铜粉、其制造方法以及包含该铜粉的导电性组合物技术

本发明专利技术的铜粉由铜颗粒或在铜芯材的表面被覆除了铜以外的金属而成的颗粒形成。对一次颗粒进行图像分析而得到的投影面积圆当量直径为0.1μm以上且4.0μm以下。由[最大直径×最大直径×π÷(4×投影面积)]定义的基于一次颗粒的图像分析所得到的形状系数的值为1.8以上且3.5以下。对一次颗粒进行图像分析而得到的投影面积圆当量直径/周长圆当量直径的值优选为0.40以上且0.65以下。在将对20mmΦ的面积施加了0.63kN的实际负载时的压粉密度设定为ρ0.63、将此时的压粉电阻率设定为R0.63的情况下，ρ0.63的值优选为3.0g/cm3以上且5.0g/cm3以下，R0.63的值优选为9.0×10‑1Ωcm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铜粉。另外，本专利技术涉及铜粉的制造方法以及包含该铜粉的导电性组合物。
技术介绍
铜粉被用于实现电子器件的外部电极与印刷布线基板的印刷布线之间的电导通。另外，其还被用于印刷布线基板的布线层、对设置于多层印刷布线基板的贯穿通孔内或作为非贯穿孔的导孔(via)内等进行填充的层间连接材料用导电糊。除此以外，铜粉被用于如用来屏蔽EMI(电磁干扰)或连接电子器件的导电片、电容器或氧化铝基板之类的陶瓷烧制电子部件等的布线糊等那样的各种用途，并根据具体用途例如采用适当形状的铜粉。上述铜粉通常多以与粘结剂树脂或有机溶剂混合而成的导电性组合物的形态例如导电性糊的形态来使用。由导电性组合物形成的导体的导电性依赖于该导电性组合物中所包含的铜粉的比例，但就算是在含有相同比例的铜粉的情况下，导体的导电性还是会受到铜颗粒形状的影响。例如，在由球状铜颗粒形成的铜粉的情况下，导体的导电性受到铜粉的含有比例的影响大，在不增大铜粉的含有比例的情况下，不容易提高导电性。与此相对，与球状颗粒相比，在由树枝状铜颗粒形成的铜粉的情况下，铜粉的含有比例对导体的导电性的影响小。也就是说，导体的导电性不易依赖于铜粉的含有比例。其原因在于，树枝状铜颗粒与球状铜颗粒相比，颗粒彼此的接触点变多。但是，由于树枝状铜粉的振实密度(tapdensity)低，因而并不容易使其以高含有比例含有在导电性组合物中。另外，树枝状铜粉的凝聚强，不容易制备分散性良好的导电性组合物，并且也不容易使由该导电性组合物形成的导体膜薄膜化。进而，难以对小径导孔内进行填充，也难以应对微细布线。除了球状、树枝状铜粉以外，棒状铜粉也是众所周知的。例如，专利文献1公开了通过将树枝状铜粉粉碎而得到的棒状铜粉。就该铜粉来说，通过粉碎树枝状铜粉而产生的粉碎片发生凝聚，并呈现出宛如棒状的形状。现有技术文献专利文献专利文献1：US5409520A
技术实现思路
对于专利文献1所述的棒状铜颗粒来说，如上所述，粉碎片是凝聚而成的，因此振实密度高、一次颗粒粗大，从而与球状铜颗粒同样地，在不增大铜粉的含有比例的情况下，不容易提高导体的导电性。另外，由于平均粒径为10μm左右这样较大的粒径，因而不容易使导体膜薄膜化，也不容易对小径导孔内进行填充，而且还不容易形成微细布线的图案。因此，本专利技术所要解决的问题在于铜粉的改良；具体而言，提供导体的导电性不易依赖于铜粉的含有比例、容易使导体膜薄膜化、小径导孔内的填充性良好而且还容易形成微细布线图案的铜粉。本专利技术提供一种铜粉，其是由铜颗粒或在铜芯材的表面被覆除了铜以外的金属而成的颗粒形成的铜粉，其中，对一次颗粒进行图像分析而得到的投影面积圆当量直径为0.1μm以上且4.0μm以下，由[最大直径×最大直径×π÷(4×投影面积)]定义的基于一次颗粒的图像分析所得到的形状系数的值为1.8以上且3.5以下。另外，本专利技术提供一种铜粉，其是由铜颗粒或在铜芯材的表面被覆除了铜以外的金属而成的颗粒形成的铜粉，其中，在将对20mmΦ的面积施加了0.63kN的实际负载时的压粉密度(greendensity)设定为ρ0.63、将此时的压粉电阻率设定为R0.63的情况下，ρ0.63的值为3.0g/cm3以上且5.0g/cm3以下，R0.63的值为9.0×10-1Ωcm以下。此外，本专利技术提供一种铜粉，其是由铜颗粒或在铜芯材的表面被覆除了铜以外的金属而成的颗粒形成的铜粉，其中，在将由100质量份的上述铜粉和10质量份的树脂形成的导电膜的电阻率设定为R10、将由100质量份的上述铜粉和15质量份的树脂形成的导电膜的电阻率设定为R15的情况下，R10的值为1×10-4Ωcm以下，R15/R10的值为10以下。附图说明图1是表示成为本专利技术铜粉原料的铜粉的示意图和表示由原料铜粉来制造本专利技术的铜粉的过程的示意图。图2是实施例1中所使用的原料铜粉的扫描型电子显微镜图像。图3是由实施例4得到的铜粉的扫描型电子显微镜图像。图4是基于图3所示的显微镜图像制得的颗粒的填充图像。具体实施方式下面，基于其优选实施方式对本专利技术进行说明。本专利技术的铜粉是由铜颗粒形成的，或者是由在铜芯材的表面被覆除了铜以外的金属而成的颗粒形成的。本专利技术的铜粉是由这些颗粒形成的，根据情况包含微量的不可避免的杂质。