铜合金系组合物制造技术

用通式Ａｇ↓［ｘ］Ｃｕ↓［ｙ］（但，０．００１≤ｘ≤０．９９９，０．００１≤ｙ≤０．９９９，ｘ＋ｙ＝１原子比）表示的，由铜合金粉１００重量份，和有机粘合剂５－２００重量份，以及能除去铜氧化物的添加剂０．０１－１００重量份构成的铜合金系组合物；以及用该组合物的网板印刷用膏糊，电磁波屏蔽、导电性粘合剂、电极用膏糊及通孔用膏糊。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有导电性优良、且耐氧化性良好，耐迁移性优良等特性的铜合金系组合物膏糊以及使用该膏糊的导电体，可用作电磁波屏蔽、导电性粘合剂、导电电路用膏糊、电极用膏糊、网板印刷用膏糊、印刷电阻端子用膏糊、通孔用膏糊、接点材料等。以前，作为导电性膏糊或导电性组合物，公知有金、白金、钯、银、银钯等贵金属(例如，特开昭56-70064、51-124655、59-45355、特开平1-98674)、或镍(例如，特开昭58-53966)、镀银的铜(例如，特开昭56-8892、特开平1-231208)、铜(例如，特开昭56-163166、特开昭62-74967、63-89577、57-55974、特开平2-16172)等金属粉中添加有机粘合剂，并根据需要添加溶剂，添加物使之分散的物质。用作公知导电性膏糊的物质具有以下缺点。铜虽然价廉，但容易氧化而降低导电性。也试图在用铜粉的膏糊中添加防氧化剂，虽在初期除去粉末表面的铜氧化物并获得导电性，但在涂膜后，在高温或高湿度中接点电阻仍然立即增加使导电性降低。使用银粉的导电性膏糊是公知的，但有迁移问题。使用铜粉上镀过银的粉末的导电性膏糊也是公知的，但很难在微粉末上均匀地镀上银，还有银的剥落问题和迁移问题。而且，银和铜之间易产生局部电池，反而容易使铜氧化。虽然公开了使银和铜机械强制接合的方法(例如，特开昭56-155259，57-98572)，但由于是机械结合，其缺点是防止银的迁移方面缺乏效果。本专利技术涉及导电性优良，长期耐氧化性优良、且耐迁移性优良的廉价导电性膏糊。本专利技术的另一方面还涉及使导电性膏糊长期稳定化的方法，特别是通过改良耐氧化性迁移使之长期稳定的方法。用于本专利技术的铜合金粉末是用喷雾法制作。最好是气体喷雾法、水喷雾法;特别好的是惰性气体喷雾法。本专利技术中所用的惰性气体喷雾法最好是由本专利技术者们已公开的美国专利第07/395531号的方法。例如，将特定组分的铜、银混合物或合金放在惰性气氛中或真空中，在使用高频感应加热的坩埚中熔解。此时，作为惰性气氛，是指和熔液完全不反应或仅极缓反应的气氛。例如，最好是氮、氦、氢、氩为主要成分的气氛。从坩埚前端将熔液向惰性气氛中喷出。喷出的同时，将压缩过的惰性气体经过热膨胀而产生的高速气流向熔液喷出，这是一种喷雾法。此处用的惰性气体，是指和某种组成的熔液完全不反应或仅极缓慢反应的气体。例如，氮、氦、氩、氢及它们的混合物为最佳。此时，气体中所含的氧以2%以下为好，0.1以下为更佳。气体的压力(膨胀前)以5kg/cm2G以上为好，15kg/cm2G以上为更佳。高速气流的速度，在气体喷咀出口处以50m/秒以上为好，100m/秒以上更好，300m/秒以上为最佳。气体和熔液的质量速度比(气体质量速度/熔液质量速度)以0.1以上为好，1以上更好。此时的冷却速度，102℃/秒以上109℃/秒以下为好，最好是107℃/秒以上109℃以下。采用水雾法时，由坩埚前端喷出该组成的熔液。喷出的同时，向喷咀前端喷出的熔液，由喷咀喷出加压水，与该组成的熔液产生冲突使之微粒子化，并骤冷凝固。此时，水的质量速度/熔液质量速度比是10以上为好，40以上为更好。水喷咀出口处的水速度以80m/秒以上为好，100m/秒以上为更好。将加压水从喷咀前端喷出时的压力，以50kg/cm2G以上为好，100kg/cm2G以上为更好。本专利技术所用的是Agx Cuy(但0.001≤x≤0.999，0.001≤0.999，x+y＝1，原子比)，x不足0.001时得不到足够的耐氧化性，而x超过0.999时耐迁移性不充分。本专利技术中所用的铜合金粉末为0.001≤x≤0.4时，粉末表面的银浓度比平均银浓度高，且在表面近傍有银浓度从内部向表面，银浓度增加的领域，表面的银浓度是平均银浓度的2.1倍以上，更好是3倍以上40倍以下，4倍以上15倍以下为最好。银的浓度x以0.005≤x≤0.3为好，更好是0.01≤x≤0.25。本专利技术中所用的0.001≤x≤0.4的铜合金粉，表面的银浓度比平均银浓度高，关于低熔点银在表面浓缩的机构，已由本专利技术者们公开(美国专利号(USSN)07/395531号)，其看法如下。例如，认为由于与高速气流气体冲突而产生的微细金属滴伴随高速气流一边高速行走一边骤冷凝固。在该凝固过程中富有低熔点银的液相排出至表面以致延缓固化，在表面上产生银浓缩的粉末。