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JPH0412608B2 - - Google Patents
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JPH0412608B2 - - Google Patents

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JPH0412608B2
JPH0412608B2 JP12484784A JP12484784A JPH0412608B2 JP H0412608 B2 JPH0412608 B2 JP H0412608B2 JP 12484784 A JP12484784 A JP 12484784A JP 12484784 A JP12484784 A JP 12484784A JP H0412608 B2 JPH0412608 B2 JP H0412608B2
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JP
Japan
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copper
copper powder
powder
silver
particle size
Prior art date
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JP12484784A
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Noboru Kunimine
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KCK CO Ltd
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KCK CO Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0412608B2 publication Critical patent/JPH0412608B2/ja
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  • Glass Compositions (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(イ) 発明の技術分野 本発明は、セラミツクコンデンサーに代表され
る電子部品の電極形成に用いる高温焼付用導電性
銅ペースト組成物に関するものである。 (ロ) 技術の背景 一般に、セラミツクコンデンサーの電極剤は銀
粉が用いられており、銀ペーストを筆塗り、吹き
付け、浸透、スクリーン印刷等で塗布し、700〜
850℃で焼き付ける方法が行なわれている。 然し、銀価格の高騰と大きな変動巾に対して先
ず省銀対策が採られ、二次的な添加物質例えば酸
化ビスマスで代表される金属酸化物、ガラス粉末
の増量、銀メツキを施したニツケル、銅及びセラ
ミツクス粒子の添加等様々の試みがなされている
が、銀電極焼成厚みは銀として2〜2.5μm、銀量
として2〜2.5mg/cm2が下限であり、スクリーン
印刷用の銀ペーストとして銀含有率が40〜45%よ
り下がることは、製品の信頼性の面から極めて危
険なことである。銀本来の性質であるマイグレー
シヨン、半田に喰われ易い欠点等は良く知られて
いた事実であり、安価で而も導電率が銀に近い銅
電極の採用は極めて効果的である。 非酸化性窒素雰囲気中で誘電体セラミツクスに
銅電極を焼き付ける場合の問題点として銅が酸化
され易いこと、誘電体セラミツクスが有機物から
発生する還元性物質によつて酸素を取られ、半導
体化傾向により絶縁抵抗の劣化を来し、甚だしい
場合は通電となり、一般的に誘電損失の増加等に
より銀電極に匹敵するものを得ることは困難であ
る。 (ハ) 従来技術と問題点 現在市販されている銅ペースト組成物は、主に
厚膜ICの導電体用であり、第一の問題はその価
格が著しく高く、銀ペーストの価格を大きく上回
つている。特性上から見ても、アルミナ基板上に
塗布する厚膜IC導電体を目的としたものである
から、セラミツクコンデンサー用の導電体セラミ
ツクスに適用した場合、静電容量、誘電損失の面
で銀電極に相当するものは得られない。従つて、
先ず価格的に銀ペーストより著しく安価で且つ特
性上、銀ペーストに匹敵する銅ペーストの開発は
その意義が大きい。特に、基本となる銅微粉末
は、現在の銅地金価格380円/Kgの3〜4倍の価
格で入手できるが、電解銅粉は複雑な樹枝状を示
し、搗砕銅微粉は脂肪酸を含むフレーク状の粉末
である。前者はビヒクルへの濡れ性の劣り、三本
ロールミルによる塗料調製がむづかしい。特に、
ビヒクル中の樹脂量を可能な限り減少させる目的
には益々不都合なものである。後者は濡れ性、分
散性は良いが、ロールミル処理した塗料の流れが
極めて悪く、スクリーン印刷用ペーストとして不
適当であつた。又、樹枝状電解銅粉で製造された
銅ペーストは、同じくフリツト組成の銀ペースト
に比べて静電容量が低く、引張強度も著しく劣る
