JP2004124160A - Silver powder consisting of silver grain with indeterminate shape, method for selectively producing the silver powder, and functional material obtained by using the silver powder - Google Patents

Silver powder consisting of silver grain with indeterminate shape, method for selectively producing the silver powder, and functional material obtained by using the silver powder Download PDF

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児玉 幸雄
Kaoru Ueda
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide silver powder consisting of unshapened silver grains having many projections improving the function of a functional material as for silver powder used as a metallic filler exerting considerable influence upon the function of a functional material, particularly, an electrically conductive adhesive, to provide a method for selectively producing the silver powder, and to provide a functional material obtained by using the silver powder. <P>SOLUTION: In the method for producing silver powder consisting of unshapened silver grains having many projections, a silver nitrate solution (e.g., a silver nitrate aqueous solution), and a reducing agent which does not comprise acrylic acid monomers (e.g., an L-ascorbic acid aqueous solution) are mixed and reacted under an environment where conditions of electromagnetic waves such as X-rays, ultraviolet-rays or the like, liquid temperature conditions in the reaction or the like are controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球状でも薄板状でもない多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉、電磁波の照射下にてこのような不定形な形状の銀粒子からなる銀粉を選択的に製造する方法及び該銀粉からなる機能材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
銀粉は、ろう付けや導電性材料等の分野で古くから利用されてきたが、近年では、電子工業技術の発達により、銀粉を金属フィラーとして樹脂に混合分散等させた導電性樹脂材料としての利用も多い。
【0003】
この導電性樹脂材料の中でも導電性接着剤は、プリント回路や電子部品の複雑化、高密度化や極小化に伴い、回路導体の補修、デバイスの端子装着、シールド等の分野での利用が注目されている。
【0004】
また、環境保全のために現在、鉛フリーはんだの開発が急務となっており、このような観点からも銀粉を使用した導電性接着剤の注目度は高い。
【0005】
導電性接着剤としては、電気特性と接着強度の機能が特に重要であるが、電気特性と接着強度の関係は、金属フィラーに基づく電気特性(いわゆる導電性)とバインダー樹脂に基づく接着強度とが相反する関係にあるため、導電性という電気特性を高めようとすれば、金属フィラー量を増加させて使用バインダー樹脂量を減少させなければならず、接着性を高めようとすれば、使用バインダー樹脂量を増加させて金属フィラー量を減少させなければならなかった。
【0006】
そのため、導電性を保持しつつ回路基板等への接着性も有する導電性接着剤を開発するためには、金属フィラーと樹脂との配合比が極めて重要で、配合比を接着性は認められるが導電性は認められなくなる境界と導電性は認められるが接着性は認められなくなる境界とを超えない範囲内で設定する必要があった。
【0007】