另外，根据需要可以使其含有除了铜粉以外的粉体等。以下，只要不特别声明，为了方便起见将这些颗粒简单地统称为“铜颗粒”。构成本专利技术的铜粉的铜颗粒优选对其一次颗粒进行图像分析而得到的投影面积圆当量直径为0.1μm以上且4.0μm以下，更优选为0.3μm以上且3.5μm以下，进一步优选为0.5μm以上且3.0μm以下。这样，本专利技术中的铜颗粒是属于微粒的范畴。通过将一次颗粒的粒径设定为该范围内，使用本专利技术的铜粉形成的导电膜能够使其厚度变薄。与此同时，在小径导孔例如开口部的最大直径为10μm以上且50μm以下这样的小径导孔中，能够顺利地填充本专利技术的铜粉。此外，能够得到高导电性。与此相对，例如由具有树枝状形状的铜颗粒形成的铜粉由于铜颗粒的粒径大，因而非常难以填充于小径导孔。投影面积圆当量直径也称为Heywood直径(海伍德直径)，是具有与颗粒的投影面积相同面积的圆的直径。就投影面积圆当量直径来说，以20个以上的颗粒作为对象来进行测定，以其算术平均值作为测定值。构成本专利技术的铜粉的铜颗粒优选由[最大直径×最大直径×π÷(4×投影面积)]定义的基于一次颗粒的图像分析所得到的形状系数的值为1.8以上且3.5以下，更优选为1.9以上且3.3以下，进一步优选为2.0以上且3.0以下。对于形状系数来说，1为最小值。在形状系数为1的情况下，该颗粒的投影形状为圆形，随着该值从1开始变大，颗粒逐渐变为细长形状。因此，构成本专利技术的铜粉的铜颗粒中的形状系数在上述范围内是指该铜颗粒为细长棒状的形状。通过使所述形状系数的值为上述范围，导电性组合物能够保持不易依赖于其中所包含的铜粉的比例的高导电性，并且在制备导电性组合物时能够形成铜颗粒中难以产生断裂的刚直的棒状颗粒。就形状系数来说，对任意20个以上的各个颗粒测定最大直径和投影面积，基于这些值求出各个颗粒的形状系数，以其算术平均值作为测定值。其中，最大直径是指颗粒的投影最大直径，具体是指与一次颗粒的投影图像外切的最小长方形中的长边的长度。在基于上述式来计算形状系数时，必然需要使最大直径的单位与投影面积的单位一致(例如，在最大直径的单位为μm时，投影面积的单位为μm2)。本专利技术优选通过组合与颗粒形状有关的两个以上的参数，更正确地表现构成本专利技术的铜粉的铜颗粒的形状。从该观点考虑，对于构成本专利技术的铜粉的铜颗粒来说，除了形状系数的值为上述范围以外，还优选投影面积圆当量直径/周长圆当量直径的值为0.40以上且0.65以下，更优选为0.42以上且0.63以下，进一步优选为0.45以上且0.62以下。投影面积圆当量直径/周长圆当量直径的值也与上述形状系数同样为颗粒形状的指标，1为最大值。当该值为1时，该颗粒的投影形状为圆形，随着该值从1开始变小，颗粒逐渐变为细长形状。因此，构成本专利技术的铜粉的铜颗粒中的投影面积圆当量直径/周长圆当量直径的值为上述范围内是指该铜颗粒为细长棒状的形状。通过上述“投影面积圆当量直径/周长圆当量直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜粉，其是由铜颗粒或在铜芯材的表面被覆除了铜以外的金属而成的颗粒形成的铜粉，其中，对一次颗粒进行图像分析而得到的投影面积圆当量直径为0.1μm以上且4.0μm以下，由[最大直径×最大直径×π÷(4×投影面积)]定义的基于一次颗粒的图像分析所得到的形状系数的值为1.8以上且3.5以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.16 JP 2014-1231191.一种铜粉，其是由铜颗粒或在铜芯材的表面被覆除了铜以外的金属而成的颗粒形成的铜粉，其中，对一次颗粒进行图像分析而得到的投影面积圆当量直径为0.1μm以上且4.0μm以下，由[最大直径×最大直径×π÷(4×投影面积)]定义的基于一次颗粒的图像分析所得到的形状系数的值为1.8以上且3.5以下。2.根据权利要求1所述的铜粉，其中，对一次颗粒进行图像分析而得到的投影面积圆当量直径/周长圆当量直径的值为0.40以上且0.65以下。3.根据权利要求1或2所述的铜粉，其中，在将对20mmΦ的面积施加了0.63kN的实际负载时的压粉密度设定为ρ0.63、将此时的压粉电阻率设定为R0.63的情况下，ρ0.63的值为3.0g/cm3以上且5.0g/cm3以下，R0.63的值为9.0×10-1Ωcm以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的铜粉，其中，在将由100质量份的所述铜粉和10质量份的树脂形成的导电膜的电阻率设定为R10、将由100质量份的所述铜粉和15质量份的树脂形成的导电膜的电阻率设定为R15的情况下，R10的值为1×10-4Ωc...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂上贵彦，小神阳一，穴井圭，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP