JPH09137207A - 金属微粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性ペーストの電気特性を改善すること及
び不活性ガスの再使用が可能となる導電性ペースト材料
用金属微粉末の製造方法を提供する。 【解決手段】 高圧ガスを噴霧せしめる噴霧槽のつぎ
に、噴霧槽の圧力変動を緩和せしめる噴霧ガス溜めを設
け、さらにガス圧縮機を設けて不活性ガスを再使用しな
がら不活性ガスアトマイズにより、導電性ペースト材料
用金属微粉末を製造する方法。 【効果】 金属微粉末中のサテライト粒子の割合が少な
いことから電気特性及びペースト保存性に優れた導電性
ペーストを製造することが可能となった。噴霧ガス用の
不活性ガスを安定にリサイクルできることから安価に金
属微粉末を製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性ペースト材
料用の金属微粉末の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロニクスの飛躍的進歩に伴い、
種々の導電性ペースト材料が提案され、各種の電子機器
・電子部品・電子回路に使用されている。中でも銅系金
属微粉末を主成分とする導電性ペーストは、銅金属固有
の高周波特性の良さ、耐エレクトロニクスマイグレーシ
ョン性の良さから高信頼性が要求される産業用途や各種
通信用途をはじめ広く民生機器にまで使用されている。
とりわけ銅系ペーストの中でも特開平４−２６８３８１
号公報に記載されているような表面の銀濃度が、粒子の
平均の銀濃度より高い銅合金微粉末粒子を用いた導電性
ペーストは、耐酸化性に優れる材料として注目されてい
る。

【０００３】このような銅合金微粉末粒子表面の銀濃度
が、粒子の平均の銀濃度より高い銅系金属微粉末の製法
として、溶融金属の落下流に不活性ガス流体の高速ジェ
ットを噴射して、溶融金属を急速凝固させて金属粉末を
製造する不活性ガスアトマイズ法が行われている。この
不活性ガスアトマイズ法においては高圧の不活性ガスを
大量に使用する関係上、金属微粉末の製造コストが非常
に高いものとなることから、不活性ガスのリサイクルが
工業的に大きな課題であった。

【０００４】また、より細かな粉体を得る必要のある導
電性ペーストの用途では、それに供される金属微粉末の
粒度分布や粒径のコントロールを精度よくすることが必
須であるが、不活性ガスアトマイズ運転が不安定な状態
で行われると、噴霧槽内のガスの流れが安定せず、生成
した金属粒子に生成過程の微粒子が再付着する、いわゆ
るサテライト粒子の生成割合が多くなるという問題もあ
った。これは、圧力変動等による不活性ガス流の脈動な
どが、不活性ガスの上昇流を、噴霧槽内で局部的に発生
させるために引き起こされる現象と言われているが、こ
のサテライト粒子の発生を完全に押さえることは非常に
難しい。このサテライト粒子の割合が多い導電性材料用
金属微粉末を使って導電性ペーストを調合すると、導電
性材料用金属微粉末のペースト内での充填状態がサテラ
イト粒子の影響の為局部的に不均一な状態、すなわち粗
密な状態を形成し、そのために局部的に電気的接点がと
れていない場所が増大し、その結果としてできあがった
導電性ペーストの電気抵抗が大きくなるという問題もあ
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、同一条件に
おいて導電性ペースト材料用金属微粉末を大量に且つ安
価に製造することを可能とし、ひいては粒度分布及び平
均粒径のバラツキの少なく、かつサテライト粒子の割合
も少ない、導電性ペースト材料としての金属微粉末の製
造方法を提供することを目的とする。また、スクリーン
印刷特性の向上、ペーストの保存安定性の大幅な改善、
導電性回路を形成した場合の低抵抗化、導電特性の品質
安定化などを図ることをも目的とする。

【０００６】

【課題を解決する手段】本発明者らは、ガスアトマイズ
法において、不活性ガスをリサイクルしながら、粒度分
布及び平均粒径のバラツキが少なく、サテライト粒子の
割合の少ない導電性ペースト原料用金属微粉末を製造す
る方法を開発すべく、鋭意研究したところ、ガス噴霧槽
下流にフレキシブルなガス溜めを設け、金属溶解槽、ガ
ス噴霧槽及びガス溜めの圧力をそれぞれ別個にコントロ
ールしながら、ヘリウムガス等の不活性噴霧ガスを長時
間にわたり循環させてアトマイズすることにより、上記
課題を達成することが出来ることをみいだし、本発明を
完成した。

