JPH11241103A - 白金ペーストに用いる球形状白金粉末の製造方法 - Google Patents

白金ペーストに用いる球形状白金粉末の製造方法

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JPH11241103A
JPH11241103A JP10059088A JP5908898A JPH11241103A JP H11241103 A JPH11241103 A JP H11241103A JP 10059088 A JP10059088 A JP 10059088A JP 5908898 A JP5908898 A JP 5908898A JP H11241103 A JPH11241103 A JP H11241103A
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Masayuki Sakurai
正之 櫻井
Yuichi Baba
雄一 馬場
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Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックスの上に形成する電子回路等の形成
に用いる白金ペーストの経時的変化に伴う抵抗値の変化
を可及的に小さくし、安定した白金ペーストの製造方法
を提供せんとするものである。 【解決手段】白金化合物を水溶液に溶解し、還元して得
られた平均粒径が0.2から3μmの球形状白金粉末
を、酸化雰囲気中で球形球状が変形しない範囲で熱処理
するようにする。 【効果】白金ペーストの経時的変化に伴う抵抗値の経時
的変化を小さくさせ、長期保管後においてもセラミック
ス等にコーティングを形成した白金膜の抵抗値が極めて
安定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】開示技術は、セラミックス上への
導電回路,発熱体回路、及び、センサーの集電電極等の
形成、詳細には白金ペーストにより塗布焼成して白金膜
を形成するに際し、特に、発熱体用白金膜を形成するた
めの焼き付け用白金ペーストに用いる球形状白金粉末の
製造の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】電子装置部品等に用いる焼き付け用白金
ペーストの一般的な成分構成は、白金粉末と基板との結
合剤を担う金属酸化物やガラス系フリット等の無機酸化
物と有機ビヒクルとからなり、そして、セラミックス等
の絶縁基板や素子等へのスクリーン印刷等の手段でコー
ティング処理した後、コーティング層を焼成することに
より導電膜,発熱体回路、及び、電極等の形成が行われ
ている。
【0003】特に、白金ペーストを該絶縁基板等に対し
印刷,コーティング処理して発熱体回路を形成する電子
部品やセンサー部品等の製造の分野においては、極めて
高い精度や高い耐久性を有する白金膜の発熱体の形成の
要求があった。
【0004】このような発熱体を形成する白金ペースト
や印刷,コーティングし、コーティング層を焼成した白
金膜には一般的に次のような特性が要求される。
【0005】即ち、 スクリーン印刷性が良好で均一な印刷膜等のコーテ
ィング層が得られること。 セラミックス基板と焼成した白金膜との相互の高い
密着性を有し、形成した該白金膜の抵抗値のバラツキが
可及的に少いこと。 発熱体として使用した際に、白金の凝集がなく、均
一な発熱をし、耐久性が優れていること。 等の特性が上げられる。
【0006】このような要求される特性の条件に対処す
るに、さまざまな白金ペーストの開発,研究がなされて
きた。
【0007】そして、特開平2−294416号公報で
開示されているように球形状白金粉末を使用した金属酸
化物と有機ビヒクルとを混合し、ロールミルで混練して
白金ペーストを得、かくして得られた白金ペーストはセ
ラミックス基板に対して安定した密着性が得られると共
に均一な印刷やコーティング層が得られ、又、発熱体と
して使用してた態様ではも白金の凝集が極めて少く、安
定して使用出来る優れた特性を得ることが知見出来た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
特に、白金ペーストを印刷して発熱体回路を形成する電
子部品やセンサー部品の製造分野では、近時強く要望さ
れているそれらの部品のますますの小型化や性能向上、
並びに、印刷技術の向上に伴う更なる精度や高い耐久性
を有する白金膜の発熱体の要求が増大してきた、
【0009】かかる要求の高まりに対し、上記の優れた
白金粉末を用いた白金ペーストから形成した白金膜にあ
っても、近時安定した抵抗値を得るうえでは充分でない
ことが判明してきた。
【0010】ここにおいて、球形状でない不定形状の白
金粉末を用いた白金ペーストで形成される白金膜では、
そもそも、精度が高い印刷,コーティングが難しいこと
等により白金ペーストの経時変化以外の要因による抵抗
値が高く、及び、そのバラツキが大きく、白金ペースト
の経時変化による、白金膜の抵抗値の変化の存在は実用
上、無視し得る程度の問題であることが判った。
【0011】そこで、この出願の発明者らは上述従来の
