JPS621807A - 金属粉末の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属粉末の製造方法、特に厚膜ペースト用に有
用な金属粉末の製造方法に関する。

エレクトロニクス分野において、電子回路や抵抗、コン
デンサ、ＩＣパッケージ等の部品を製造するために、導
体ペーストや抵抗ペーストなどの厚膜ペーストが使用さ
れている。これは金属、合金や金属酸化物の粉末を、必
要に応じてガラス質結合剤やその他の添加剤と共に有機
ビヒクル中に均一に混合分散させてペースト状としたも
のであり、基板上に適用した侵高温で焼付けするか、又
は比較的低温で加熱乾燥することによって導体被膜、抵
抗被膜を形成する。

このような厚膜ペースト用金属粉末としては次のような
性質を有するものが望まれている。

■緻密で均一な被膜を形成するため、塗料中での分散が
良好であること。

■不純物が少いこと。

不純物が多いと半導体とのオーム接合性、耐腐食性、耐
環境性その他の電気特性に悪影響を及ぼすので、できる
だけ低レベルに抑える必要がある。

■結晶性が良好であること。

特に高温焼成タイプのペーストでは結晶性が良くないと
焼成過程において金属粉末の焼結が早すぎるため溶けた
ガラス質結合剤が基板側に移行せず、接着不良となった
り、ガラスが膜表面に浮いて導電性や半田付は性を阻害
するなどの問題を引起こす。従って結晶性が良く、結晶
の方向が揃っていることが望ましい。

０粒径がほぼ０．１〜１０＾１の範囲で、粒子形状が揃
っていること。

正１１日Ｕ（ 厚膜ペーストに使用される金属粉末としては、従来より
金属化合物の溶液に還元剤を作用させて湿式還元する方
法、金属の溶湯をアトマイズする方法、あるいは金属を
真空中又は不活性ガス中で蒸発させて微粉化する方法な
どが知られている。

発明が解決しようとする問題点 湿式還元法は、出発塩や還元剤の種類と濃度、反応条件
のコントロールにより種々の形状、粒径の金属粉末を容
易に製造できる利点があるものの、分散性の良好な粉末
を得ようとすると普通解膠剤を多く使用するので反応液
からの固液分離が困難になり、不純物量も増す。又結晶
性を良好にするためには反応速度を極めて遅くする必要
があり、生産性が悪い。

アトマイズ法では、生成する粉末の粒径が大きく、微粉
化が困難である。又パラジウム、白金等高融点の金属に
関しては設備費が高くなる欠点がある。

蒸発法では逆に粒径が小さすぎ、又分散性の良いものが
得られない。更にこの方法はコストが高く、かつ大量生
産ができない。

従ってこれらの方法では、適度の粒度を有し、塗料中で
の分散性及び結晶性が良好でしかも高純度の金属粉末を
得るのには限界がある。

本発明は厚膜ペースト用として前述の望ましい性質を有
する金属粉末を、容易にかつ低コストで製造することを
目的とする。

問題点を解決するための手又 本発明は、１種又は２種以上の金属塩を含む溶液を噴霧
して液滴にし、その液滴を該金属塩の分解温度より高く
、かつ金属の融点より高い温度であって、しかも金属の
融点以下の温度で金属が酸化物を形成する場合にはその
酸化物の分解温度より高い温度で加熱することを特徴と
する金属粉末の製造方法である。尚本発明でいう金属粉
末は、単一の金属のみならず合金粉末をも含むものとす
る。

作用 金属塩としては、加熱分解により目的とする金属、例え
ば金、銀、白金、パラジウム等の貴金属や銅、ニッケル
、コバルト、鉄、アルミニウム、モリブデン、タングス
テン等の卑金属又はこれらの酸化物を析出するものであ
ればいかなるものでも良く、−例としてこれらの金属の
硝酸塩、硫酸塩、塩化物、アンモニウム塩、リン酸塩、
カルボン酸塩、金属アルコラード、樹脂酸塩などが挙げ
られる。単一金属について異なる複数の塩を併用するこ
ともできる。２種以上の金属の塩を混合使用しても良く
、又複塩や錯塩を使用しても良い。