ので適用は不可であつた。 又、銅微粉の製造方法としては、不活性気体中
に於けるアトマイズ法、高真空下に於ける電子ビ
ーム加熱による方法等が知られているが、生産設
備、粒子径制御及び価格の面でセラミツクコンデ
ンサーに適した銅粉を得ることは困難である。 尚、導電性銅ペースト組成物に関する技術とし
ては、例えば特開昭58−105595号、同58−79837
号、同57−123877号などがある。 (ニ) 発明の目的 本発明は斯かる従来の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、誘電体セラミ
ツクスに銅電極を付与する工程に於て、銀電極の
示す静電容量、絶縁抵抗、誘電損失及び接着強度
等が同一レベルである銅電極セラミツクスコンデ
ンサーを製造することが可能で導電性銅ペースト
組成物を提供することにある。 (ホ) 発明の構成 上記目的を達成するために本発明に係る導電性
銅ペースト組成物は、平均粒子径0.3〜2μmを有
する球状銅粉と、エチルセルローズとメチル−ブ
チルメタアクリレート共重合体の混合物を含有す
るビヒクルと、酸化銀と三酸化コバルト、五酸化
バナジウム、五酸化アンチモン等金属酸化物の少
なくとも一種との混合物から成る中性窒素雰囲気
焼成時の酸素放出剤とで構成したものである。 (ヘ) 発明の実施例 中性窒素雰囲気焼成によつて、誘電体セラミツ
クスに銅電極を付与する場合の不良化要因は、酸
素不足雰囲気で有機化合物の熱分解により発生す
るアルデヒド残基、一酸化炭素等の還元性物心に
よつて誘電体セラミツクスから酸素が奪われるこ
とに起因するものであることは前述した。これら
の悪影響を防止するためには銅ペースト調製に際
して最小限の樹脂類特にエチルセルローズを使用
すること、又解重合や昇華等により酸素の存在と
は無関係に蒸発し、焼成炉系から排出されるよう
な樹脂が望ましい。 中性窒素雰囲気中で各種の樹脂、有機化合物に
ついての加熱残分を調査した結果、解重合し易い
と言われるアクリル樹脂のうちメチル−ブチルメ
タアクリレート(ロームアンドハース社)、商品
名:アクリロイドB−66)が優れたものであり、
エチルセルローズとの併用の結果、エチルセルロ
ーズ添加量を銅粉に対して0.5〜1.5重量%まで下
げることが可能となつた。 中性窒素雰囲気中で行なつたエチルセルローズ
(ハーキユレス社の商品名:ECN−200)の熱分
析結果を第1図に示す。第1図に於て、aは空気
中で昇温加熱した場合のエチルセルローズの重量
減少カーブ、bは窒素ガス中(O21ppm)で昇温
加熱した場合のエチルセルローズの重量減少カー
ブを示す。第1図によれば、窒素中では900℃に
於ける熱分解残量は約10%を示している。これを
CO2ガスとして系外に除去するためには、熱分解
により酸素を発生する無機化合物、所謂酸素デイ
スペンサーが有効である。その例としてセリウ
ム、コバルト、クローム、プラセオジウム等の酸
化物が挙げられるているが、本発明者は、酸化銀
と三酸化コバルト、五酸化バナジウム、五酸化ア
ンチモン等金属酸化物の少なくとも一種との組合
せが有効であることを見い出した。即ち、一例を
挙げると、酸化銀はエチルセルローズが分解を行
なう400℃付近で酸素を放出し、自身は銀と成り、
高温下で銅と合金化し安定化する。三酸化コバル
ト(コバルトブラツク)は700〜900℃に亘つて酸
素を放出し、CoOと成つてガラスと融合し、安定
化する。この様に広い温度域に亘り活性酸素を放
出することにより、エチルセルローズの残分は効
率良く除去された。この結果として後述する実施
例Eの第3表に示された様に銀電極と比較しても
誘電損失、引張強度に並ぶもので、寧ろ優れた銅
ペーストを得ることができた。 以下、更に本発明に関連した具体例を示し、本
発明を詳述する。 先ず、球状銅微粉末の製造の具体的な説明と、
粒子制御法について具体的に説明する。本発明に
於て、安価な銅塩例えば硫酸銅や硝酸銅等から化
学的な還元により球状銅粒子径を0.1〜2μmに亘
つて構造、制御することが前提条件となつてい
る。 硫酸銅1モルの水溶液に2.5モルの水酸化ナト
リウム水溶液を加え、生成した黒色の酸化銅を抱
水ヒトラジンで還元して銅粉を得る工程に於て、
還元温度と生成した銅粉粒径との関係を第1表に
示した。尚、粒系は走査型電顕(SEM)写真か
ら50粒子の平均として表示した。
(a) Technical Field of the Invention The present invention relates to a conductive copper paste composition for high temperature baking used for forming electrodes of electronic components such as ceramic capacitors. (b) Background of the technology Generally, silver powder is used as the electrode material for ceramic capacitors, and silver paste is applied by brush painting, spraying, penetration, screen printing, etc.