【０００７】すなわち、本発明は下記のとおりである。 １．金属溶解槽から流下する溶融金属に高圧の不活性ガ
スを噴霧して、該溶融金属を急速凝固させ金属微粉末を
製造する不活性ガスアトマイズ法において、高圧の不活
性ガスを噴霧する噴霧槽のつぎに、噴霧槽の圧力変動を
緩和する噴霧ガスのガス溜めを設け、さらに該ガスを圧
縮する圧縮機を設けて不活性ガスアトマイズ操作をする
ことを特徴とする導電性ペースト材料用金属微粉末の製
造方法。 ２．不活性ガスを循環させながら連続的に不活性ガスア
トマイズ操作を行うことを特徴とする上記１の導電性ペ
ースト材料用金属微粉末の製造方法。 ３．金属溶解槽、噴霧槽及びガス溜めの圧力をそれぞれ
Ｐ₁ 、Ｐ₂ 、Ｐ₃ とすると、Ｐ₁ ＝０．１〜２．０ｋｇ
／ｃｍ² 、Ｐ₂ ＝０．０１〜１．０ｋｇ／ｃｍ²、Ｐ₃
＝０．００１〜０．２ｋｇ／ｃｍ² の範囲で、且つＰ₁
＞Ｐ₂ ＞Ｐ₃ の関係にあることを特徴とする上記１又は
２の導電性ペースト材料用金属微粉末の製造方法。 ４．ガス溜めがフレキシブルな構造を有する容器からな
ることを特徴とする上記１、２又は３の導電性ペースト
材料用金属微粉末の製造方法。 ５．不活性ガスがヘリウムを含むことを特徴とする上記
１、２、３又は４の導電性ペースト材料用金属微粉末の
製造方法。 ６．得られる金属微粉末中のサテライト粒子の割合が８
０数％以下である上記１、２、３、４又は５の導電性ペ
ースト材料用金属微粉末の製造方法。 ７．得られる金属微粉末が一般式Ａｇ_x Ｃｕ_y （０．０
０１≦ｘ≦０．４、０．６≦ｙ≦０．９９９（原子比）
で表され、且つ粒子表面の銀濃度が粒子の平均の銀濃度
より高い銅合金微粉末であることを特徴とする上記１、
２、３、４、５又は６の導電性ペースト材料用金属微粉
末の製造方法。

【０００８】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
おいてサテライト粒子とは、小さな粒子が一個以上大き
な粒子に融着している粒子のことを言う。本発明では大
きな粒子の直径に対して小さな粒子の直径が０．８以下
である粒子が融着したものをサテライト粒子ということ
にしている。大きな粒子に小さな粒子が複数個融着した
ものも総てサテライト粒子とする。その測定法は、表面
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で１０００個の粒子を観察
し、上記のサテライト粒子を計測し、そのサテライト粒
子が全計測粒子に占める割合を、サテライト粒子の割合
とし、数％で表わす。

【０００９】本発明は、溶融状態の銅・銀合金液をヘリ
ウムガス等の不活性ガスで急速凝固させて金属微粉末を
製造する方法いわゆる不活性ガスアトマイズを実施する
にあたり、その際発生する圧力変動を緩和するガス溜め
を設け、圧力そのものも金属溶解槽圧力＞噴霧槽圧力＞
ガス溜め圧力の関係になるように金属溶解槽、噴霧槽、
ガス溜めのそれぞれの圧力をアトマイズ中に制御しなが
ら、ガス溜めに溜めたヘリウムガス等の不活性ガスを圧
縮機により圧縮して噴霧槽に循環させることにより、噴
霧圧力変動の抑制効果を相乗的に発現させることができ
たものであり、その結果として、ボンベなどに充填され
ているガスを噴霧ガスとして使う方法に比べて、粒子径
が小さく、平均粒径及び粒度分布のバラツキが少なく、
かつサテライト粒子の割合の少ない、導電性ペースト材
料用の銅合金微粉末を安価に且つ大量に製造することを
可能にしたものである。

【００１０】本発明がこのような効果を発現する詳しい
メカニズムは不明であるが、噴霧槽からの不活性ガスの
ガス溜めが圧力変動を吸収し、圧縮機で圧縮循環された
不活性ガスが常に一定流量及び一定圧力で溶解金属と連
続的に接触することが微妙な相乗効果をもたらし、その
結果噴霧槽内での生成微粉末の流れをスムーズにし、粉
同士の再合一を防止し、微細な金属粉末を安定に尚かつ
サテライト粒子の割合が少ない状態で生成させることに
成功したものと推察される。

【００１１】ボンベなどに充填されているガスを噴霧ガ
スとして使用する場合に限って言及すれば、ガス量に制
限があるため、バルブなどを操作してボンベ元圧の変動
すなわちボンベガス量の減少に応じて、噴霧圧力を一定
に調節しようとしても短時間で調節した圧力が変動して
しまうため製造条件自体をなかなか一定にコントロール
できず、使用するボンベを数十本にしても噴霧時間を１
０〜２０分程度にしかできない状況である。