これら金属塩の１種又は２種以上を、水や、アルコール
、アセトン、エーテル等の有機溶剤あるいはこれらの混
合溶剤中に溶解して金属塩溶液を作成する。単一の金属
の塩溶液を用いれば純金属粉末が得られるが、合金を形
成する２種以上の金属を溶解した溶液を用いれば合金粉
末を製造することができる。尚混合する２種以上の金属
が合金を生成しないものであれば混合粉末が得られるこ
ともある。

金属塩溶液は、噴霧器により噴霧して液滴とし、次いで
金属塩の分解温度より高くかつ金属の融点より高い温度
であって、しかも金属の融点以下の温度で金属が酸化物
を形成する場合にはその酸化物の分解温度より高い温度
で加熱を行うことにより、球状で表面の平滑な金属粉末
が生成する。得られた粉末は結晶性が非常に良く、又塗
料化した場合の分散性も良い。分解温度が金属の融点よ
り低温であると、球状粉末ができず、密度も低いのでペ
ースト用には好ましくない。従って少くとも融点より高
温で加熱する必要がある。望ましくは目的金属の融点よ
り１００℃以上高温で加熱を行うのがよい。又金属塩が
分解する際、あるいは分解した後、金属の融点より低い
温度で酸化物を形成するような金属においては、少くと
も該酸化物が分解する温度まで加熱することが必要であ
る。

尚、合金を形成する２種以上の金属塩を形成する場合に
は、加熱温度は塩の分解温度以上であってかつ該金属を
構成成分とする合金の融点より高い温度であればよい。

水沫において、加熱時の雰囲気としては金属の種類、加
熱温度などに応じて酸化性、還元性、不活性雰囲気が適
宜選択される。

金属粉末の粒径は金属塩の濃度、溶媒の種類及び混合比
、噴霧速度、噴霧液滴の大きさ、及び加熱温度に依存す
るので、これらの条件を適宜設定することにより容易に
コントロールすることができる。特に粒径に直接関係す
るとみられる噴霧液滴のサイズについては、噴霧した液
体を更に固体の障害物や回転体に衝突させることによっ
て小さくすることができる。又溶媒の沸点が低いと加熱
時の沸騰により液滴の分裂が起こり易く、液滴が微細化
するため、生成する金属粉末の粒径が小さくなると考え
られる。

本発明の金属粉末の製造方法について図面に基づき説明
する。第１図は金属塩溶液の噴霧及び熱分解装置の一例
を示すものであり、金゛属塩溶液Ａはタンク１から二重
管式噴霧器２に送られ、電気炉３で加熱されたセラミッ
ク管４中に圧縮空気Ｂを用いて噴霧され、熱分解される
。生成した金属粉末はサイクロン５中に捕集される。

実施例 次に実施例及び比較例をあげて本発明を具体的に説明す
る。

実施例Ｉ ＡＱ　ＮＯ３結晶をエタノール８０％を含むエタノール
−水混合溶媒に溶解し、０．５１１１０１／λの溶液を
作成した。この溶液を二重管式噴霧器を用いて二流体ノ
ズル内筒より２．０ｘｌ１分の流量で流出させると同時
に外筒より１０ぶ７分の流量で圧縮空気を流し、電気炉
で１１００℃に加熱されたセラミック管中に溶液を噴霧
した。このとき二流体ノズルの外側に二次流として２０
ぶ７分の割合で空気を流して、噴霧された液滴がうまく
加熱ゾーンに導かれるようにする。液滴は加熱ゾーンを
通って加熱分解され、サイクロン及びガラスフィルター
で捕集された。得られた粉末は最大粒径１．７．Ｍｌ、
最小粒径０．５．Ｍｌｌで、非常に結晶性が良く表面平
滑な完全球形のＡｇ粉末であった。

比較例１ 加熱温度を５００℃及び９００℃とする以外は実施例１
と同様にして、ＡＩＪ粉末を製造した。いずれの場合も
球形の粒子は得られず、不定形で最大粒径１０Ａｌ、最
小粒径１肩であった。