A method of baking at 850℃ is used. However, in response to the soaring price and large fluctuations in silver prices, silver-saving measures were first taken, including the use of secondary additives such as metal oxides such as bismuth oxide, increased amounts of glass powder, and silver-plated nickel. Various attempts have been made, such as the addition of copper and ceramic particles, but the lower limit for the firing thickness of the silver electrode is 2 to 2.5 μm as silver, and 2 to 2.5 mg/cm 2 as the amount of silver, and as a silver paste for screen printing. A drop in silver content below 40-45% is extremely dangerous in terms of product reliability. It is a well-known fact that the inherent properties of silver, such as migration and the drawback that it is easily eaten by solder, make it extremely effective to use copper electrodes that are inexpensive and have electrical conductivity close to that of silver. Problems when baking copper electrodes onto dielectric ceramics in a non-oxidizing nitrogen atmosphere include the fact that copper is easily oxidized, and the dielectric ceramics are deoxidized by reducing substances generated from organic matter, causing the dielectric ceramics to become semiconducting. This results in deterioration of insulation resistance, and in extreme cases, conduction, and generally it is difficult to obtain an electrode comparable to a silver electrode due to an increase in dielectric loss. (c) Prior art and problems The copper paste compositions currently on the market are mainly used as conductors in thick film ICs, and the first problem is that their prices are extremely high, far exceeding the price of silver pastes. It's on. In terms of characteristics, it is intended for use as a thick film IC conductor coated on an alumina substrate, so when applied to conductive ceramics for ceramic capacitors, silver electrodes are less effective in terms of capacitance and dielectric loss. You can't get anything equivalent to . Therefore,
First of all, the development of a copper paste that is significantly cheaper than silver paste and comparable in properties to silver paste is of great significance. In particular, the basic fine copper powder can be obtained at a price 3 to 4 times the current copper price of 380 yen/Kg, but the electrolytic copper powder has a complex dendritic shape, and the crushed copper fine powder has no fatty acids. It is a flaky powder containing The former has poor vehicle wettability and is difficult to prepare paint using a three-roll mill. especially,
This is all the more unfavorable for the purpose of reducing the amount of resin in the vehicle as much as possible. The latter had good wettability and dispersibility, but the flow of the roll-milled paint was extremely poor, making it unsuitable as a screen printing paste. In addition, a copper paste made from dendritic electrolytic copper powder has a lower capacitance and significantly lower tensile strength than a silver paste having the same frit composition, so it cannot be used. In addition, methods for producing fine copper powder include atomization in an inert gas and electron beam heating under high vacuum, but these methods are difficult to manufacture due to production equipment, particle size control, and cost. It is difficult to obtain copper powder suitable for ceramic capacitors. In addition, as a technique related to conductive copper paste compositions, for example, Japanese Patent Application Laid-open Nos. 58-105595 and 58-79837
No. 57-123877, etc. (d) Purpose of the Invention The present invention has been made to solve the problems of the conventional art, and its purpose is to reduce the electrostatic charge exhibited by silver electrodes in the process of applying copper electrodes to dielectric ceramics. It is an object of the present invention to provide a conductive copper paste composition capable of manufacturing copper electrode ceramic capacitors having the same level of capacitance, insulation resistance, dielectric loss, adhesive strength, etc. (E) Structure of the Invention In order to achieve the above object, the conductive copper paste composition according to the present invention comprises spherical copper powder having an average particle size of 0.3 to 2 μm, and ethyl cellulose and methyl-butyl methacrylate copolymer. A vehicle containing the mixture, and an oxygen releasing agent for firing in a neutral nitrogen atmosphere, which is a mixture of silver oxide and at least one metal oxide such as cobalt trioxide, vanadium pentoxide, and antimony pentoxide. . (F) Embodiments of the Invention When copper electrodes are applied to dielectric ceramics by firing in a neutral nitrogen atmosphere, the factors that cause defects are aldehyde residues and monoxide generated by thermal decomposition of organic compounds in an oxygen-deficient atmosphere. As mentioned above, this is caused by oxygen being taken away from the dielectric ceramic by reducing substances such as carbon. In order to prevent these negative effects, it is necessary to use the minimum amount of resin, especially ethyl cellulose, when preparing copper paste, and to evaporate regardless of the presence of oxygen due to depolymerization, sublimation, etc., and to discharge it from the firing furnace system. A resin like this is desirable. As a result of investigating the heating residues of various resins and organic compounds in a neutral nitrogen atmosphere, we found that among the acrylic resins that are said to be easily depolymerized, methyl-butyl methacrylate (Rohm and Haas), trade name: Acryloid B −66) is excellent;
As a result of combined use with ethyl cellulose, it became possible to reduce the amount of ethyl cellulose added to 0.5 to 1.5% by weight based on the copper powder. Figure 1 shows the results of thermal analysis of ethyl cellulose (trade name: ECN-200, manufactured by Hercules) conducted in a neutral nitrogen atmosphere. In Figure 1, a shows the weight loss curve of ethyl cellulose when heated in air, and b shows the weight loss curve of ethyl cellulose when heated in nitrogen gas (O 2 1 ppm). . According to FIG. 1, the residual amount of thermal decomposition at 900°C in nitrogen is about 10%. this
In order to remove CO 2 gas from the system, an inorganic compound that generates oxygen through thermal decomposition, a so-called oxygen dispenser, is effective. Examples include oxides such as cerium, cobalt, chromium, and praseodymium. was found to be effective. That is, to give one example, silver oxide releases oxygen at around 400℃, where ethyl cellulose decomposes, and itself becomes silver.
