JPH10188670A - 扁平状導電性金属粉及びその製造法並びに扁平状導電性金属粉を用いた導電性ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比抵抗が低く、高導電性の導電性ペーストが
得られる扁平状導電性金属粉及びその製造法並びに比抵
抗が低く、高導電性の導電性ペーストを提供する。 【解決手段】 固体潤滑剤を扁平状導電性金属粉に対し
て０．５〜５重量％含有してなる扁平状導電性金属粉及
び導電性金属粉９５〜９９．５重量％に固体潤滑剤を
０．５〜５重量％添加、混合した後、機械的エネルギー
を加えて扁平状に変形することを特徴とする扁平状導電
性金属粉の製造法並びに上記の扁平状導電性金属粉又は
上記の方法で得られた扁平状導電性金属粉及び結合剤を
含有してなる導電性ペースト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路形成用に
適した扁平状導電性金属粉及びその製造法並びに扁平状
導電性金属粉を用いた導電性ペーストに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、配線板、電子部品等の電気回路
（配線導体）を形成する方法として、特開平２−１５０
０９７号公報などに示されるように、金、銀、銅等の導
電性金属粉末を導電粉とし、これに樹脂、ガラスフリッ
ト等の結合剤及び必要に応じて溶剤を加えてペースト状
にした導電性ペーストを塗布又は印刷して形成する方法
が一般的に知られており、スルーホール導電用、電極形
成用、ジャンパ線用、ＥＭＩシールド用等に応用されて
いる。

【０００３】各種導電性金属粉のうち、金は極めて高価
であるため、高い導電性が要求される分野では銀が、そ
れ以外の分野では銅が導電粉として用いられることが多
い。このうち銀粉は、原材料を湿式ボールミルで粉砕し
たアスペクト比の高いフレーク状のものが多用される。
また、銅粉は、電気分解により析出する樹枝状のものが
一般的に用いられる。

【０００４】このうち高い導電性が要求される分野で使
用される銀粉は、アスペクト比が少なくとも１５以上あ
るものがほとんどであり、結合剤、溶剤又は分散剤、カ
ップリング剤などの添加剤の種類や量の最適化により導
電性の向上が図られている。しかしながら、溶剤乾燥に
よる収縮又は結合剤の熱収縮で粉体同士を接触導通させ
るタイプの銀ペーストにおいては、加圧しない限り比抵
抗を３０μΩｃｍ以下にすることは極めて困難である。
一方、銅粉は安価であるが、銅ペーストを加熱する際、
空気及び結合剤中の酸素により銅粒子表面に酸化膜を形
成して導電性を悪化させるという問題点がある。

【０００５】これに対し、特開平３−２４７７０２号公
報、特開平４−２６８３８１号公報等に示されるような
銅の表面に銀の粒子をアトマイズ法と呼ばれる方法で作
製される金属粉は、大略球形状であるためフレーク状や
樹枝状の粉体に比べて粉体同士の接触面積が小さく、高
抵抗になるという問題点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする手段】請求項１記載の発明
は、比抵抗が低く、高導電性の導電性ペーストが得られ
る扁平状導電性金属粉を提供するものである。請求項２
記載の発明は、請求項１記載の発明のうち、特に導電性
の向上効果に優れる扁平状導電性金属粉を提供するもの
である。請求項３記載の発明は、比抵抗が低く、高導電
性の導電性ペーストが得られる扁平状導電性金属粉の製
造法を提供するものである。請求項４記載の発明は、請
求項３記載の発明のうち、特に電導性の向上効果に優
れ、また請求項３記載の発明に加えて印刷性に優れる扁
平状導電性金属粉の製造法を提供するものである。請求
項５記載の発明は、請求項３記載の発明のうち、特に導
電性の向上効果に優れる扁平状導電性金属粉の製造法を
提供するものである。請求項６記載の発明は、比抵抗が
低く、高導電性の導電性ペーストを提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、固体潤滑剤を
扁平状導体性金属粉に対して０．５〜５重量％含有して
なる扁平状導電性金属粉に関する。また、本発明は、こ
の扁平状導電性金属粉において、扁平状導電性金属粉の
アスペクト比が２〜１０である扁平状導電性金属粉に関
する。また、本発明は、導電性金属粉９５〜９９．５重
量％に固体潤滑剤を０．５〜５重量％添加、混合した
後、機械的エネルギーを加えて扁平状に変形することを
特徴とする扁平状導電性金属粉の製造法に関する。ま
た、本発明は、この扁平状導電性金属粉の製造法におい
て、導電性金属粉の平均粒径が１〜１０μｍである扁平
状導電性金属粉の製造法に関する。また、本発明は、こ
の扁平状導電性金属粉の製造法において、扁平状導電性
金属粉のアスペクト比が２〜１０である扁平状導電性金
属粉の製造法に関する。さらに、本発明は、上記記載の
扁平状導電性金属粉又は上記記載の方法で得られた扁平
状導電性金属粉及び結合剤を含有してなる導電性ペース
トに関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる導電性
金属粉としては、金、銀、白金、パラジウム等の貴金属
粉、銅、銅合金、ニッケル、アルミニウム粉等の非貴金
属粉が用いられる。また、固体潤滑剤としては、ステア
リン酸、黒鉛、二硫化モリブデン、パルミチン酸、ミリ
スチン酸、ラウリン酸等が用いられる。

