍｍのノズルから１２５０℃、３．０ＭＰａで噴霧して銅粉を得た。しかる後、５３μｍテストシーブで篩い、篩下品を最終的な銅粉（サンプル）とした。
得られた銅粉（サンプル）の元素含有量、初期酸素濃度、保存後酸素濃度、Δ（ＴＧ／ＳＳＡ）、粒子形状、Ｄ５０、ＳＤ、ＳＤ／Ｄ５０及び粉体抵抗を測定し、それぞれ表１−６に示した。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】
表３及び表４に示されるように、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａの何れかと、Ｉｎとを銅粉に添加し、かつその添加量を調整することにより、２５０〜８００℃間でのΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を７０％／ｍ２／ｃｍ３以下、特に３０％／ｍ２／ｃｍ３以下、中でも２５％／ｍ２／ｃｍ３以下にすることができることが分かった。
中でも、ＡｌとＩｎとを銅粉に添加し、その添加量を調整することにより、４００〜８００℃間でのΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を、７０％／ｍ２／ｃｍ３以下、特に３０％／ｍ２／ｃｍ３以下、中でも２５％／ｍ２／ｃｍ３以下にすることができることが分かった。
【００５９】
また、表５に示されるように、実施例の銅粉いずれも、酸化し易い環境下に長時間保持した場合、比較例の銅粉と比較して、経時的な耐酸化性が顕著に優れていた。
また、表６に示されるように、実施例の銅粉の体積抵抗率は、何の添加物もない純銅粉と同程度であり、良好な導電性を有することが分かった。また、Ａｇ添加によって、導電性が良くなることも分かった。
他方、比較例４に示すように、Ｍ元素やＩｎ含有量が高すぎると、耐酸化性は優れるものの、導電性に劣ることが確認された。
【００６０】
以上の結果及びこれまでの試験結果を総合すると、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａの何れかの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．５〜６ａｔｍ％、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのが好ましいと考えられる。
また、Ｉｎの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．５〜６ａｔｍ％、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましいと考えられる。
さらにＡｇの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．５〜６ａｔｍ％、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましいと考えられる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペースト用銅粉及びそれを用いた導電性ペーストに関する。詳しくは、電気回路の形成や、セラミックコンデンサの外部電極の形成などに好適に用いることができる導電性ペースト及びその導電フィラーとして好適な銅粉に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性ペーストは、樹脂系バインダーと溶媒からなるビヒクル中に導電フィラーを分散させた流動性組成物であり、電気回路の形成や、セラミックコンデンサの外部電極の形成などに広く用いられている。
【０００３】
この種の導電性ペーストには、樹脂の硬化によって導電性フィラーが圧着され導通を確保する樹脂硬化型と、高温焼成によって有機成分が揮発し導電性フィラーが焼結して導通を確保する高温焼成型とがある。
【０００４】
前者の樹脂硬化型導電性ペーストは、一般的に、金属粉末からなる導電フィラーと、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる有機バインダーとを含んだペースト状組成物であって、熱を加えることによって熱硬化型樹脂が導電フィラーとともに硬化収縮して、樹脂を介して導電フィラー同士が圧着され接触状態となり、導通性が確保されるものである。この樹脂硬化型導電性ペーストは１００℃から精々２００℃までの比較的低温域で処理可能であり、熱ダメージが少ないため、プリント配線基板や熱に弱い樹脂基板などに使用されている。
【０００５】