Alloyed with copper and stabilized at high temperatures. Cobalt trioxide (cobalt black) releases oxygen over a temperature range of 700 to 900°C, forms CoO, fuses with glass, and stabilizes it. By releasing active oxygen over such a wide temperature range, the remaining ethyl cellulose was efficiently removed. As a result, as shown in Table 3 of Example E, which will be described later, a copper paste with dielectric loss and tensile strength comparable to that of a silver electrode could be obtained, and was rather superior. Hereinafter, the present invention will be further explained in detail by showing specific examples related to the present invention. First, a detailed explanation of the production of spherical copper fine powder,
The particle control method will be specifically explained. In the present invention, it is a prerequisite that the spherical copper particle size be structured and controlled over a range of 0.1 to 2 μm by chemical reduction from an inexpensive copper salt such as copper sulfate or copper nitrate. In the process of adding 2.5 mol of sodium hydroxide aqueous solution to a 1 mol of copper sulfate aqueous solution and reducing the black copper oxide produced with hytrazine hydrate to obtain copper powder,
Table 1 shows the relationship between the reduction temperature and the particle size of the produced copper powder. The grain size was expressed as the average of 50 grains from a scanning electron microscope (SEM) photograph.

【表】 SEM写真によれば、本発明に係る銅粉は第2
図に示すように球状であり、第3図に示す電解銅
粉と比較すれば、その有利性は明確である。尚、
第2図はNo.3の銅粉の1万倍のSEM写真であり、
第3図は電解銅粉の3000倍のSEM写真である。
これらの銅粉についてのタツピング密度はNo.2〜
No.5に関して2.5〜3.2gr/cm3であり、ビヒクルに
対するなじみも良く、印刷特性の良好な銅ペース
トを製造することができた。 銅粉製造原料は硫酸銅以外でも、硝酸銅、塩化
銅、酢酸銅などの水溶性銅塩を用いても良い。還
元剤は抱水ヒラジン以外にもホウ素化水素ナトリ
ウム、ホルマリン、亜粉末なども利用できるが、
製造価格、製品の純度、粒子制御などで問題があ
る。 本発明に於て銅粉粒径を0.3〜2μmとした根拠
は、各銅粉別に調製した銅ペースト電極の焼成銅
面の焼成度合から判断して決定した。即ち、第2
表に示すように銅表面の光沢、色調及び半田付け
性の良否から判断し、良品は○印を付した。
[Table] According to the SEM photograph, the copper powder according to the present invention
As shown in the figure, it is spherical, and its advantage is clear when compared with the electrolytic copper powder shown in Figure 3. still,
Figure 2 is a 10,000x SEM photograph of No. 3 copper powder.
Figure 3 is a 3000x SEM photograph of electrolytic copper powder.
The tapping density of these copper powders is No.2~
Regarding No. 5, it was 2.5 to 3.2 gr/cm 3 , and it was possible to produce a copper paste with good compatibility with the vehicle and good printing characteristics. In addition to copper sulfate, water-soluble copper salts such as copper nitrate, copper chloride, and copper acetate may be used as raw materials for producing copper powder. In addition to hydrazine hydrate, sodium borohydride, formalin, subpowder, etc. can be used as reducing agents.
There are problems with manufacturing costs, product purity, particle control, etc. In the present invention, the basis for setting the copper powder particle size to 0.3 to 2 μm was determined based on the degree of firing of the fired copper surface of the copper paste electrode prepared for each copper powder. That is, the second
As shown in the table, the quality of the copper surface gloss, color tone, and solderability were judged, and non-defective products were marked with a circle.