【０００９】導電性金属粉と固体潤滑剤の配合割合は、
導電性金属粉が９５〜９９．５重量％に対し、固体潤滑
剤が０．５〜５重量％、好ましくは導電性金属粉が９７
〜９９．５重量％に対し、固体潤滑剤が０．５〜３重量
％、さらに好ましくは導電性金属粉が９８〜９９重量％
に対し、固体潤滑剤が１〜２重量％の範囲とされ、導電
性金属粉が９５重量％未満で、固体潤滑剤が５重量％を
超えると導電性が悪くなるという欠点が生じ、導電性金
属粉が９９．５重量％を超え、固体潤滑剤が０．５重量
未満であると粉体同士が凝集してしまうという欠点が生
じる。

【００１０】本発明における扁平状とは、球状、塊状等
の立体形状のものを一方向に押し潰した形状のものであ
り、例えば一般的にフレーク状と称するものもこれに含
まれる。

【００１１】本発明におけるアスペクト比とは、扁平状
導電性金属粉の粒子の長径と短径の比率（長径／短径）
をいう。本発明においては、粘度の低い硬化性樹脂中に
扁平状導電性金属粉の粒子をよく混合し、静置して粒子
を沈降させるとともにそのまま樹脂を硬化させ、得られ
た硬化物を垂直方向に切断し、その切断面に現れる粒子
の形状を電子顕微鏡で拡大して観察し、少なくとも１０
０の粒子について一つ一つの粒子の長径／短径を求め、
それらの平均値をもってアスペクト比とする。

【００１２】ここで、短径とは、前記切断面に現れる粒
子について、その粒子の外側に接する二つの平行線の組
合せを粒子を挾むように選択し、それらの組合せのうち
最短間隔になる二つの平行線の距離である。一方、長径
とは、前記短径を決する平行線に直角方向の二つの平行
線であって、粒子の外側に接する二つの平行線の組合せ
のうち、最長間隔になる二つの平行線の距離である。こ
れらの四つの線で形成される長方形は、粒子がちょうど
その中に納まる大きさとなる。なお、本発明において行
った具体的方法については後述する。

【００１３】本発明になる扁平状導電性金属粉及び本発
明で製造される扁平状導電性金属粉は、アスペクト比が
２〜１０であることが好ましく、４〜８であることがよ
り好ましく、５〜７であることがさらに好ましい。