【００１２】その不安定さのためと思われるが、ヘリウ
ムなどの不活性ガスを噴霧ガスとして用いた場合でも、
微細な金属粉が生成しているにもかかわらず、かなり大
きい金属粉も生成しているため平均粒径も総じて大きく
なり、粒度分布も本発明の製造方法で得られたものに比
して広く、サテライト粒子の割合も多いという結果が得
られている。

【００１３】これに対し本発明は、サテライト粒子の割
合が少ないにもかかわらず、１μｍ未満の微粒子成分、
即ちサブミクロンの微粒子を多く含んでおり、スクリー
ン印刷特性の向上、ペーストの保存安定性の大幅な改
善、導電性回路を形成した場合の低抵抗化、導電特性の
安定化などを図ることができた。本発明においては、１
μｍ未満の微粒子成分、即ちサブミクロンの微粒子を全
微粒子の５重量％以上含有することが好ましい。微粉末
中のサテライト粒子の割合は８０数％以下が好ましく、
さらに好ましくは６０数％以下、特に好ましくは２０数
％以下である。

【００１４】本発明において用いられる不活性ガスとし
ては、ヘリウムガス、窒素ガス、アルゴンガス、ネオン
ガス、水素ガスの単体若しくはこれらの混合物等が挙げ
られ、得られた金属微粉末中に含まれるサブミクロンの
微粒子の量が多いことからヘリウムガスが好ましい。本
発明において、噴霧槽の圧力変動を緩和する不活性ガス
のガス溜めとは、アトマイズ時の圧力変動に追随してそ
の内容積を小刻みに増減させられることのできるガス溜
めをいう。代表的な具体例としては、金属製の中空状の
タンク外殻内に浮き屋根を結合した形状のもの、高分子
化合物のシートもしくはフィルムで袋状にしたものを金
属枠に締結し錘や移動装置を付加した形状のものが挙げ
られる。どちらを用いても本発明の効果が損なわれるも
のではないが、高分子化合物で作成した袋状のもののほ
うがフレシキブル性に優れている分、圧力変動を吸収す
る効果が大きいので本発明のガス溜としてはより好まし
い。

【００１５】また、本発明においてフレキシブルな構造
を有する容器からなるガス溜めとは、上記の高分子化合
物のシートもしくはフィルムで袋状にしたものを金属枠
に締結し錘や移動装置を付加した形状のものをいう。こ
のガス溜めの材質は、一般的なガスバリアー性に優れた
高分子化合物のシートもしくはフィルムまたはそれらを
何層かに張り合わせたものや場合によってはそのシート
もしくはフィルムにアルミニウムなどの金属箔をラミネ
ート加工したものなどが用いられ、循環させるヘリウム
ガス等の不活性ガスの必要純度に応じて種々選択され
る。通常は、天然ゴム、ナイロン、ポリエステル、クロ
ロプレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレ
ンビニールアルコール、ポリウレタン、フッ素樹脂など
のフィルムもしくはシートまたはそれらを何層かに張り
合わせたもの、アルミニウムなどの金属箔をラミネート
加工したものなどが好ましく用いられる。中でもナイロ
ン布にクロロプレンゴムを含浸させたものの両側にさら
にクロロプレンフィルムを張り合わせたもの、フッ素樹
脂フィルムの両側にアルミニウムを蒸着させたポリエチ
レンビニールアルコールを張り合わせさらにその外側に
ポリウレタンのフィルムを張り合わせたもの等は特に好
ましく用いられる。

【００１６】このガス溜めの形状は球状、円柱状、直方
体など設置場所に応じて種々の形状のものが使用するこ
とができるが、製作の容易さから直方体が望ましい。ま
た、ガス溜めは、圧力変動を緩和させてアトマイズガス
の流れを安定化させ、ガス溜めのフレキシブル性の効果
を発揮させる上で蛇腹構造であることが好ましい。本発
明のガス溜めにはさらに微少圧力の変化が測定できる微
圧計及び逃がし弁とガス注入弁がつけられていて、コン
ピューターにより微圧計の測定値をもとに逃がし弁とガ
ス注入弁のいずれかを駆動させ、ガス溜め内の圧力を常
に一定に保てるようになっている。

【００１７】この圧力の値に特別な制限はないが一般的
に使用するガス溜めの材料の耐圧強度以下である必要が
あるが、高分子化合物のシートもしくはフィルムまたは
それらを何層かに張り合わせたものをガス溜めの材料と
する場合には、０．００１〜０．２ｋｇ／ｃｍ² が好ま
しい。同様な圧力計と制御システムは金属溶解槽とガス
噴霧槽にも装着されていて、それぞれの本発明を実施す
るうえでの好ましい圧力は、金属溶解槽が０．１〜２．
０ｋｇ／ｃｍ² でガス噴霧槽が０．０１〜１．０ｋｇ／
ｃｍ² である。