【表】 銅粉粒径が0.1μm以下では黒色を帯びタツピン
グデンシテイーも2以下となり、得られた銅塗料
も流動性に乏しい。そのうえ焼成範囲が狭く、
500〜600℃では銅電極として十分な特性は得られ
ない。粒径0.3〜2μmについては、700℃〜900℃
に亘つて銅粉の適正な焼結が行なわれ、特に0.7
〜1.0μm粒子について800〜900℃領域で良好な焼
成面が得られた。 本発明の銅粉還元反応に於て、2μmの球状銅
粉が得られる85℃が反応を平滑に行なう限界であ
り、それ以上の反応温度では制御が困難である。
又、市販の約3μmの球状粒子及び樹枝状の電解
銅粉を用いて調製した銅ペーストは第3表に示さ
れる如く、0.3〜0.7μmの銅粉ペーストに比べて
静電容量が劣り、引張強度に関しては極めて不満
足な結果が得られた。従つて、本発明に於ては、
特に実用上からみて有用な0.3〜2μmの球状銅粉
を指定した。 ビヒクル調製に使用するエチルセルローズは、
比較例重合度の高いもの、例えばハーキユレス社
の商品名:ECN−200、ECT−200などを採用す
ることにより、添加の絶対量を減らすことが可能
となり、銅粉重量に対して0.5〜2.0%でも銅ペー
ストの調製、特に三本ロール絞りに支障がみられ
なかつた。勿論、解重合性の良いメチル−ブチル
メタアクリレート共重合体(ロームアンドハース
社商品名:アクリロイドB−66)との併用がこれ
を可能ならしめたものである。 このように本発明に於て、導電性銅微粉末は、
主にビヒクルに対する濡れ性が良好で、三本ロー
ルミル処理により印刷性、塗布性に優れた銅ペー
ストが得られる。 以下、実施例を挙げて本発明の内容を具体的に
説明する。 実施例 A 平均粒径0.3μmの球状銅粉製造法: 撹拌機を付した30の反応容器に水15を加
え、硫酸銅五水塩5Kgを投入し、撹拌溶解させ
る。これに水酸化ナトリウム40%水溶液5Kgを加
えると、青色の水酸化銅を経て黒色の酸化第二銅
が生成する。内温を40℃に保ち、抱水ヒドラジン
と水:11の溶液を滴下し、反応温度を44〜46℃に
保つ様に注意し還元を終了させる。 生成した銅粉末沈澱を濾取、洗浄し、熱風送風
オーブン中100〜110℃で乾燥させる。 その結果、平均粒径0.3μmの球状銅粉を1.27Kg
得た。 実施例 B 平均粒径0.7μmの球状銅粉製造法: 実施例Aに於て、還元反応温度を64〜66℃に保
つことにより、平均粒径0.7μmの球状銅粉を1.27
Kg得た。 実施例 C 平均粒径1μmの球状銅粉製造法: 実施例Aに於て、還元反応温度を74〜76℃に保
つことにより、平均粒径1μmの球状銅粉を1.27Kg
得た。 実施例 D 平均粒径2μmの球状銅粉製造法: 実施例Aに於て、還元反応温度を84〜86℃に保
つことにより、平均粒径2μmの球状銅粉を1.27Kg
得た。 実施例 E 実施例A〜Dで得られた球状銅粉と、市販の
3μm銅粉及び電解銅粉FCC−1110(福田金属箔粉
工業(株)、商品名)について調製した銅ペーストを
F特性の円板誘電体素地に印刷し、窒素雰囲気中
酸素分圧1ppm以下、900℃で焼付けを行なつた結
果を第3表に纏める。調製比較した銅ペーストの
組成は、次に示される。 銅 粉 80重量部 ガラ粉末−A 2.4 〃 酸化コバルト〔Co2O3(コバルトブラツク)〕
0.4 〃 酸化銀(Ag2O) 1.2 〃 エチルセルローズ 0.5 〃 メチル−ブチルメタアクリレート共重合体
1.5 〃 n−ブチルカルビトール 14 〃 合 計 100 〃 ただし、上記組成中、ガラス粉末−Aとしてバ
リウム−ホウケイ酸マンガンガラスを用い、エチ
ルセルローズとしてハーキユレス社の商品名:
ECN−200を用い、メチル−ブチルメタアクリレ
ート共重合体としてロームアンドハース社の商品
名:アクリロイドB−66を用いた。 上記組成物を三本ロールで十分に分散、均質化
させ、粘度250〜300ポイズ塗料とした。塗布は、
スクリーン印刷法により、110℃、10分間乾燥後、
ベルト式窒素雰囲気炉を通し銅電極の焼付けを行
なつた。得られた銅電極セラミツクコンデンサー
を6:4共晶半田浴250℃に3秒浸漬し、半田と
リード線の付与を行なつた。この際、フラツクス
は通常のロジンフラツクスを用いたが、半田濡れ
性は良好であつた。
[Table] When the copper powder particle size is 0.1 μm or less, it becomes black and the tapping density becomes 2 or less, and the resulting copper paint also has poor fluidity. Moreover, the firing range is narrow,
At 500 to 600°C, sufficient characteristics as a copper electrode cannot be obtained. For particle size 0.3~2μm, 700℃~900℃
Appropriate sintering of copper powder was carried out over a period of 0.7
A good firing surface was obtained in the 800-900°C region for ~1.0 μm particles. In the copper powder reduction reaction of the present invention, the temperature at which spherical copper powder of 2 μm can be obtained is 85° C., which is the limit at which the reaction can proceed smoothly, and it is difficult to control the reaction temperature above that temperature.