【００１４】本発明に用いられる導電性金属粉は、平均
粒径が１〜１０μｍの粉体を用いることが好ましく、１
〜７μｍの粉体を用いることがより好ましく、１〜４の
粉体を用いることがさらに好ましい。１μｍ未満の粉体
を用いると作製した導電性ペーストの印刷性が悪くなる
傾向があり、１０μｍを超える粉体を用いると作製した
導電性ペーストの導電性が悪化する傾向がある。導電性
金属粉の平均粒径は、レーザー法、沈降法等の一般的な
粒度分布測定法で求めることができる。本発明において
は上記のような粒径の粉体のままでは粉体同士の接触点
が少なく導電性が悪いため下記に示すような機械的エネ
ルギーを加えて扁平状にする必要がある。

【００１５】本発明における扁平状導電性金属粉は、導
電性金属粉に固体潤滑剤を添加、混合した後、メカニカ
ルアロイング装置、乾式ボールミル、ロール等による圧
縮装置又は高速で固い物質に粉体を吹き付ける装置等を
用いて機械的エネルギー、好ましくは乾式法による機械
的エネルギーを加えることにより製造することができ
る。なお、乾式ボールミルのように容器を用いて扁平状
に変形する際、容器内を減圧するか又はアルゴンガス、
窒素ガス等の非酸化性雰囲気中で処理すれば、粉体表面
の酸化を防止できるので好ましい。

【００１６】本発明になる扁平状導電性金属粉を用いて
導電性ペーストを作製するために加える結合剤は、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ボリエステル樹脂、
飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂等の有機結合
剤又はガラスフリットなどの無機結合剤が挙げられ、さ
らに必要に応じて硬化促進剤及び溶剤が添加され、硬化
促進剤としては、イミタゾール、アミン類等が挙げら
れ、また溶剤としては、ブチルセロソルブ、テルピネオ
ール、エチレンカルビトール、カルビトールアセテート
等が挙げられる。

【００１７】導電性ペーストは、扁平状導電性金属粉に
結合剤及び必要に応じて硬化促進剤及び溶剤を加えて、
らいかい機、ロール、ニーダー等で均一に混合して得ら
れる。結合剤の含有量は、導電性ペーストに対して５〜
２０重量％が好ましく、７〜１５重量％であることがさ
らに好ましい。硬化促進剤及び溶剤は必要に応じて添加
されるが、もし添加する場合その含有量は、硬化促進剤
は導電性ペーストに対して０．０１〜１重量％が好まし
く、０．０２〜０．０５重量％であることがさらに好ま
しい。また溶剤は導電性ペーストに対して３〜５０重量
％が好ましく、１０〜３０重量％であることがさらに好
ましい。

【００１８】本発明になる扁平状導電性金属粉を用いた
導電性ペーストは、絶縁材料として用いられる各種基
板、各種フィルム等に塗布、印刷、ポッティングして配
線導体を形成する材料として最適であり、その他スルー
ホール導通用、電極形成用、ジャンパ線用、ＥＭＩシー
ルド用等の形成に用いることができる。また抵抗素子、
チップ抵抗、チップコンデンサ等の電子部品と絶縁基材
を接続する導電性接着剤、鉛レスはんだ代替材としても
使用できる。

【００１９】上記に示す各種基板としては、紙フェノー
ル基板、ガラスエポキシ基板、ホウロウ基板、セラミッ
ク基板等が挙げられ、また各種フィルムとしては、ポリ
エチレン、ポリカーボネート、塩化ビニル、ポリスチレ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスル
フィド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポ
リイミド等フレキシブルな樹脂性のフィルムが挙げられ
る。なお絶縁基材は、表面やスルーホールに、予め、め
っき、印刷、蒸着、エッチング等の方法で導体や抵抗の
一部を形成したものを用いてもよい。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 実施例１ 平均粒径が５．０μｍの球形銀粉（日本アトマイズ加工
(株)製、商品名ＳＦＲ−Ａｇ）をＭＡ（メカニカルアロ
イング）装置に投入して以下の条件で扁平化処理した。
本装置はスクリューの回転でボールを運動させる方式で
あり、ボール及び被処理粉体を投入する容器の有効容積
は１．１リットルである。本装置に４kgのジリコニアボ
ール（直径１０mm）、２００ｇの銀粉及び５ｇのステア
リン酸を投入し、スクリュー回転数９０rpm及び容器内
圧力２×１０~⁵Torrで１時間回転して扁平状導電性銀粉
を得た。得られた扁平状導電性銀粉のアスペクト比は平
均７であった。