【００１８】また圧力変動を効果的に吸収するためには
これらの好ましい圧力の範囲で金属溶解槽内圧力＞ガス
噴霧槽内圧力＞ガス溜め内圧力という関係になるように
運転圧力を設定する必要がある。本発明で使用される圧
縮機は一般的なガス圧縮機で特に問題はなく、ターボ型
圧縮機、容積型圧縮機いずれの型式を選んでも発明の効
果がそこなわれるものではないが、システム設計の容易
さから容積型圧縮機が望ましい。

【００１９】容積型圧縮機も大きく分けるとダイアフラ
ムタイプ、ピストンタイプ、スクリュータイプに大別さ
れ、これも上述した通りどのタイプを選んでもよいが、
コスト的な面からはピストンタイプが好ましい。また圧
縮機には、製造しようとする導電性ペースト用原料粉の
必要性能に応じてアトマイズ噴霧ガス以外のガス例えば
水蒸気、油分ミスト、酸素などの不純物吸着除去装置を
付属させることが必要である。

【００２０】上記した機能を持つガス圧縮機、アトマイ
ズ装置、ガス溜めを配管で連結してそれぞれの装置内を
ヘリウムなどの不活性ガスが循環できるようにし、圧縮
機を駆動させて、アトマイズ装置の金属溶解槽で銅合金
を連続的に溶解させながらガス噴霧槽に流下させ、圧縮
機で圧縮されたヘリウムなどの不活性ガスを連続的に吹
き付けながら溶融金属を急速凝固させる。一方、噴霧さ
れたヘリウムなどの不活性ガスは高分子化合物のシート
の袋状のガス溜めに仮受けし、その不活性ガスを圧縮機
の吸入口より連続的に吸入しながら圧縮行程にガスを送
るという方法を繰り返すことにより、粒子径が小さく、
サテライト粒子の割合が少ない導電性ペースト材料の銅
合金微粉末を大量にかつ連続的に製造することができ
る。

【００２１】本発明における導電性ペースト材料用の銅
合金微粉末としては一般式Ａｇ_x Ｃｕ_y （０．００１≦
ｘ≦０．４、０．６≦ｙ≦０．９９９（原子比）で表さ
れ、且つ粒子表面の銀濃度が粒子の平均の銀濃度より高
い銅合金微粉末であることが好ましい。本発明における
銅合金微粉末は、特性を損なわない程度であれば、溶融
時にＡｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｂｉ、Ｍ
ｏ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｂ、Ｐ、Ｍｇ、Ｌｉ、
Ｃ、Ｎａ、Ｂａ、ＴＩ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｌａなどの金属、半金属及
びそれらの化合物を添加しても構わない。また、銅合金
微粉末と一緒に、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｂｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｎｂ、Ｓｂ、Ｂ、Ｐ、Ｍ
ｇ、Ｌｉ、Ｃ、Ｎａ、Ｂａ、ＴＩ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｐｄ、
Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｙ、Ｌａなどの金属、
半金属及びそれらの化合物からなる粉末を混合して導電
性ペースト用の材料として用いることもできる。

【００２２】導電性ペースト材料としては特性を損なわ
ない範囲で、本発明の銅合金微粉末の一部を銅金属粉末
や銀金属粉末で置き換えることも可能である。この時用
いられる銅金属粉末はアトマイズ粉末である必要はな
く、例えば電解銅粉、化学還元銅粉であってもよい。導
電性ペースト材料には、前述の銅合金微粉末以外に種々
の添加剤、成分が添加される。

【００２３】導電性ペースト材料は高温焼成により金属
微粉末を焼結せしめて焼結金属配線等に使用されるＣＴ
Ｆ（サーメット・シック・フィルム）型ペースト材料
と、金属粉末を粉体同士の接点で導通をとり熱硬化型の
ポリマーで固めるＰＴＦ（ポリマー・シック・フィル
ム）型ペーストに大別される。また導電性ペースト材料
としての効果を高める一般的な手段として分級操作があ
る。本発明の製造方法で得られた金属微粉末を気流分級
機などの適当な分級プロセスで分級することにより、印
刷性、レベリング性、ペースト内金属微粉末の充填率、
比抵抗の改善、ペーストの保存性など導電性ペースト材
料としての特性を向上することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下実施例により本発明をさらに
詳細に説明する。なお、金属微粉末の表面銀濃度はＸ線
光電子分光分析装置（英国ＶＧ社製 ＥＳＣＡＬＡＢ２
００−Ｘ型）で測定した。銀濃度の測定は測定光電子エ
ネルギーが近いピーク同士で比較するため、Ａｇ３ｄ
_5/2 （ＡｌのＫα線）とＣｕ３ｐ（ＭｇのＫα線）を選
び表面からの深さ５０Å程度の表面濃度として求め、こ
の値と濃硝酸で微粉末を溶解した液を高周波誘導結合型
プラズマ発光分析計（ＩＣＰ）（セイコー電子工業
（株）製 ＪＹ３８Ｐ−Ｐ２型）で分析した微粉末中の
平均銀濃度との比を銀濃度比とした。