In addition, as shown in Table 3, copper paste prepared using commercially available spherical particles of about 3 μm and dendritic electrolytic copper powder has inferior capacitance and tensile strength compared to copper powder paste of 0.3 to 0.7 μm. Very unsatisfactory results were obtained regarding strength. Therefore, in the present invention,
Spherical copper powder of 0.3 to 2 μm was specified, which is particularly useful from a practical point of view. The ethyl cellulose used for vehicle preparation is
Comparative Example By using a material with a high degree of polymerization, such as Hercules' product names: ECN-200 and ECT-200, it is possible to reduce the absolute amount of addition, which is 0.5 to 2.0% based on the weight of copper powder. However, no problems were observed in the preparation of the copper paste, especially in the three-roll drawing process. Of course, this was made possible by the combined use of methyl-butyl methacrylate copolymer (trade name: Acryloid B-66, manufactured by Rohm and Haas), which has good depolymerizability. In this way, in the present invention, the conductive copper fine powder is
A copper paste that mainly has good wettability with vehicles and has excellent printability and coating properties can be obtained by three-roll milling. Hereinafter, the content of the present invention will be specifically explained with reference to Examples. Example A Method for producing spherical copper powder with an average particle size of 0.3 μm: Add 15 pieces of water to 30 reaction vessels equipped with a stirrer, add 5 kg of copper sulfate pentahydrate, and stir to dissolve. When 5 kg of 40% sodium hydroxide aqueous solution is added to this, black cupric oxide is produced via blue copper hydroxide. Keeping the internal temperature at 40°C, drop a solution of hydrazine hydrate and water: 11, and finish the reduction by taking care to keep the reaction temperature at 44-46°C. The produced copper powder precipitate is filtered, washed and dried at 100-110°C in a hot air blast oven. As a result, 1.27 kg of spherical copper powder with an average particle size of 0.3 μm was produced.
Obtained. Example B Method for producing spherical copper powder with an average particle size of 0.7 μm: In Example A, by keeping the reduction reaction temperature at 64 to 66°C, the spherical copper powder with an average particle size of 0.7 μm was reduced to 1.27 μm.
Got Kg. Example C Method for producing spherical copper powder with an average particle size of 1 μm: In Example A, by keeping the reduction reaction temperature at 74 to 76°C, 1.27 kg of spherical copper powder with an average particle size of 1 μm was prepared.
Obtained. Example D Method for producing spherical copper powder with an average particle size of 2 μm: In Example A, by maintaining the reduction reaction temperature at 84 to 86°C, 1.27 kg of spherical copper powder with an average particle size of 2 μm was prepared.
Obtained. Example E The spherical copper powder obtained in Examples A to D and the commercially available
Copper paste prepared using 3 μm copper powder and electrolytic copper powder FCC-1110 (trade name, Fukuda Metal Foil & Powder Industries Co., Ltd.) was printed on a disk dielectric substrate with F characteristics, and the oxygen partial pressure was 1 ppm or less in a nitrogen atmosphere. Table 3 summarizes the results of baking at 900°C. The compositions of the copper pastes prepared and compared are shown below. Copper powder 80 parts by weight Gala powder-A 2.4 Cobalt oxide [Co 2 O 3 (cobalt black)]
0.4 〃 Silver oxide (Ag 2 O) 1.2 〃 Ethyl cellulose 0.5 〃 Methyl-butyl methacrylate copolymer
1.5 〃 n-Butyl carbitol 14 〃 Total 100 〃 However, in the above composition, barium-manganese borosilicate glass is used as glass powder-A, and Hercules' trade name is used as ethyl cellulose:
ECN-200 was used, and Acryloid B-66 (trade name, manufactured by Rohm and Haas) was used as a methyl-butyl methacrylate copolymer. The above composition was sufficiently dispersed and homogenized using three rolls to obtain a paint having a viscosity of 250 to 300 poise. The application is
After drying at 110℃ for 10 minutes by screen printing method,
The copper electrode was baked through a belt-type nitrogen atmosphere furnace. The resulting copper electrode ceramic capacitor was immersed in a 6:4 eutectic solder bath at 250° C. for 3 seconds to apply solder and lead wires. At this time, ordinary rosin flux was used as the flux, and the solder wettability was good.