【００２１】上記の扁平状導電性銀粉１００重量部に対
し、ノボラック型フェノール樹脂（群栄化学工業(株)
製、商品名ＰＳ−２６０７）１０重量部、ブチルセロソ
ルブ５重量部を加え均一に混合して導電性ペーストを得
た。次いで導電性ペーストを厚さが１．６mmの紙フェノ
ール銅張積層板（日立化成工業(株)製、商品名ＭＣＬ−
４３７Ｆ）の銅箔を除去した積層板上に２００メッシュ
のスクリーンを通して幅０．４mm及び長さが１００mmの
テストパターンを印刷し、大気中で１５０℃で３０分の
条件で加熱処理して配線導体を得た。得られた配線導体
における導電性ペースト硬化物の比抵抗は２５μΩcmで
あった。

【００２２】次に本実施例におけるアスペクト比の具体
的測定法を以下に示す。低粘度のエポキシ樹脂（ビュー
ラー社製）の主剤（No.２０−８１３０）８ｇと硬化剤
（No.２０−８１３２）２ｇを混合し、ここへ扁平状導
電性金属粉２ｇを混合して良く分散させ、そのまま３０
℃で真空脱泡した後、６〜８時間３０℃で静置して粒子
を沈降させ硬化させた。その後、得られた硬化物を垂直
方向に切断し、切断面を電子顕微鏡で２０００倍に拡大
して切断面に現われた１００個の粒子について長径／短
径を求め、それらの平均値をもって、アスペクト比とし
た。

【００２３】比較例１ アスペクト比が３０の扁平状導電性銀粉（徳力化学研究
所製、商品名ＴＣＧ−１）を用いた以外は実施例１と同
様の工程を経て導電性ペーストを得た。以下実施例１と
同様の方法で特性を評価した。その結果、導電性ペース
ト硬化物の比抵抗は７５μΩcmであった。

【００２４】実施例２ 実施例１で得た扁平状導電性銀粉１００重量部に対し、
飽和ポリエステル（日立化成工業(株)製、商品名ＰＳＢ
−１０）を５重量部、フェノール樹脂（群栄化学工業
(株)製、商品名ＰＳ−２６０７）を５重量部及びブチル
セロソルブを５重量部加え、さらに脱泡剤を１ｐｈｒ加
え均一に混合して導電性ペーストを得た。この導電性ペ
ーストを用いて実施例１と同様の方法で特性を評価し
た。その結果、導電性ペースト硬化物の比抵抗は１５μ
Ωcmであった。

【００２５】比較例２ 比較例１で用いた扁平状導電性銀粉１００重量部に対
し、飽和ポリエステル（日立化成工業(株)製、商品名Ｐ
ＳＢ−１０）を５重量部、フェノール樹脂（群栄化学工
業(株)製、商品名ＰＳ−２６０７）を５重量部及びブチ
ルセロソルブを５重量部加え、さらに脱泡剤を１ｐｈｒ
加え均一に混合して導電性ペーストを得た。この導電性
ペーストを用いて実施例１と同様の方法で特性を評価し
た。その結果、導電性ペースト硬化物の比抵抗は４５μ
Ωcmであった。

【００２６】実施例３ 実施例１の扁平化処理時間を１時間から３時間とし、ア
スペクト比が平均１０の扁平状導電性銀粉を作製した。
この扁平状導電性銀粉１００重量部に対し、飽和ポリエ
ステル（日立化成工業(株)製、商品名ＰＳＢ−１０）を
６重量部、フェノール樹脂（群栄化学工業(株)製、商品
名ＰＳ−２６０７）を６重量部、ブチルセロソルブを７
重量部加え、さらに脱泡剤を１phr加え均一に混合して
導電性ペーストを得た。この導電性ペーストを用いて実
施例１と同様の方法で特性を評価した。その結果、導電
性ペースト硬化物の比抵抗は１９μΩcmであった。