他方、高温焼成型導電性ペーストは、一般に導電フィラー（金属粉末）とガラスフリットとを有機ビヒクル中に分散させてなるペースト状組成物であり、４００〜８００℃にて焼成することにより、有機ビヒクルが揮発し、さらに導電フィラーが焼結することによって導通性が確保されるものである。この際、ガラスフリットは、この導電膜を基板に接着させる作用を有し、有機ビヒクルは、金属粉末およびガラスフリットを印刷可能にするための有機液体媒体として作用する。
高温焼成型導電性ペーストは、焼成温度が高いため、プリント配線基板や樹脂材料には使用できないが、焼結して金属が一体化することから低抵抗化を実現することができ、例えば積層セラミックコンデンサの外部電極などに使用されている。
【０００６】
樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストのいずれにおいても、導電フィラーとして、従来は、銀粉が多用されてきたが、銅粉を用いた方が安価である上、マイグレーションが生じ難く、耐ハンダ性にも優れているため、銅粉を用いた導電性ペーストが汎用化されつつある。しかし、銅粉は、空気中で酸化し易く、銅粉表面の酸化膜は接続抵抗の増大をもたらすという課題を抱えていた。
そこで、導電性ペーストに用いる銅粉に関しては、従来から、銅粉表面の酸化を防止する方法が種々提案されている。
【０００７】
例えば特許文献１では、導電性ペースト内に還元作用を有する物質を配合し、銅表面の酸化を抑制することが提案されている。
また、特許文献２では、粒子表面を耐酸化性のある銀でコートすることが提案され、特許文献３では、無機酸化物でコートすることが提案されている。
【０００８】
さらにまた、特許文献４には、主成分であるＣｕに、ＺｎとＳｎの少なくともいずれか一方を添加して合金化した銅合金粉であって、当該銅合金粉中のＺｎ及び／又はＳｎの含有量が０．０２〜１．２質量％であり、しかも当該銅合金粉が０．００５〜０．０５質量％のＰを含有する導電材ペースト用銅合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−７３７８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５２６３０号公報
【特許文献３】特開２００５−１２９４２４号公報
【特許文献４】特開２００９−９９４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、電気回路などにおいてファインピッチ化が進むのに伴い、導電性ペースト用の銅粉末も微粉化され、銅粉末の比表面積が大きくなってきており、導電性ペースト用の銅粉はさらに酸化し易い状態となってきている。
【００１１】
高温焼成型導電性ペーストにおいては、銅粉の酸化を防止するために不活性ガス（一般的に窒素ガス）雰囲気下で焼成することが行われている。しかし、焼結性に悪影響を及ぼす炭素質成分を除去するため、実際には、不活性ガスに若干の酸素を混入させて焼成したり、一次的に大気雰囲気に切り替えて焼成したりして、ペースト中の樹脂や溶媒の気化を促進させることが行われるため、やはり銅粉の酸化を防止する必要がある。しかも、高温雰囲気のため特に酸化し易い環境である上、高温焼成型導電性ペーストにおいては、銅粉表面が酸化されてしまうと、粒子表面が酸化銅で覆われて焼成自体が不十分となって回路欠陥生成の原因にもなる。よって、高温焼成型導電性ペーストに用いる銅粉の耐酸化性を高めることは極めて重要な課題である。
【００１２】
そこで本発明の目的は、耐酸化性に優れており、好ましくは４００℃以上の高温雰囲気においても酸化を効果的に防止できる、新たな導電性ペースト用銅粉及び導電性ペーストを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａのいずれかを０．１〜１０ａｔｍ％、Ｉｎを０．１〜１０ａｔｍ％含有することを特徴とする導電性ペースト用銅粉を提案する。
【００１４】
本発明の導電性ペースト用銅粉は、耐酸化性に優れており、樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストのいずれに用いる導電フィラーとしても好適に使用できる。その中でも、ＡｌとＩｎとを含有する導電性ペースト用銅粉は４００℃以上の高温雰囲気において酸化を特に効果的に防止できる耐酸化性を備えているため、高温焼成型導電性ペーストに用いる導電フィラーとして特に好適に使用することができる。
よって、本発明の導電性ペースト用銅粉を導電フィラーとして用いることにより、スクリーン印刷アディティブ法による導体回路形成や、積層セラミックコンデンサの外部電極用等の各種電気的接点部材の形成などを、良好に行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例形態の一例について説明するが、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
（組成）