仕較試験 実施例１と比較例１（加熱温度９００℃）で製造された
Ａ（＋粉末及び湿式還元法で作った最大粒径１．５肩、
最小粒径０．５ｓのＡｇ粉末を用い、以下の配合で導体
ペーストを作成した。

Ａ（Ｉ粉末　　　　　　　　　１００ｇガラスフリット
　　　　　　　　５ｇ Ｂｉ２Ｏ５８ｇ 有機ビヒクル　　　　　　　　３０Ｑ これら３種のペーストをそれぞれアルミナ基板上に印刷
し、８００℃で焼成し、通常の厚膜導体の評価方法で試
験を行った結果を表１に示す。

表１ ＊接着強度は１．５酊ロバターンで評価した。

エージング強度は１５０℃２４時間放置後の値である。

表１から明らかなように、本発明によって得られたＡｇ
粉末は厚膜ペースト用粉末として優れた特性を示す。即
ち上のペーストの例では、スクリーン印刷のためには理
想的な粘度特性を有しており、印刷性が良好である。又
従来より半田濡れ性と接着強度とは相反する特性として
知られていたが、この結果かられかるように、従来法で
ある湿式還元法で製造した粉末を用いた場合よりも半田
濡れ性、接着強度共に優れていることがわかる。

これは本発明で作ったＡＯ粉末が凝集がなく、ペースト
中での分散性に優れているため緻密な膜を作ることがで
き、なおかつ個々の粒子の結晶性が良いのでペースト焼
成過程で焼結を遅くすることができ、その結果ガラスの
基板への移行がスムーズに行われたためと思われる。

実施例２ ＡＩＪＮＯ３及びＰｄ（ＮＯ３）２を、メタノール５０
％を含むメタノール−水混合溶媒に溶解し、０．５ｍｏ
ｌ／βの溶液を作った。但しＡＣｌＮＯ３とＰｄ（ＮＯ
３）２の混合割合は、Ａ（ｌとＰｄの重量比が８：２と
なるようにした。この溶液を、実施例１と同様にして、
電気炉で１２００℃に加熱されたセラミック管中に噴霧
し、捕集した。得られた粉末は最大粒径２．５μｍ、最
小粒径１．５鳩で結晶性の良い表面平滑な球状Ａｇ／Ｐ
ｄ合金粉末であった。

実施例３ ＨＡｕ　Ｃｌ　４結晶をエタノールに溶解し、０゜５ｍ
ｏｌ／βの溶液を作成した。この溶液を、実施例２と同
様にして噴霧熱分解し、最大粒径１．０肩、最小粒径０
．５ｇで結晶性の良い球状ＡＵ粉末を得た。

効果 実施例からも明らかな通り、本発明の製法によれば球状
で結晶性が良く、しかも高分散性の金属粉末が製造でき
る。しかも湿式還元法と異なり固液分離の必要がないの
で製造が容易であり、又純度に影響を及ぼす添加剤を使
用しなくてもすむのでほとんど不純物を含まない高純度
の粉末が得られ、粒度の調整も容易である。従って本発
明によって得られる金属粉末は特に厚膜ペースト用に好
適に使用できる。

更に本方法は簡単な装置で実施でき、製造コストも安く
、大量生産できる利点がある。

尚、厚膜ペースト用の用途についてのみ説明したが、水
沫で製造される金属粉末は厚膜ペーストだけでなく、装
飾用、触媒用その他の用途にも有効に使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法で金属粉末を製造するために用
いる装置の一例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　１種又は２種以上の金属塩を含む溶液を噴霧して液
   滴にし、その液滴を該金属塩の分解温度より高く、かつ
   金属の融点より高い温度であって、しかも金属の融点以
   下の温度で金属が酸化物を形成する場合にはその酸化物
   の分解温度より高い温度で加熱することを特徴とする金
   属粉末の製造方法。 ２　２種以上の金属の塩が、合金を形成する金属の塩で
   ある特許請求の範囲第１項記載の金属粉末の製造方法。 ３　金属の融点が合金の融点である特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の金属粉末の製造方法。