【００２５】粒度分布、サテライト粒子の個数及び割合
は、表面走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（（株）日立製作
所製Ｓ−２７００型）写真画像から粒子サイズ及び個数
を測定して求めた。測定用サンプル調整は、得られた金
属微粉末を１８ｇ電子天秤により秤量し、次に米国ＢＵ
ＥＨＬＥＲ社製エポキシ樹脂主剤ＥＰＯＸＩＤＥ１５ｇ
と硬化剤ＥＰＯＸＩＤＥ−ＨＡＲＤＥＮＥＲ３ｇを秤量
し、これら全量をガラスビーカーに移し、十分に混合攪
拌したのち、厚さ３５μｍのセロテープを両側に張り付
けた平滑なガラス板上のセロテープの間に拡げ、丸いガ
ラス棒で平らにのばし、４０℃に設定した硬化炉内に１
２時間放置し、金属微粉末が均一に包埋された薄片を作
製する。この薄片をＳＥＭの倍率５００倍で写真測定す
るが、異なる視野の写真を２０枚程度撮影する。その写
真により大きな粒子に小さな粒子（大きな粒子の直径の
０．８以下の直径の粒子）が融着している粒子をサテラ
イト粒子として計測する。計測粒子の総数が１０００個
になった時点で、サテライト粒子の全粒子に占める割合
を算出し、サテライト粒子の割合とする。

【００２６】

【実施例１】 （１）金属微粉末の製造方法 不活性ガスアトマイズ装置金属溶解槽の黒鉛坩堝内に純
度９９．９９％の銅を２８．５ｋｇ、純度９９．９９％
の銀を１．５ｋｇ入れ高周波誘導加熱装置により金属を
溶解し、１６５０℃の溶湯とした。この時の溶解条件は
高周波陽極電圧が２１０Ｖで高周波電流は１２０Ａであ
った。ガス溜めは、ナイロン布の両側にクロロプレンフ
ィルムを張り合わせた材質で、形状は直方体にした。そ
の寸法は縦６．７ｍ、横７．３ｍ、高さ５．４ｍで、高
さ方向を８分割して蛇腹構造にしてあるものを使った。
この蛇腹構造の袋を金属枠に締結し、錘や滑車などの移
動装置を付加して、内圧０．０４ｋｇ／ｃｍ² でバラン
スするように調節しておいた。次に圧力制御装置の設定
値をそれぞれ、金属溶解槽０．４ｋｇ／ｃｍ² ガス噴霧
槽０．０７ｋｇ／ｃｍ² ガス溜め０．０４ｋｇ／ｃｍ²
に設定した。

【００２７】ガス溜めに純度９９．９９％のヘリウムガ
スを１００ｍ³ 程度充填し、次に水平対向４段オイルレ
ス形圧縮機を駆動させ、ガス溜めと圧縮機を遮断してい
る弁を開けガス溜め内のガスを圧縮機の吸入口へ吸入さ
せ、圧縮機吐出側のバイパス弁の調整によりガス噴霧槽
内ガスノズル元弁に圧力３０ｋｇ／ｃｍ² が常にかかっ
ている状態にした。次に金属溶解槽の上部ホッパーより
純度９９．９９％の銅ペレットを３６．１ｇ／秒で、純
度９９．９９％の銀ペレットを１．９ｇ／秒で金属溶解
槽の黒鉛坩堝内にフィードしながら、高周波加熱装置の
高周波陽極電圧を２６０Ｖに、高周波電流を１５０Ａに
上げた。次に金属溶解槽とガス噴霧を連結してあるパイ
プの栓を抜き、１６５０℃の金属溶湯をガス噴霧槽内に
導入する。この連結パイプの断面積は金属溶湯の注入速
度が２．９２ｃｍ／秒になるようにあらかじめ調節して
おく。ガス噴霧槽の最上部にはこの連結パイプを囲むよ
うにガスを噴出させるための孔を複数個配置しておく。
この孔の総断面積は２０．３４７２ｍｍ² に調節してお
き、その配管を噴霧槽内ガスノズル元弁に連結してお
く。栓を抜いてて金属溶湯をガス噴霧槽内にフィードし
た０．６秒後に噴霧槽内ガスノズル元弁とガス噴霧槽と
ガス溜めを遮断している弁を開けてアトマイズとガス回
収を開始する。次に圧縮機吸込口についているバルブを
操作して、ガス溜めよりのガスが不純物吸着除去装置を
経由して圧縮機に吸入されるようにする。この状態で１
時間運転した後、銅ペレットと銀ペレットのフィードを
止め、さらに１４分後に総ての電源を停止し、金属微粉
末の製造作業を終了した。