【００２７】実施例４ 実施例１の扁平化処理時間を１時間から０．３時間と
し、アスペクト比が平均２の扁平状導電性銀粉を作製し
た。この扁平状導電性銀粉１００重量部に対し、飽和ポ
リエステル（日立化成工業(株)製、商品名ＰＳＢ−１
０）を４重量部、フェノール樹脂（群栄化学工業(株)
製、商品名ＰＳ−２６０７）を４重量部、ブチルセロソ
ルブを４重量部加え、さらに脱泡剤を１phr加え均一に
混合して導電性ペーストを得た。この導電性ペーストを
用いて実施例１と同様の方法で特性を評価した。その結
果、導電性ペースト硬化物の比抵抗は１７μΩcmであっ
た。

【００２８】比較例３ 実施例１の平均粒径が５．０μｍの球形銀粉を用い、扁
平状への変形を省略した以外は実施例４と同様の工程を
経て導電性ペーストを得た。この導電性ペーストを用い
て実施例１と同様の方法で特性を評価した。その結果、
導電性ペースト硬化物の比抵抗は５５０μΩcmと桁違い
に高くなった。

【００２９】比較例４ 実施例１の扁平化処理時間を１時間から５時間とし、ア
スペクト比が平均１２の扁平状導電性銀粉を作製した。
この扁平状導電性銀粉１００重量部に対し、飽和ポリエ
ステル（日立化成工業(株)製、商品名ＰＳＢ−１０）を
７重量部、フェノール樹脂（群栄化学工業(株)製、商品
名ＰＳ−２６０７）を７重量部、ブチルセロソルブを９
重量部加え、さらに脱泡剤を１ｐｈｒ加え均一に混合し
て導電性ペーストを得た。このペーストを用いて実施例
１と同様の方法で特性を評価した。その結果、導電性ペ
ースト硬化物の比抵抗は４５μΩcmであった。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載の扁平状導電性金属粉は、
比抵抗が低く、高電導性の電導性ペーストが得られる。
請求項２記載の扁平状導電性金属粉は、請求項１記載の
扁平状導電性金属粉のうち、特に導電性の向上効果に優
れる導電性ペーストが得られる。請求項３記載の方法に
より得られる扁平状導電性金属粉は、比抵抗が低く、高
導電性の導電性ペーストである。請求項４記載の方法に
より得られる扁平状導電性金属粉は、請求項３記載の扁
平状導電性金属粉の製造法のうち、特に導電性の向上効
果に優れ、また請求項３記載の扁平状導電性金属粉の製
造法に加えて印刷性に優れる導電性ペーストである。請
求項５記載の方法により得られる扁平状導電性金属粉
は、請求項３記載の扁平状導電性金属粉の製造法のう
ち、特に導電性の向上効果に優れる導電性ペーストであ
る。請求項６記載の導電性ペーストは、比抵抗が低く、
高導電性の導電性ペーストである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体潤滑剤を扁平状導電性金属粉に対し
   て０．５〜５重量％含有してなる扁平状導電性金属粉。
2. 【請求項２】 扁平状導電性金属粉のアスペクト比が２
   〜１０である請求項１記載の扁平状導電性金属粉。
3. 【請求項３】 導電性金属粉９５〜９９．５重量％に固
   体潤滑剤を０．５〜５重量％添加、混合した後、機械的
   エネルギーを加えて扁平状に変形することを特徴とする
   扁平状導電性金属粉の製造法。
4. 【請求項４】 導電性金属粉の平均粒径が１〜１０μｍ
   である請求項３記載の扁平状導電性金属粉の製造法。
5. 【請求項５】 扁平状導電性金属粉のアスペクト比が２
   〜１０である請求項３又は４記載の扁平状導電性金属粉
   の製造法。
6. 【請求項６】 請求項１若しくは２記載の扁平状導電性
   金属粉又は請求項３若しくは４記載の方法で得られた扁
   平状導電性金属粉及び結合剤を含有してなる導電性ペー
   スト。