本実施形態に係る導電性ペースト用銅粉（「本銅粉」と称する）は、Ｃｕを主成分とする銅粉であって、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａのいずれか（「Ｍ元素」と称する）と、Ｉｎとを含有する銅粉である。
【００１７】
本銅粉においてＭ元素とＩｎは、単に銅粉に含有されているというのではなく、粒子内部に含有されるものである。すなわち、従来技術において多く開示されているように、芯材である銅粉粒子表面に耐酸化性物質からなる被覆を形成してなる銅粉とは異なるものである。
Ｍ元素及びＩｎは、銅粉粒子内部の金属相中に一様に分布しているのが好ましい。
【００１８】
本銅粉において、Ｍ元素の含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であり、特に０．５〜６ａｔｍ％であるのが好ましく、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましい。
Ｍ元素の含有量が０．１ａｔｍ％未満の場合、本発明の求める効果である耐酸化性向上が図れない可能性あり、１０ａｔｍ％を超える場合、導電性が不良となる可能性がある。
【００１９】
本銅粉において、Ｉｎの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であり、特に０．５〜６ａｔｍ％であるのが好ましく、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましい。
Ｉｎの含有量が０．１ａｔｍ％未満の場合、本発明の求める効果である耐酸化性向上が図れない可能性あり、１０ａｔｍ％を超える場合、導電性が不良となる可能性がある他、コスト的に不経済である。
【００２０】
本銅粉は、Ｍ元素およびＩｎの他、粒子内部にＡｇを含有するのがさらに好ましい。この際、Ａｇの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．５〜６ａｔｍ％、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましい。
Ａｇの含有量が０．１〜１０ａｔｍ％であれば、銅粉の耐酸化性を維持したまま、より導電性を向上させることができ、かつコストも抑えられ、添加量に見合った効果を得ることができるため、好ましい。
【００２１】
本銅粉は、Ｍ元素およびＩｎの他、粒子内部にＰ（りん）を含有するのがさらに好ましい。
Ｐは、Ｍ元素とは異なり、本銅粉を製造する際に大気中で溶融した際の酸化を効果的に抑制する作用を有している。Ｐ成分を本銅粉に配合することにより、アトマイズ時の溶湯の表面張力が小さくなり、その結果、粒子形状の均整化や溶湯中の脱酸素化を実現できるものと推測することができる。
この際、Ｐの含有量は、０．０１〜０．５ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．０２〜０．３ａｔｍ％、中でも特に０．０５〜０．３ａｔｍ％であるのがさらに好ましい。Ｐの含有量が、このような特定量の範囲にあれば、粒度が微細でも耐酸化性を有し、導電性を損なわないばかりか、形状や粒度のバラツキが小さく、酸素濃度を低減することができる。
【００２２】
本銅粉に含まれるＰの含有量（ａｔｍ％）に対するＭ元素の含有量（ａｔｍ％）の比率Ｍ元素／Ｐ（ａｔｍ％比）は、４〜２００、特に１０〜１２０、中でも特に５〜１００であるのが好ましい。
Ｍ元素／Ｐの比がこのような範囲であると、粒度微細、耐酸化性、高導電性、形状や粒度のバラツキが小さくなり、酸素濃度を低減することができるため、特性のバランスをとりやすくできる。
【００２３】
本銅粉は、さらにＬｉ、Ｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｂｉ等のうちの少なくとも一種以上の元素成分を加えることにより、融点を低下させて焼結性を向上させること等をはじめとする、導電性ペーストに求められる諸特性向上効果を上げることができる。これら元素の銅に対する添加量は、添加する元素の種類に応じた導電特性やその他の各種特性等から適宜設定されるが、通常、０．００１〜２質量％程度である。
【００２４】
本銅粉の好ましい一例として、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａのいずれか（「Ｍ元素」と称する）と、Ｉｎとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅粉を挙げることができる。また、Ｍ元素と、Ｉｎと、Ａｇとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅粉も、Ｍ元素と、Ｉｎと、Ｐとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅粉も、さらには、Ｍ元素と、Ｉｎと、Ａｇと、Ｐとを含有し、残部がＣｕ及び不可避不純物である銅粉も、本銅粉の好ましい一例である。