【００２８】しかる後にガス噴霧槽下部より金属微粉末
を取り出し、総重量と粒度分布及び金属微粉末の表面銀
濃度およびサテライト粒子の割合を測定した。結果を以
下に示す。アトマイザー下部より得られた金属微粉末量
は１６３．９ｋｇであった。これはフィードした金属総
量の９８．２６％の回収率に相当する。表面銀濃度比は
４．５の値を示した。平均粒径は８．０μｍであった。
粒度分布の最小粒径は０．０９μｍであり最大粒径は６
１μｍであった。また１μｍ以下の微粉末の重量割合は
８．７％であった。サテライト粒子の割合は１４数％で
あった。

【００２９】（２）ＰＴＦ用導電性ペースト材料の作成
と評価 得られた銅合金微粉末２０００ｇに対し、セバシン酸４
０ｇ、トリエタノールアミン２０ｇ、ブチルセロソルブ
８００ｇ及びレゾール樹脂の添加量を変化させて導電性
ペーストを作製し、ガラスエポキシ樹脂基板上に塗布し
たのち、乾燥し、１６０℃で３０分間加熱硬化したのち
導電性を評価した。レゾール樹脂の量を変化させたと
き、得られる抵抗値が最低になる銅合金微粉末の充填率
とそのときの抵抗値をＰＴＦ用導電性ペーストの特性値
とした。またペースト保存性は調合してからペースト内
で金属微粉末が沈降し、再攪拌によりペースト全体を混
合しなければ使いにくくなるまでの日数とした。結果は
金属微粉末の充填率８９％、比抵抗４．２×１０^-5Ωｃ
ｍ、保存性３０日であった。

【００３０】（３）ＣＴＦ用導電性ペースト材料の作製
と評価 得られた銅合金微粉末２０００ｇに対し、ＰｂＯ−Ｚｎ
Ｏ−Ｂ₂ Ｏ₃ 系のガラスフリット（平均サイズ２．４μ
ｍ）１２０ｇ、ハーキュレス社製エチルセルロース５
ｇ、亜酸化銅粉末３０ｇ、２，２，４−トリメチル−
１，３−ペンタンジオールモノブチルレート１８０ｇ、
をプラネタリーミキサーで混合し、さらに３本ロールを
通して仕上げ混練してＣＴＦ用導電性ペースト材料を作
製した。得られたＣＴＦ用導電性ペースト材料は９６％
アルミナ基板状にスクリーン印刷でテストパターンを印
刷し、窒素雰囲気下でピーク温度が９００℃に設定され
た連続焼成炉を通過させて焼成した。この時焼成後の導
体膜厚は平均で２０μｍであった。得られたサンプルは
四端子法でその比抵抗を測定し、併せて保存性も測定し
た。その値は２．２×１０^-6Ωｃｍ、保存性４５日であ
った。

【００３１】

【実施例２】実施例１で製造した銅合金微粉末を気流分
級機で１０μｍ以下の粉体のみが得られるように分級し
た。得られた粉体は平均粒径３．５μｍで、１μｍ未満
の微粉は２０重量％含まれていた。この分級した粉のサ
テライト粉の割合は９数％であった。この粉末を実施例
１のＰＴＦ用、ＣＴＦ用の導電性ペースト材料配合法に
従い同じ組成でそれぞれのペーストを調合した。ＰＴＦ
用ペーストの金属充填率は若干大きくなり、比抵抗も少
し小さくなった。ＣＴＦ用ペーストの比抵抗はほとんど
変わらなかったが、焼成膜の表面は滑らかになった。両
方のペーストにいえる事は保存性の顕著な改善が見られ
た事である。以下に結果を示す。 ＜ＰＴＦ用導電性ペースト材料＞金属充填率９０．５
％、比抵抗３．５×１０^-5Ωｃｍ、保存性９０日 ＜ＣＴＦ用導電性ペースト材料＞比抵抗２．１×１０^-6
Ωｃｍ、焼成後平均膜厚１８μｍ、保存性１２０日。