白金ペーストの問題点を解析した結果、球形状白金粉末
を用いた白金ペーストにおいて、白金ペーストを作製し
た後、該白金ペーストの状態が粘度特性等の物性的特性
では測定出来ない程度に僅かに経時的変化を生じ、スク
リーン印刷,コーティング処理後に焼成処理し、形成さ
れる白金膜の抵抗変化に現れる解決されるべき課題の存
在が新たに見出されるに至った。
【0012】而して、発明者らは前述した白金ペースト
の経時変化に伴う、印刷形成し、焼成処理した白金膜の
抵抗値の変化が発生する問題を解決すべく、その改善に
技術的に鋭意取り組んできたものである。
【0013】
【発明の目的】この発明の目的は上述従来技術の白金ペ
ーストの問題点を解決すべき技術的課題とし、白金ペー
ストの経時的変化を可及的に小さくし、長期保管した後
においても、セラミックス等の印刷,コーティングし焼
成処理して形成した白金膜の抵抗値が著しく安定する白
金ペーストに用いる球形状白金粉末の製造方法を提供せ
んとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの発明の構成は、前述課題を
解決するために、白金化合物を水溶液に溶解し、還元し
て得られた平均粒径が0.2から3μmの球形状白金粉
末を、酸化雰囲気中で球形球状が変形しない範囲で熱処
理して球形状の白金粉末を得るようにした技術的手段を
講じたものである。
【0015】
【作用】而して、発明者らは研究を重ねた結果、白金化
合物を水溶液に溶解し、還元して得られた走査型電子顕
微鏡(SEM)で視認される平均粒径が0.2から3μ
mの球形状白金粉末を酸化雰囲気中で球形形状が変化し
ない範囲で熱処理した粉末を用いて有機ビヒクル中に分
散させてペースト化したものは、経時的変化を抑制する
ことが出来、これによって長期間保管してもセラミック
ス等に印刷や塗布した後、焼成して白金を形成させた時
の抵抗値が著しく安定することを見出した。
【0016】当該白金ペーストに使用される球形状白金
粉末は、例えば、次述の手段によって製造することが出
来るが、特に、その製造方法を限定する訳ではなく、種
々の方法によって得られる球形状白金粉末を使用するこ
とが出来るものである。
【0017】この発明の要旨の中心を成す球形状白金粉
末の製造に使用可能な白金化合物は、塩化白金酸H
2 (PtCl6 )・6H2 O,塩化白金酸アンモニウム
(NH42 PtCl6 ,塩化白金酸カリウムK2 (P
tCl6 )等で水溶液の状態でも、水の懸濁した状態で
も良い。
【0018】次に、還元剤についてはヒドラジン水化
物,塩酸ヒドラジン,硫酸ヒドラジン等のヒドラジン化
合物を使用することが出来、還元剤の使用量は反応にお
ける理論量より過剰であれば良い。
【0019】又、添加剤として用いるアンモニア化合物
については、水酸化アンモニウム,酢酸アンモニウム,
炭酸アンモニウム,硼酸アンモニウム,塩化アンモニウ
ム等が使用出来、アンモニア化合物の添加量はPt1m
olに対しNH3 として5から14molであって、こ
の範囲で制御することによって走査型電子顕微鏡(SE
M)の視認し得る平均粒径を0.2から3μmの範囲で
コントロールして所定粒径の白金粉末を得ることが出来
るようにしたものである。
【0020】
【発明の背景】このようにして得られた球形状白金粉末
の上記SEMでの視認し得る平均粒径が0.2から3μ
mに限定した理由は、ペーストをセラミックスに塗布し
た後焼成処理した際、0.2μm以下では白金が凝集し
亀裂を生じることがあり、又、3μm以上では白金薄膜
の精度を高めることが出来ず、抵抗値のバラツキを大き
くさせてしまうものであり、好ましくは平均粒径は0.
4〜2μmであり、又、球形状白金粉末に限定している
ことはペーストをセラミックス上に精度良く塗布するこ
とが出来、焼成処理後の表面状態も滑らかで結果的に抵
抗値のバラツキも小さくなり、更に、白金の凝集がなく
耐久性が優れているものが得られるからである。
【0021】而して、熱処理において酸化雰囲気中に限
定したことは、還元雰囲気で熱処理すると、ペースト化
直後と長期保管後とでペーストをセラミックスに塗布し
た後に焼成処理して白金を形成させた時の抵抗値の変化
を改善することが出来なかったがためである。
【0022】尚、酸化雰囲気中とは酸素中でも大気中で
も良く、熱処理温度については球形形状が変形しない範
囲で熱処理する必要があり、即ち、低温では長時間で、
高温では短時間で熱処理することでペースト化直後と長
期保管後とで白金を形成させた時の抵抗値の変化を改善
することが出来るが、例えば、大気中で熱処理する場
合、処理温度は処理時間によって異なるが通常200℃
から600℃で処理することが出来る。
【0023】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施しようとす
る形態を実施例の態様として比較例と共に説明すれば以
下の通りである。
【0024】白金100gを含む塩化白金酸水溶液50
0mlを80℃に加熱し、予め調製し、80℃に保持し
た80%ヒドラジン水和物50mlとNH3 として70
gを含む酢酸アンモニウム水溶液800mlを徐々に加
えて反応させ、洗浄,濾過,乾燥の各処理を行い、上述