【００２５】
（粒子形状）
本銅粉は、その形状を特に限定するものではないが、粒状を呈するものが好ましく、特に球状を呈するものがさらに好ましい。
ここで、粒状とは、アスペクト比（平均長径を平均短径で除した値）が１〜１．２５程度で揃っている形状をいい、アスペクト比が１〜１．１程度で揃っている形状を特に球状という。
なお、形状が揃っていない状態は、不定形状という。このような粒状をなす銅粉は、相互のからみが少なくなり、導電性ペーストの導電フィラー等に使用した場合、ペースト中での分散性が向上するので好ましい。
【００２６】
（粒度）
本銅粉の粒度、例えばレーザ回折散乱式粒度分布測定装置等により測定可能な体積累積粒径Ｄ５０は、例えば０．０１μｍ〜５０μｍの範囲、中でも０．１μｍ〜５０μｍの範囲、その中でも０．３μｍ〜５０μｍの範囲に調整可能である。
【００２７】
また、本銅粉は、例えばレーザ回折散乱式粒度分布測定装置等により測定可能な、体積累積粒径Ｄ５０及び標準偏差値ＳＤとから求められる変動係数（ＳＤ／Ｄ５０）を、０．２〜０．７の範囲に調整可能である。かかる範囲であれば、粒度分布のバラツキが少なく、導電性ペーストの導電フィラー等に使用した場合のペースト中での分散性を向上させることができるので、非常に好ましい。
なお、ＳＤ／Ｄ５０は、例えばＭ元素、Ｉｎ及びＰなどの添加量を調整することによって調整可能である。但し、この調整方法に限定されるものではない。
【００２８】
（初期酸素濃度）
本銅粉に関しては、初期酸素濃度を３０ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍに調整することができる。初期酸素濃度を３０ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍにすることにより、導電性を確実に確保することができ、導電性ペーストの導電フィラー等に好適なものとすることができる。
初期酸素濃度は、粒子径のほか、例えばＭ元素、Ｉｎ及びＰなどの添加量、特にＰの添加量を調整することによって調整可能である。但し、この調整方法に限定されるものではない。
例えばＤ５０が３０μｍ前後であれば、酸素濃度を５０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍに調整可能であり、Ｄ５０が１μｍ〜２μｍであれば、酸素濃度を１０００ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍに調整可能である。
【００２９】
（Δ（ＴＧ／ＳＳＡ））
熱重量・示差熱分析装置による所定温度域での重量変化率（Ｔｇ（％））／比表面積（ＳＳＡ）の差（以下、Δ（ＴＧ／ＳＳＡ）と称す）は、その温度域での銅粉の耐酸化性を示す指標である。
【００３０】
本銅粉において、Ｍ元素としてＡｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａを選択し、その含有量を０．１〜１０ａｔｍ％とすることにより、２５０〜８００℃間でのΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を、７０％／ｍ２／ｃｍ３以下、特に３０％／ｍ２／ｃｍ３以下、中でも２５％／ｍ２／ｃｍ３以下とすることができる。
２５０〜８００℃間という温度域は、樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストのいずれの加熱領域でもあるため、本銅粉は樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストに用いる銅粉として好適である。
【００３１】
さらにまた、本銅粉において、Ｍ元素としてＡｌを選択し、好ましくはその含有量を０．１〜１０ａｔｍ％とすることにより、４００〜８００℃間でのΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を、７０％／ｍ２／ｃｍ３以下、特に３０％／ｍ２／ｃｍ３以下、中でも２５％／ｍ２／ｃｍ３以下とすることができる。
４００〜８００℃という温度域は、例えば、セラミックコンデンサの外部電極焼成用導電性ペーストにおける加熱温度領域である。よって、このような高温焼成型導電性ペースト銅粉として特に好適である。
【００３２】
（製法）
次に、本銅粉の好ましい製造方法について説明する。
【００３３】
本銅粉は、溶融した銅に、Ｍ元素金属及びＩｎ、さらには必要に応じてＡｇやＰ元素原料などを溶融炉内に投入し、アトマイズ法によって粉体化することにより製造することができる。