【００３２】

【実施例３】実施例１のガス溜めを直径６ｍ、高さ５ｍ
のステンレス製浮き屋根形式のタンクに替えて実験を行
った。このタンクの浮き屋根はタンクの内圧が０．００
１ｋｇ／ｃｍ² 以上になったら上方へ移動するように、
滑車と錘により調節したものであった。その他の条件は
実施例１の（１）金属微粉末の製造方法と同じに設定し
た。結果を以下に示す。金属微粉末重量は１６３．９ｋ
ｇ（回収率９８．２６％）、表面銀濃度比は４．５、平
均粒径は８．５μｍ、粒度分布の最小粒径０．０９μｍ
であり、最大粒径は７３μｍであった。１μｍ以下の微
粉末の割合は８．０％であった。サテライト粒子の割合
は３０数％であった。この金属微粉末を用い、実施例１
の（２）、（３）と同じ方法でＰＴＦ用導電性ペース
ト、ＣＴＦ用導電性ペーストを作製し、その性能を測定
した結果を以下に示す。 ＜ＰＴＦ用導電性ペースト材料＞金属充填率８７．５
％、比抵抗４．６×１０^-5Ωｃｍ、保存性２５日。 ＜ＣＴＦ用導電性ペースト材料＞比抵抗２．４×１０^-6
Ωｃｍ、焼成後平均膜厚２１μｍ、保存性４０日。

【００３３】

【比較例１】上記実施例で示したアトマイズ装置はその
ままに、充填圧１５０ｋｇ／ｃｍ²ヘリウムガスボンベ
を３７本束ねたガスカードルを、ガス噴霧槽内ガスノズ
ル元弁に連結し、圧縮機のかわりとした。またガス噴霧
槽下部のガス排出用配管は実施例のようにガス溜めに接
続するのではなくそのまま大気解放状態にした。金属溶
解槽の黒鉛坩堝内に純度９９．９９％の銅を２８．５ｋ
ｇ、純度９９．９９％の銀を１．５ｋｇ入れ高周波誘導
加熱装置により金属を溶解し、１６５０℃の溶湯とし
た。次に金属溶解槽とガス噴霧槽を連結してあるパイプ
の栓を抜き、１６５０℃の金属溶湯をガス噴霧槽内に導
入する。パイプの断面積は実施例１と同じ値にあらかじ
め設定しておく。ガス噴霧槽の上部にはこれも実施例１
と同じ寸法及び数のガス噴霧孔を配置し、ガスノズル元
弁に連結しておく。栓を抜いて金属溶湯をガス噴霧槽内
にフィードした０．６秒後に噴霧槽内ガスノズル元弁と
ガス噴霧槽下部のガス排出管についている弁を開けてア
トマイズと噴霧ガスの大気放出を開始する。この際、噴
霧ガス配管につけてある圧力計を見ながらアトマイズガ
スノズル元弁の開度を調節して圧力を３０ｋｇ／ｃｍ²
に調節する。この圧力はガスボンベ内のガス量が減少す
るにつれ低下するので、アトマイズガスノズル元弁の開
度を開けて圧力を３０ｋｇ／ｃｍ² に調整する必要があ
る。この圧力低下は、１０秒に１ｋｇ／ｃｍ² 程度の割
合で起きるので、１分間に５回〜６回という頻度になっ
た。アトマイズガスノズル元弁を開いても圧力が３０ｋ
ｇ／ｃｍ ² にならなくなった時点が、噴霧に必要なガス
がなくなったことを表しているのでその時点で総ての電
源を停止し、金属微粉末の製造作業を終了した。所要時
間は１４分であった。しかる後にガス噴霧槽下部より金
属微粉末を取り出し、実施例１と同じく総重量と粒度分
布及び金属微粉末の表面銀濃度比を実施例１と同じ方法
で測定した。結果を以下に示す。アトマイザー下部より
得られた金属微粉末量は２７．１ｋｇであった。これは
フィードした金属総量の９０．３％の回収率に相当す
る。表面銀濃度比は４．５の値を示した、平均粒径は
９．７μｍであった。粒度分布の最小粒径は０．１０μ
ｍであり最大粒径は１０３μｍであった、また１μｍ以
下の微粉末の重量割合は６．５％であった。サテライト
粉の割合は９５個数％であった。 ＜導電性ペースト材料の作製と評価＞実施例１及び実施
例２と同様にアトマイズしたそのままの状態の銅合金微
粉末と分級した銅合金微粉末について、それぞれＰＴＦ
用導電性ペースト材料とＣＴＦ用導電性ペースト材料を
作製し、特性を測定した。結果を次に示すがサテライト
粉の影響か実施例に比べて、金属充填率が低く、比抵抗
が大きく、焼成膜の表面も汚く、保存性も悪いというよ
うな導電性ペースト材料としてあまり良い特性をしめし
ていない結果となった。 ＜分級粉の性能＞平均粒径４．８μｍ、１μｍ未満の微
粉末１２重量％、サテライト粒子の割合８１数％ ＜アトマイズ粉を使ったＰＴＦ用導電性ペースト材料の
特性値＞金属充填率８４％、比抵抗５．８×１０^-5Ωｃ
ｍ、保存性１０日 ＜アトマイズ粉を使ったＣＴＦ用導電性ペースト材料の
特性値＞比抵抗２．８×１０^-6Ωｃｍ、焼成後平均膜厚
２４μｍ、保存性２５日 ＜分級粉を使ったＰＴＦ用導電性ペースト材料の特性値
＞金属充填率８６％、比抵抗５．５×１０^-5Ωｃｍ、保
存性２０日 ＜分級粉を使ったＣＴＦ用導電性ペースト材料の特性値
＞比抵抗２．６×１０^-6Ωｃｍ、焼成後平均膜厚２２μ
ｍ、保存性４０日