例えば、金属フィラーとして平均粒径が4μmの突起のない丸い球状の銀粒子を使用し、バインダー樹脂としてエポキシ樹脂を使用した場合にあっては、金属フィラーが75%/Wtで、エポキシ樹脂が25%/Wtのときの配合比を境界として、金属フィラーがこの値を下回ると実用化に足る導電性が認められなかった。
【0008】
また、金属フィラーが90%/Wtで、エポキシ樹脂が10%/Wtのときの配合比を境界として、金属フィラーがこの値を上回ると実用化に足る接着性が認められなかった。
【0009】
その他、銀粉の利用分野には、例えば、ガラス機能を向上させるための圧膜ガラスペーストとしての利用、殺菌力のある繊維製品を製造するための合成繊維への利用、はんだの機能を向上させるためのはんだへの利用、ソルダーペーストとしての利用等があり、銀粉の機能材料への利用範囲は広い。
【0010】
このようにろう付けや導電性接着剤等に利用される銀粉の製造方法としては、物理的方法や還元法が知られている。
【0011】
ここで、物理的方法とは銀箔を粉砕することにより銀粉を得る方法であり、還元法とは硝酸水溶液中に溶解している銀を還元剤の添加により銀単体として析出させる方法である。
【0012】
還元法としては、例えば、導電性ペーストや塗料等に利用される銀微粉末の製造方法として、銀微粉末の分散性を向上させるために、硝酸銀溶液とホルマリン混合水溶液に脂肪酸を添加攪拌後、アルカリ性溶液を加えて平均粒径0.8〜0.9μmの銀微粉末を析出させる方法(例えば、特許文献1参照)や、半導体ペーストの焼成時における収縮や層間剥離等を抑制するために、硝酸銀水溶液にアクリル酸モノマーを添加したL−アスコルビン酸水溶液を還元剤として添加攪拌することにより平均粒径2〜4μmの高結晶体銀粒子を析出させる方法(例えば、特許文献2参照)等がある。
【0013】
これらの物理的方法や還元法で製造された銀粉を構成する銀粒子の形状は突起のない、球状或いは薄板状(フレーク状とも言う。以後フレーク状)のものである。
【0014】
なお、突起のないフレーク状の形状は、突起のない丸い球体をミルで引き伸ばすことによっても得られる。
【0015】
【特許文献1】
特公昭57−21001号公報
【特許文献2】
特開2000−1706号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
導電性接着剤の開発において、金属フィラーとバインダー樹脂の配合比を前記境界の範囲内という制限下で、電気特性と接着強度という基本的かつ重要な機能を併せ持ち、これらの機能を十分に発揮できる導電性接着剤を設計することは、前述したように金属フィラーに基づく電気特性とバインダー樹脂に基づく接着強度とが相反する関係にあるため、極めて困難であった。
【0017】
一方、本発明者は、金属フィラーとして使用される銀粉の銀粒子の形状や粒径に着目して、金属フィラーに基づく電気特性とバインダー樹脂に基づく接着強度との関係を調査研究したところ、導電性接着剤の電気特性と接着強度に銀粉を構成する銀粒子の形状や粒径が影響を与えていることをつきとめた。
【0018】
本発明が解決しようとする課題は、導電性接着剤のような機能材料において従来よりも優れた特性、即ち少なくともこの相反する電気特性と接着強度とを共に従来よりも高いレベルで満足させるような特性を有する形状、粒径の銀粒子からなる銀粉を創出することにある。
【0019】
銀粉は、導電性接着剤以外にも圧膜ガラスペースト、合成繊維、はんだ、ソルダーペースト等の機能材料に利用されており、これら機能材料の機能の発現に銀粉の果たす役割は大きい。
【0020】
特に、銀粉を構成する銀粒子の形状や粒径が機能材料の機能に及ぼす影響は大きく、銀粉を構成する銀粒子の形状や粒径は機能材料の開発に重要な役割を果たす。
【0021】
そのため、導電性接着剤をはじめとする機能材料の機能向上の観点から、銀粉の製造方法としては、多岐にわたる形状と広範囲にわたる粒径をもつ銀粒子からなる銀粉を簡易かつ選択的に製造できる方法が望まれる。
【0022】
本発明は、機能材料、特に導電性接着剤の機能に多大な影響を与える金属フィラーとして使用される銀粉に関して、機能材料としての機能を向上させるような形状や粒径を有する銀粒子からなる銀粉、該銀粉を選択的に製造する方法及び該銀粉を用いた機能材料を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明者が創出した請求項1又は2に係る発明、即ち、「多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉」は、1個の銀粒子の形状が球状でもフレーク状でもなく、1個の銀粒子において中心核となる部分とその中心から一方向を含む多方向へ放射する突起物とから形成され、その一体となった形状は放射棘状である。
【0024】
また、その粒径は製造条件によって幅があり、0.1ないし50μm程度のものである。
【0025】
この多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉は、請求項3に係る発明、即ち、硝酸銀溶液と還元剤とを電磁波の照射下で反応させることにより製造する。
【0026】
なお、この反応は、好ましくは30℃以下、特に好ましくは−2℃ないし25℃の温度条件で行い、多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子を得る。
【0027】
また、この反応は従来法のようにアクリル酸モノマーを反応系に存在させる必要はない。むしろ積極的に排除したほうが生成した銀粉の純度が向上するため好ましい。