このような製造方法によれば、粒度微細ながら、耐酸化性及び導電性のバランスが良く、さらには形状や粒度のバラツキが小さく、低含有酸素濃度である銅粉を製造することができる。この理由は定かではないが、溶融した銅または銅合金に添加したＭ元素金属及びＩｎが、導電性を損なわない程度で、生成銅粉粒子中の酸素を捉えて酸化を抑制するものと推測される。
但し、本銅粉の製法をアトマイズ法に限定するものではない。
【００３４】
なお、Ｐ成分を添加することにより、アトマイズ時の溶湯の表面張力を小さくすることができ、粒子形状の均整化や溶湯中の脱酸素化が有効に行えるものと推測される。Ｐ成分の添加は、溶融した銅にＰ成分を母合金、又は化合物の形態で、所定量添加すればよい。
【００３５】
アトマイズ法としては、ガスアトマイズ法や水アトマイズ法を好ましく採用することができる。粒子形状の均整化を図るならばガスアトマイズ法を採用するのが好ましく、粒子の微細化を図るならば水アトマイズ法を採用するのが好ましい。
ただし、ガスアトマイズ法に比して、水アトマイズ法では銅以外の添加成分の含有歩留まりが低い場合があるので、目的とする銅粉中の正味量に対し、Ｍ元素の場合１〜１０倍量、Ｐの場合１〜１００倍量、Ｉｎの場合１〜１０倍量、Ａｇの場合１〜１０倍量を目安に添加するのが好ましい。
【００３６】
ガスアトマイズ法及び水アトマイズ法の中でも、高圧アトマイズ法によれば、粒子を微細かつ均一に製造することができる。高圧アトマイズ法とは、水アトマイズ法においては、５０ＭＰａ〜１５０ＭＰａ程度の水圧力でアトマイズする方法であり、ガスアトマイズ法においては、１．５ＭＰａ〜３ＭＰａ程度のガス圧力でアトマイズする方法である。
【００３７】
アトマイズにより得られた銅粉については、還元処理してもよい。
還元処理により、酸化の進行しやすい銅粉の表面の酸素濃度をさらに低減することができる。
ここで、上記還元処理は、作業性の観点から、ガスによる還元が好ましい。この還元処理用ガスは、特に限定されることはないが、例えば、水素ガス、アンモニアガス、ブタンガス等を挙げることができる。
上記還元処理は、１５０〜３００℃の温度で行うと好ましく、特に、１７０〜２１０℃の温度で行うとより好ましい。なぜなら、上記温度が１５０℃未満であると、還元速度が遅くなってしまい、処理効果を充分に発現することができず、上記温度が３００℃を超えると、銅粉の凝集や焼結を引き起こしてしまうおそれがあり、上記温度が１７０℃〜２１０℃であると、酸素濃度の効率のよい低減化を図りながらも、銅粉の凝集や焼結を確実に抑制することができるからである。
【００３８】
また、粉体化した後の銅粉は、分級するのが好ましい。
この分級は、目的とする粒度が中心となるように、適切な分級装置を用いて、得られた銅粉から粗粉や微粉を分離することにより容易に実施することができる。ここで、先に説明した変動係数（ＳＤ／Ｄ５０）が０．２〜０．７となるように分級することが望ましい。
【００３９】
（用途）
本銅粉は、耐酸化性に優れており、樹脂硬化型導電性ペースト及び高温焼成型導電性ペーストのいずれに用いる導電フィラーとしても好適である。
よって、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる有機バインダーに本銅粉を配合して樹脂硬化型導電性ペーストを調製することもできるし、また、有機ビヒクル中に本銅粉を配合して高温焼成型導電性ペーストを調製することもできる。
【００４０】
本銅粉を導電フィラーとして用いた導電性ペースト用銅粉は、例えばスクリーン印刷アディティブ法による導体回路形成用や、積層セラミックコンデンサの外部電極用等の各種電気的接点部材用の導電性ペーストとして好適に使用することができる。
その他、本発明の導電性ペースト用銅粉は、積層セラミックコンデンサの内部電極、インダクタやレジスター等のチップ部品、単板コンデンサ電極、タンタルコンデンサ電極、樹脂多層基板、セラミック（ＬＴＣＣ）多層基板、フレキブルプリント基板（ＦＰＣ）、アンテナスイッチモジュール、ＰＡモジュールや高周波アクティブフィルター等のモジュール、ＰＤＰ前面板及び背面板やＰＤＰカラーフィルター用電磁遮蔽フィルム、結晶型太陽電池表面電極及び背面引き出し電極、導電性接着剤、ＥＭＩシールド、ＲＦ−ＩＤ、及びＰＣキーボード等のメンブレンスイッチ、異方性導電膜（ＡＣＦ／ＡＣＰ）等にも使用可能である。
【００４１】
（語句の説明）
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であるのが好ましい」旨の意図も包含する。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を下記実施例及び比較例に基づいてさらに詳述する。
【００４３】