【００３４】

【比較例２】実施例１のガス溜めを直径６ｍ高さ５ｍの
ＦＲＰ製タンクに替えて実験を行った。なお、このタン
クは内圧に応じて容積変化をするような構造にはなって
いない。その他の条件は実施例１と同じになるように設
定した。実施例１の（１）金属微粉末の製造方法、
（２）ＰＴＦ用導電性ペースト材料の作製と評価、
（３）ＣＴＦ用導電性ペースト材料の作製と評価、と同
じ方法で金属微粉末と各ペーストを作製して評価を行っ
た。結果を以下に示す。 ＜金属微粉末の性能＞金属微粉末重量１６３．９ｋｇ
（回収率９８．２６％）、表面銀濃度比４．５、平均粒
径９．５μｍ、粒度分布の最小粒径０．１０μｍ、最大
粒径１０３μｍであった。１μｍ以下の微粉末の割合
６．７重量％、サテライト粒子の割合８７数％。 ＜ＰＴＦ用ペースト材料＞金属充填率８５％、比抵抗
５．６×１０^-5Ωｃｍ、保存性１４日 ＜ＣＴＦ用ペースト＞比抵抗２．７×１０^-6Ωｃｍ、焼
成後平均膜厚２３μｍ、保存性２８日

【００３５】

【発明の効果】サテライト粒子の割合が少ない導電性ペ
ースト材料用金属微粉末を製造することが出来ることか
ら、電気特性及びペースト保存性に優れた導電性ペース
トを提供することが可能になった。また、噴霧ガス用の
不活性ガスをリサイクルすることから、安価に導電性ペ
ースト材料用金属微粉末を製造することができ、産業上
大いに有用である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属溶解槽から流下する溶融金属に高圧
   の不活性ガスを噴霧して、該溶融金属を急速凝固させ金
   属微粉末を製造する不活性ガスアトマイズ法において、
   高圧の不活性ガスを噴霧する噴霧槽のつぎに、噴霧槽の
   圧力変動を緩和する噴霧ガスのガス溜めを設け、さらに
   該ガスを圧縮する圧縮機を設けて不活性ガスアトマイズ
   操作をすることを特徴とする導電性ペースト材料用金属
   微粉末の製造方法。
2. 【請求項２】 不活性ガスを循環させながら連続的に不
   活性ガスアトマイズ操作を行うことを特徴とする請求項
   １記載の導電性ペースト材料用金属微粉末の製造方法。
3. 【請求項３】 金属溶解槽、噴霧槽及びガス溜めの圧力
   をそれぞれＰ₁ 、Ｐ ₂ 、Ｐ₃ とすると、Ｐ₁ ＝０．１〜
   ２．０ｋｇ／ｃｍ² 、Ｐ₂ ＝０．０１〜１．０ｋｇ／ｃ
   ｍ² 、Ｐ₃ ＝０．００１〜０．２ｋｇ／ｃｍ² の範囲
   で、且つＰ₁ ＞Ｐ₂ ＞Ｐ₃ の関係にあることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の導電性ペースト材料用金属微粉
   末の製造方法。
4. 【請求項４】 ガス溜めがフレキシブルな構造を有する
   容器からなることを特徴とする請求項１、２又は３記載
   の導電性ペースト材料用金属微粉末の製造方法。
5. 【請求項５】 不活性ガスがヘリウムを含むことを特徴
   とする請求項１、２、３又は４記載の導電性ペースト材
   料用金属微粉末の製造方法。
6. 【請求項６】 得られる金属微粉末中のサテライト粒子
   の割合が８０数％以下である請求項１、２、３、４又は
   ５記載の導電性ペースト材料用金属微粉末の製造方法。
7. 【請求項７】 得られる金属微粉末が一般式Ａｇ_x Ｃｕ
   _y （０．００１≦ｘ≦０．４、０．６≦ｙ≦０．９９９
   （原子比）で表され、且つ粒子表面の銀濃度が粒子の平
   均の銀濃度より高い銅合金微粉末であることを特徴とす
   る請求項１、２、３、４、５又は６記載の導電性ペース
   ト材料用金属微粉末の製造方法。