【表】【table】

【表】 第3表に示される如く、No.2〜No.5の銅粉を用
いたペーストは、従来の銀電極品に比較しても遜
色ないものであり、本発明の有用性が立証され
た。市販の粒径3μmの銅粉は価格が7万円/Kg
であり、銀価格と同列であるうえ、静電容量、引
張強度ともに劣るものであつた。 スクリーン印刷用銅ペーストに於ては、窒素雰
囲気焼成の宿命から有機物の絶対量を極限まで減
少させる必要のあることは前述した通りであり、
メタル量の比較的多い組成が望ましい。塗料調製
上からメタル分80%程度が適点であり、必然的に
エチルセルローズや樹脂量が規制され、その総量
が銅粉に対して1〜4重量%となる。900℃窒素
雰囲気焼成に於て、第1図の如くエチルセルロー
ズの約10%が残存するので、これを燃焼させるに
必要な酸素は酸化銀及び金属酸化物から大部分補
給される。勿論、窒素ガス中にも数ppm以下の酸
素は含まれており、実験的に酸素デイスペンサー
量は銅粉に対し0.5〜2.0重量%で十分に効果的で
あつた。 下記銅ペースト組成分について同様に印刷、焼
付けを行なつた結果、静電容量、絶縁抵抗、誘電
損失など第3表に示された内容に類似した結果が
得られ、銀電極品に比べて遜色のないものであつ
た。 No.3のCuペースト 銅粉No.3 80重量部 ガラス粉末−B 0.8 〃 酸化銀(Ag2O) 1.0 〃 酸化アンチモン 0.5 〃 エチルセルローズ 0.4 〃 メチル−ブチルメタアクリレート共重合体
1.5 〃 n−ブチルカルビトール 18 〃 合 計 100 〃 ただし、上記組成中、ガラス粉末−Bとしてバ
リウム−カリシウム−ホウケイ酸ガラスを用い、
エチルセルローズとしてハーキユレス社の商品
名:ECT−200を用い、メチル−ブチルメタアク
リレート共重合体としてロームアンドハース社の
商品名:アクリロイドB−66を用いた。 No.4のCuペースト 銅粉No.4 80重量部 ガラス粉末−C 1.6 〃 酸化銀(Ag2O) 1.5 〃 酸化コバルト〔Co2O3(コバルトブラツク)〕
0.5 〃 エチルセルローズ 0.6 〃 メチル−ブチルメタアクリレート共重合体
2.0 〃 n−ブチルカルビトール 13.8 〃 合 計 100 〃 ただし、上記組成中、ガラス粉末−Cとしてバ
リウム−ホウケイ酸ビスマスガラスを用い、エチ
ルセルローズとしてハーキユレス社の商品名:
ECN−200を用い、メチル−ブチルメタアクリレ
ート共重合体としてロームアンドハース社の商品
名:アクリロイドB−66を用いた。 実施例の円板型磁器コンデンサー以外にも、円
筒形、楔型や積層チツプコンデンサー端子電極な
どについても銅電極化は有効であつた。 実施例 F F特性積層チツプコンデンサー端子電極として
第3表のNo.3の銅粉を用いた銅ペーストを焼付け
たものは、従来のAg80:Pd20の一般的な端子電
極と比較すると、第4表に示される如く、静電溶
量や誘電損失についての差は見られなかつた。研
磨により端子電極の断面を観察すると、パラジウ
ム内部電極は銅層中に十分拡散しており、界面で
のボイドも見られなかつた。特に、半田喰われに
関しても極めて有効で、共晶半田浴270℃中で5
秒浸漬を3回繰り返したが、外観上の喰われは見
られなかつた。
[Table] As shown in Table 3, pastes using copper powder No. 2 to No. 5 are comparable to conventional silver electrode products, proving the usefulness of the present invention. It was done. Commercially available copper powder with a particle size of 3 μm costs 70,000 yen/kg.
The price was the same as that of silver, and it was inferior in both capacitance and tensile strength. As mentioned above, in copper paste for screen printing, it is necessary to reduce the absolute amount of organic matter to the maximum due to the fate of firing in a nitrogen atmosphere.
A composition with a relatively large amount of metal is desirable. From the viewpoint of paint preparation, a metal content of about 80% is an appropriate point, and the amount of ethyl cellulose and resin is necessarily regulated, and the total amount is 1 to 4% by weight based on the copper powder. During firing at 900°C in a nitrogen atmosphere, about 10% of the ethyl cellulose remains as shown in Figure 1, so the oxygen necessary to burn it is mostly supplied from silver oxide and metal oxides. Of course, nitrogen gas also contains several ppm or less of oxygen, and experimentally it was found that an oxygen dispenser amount of 0.5 to 2.0% by weight relative to the copper powder was sufficiently effective. As a result of printing and baking in the same manner with the following copper paste composition, results similar to those shown in Table 3, such as capacitance, insulation resistance, and dielectric loss, were obtained, and they were inferior to silver electrode products. It was something that didn't exist. No. 3 Cu paste Copper powder No. 3 80 parts by weight Glass powder-B 0.8 〃 Silver oxide (Ag 2 O) 1.0 〃 Antimony oxide 0.5 〃 Ethyl cellulose 0.4 〃 Methyl-butyl methacrylate copolymer
1.5 n-butylcarbitol 18 Total 100 However, in the above composition, using barium-calcium-borosilicate glass as glass powder-B,
As the ethyl cellulose, ECT-200 (trade name, manufactured by Hercules) was used, and as the methyl-butyl methacrylate copolymer, Acryloid B-66 (trade name, manufactured by Rohm and Haas) was used. No. 4 Cu paste Copper powder No. 4 80 parts by weight Glass powder-C 1.6 〃 Silver oxide (Ag 2 O) 1.5 〃 Cobalt oxide [Co 2 O 3 (cobalt black)]
0.5 〃 Ethyl cellulose 0.6 〃 Methyl-butyl methacrylate copolymer
2.0 〃 n-Butyl Carbitol 13.8 〃 Total 100 〃 However, in the above composition, barium-bismuth borosilicate glass is used as glass powder-C, and Hercules' trade name as ethyl cellulose:
ECN-200 was used, and Acryloid B-66 (trade name, manufactured by Rohm and Haas) was used as a methyl-butyl methacrylate copolymer. In addition to the disk-shaped ceramic capacitors of the examples, copper electrode formation was also effective for cylindrical, wedge-shaped, and laminated chip capacitor terminal electrodes. Example FF Characteristic multilayer chip capacitor terminal electrode baked with copper paste using copper powder of No. 3 in Table 3 is compared with the conventional general terminal electrode of Ag80:Pd20 as shown in Table 4. As shown in Figure 2, no difference was observed in the amount of electrostatic dissolution or dielectric loss. When the cross section of the terminal electrode was observed after polishing, the palladium internal electrode was sufficiently diffused into the copper layer, and no voids were observed at the interface. In particular, it is extremely effective against solder erosion.