実施例および比較例で得られた銅粉に関して、以下に示す方法で諸特性を評価した。
【００４４】
（１）元素含有量
試料を酸で溶解し、ＩＣＰにて分析した。
【００４５】
（２）酸素濃度
酸素・窒素分析装置（堀場製作所株式会社製「ＥＭＧＡ−５２０（型番）」）を用いて銅粉(サンプル)の酸素濃度（初期酸素濃度ともいう）を分析した。その結果を表２に示す。
【００４６】
（３）耐酸化性劣化評価
経時的な耐酸化性劣化を評価するために、山陽精工製のＳＫ−８０００を用いて、Ａｉｒ流量８Ｌ／分でそれぞれ１０℃／分で２００℃まで銅粉(サンプル)を昇温し、その後１時間保持した銅粉(サンプル)の酸素濃度（保存後酸素濃度ともいう）を測定した。その結果を表５に示す。
【００４７】
（４）Δ（ＴＧ／ＳＳＡ）
示差熱熱重量同時測定装置（ＴＧ／ＤＴＡ）（ＳＩＩ製、ＴＧ／ＤＴＡ６３００高温型）（昇温速度：１０℃／分、Ａｉｒ流量：２００ｍＬ／分）を用いて、銅粉(サンプル)の４０℃〜８００℃でのＴｇ（％）を測定し、４０℃時点でのＴｇ（％）を基準値とし、この基準値との１５０℃〜８００℃での重量変化率（Ｔｇ（％））の差を求めた。
一方、粒度測定装置（日機装製、マイクロトラックＭＴ−３０００型）を用いて、銅粉(サンプル)の粒度分布を測定し、この粒度分布から比表面積（ＳＳＡ）を求め、両者の数値から算術的にΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を算出した。その結果を温度毎に表３に示す。
また、純銅粉のΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を同様に算出し、各温度における純銅粉のΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）に対する、実施例及び比較例で得た銅粉(サンプル)のΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）の比率を表４に示した（表中では［[TG/SSA]/[ TG/SSA ]Ｃｕと表示）。
【００４８】
（５）粒子形状
走査型電子顕微鏡を用いて５００倍で、銅粉(サンプル)の粒子形状を観察した。その結果を表２に示す。
【００４９】
（６）Ｄ５０、ＳＤ、ＳＤ／Ｄ５０
銅粉(サンプル)０．２ｇを純水１００ｍｌ中に入れて超音波を照射して（３分間）分散させた後、粒度分布測定装置（日機装株式会社製「マイクロトラック（商品名）ＦＲＡ（型番）」）により、体積累積粒径Ｄ５０及び標準偏差値ＳＤ並びに変動係数（ＳＤ／Ｄ５０）をそれぞれ求めた。その結果を表２に示す。
【００５０】
（７）粉体抵抗
銅粉(サンプル)１５ｇを筒状容器に入れプレス圧４０×１０６Ｐａ（４０８ｋｇｆ／ｃｍ２）で圧縮成形した測定サンプルを形成し、ロレスタＡＰ及びロレスタＰＤ−４１型（いずれも三菱化学（株）社製）により体積抵抗率（Ω・ｃｍ）の測定を行った。その結果を表６に示す。
【００５１】
＜サンプルの調製：実施例・比較例＞
ガスアトマイズ装置（日新技研（株）製、ＮＥＶＡ−ＧＰ２型）のチャンバ及び原料溶解室内を窒素ガスで充填した後、溶解室内にあるカーボン坩堝で原料を加熱溶解して溶融物とした。この際、電気銅を溶解した溶湯中に、純金属としてのＡｌ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｇ、さらにはＣｕ−Ｐ母合金を、それぞれ表１に示した量添加して、８００ｇの溶湯とし、充分に攪拌混合した。
その後、溶湯を口径φ１．５ｍｍのノズルから１２５０℃、３．０ＭＰａで噴霧して銅粉を得た。しかる後、５３μｍテストシーブで篩い、篩下品を最終的な銅粉（サンプル）とした。
得られた銅粉（サンプル）の元素含有量、初期酸素濃度、保存後酸素濃度、Δ（ＴＧ／ＳＳＡ）、粒子形状、Ｄ５０、ＳＤ、ＳＤ／Ｄ５０及び粉体抵抗を測定し、それぞれ表１−６に示した。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
【表３】
【００５５】
【表４】
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】
表３及び表４に示されるように、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａの何れかと、Ｉｎとを銅粉に添加し、かつその添加量を調整することにより、２５０〜８００℃間でのΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を７０％／ｍ２／ｃｍ３以下、特に３０％／ｍ２／ｃｍ３以下、中でも２５％／ｍ２／ｃｍ３以下にすることができることが分かった。