银浓度x超过0.4的合金粉情况下(0.4＜x≤0.999)，特别适用于要求高温耐氧化性的情况。银浓度x超过0.4的合金粉，由于表面银浓度高，而且直至粒子内部也有相当多的银存在，因此对防止铜的氧化是有效的，而且由于粉末中的银与铜合金化，因此还具有耐迁移性高的优点。由水喷雾法制成的骤冷凝固粉末，含有许多不规则状物质，而在本专利技术中，属于球状粒子范畴。本文中，银浓度x是指Ag/(Ag+Cu)(原子比)。表面及表面近傍的银浓度测定用的是xPS(x射线光电子分光分析装置KRATOS公司制XSAM800)。铜浓度y是指Cu/(Ag+Cu)原子比)。首先，在试料台上安装具有导电性的碳两面粘接带，不使试料粉末变形地静静地使之附着以致完全覆盖在两面带上。银浓度的测定条件入射镁的Kα线(电压12KV、电流10mA)，光电子的取出角相对于试料面为90度，室内压力10-8torr时进行。侵蚀条件用氩离子枪在加速电压3KeV、氩离子射线对试料面的入射角45度，室内压力10-7torr，10分钟内进行。银浓度的测定测定和侵蚀相继重复进行5次，将最初2次测定值的平均值定为表面银浓度。平均银浓度的测定，是将试料放在浓硝酸中溶解，用ICP(高频感应结合型等离子发光分析计)测定。本专利技术中所用的合金粉末，其平均粒径为0.1-100μm。不足0.1μm时，接触电阻增加，有损于导电性。若超过100μm时，则不适合于网板印刷。以0.1-50μm为好，更好是0.5-30μm。平均粒径的测定，采用激光衍射型粒度布计(SALD 110)。作为测定法，是使粉末在乙二醇溶液中充分分散(粉末浓度1-20×10-9g/cc)进行5次测定。将体积累积平均值5次测定的平均值定为平均粒径。粒子的形状，最好是球状，鳞片状及它们的混合物。采用鳞片状粉末时，可用公知的方法即机械地使之偏平的公知方法，例如，可列举捣碎机、球磨机等方法。本专利技术中所用的铜合金粉末，只要无损于其特性，不防在熔融时添加Al、Zn、Sn、Pb、Si、Mn、Bi、Mo、Cr、Ir、Nb、Sb、B、P、Mg、Li、C、Na、Ba、Ti、In、Au、Pd、Pt、Rh、Ru、Zr、Hf、Y、La等金属，半金属及其化合物，与本专利技术中所用粉末的同时，还可混合由Al、Zn、Sn、Pb、Si、Mn、Bi、Mo、Cr、Ir、Nb、Sb、B、P、Mg、Li、C、Na、Ba、Ti、In、Au、Ag、Cu、Pd、Pt、Rh、Ru、Zr、Hf、Y、La等金属，半金属及其化合物构成的粉末。本专利技术中所用的粘合剂，可列举从热固化性树脂，热可塑性树脂，光固化性树脂，电子射线固化性树脂，光分解型树脂，电子射线分解型树脂中选择出来的一种以上的树脂，作为热可塑性树脂，可列举从热可塑性丙烯酸树脂、醇酸树脂、氯乙烯树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物、乙酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
铜合金系组合物，该组合物用通式ＡｇｘＣｕｙ表示（但０．００１≤ｘ≤０．９９９，０．００１≤ｙ≤０．９９９，ｘ＋ｙ＝１，原子比），由铜合金粉末１００重量份、有机粘合剂５－２００重量份，以及能除去铜氧化物的添加剂０．０１－１００重量份组成。

【技术特征摘要】
1.铜合金系组合物，该组合物用通式AgxCuy表示(但0.001≤x≤0.999，0.001≤y≤0.999，x+y=1，原子比)，由铜合金粉末100重量份、有机粘合剂5-200重量份，以及能除去铜氧化物的添加剂0.01-100重量份组成。2.权利要求1所述的铜合金系组合物，其特征在于，上述通式Agx Cuy表示的铜合金粒子在0.001≤x≤0.4、0.6≤y≤0.999(原子比)的范围，铜合金粒子表面的银浓度比平均银浓度高，并且在表面附近有从内部向表面其银浓度增加的领域。3.权利要求2所述的铜合金系组合物，其特征在于，上述铜合金粉末表面银浓度是平均银浓度的2.1倍以上。4.权利要求1-3中任何一项所述的铜合金系组合物，其特征在于，上述铜合金粉末的平均粒径是0.1-100微米。5.权利要求1-4中任何一项所述的铜合金系组合物，其特征在于，上述铜合金粉末是用喷雾法制造。6.权利要求1-5中任何一项所述的铜合金系组合物，其特征在于，上述有机粘合剂是从热固化性树脂，热塑性树脂、电子射线固化性树脂、光固化性树脂、电子射线分解型树脂、光分解型树脂中选择出来的1种以上树脂。7.权利要求1-6中任何一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：横山明典，胜又勉，中鸟齐，
申请(专利权)人：旭化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]