【0028】
この多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉は優れた特性を有し、従来から知られている種々の機能材料に使用できる。請求項4に係る発明は、多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉を使用した機能材料である。
【0029】
また、この多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉は、特に導電性接着剤に適している。これは、金属フィラーとしての配合比を前記境界の範囲よりも低い領域、例えば70%/Wt(エポキシ樹脂は30%/Wt)に設定しても、十分実用化に足る導電性と接着性の認められる導電性接着剤が得られるからである。請求項5に係る発明は、多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉を使用した導電性接着剤である。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0031】
本発明者が創出した「多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉」における銀粒子は、1個の銀粒子の形状が球状でもフレーク状でもなく、1個の銀粒子において中心核となる部分とその中心から一方向を含む多方向へ放射する突起物(以下、この突起物を棘と称する)とから形成されるもので、その一体となった形状が放射棘状のものである。
【0032】
この放射棘状の銀粒子は、突起物たる棘を有している点に特徴があり、典型的な棘は該銀粒子の中心部分にあたる中心核の直径に対して1.1倍以上の長さを有する。
【0033】
なお、放射棘状の銀粒子の中心部分にあたる中心核が電子顕微鏡を使用しても直接確認困難な場合、例えば図9のような場合には、中心核にあたると推定した中心部分を中心核とした。
【0034】
棘の形状は反応条件により異なり、棘の形状を針状、花状、シダ草状、キノコ類の胞子状、その他の形状に大別すると、針状のものとしては例えば図4,10,11に示すもの、花状のものとしては例えば図1,3,9,13,14に示すもの、シダ草状のものとしては例えば図2,5,7,15に示すもの、胞子状のものとしては例えば図6に示すもの、その他の形状としては例えば図8,12に示すものがあり、図8は花状とシダ草状の混合形状である。
【0035】
粒子及び粒径については、花状を例にすれば、放射状に突起物が多数伸びている銀粒子の一突起物である花びらの先端から、対極にある突起物の花びらの先端迄を1個の粒子とし、その突起物の花弁の両極間を粒径とした。
【0036】
本発明の銀粉を構成する多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子の粒径は、0.1〜50μmであった。
【0037】
多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉は、硝酸銀と還元剤とを電磁波の照射下にて溶液の状態で混合して反応させることで製造することができる。
【0038】
具体的には硝酸銀溶液とアクリル酸モノマーを含有しない還元剤とを反応させる銀粉の製造方法であって、反応時における電磁波又は液温の条件等を変えることにより、球状でもフレーク状でもない、多数の突起を有する不定形な形状からなる銀粉を選択的に製造するものである。
【0039】
反応方法としては、硝酸銀溶液と還元剤溶液とを反応させるに当り容器中で瞬時に混合させて反応させる、又は硝酸銀溶液と還元剤溶液とを別々の噴霧器に入れ、噴霧後に双方の噴霧器の近くで混じりあうよう噴霧器の角度を位置決めした後、別々の噴霧器を同時に作動させて大気中で反応させる等の反応方式を採用することができる。ことにより不定形な形状の銀粒子からなる銀粉が得られる。
【0040】
この噴霧器を作動させる方法により得られた銀粒子からなる銀粉について図6に示す。
【0041】
ここで、硝酸銀溶液と還元剤溶液とを容器中で瞬時に混合させる方法としては、▲1▼硝酸銀溶液と還元剤溶液とを容器中に同時に注ぎ込みながら混合攪拌する方法、▲2▼還元剤溶液に硝酸銀溶液を滴下若しくは注入する方法、又は▲3▼硝酸銀溶液に還元剤溶液を滴下若しくは注入する方法がある。
【0042】
もっとも、混合方法としては、より収率が高く、結晶の形が良いものを得るという観点から鑑みれば、▲1▼硝酸銀溶液と還元剤溶液とを容器中に同時に注ぎ込みながら混合攪拌する方法、▲2▼還元剤溶液に硝酸銀溶液を滴下若しくは注入する方法、▲3▼硝酸銀溶液に還元剤溶液を滴下若しくは注入する方法の順で好ましい。
【0043】
なお、還元剤溶液に硝酸銀溶液を注入する方法により得られた銀粒子からなる銀粉を図5に示す。
【0044】
還元剤としては無機化合物と有機化合物が使用できる。前者の例には水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウム等が,後者の例としてはボラン類ジメチルアミンボラン、ピリジンボラン等やアスコルビン酸類が使用できる。これらのうち好ましいものは有機化合物で、その中でもL−アスコルビン酸が特に好ましい。
【0045】