SEMで視認出来る平均粒径1μmの球形状白金粉末を
得た。
【0025】この球形状白金粉末を、大気中で400℃
で20時間熱処理した結果、球形形状が変形せず、該熱
処理後の粉末を有機ビヒクル中に分散させてペースト化
し、その白金ペーストをアルミナ基体にスクリーン印
刷,コーティングした後、100℃で20分間乾燥処理
後、1500℃で10分保持するプロファィルにて焼成
処理し白金膜を形成させた。
【0026】かくして得られた白金膜を前述SEMにて
視認により観察した結果、大きな欠陥がなく均一な白金
膜であり、該白金膜についてデジタルマルチメータ(ア
ドバンテスト社製)を用いて抵抗値を求め、又、経時に
よる抵抗変化率は次の数1により算出し変化率の絶対値
とした。
【0027】
【数1】 A:製造直後の白金ペーストにて印刷,コーティング焼
成処理した白金膜の平均抵抗値 B:20日間保管した後の白金ペーストにて印刷,コー
ティング焼成処理した白金膜の平均抵抗値
【0028】この結果、抵抗のバラツキは次の表1に示
すように比較例1より著しく小さいことが判った。
【0029】又、その次の表2に示すようにペースト化
直後と20日間保管後の白金ペーストにおいて、白金膜
の抵抗値の変化率は比較例2,比較例3、及び、比較例
4より著しく少いことが判った。
【0030】[比較例1]白金100gを含む塩化白金
酸アンモニウムを純水400mlに懸濁させ70℃に加
熱し、予め調製しておいた水酸化ナトリウム50gと8
0%ヒドラジン水和物100mlと純水400mlから
なる溶液を徐々に加えて反応させ、洗浄,濾過,乾燥の
各処理を行った結果、1μm程度の不定形の白金粉末を
得、該白金粉末を用いてビヒクル中に分散させてペース
ト化した。
【0031】この白金ペーストを上述実施例と同様にア
ルミナ基体上に白金膜を形成した結果、白金粉末が一部
凝集し、又、空孔が見られポーラスな膜を形成し不均一
であり、該白金膜の抵抗を測定した結果、下記の表1に
示すように実施例より抵抗値が大きく、バラツキも大き
かった。
【0032】
【表1】
【0033】[比較例2]上記実施例と同様の方法で得
られた前述SEMでの平均粒径が1μmの球形状白金粉
末を、大気中で750℃で1時間熱処理した結果、粒成
長により粉末同士が結合しあい、球形形状も失われ不定
形形状の粉末が得られた。
【0034】かかる白金粉末を有機ビヒクル中に分散さ
せてペースト化し、上記実施例と同様にアルミナ基板上
に白金膜を形成し、得られた白金膜をSEMにて観察し
た結果、比較例1と同様に不均一な膜を形成し、又、白
金膜の抵抗においても比較例1以上に抵抗値が大きく、
バラツキも大きかった。
【0035】[比較例3]上記実施例と同様の方法で得
られたSEMでの平均粒径が1μmの球形状白金粉末
を、熱処理せずにそのまま有機ビヒクル中に分散させて
ペースト化し、該白金ペーストを前記実施例と同様にア
ルミナ基板上に白金膜を形成し、その白金膜の抵抗を測
定した結果、次の表2に示すようにペースト化直後と2
0日間保管後の白金ペーストにおいて、白金膜の抵抗の
変化率は実施例より著しく大きかった。
【0036】[比較例4]前述実施例と同様の方法で得
られた前記SEMでの平均粒径が1μmの球形状白金粉
末を、水素雰囲気中で200℃で2時間熱処理した結
果、球形形状が変形せず、該白金粉末を有機ビヒクル中
に分散させてペースト化し、前述実施例と同様にアルミ
ナ基板上に白金膜を形成し、その白金膜の抵抗値を測定
した結果、次の表2に示すようにペースト化直後と20
日間保管後の白金ペーストにおいて、白金膜の抵抗値の
変化率は実施例より著しく大きかった。
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】以上、この発明によれば、白金膜等を形
成するための焼き付け用白金ペーストに用いる球形状白
金粉末の製造方法において、白金化合物を水溶液に溶解
して還元して得られた球形状白金粉末を平均粒径が0.
2から3μmにしたことにより、ペーストをセラミック
スに塗布した後焼成処理した際に凝集せず、亀裂も生ぜ
ず、白金薄膜の精度を高めることが出来、経時的な抵抗
値のバラツキが抑制され、ペーストをセラミックス上に
塗布するに際し、高精度で滑らかに塗布出来、結果的に
抵抗値のバラツキが小さくなるという優れた効果が奏さ
れる。
【0039】又、熱処理に際し酸化雰囲気中において熱
処理するようにしたことにより、白金ペーストの経時的
変化に伴う抵抗値の変化を改善することが出来、該抵抗
値が著しく安定するようにした優れた効果が奏される。
フロントページの続き (72)発明者 長谷川 成雄 埼玉県草加市青柳2丁目12番30号 石福金 属興業株式会社草加第一工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】白金化合物を水溶液に溶解し、還元して得
    られた平均粒径が0.2から3μmの球形状白金粉末
    を、酸化雰囲気中で球形球状が変形しない範囲で熱処理
    するようにすることを特徴とする白金ペーストに用いる
    球形状白金粉末の製造方法。 【0001】
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