Although the second dipping was repeated three times, no visible damage was observed.

【表】 表中、焼成条件:N2:O2(焼成外域では
40ppm、燃焼域では1ppm、900℃最大.)又、Ag
−Pdペーストは空気中850℃で最大焼成. (ト) 発明の効果 上述の如く本発明によれば、銀電極の示す静電
容量、絶縁抵抗、誘電損失及び接着強度などが同
一レベルである銅電極セラミツクコンデンサーを
製造することが可能となり、高価な銀に代わつて
安価に導電性ペーストを提供することができる。
[Table] In the table, firing conditions: N 2 :O 2 (in the area outside firing
40ppm, 1ppm in the combustion zone, maximum at 900℃. ) Also, Ag
- Pd paste is fired at maximum temperature of 850℃ in air. (G) Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a copper electrode ceramic capacitor in which the capacitance, insulation resistance, dielectric loss, adhesive strength, etc. exhibited by the silver electrode are at the same level, and the cost is reduced. A conductive paste can be provided at low cost in place of silver.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はエチルセルローズの熱重量分析結果を
示すグラフ、第2図は本発明の実施例に於る球状
銅粉の粒子径を示す走査型電顕(SEM)写真、
第3図は電解銅粉の粒子径を示す走査型電顕
(SEM)写真である。 図に於て、aは空気中で昇温加熱した場合のエ
チルセルローズの重量減少カーブ、bは窒素ガス
中(O21ppm)で昇温加熱した場合のエチルセル
ローズの重量減少カーブを示す。
Fig. 1 is a graph showing the thermogravimetric analysis results of ethyl cellulose, Fig. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the particle size of spherical copper powder in an example of the present invention,
FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the particle size of electrolytic copper powder. In the figure, a shows a weight loss curve of ethyl cellulose when heated in air, and b shows a weight loss curve of ethyl cellulose when heated in nitrogen gas (O 2 1 ppm).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 平均粒子径0.3〜2μmを有する球状銅粉と、
エチルセルローズとメチル−ブチルメタクリレー
ト共重合体の混合物を含有するビヒクルと、酸化
銀と三酸化コバルト、五酸化バナジウム、五酸化
アンチモン等金属酸化物の少なくとも一種との混
合物から成る中性窒素雰囲気焼成時の酸素放出剤
とで構成したことを特徴とする導電性銅ペースト
組成物。 2 ビヒクルは、平均粒子径0.3〜2μmを有する
球状銅粉に対し、0.5〜1.5重量%のエチルセルロ
ーズと0.5〜2.5重量%のメチル−ブチルメタアク
リレート共重合体の混合物を含有することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の導電性銅ペー
スト組成物。 3 中性窒素雰囲気焼成時の酸素放出剤の重量
は、平均粒子径0.3〜2μmを有する球状銅粉に対
して0.5〜2.0重量%であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の導電性銅ペースト組成
物。
[Claims] 1. Spherical copper powder having an average particle size of 0.3 to 2 μm;
During firing in a neutral nitrogen atmosphere consisting of a vehicle containing a mixture of ethyl cellulose and methyl-butyl methacrylate copolymer, and a mixture of silver oxide and at least one metal oxide such as cobalt trioxide, vanadium pentoxide, and antimony pentoxide. A conductive copper paste composition comprising: an oxygen releasing agent; 2 The vehicle is characterized by containing a mixture of 0.5 to 1.5% by weight of ethyl cellulose and 0.5 to 2.5% by weight of methyl-butyl methacrylate copolymer based on spherical copper powder having an average particle size of 0.3 to 2 μm. A conductive copper paste composition according to claim 1. 3. The method according to claim 1, wherein the weight of the oxygen releasing agent during firing in a neutral nitrogen atmosphere is 0.5 to 2.0% by weight based on the spherical copper powder having an average particle size of 0.3 to 2 μm. Conductive copper paste composition.
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