中でも、ＡｌとＩｎとを銅粉に添加し、その添加量を調整することにより、４００〜８００℃間でのΔ（ＴＧ／ＳＳＡ）を、７０％／ｍ２／ｃｍ３以下、特に３０％／ｍ２／ｃｍ３以下、中でも２５％／ｍ２／ｃｍ３以下にすることができることが分かった。
【００５９】
また、表５に示されるように、実施例の銅粉いずれも、酸化し易い環境下に長時間保持した場合、比較例の銅粉と比較して、経時的な耐酸化性が顕著に優れていた。
また、表６に示されるように、実施例の銅粉の体積抵抗率は、何の添加物もない純銅粉と同程度であり、良好な導電性を有することが分かった。また、Ａｇ添加によって、導電性が良くなることも分かった。
他方、比較例４に示すように、Ｍ元素やＩｎ含有量が高すぎると、耐酸化性は優れるものの、導電性に劣ることが確認された。
【００６０】
以上の結果及びこれまでの試験結果を総合すると、Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａの何れかの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．５〜６ａｔｍ％、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのが好ましいと考えられる。
また、Ｉｎの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．５〜６ａｔｍ％、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましいと考えられる。
さらにＡｇの含有量は０．１〜１０ａｔｍ％であるのが好ましく、特に０．５〜６ａｔｍ％、その中でも０．５〜４ａｔｍ％であるのがさらに好ましいと考えられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａのいずれかを０．１〜１０ａｔｍ％、Ｉｎを０．１〜１０ａｔｍ％含有することを特徴とする導電性ペースト用銅粉。
【請求項２】
さらにＡｇを含有することを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項３】
Ａｇを０．１〜１０ａｔｍ％含有することを特徴とする請求項２に記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項４】
さらにＰを含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項５】
Ｐを０．０１〜０．５ａｔｍ％含有することを特徴とする請求項４に記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項６】
アトマイズ法により製造されたものであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の導電性ペースト用銅粉を含有することを特徴とする導電性ペースト。
【請求項１】
Ａｌ、Ｍｇ、Ｇｅ及びＧａのいずれかを０．１〜１０ａｔｍ％、Ｉｎを０．１〜１０ａｔｍ％含有することを特徴とする導電性ペースト用銅粉。
【請求項２】
さらにＡｇを含有することを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項３】
Ａｇを０．１〜１０ａｔｍ％含有することを特徴とする請求項２に記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項４】
さらにＰを含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項５】
Ｐを０．０１〜０．５ａｔｍ％含有することを特徴とする請求項４に記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項６】
アトマイズ法により製造されたものであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の導電性ペースト用銅粉。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の導電性ペースト用銅粉を含有することを特徴とする導電性ペースト。
【公開番号】特開２０１１−６７３９（Ｐ２０１１−６７３９Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５１３６１（Ｐ２００９−１５１３６１）
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【出願人】（０００００６１８３）三井金属鉱業株式会社 (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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