好ましい硝酸銀溶液は、硝酸銀結晶体を蒸留水、アルコール等に溶解した濃度0.1〜30重量%の硝酸銀溶液であり、同じく好ましいL−アスコルビン酸溶液は、L−アスコルビン酸を蒸留水、アルコール等に溶解した濃度0.1〜30%のL−アスコルビン酸溶液であり、これらを0.2:1ないし1:1に近い割合で混合する。
【0046】
硝酸銀溶液や還元剤溶液を作成するに使用する溶媒は水、アルコール(メタノール、エタノール等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)が使用できる。これらの内,水、アルコール等が好ましく、これらは混合しても使用できる(図7)。
【0047】
反応は短時間で完了するが、その反応時には電磁波を照射する。照射する電磁波としては、全電磁波領域(電波、赤外線、可視光線、紫外線、エックス線、γ線)の電磁波を使用することができる。
【0048】
ここで、照射する電磁波の強さは、好ましくは、照度では1ルクスないし2500ルクスの範囲、電界では100V以上、磁界では表面磁束密度60ミリテスラないし145ミリテスラの範囲である。これは、この範囲外で反応を行うと、結晶が生成しにくくなるからである。
【0049】
また、この範囲内で反応を行うと、生成する結晶の形が良く、収率も高いからである。
【0050】
なお、印加する電磁波は、実質作業時に連続的に作用させておけばよい。
【0051】
波長の範囲は各種照明器具等を選択して使用することで制御する。
【0052】
電磁波の一種である各種照明光は、照度1ルクスないし2,500ルクスで前記波長の各種照明光を照射する。2,500ルクス以上、例えば直射太陽光(60,000ルクス)の下でも結果は2,500ルクスの場合と同様であった。
【0053】
照度はYOKOGAWA501−01 illuminance meterを用いて計測した。
【0054】
また、上記条件を複数組み合わせることでもできる。
【0055】
この多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉は、硝酸銀溶液と還元剤とを電磁波の照射下で反応させることにより製造することができるが、反応は、好ましくは30℃以下、特に好ましくは−2℃ないし25℃の温度条件で行われる。
【0056】
なお、温度設定には恒温器を使用するのが良い。
【0057】
上記の条件下で混合して反応を行えば、粒径が0.1ないし50μm程度の範囲の不定形な形状を有する銀粒子が得られる。
【0058】
もっとも、収率が高く、形状の良い結晶が得られる場合の粒径の範囲は、以下の実施例に示すように0.5ないし40μmである。
【0059】
混合のために使用する反応容器の材質としては、ガラス、陶磁器、プラスチック、木製、紙製等がより好ましい。これは金属容器を使用したときの金属との化学反応による悪影響を避けるためである。
【0060】
また、反応容器の形状は、底辺部の内底面の形状がカット断面図でみれば円弧状(例えばワイングラス)であるものが、短時間の混合時に混合する2種の液体が複雑な回転運動となり攪拌作用を伴うために好ましい。
【0061】
但し、左右を反転させながら回転させる装置等を用いて攪拌運動を強制するときはこの限りではない。このような攪拌運動により収率が向上するからである。
【0062】
この反応は、従来法(例えば、特許文献2参照)のようにアクリル酸モノマーを反応系に存在させる必要はない。
【0063】
即ち、従来法である特許文献2に記載される方法においては、硝酸銀水溶液とL一アスコルビン酸水溶液とを混合して反応させる際、アクリル酸モノマーの添加を行っているが、本発明においては、その使用の必要性は認められない。むしろアクリル酸モノマーの使用を積極的に排除したほうが生成した銀粉の純度が向上する点で好ましいからである。
【0064】
もっとも、本発明で生成した銀粒子の形状は、従来法(特許文献2)によるものとは異なる。
【0065】
生成した銀粒子は、析出物として反応系から分離され、洗浄そして分粒される。 析出した多数の突起物を有する不定形な形状の銀粒子は、その洗浄工程において、洗浄、たとえば水洗浄するとき、洗浄のため付加するエネルギーが発生する乱水流によりトラクション(転動、滑動)現象により、不定形な形状を呈する突起物が折れ、目的とする不定形な形状の銀粒子が得られなくなることがある。
【0066】
このため洗浄工程では、洗浄のためのエネルギーによるトラクション現象を避け、突起物の損傷を防ぐことが必要である。そのような現象を避ける洗浄方法としては、攪拌棒により一定方向に徐徐に回転させる方法が好ましく、この洗浄方法により不定形な形状の銀粒子からなる銀粉を得ることができる。
【0067】
また、加熱(煮沸、温水、熱水)しながら洗浄することにより、析出後の不定形な形状の銀粒子に付着している硝酸銀中の酸が加熱水の中に容易に溶け込み、加熱しない20℃前後の水での洗浄方法に比較して洗浄回数を半減させることができる。
【0068】
洗浄が完了した不定形な形状の銀粒子は乾燥した時、水分の蒸発により全体が収縮する。この乾燥による収縮した不定形な形状の銀粒子は逆に絡み合っているために分粒することが難しい。そこで、分粒工程は、多数の突起物を有する不定形な形状の銀粒子が、僅かに水分を含有している状態のときに分粒を行うことが好ましい。
【0069】
具体的には、スクリーン印刷用の版枠にスクリーン印刷用の紗を張り、まだ僅かに水分を含有している状態の多数の突起物を有する不定形な形状の銀粒子をその上におき、スキージを用いて前後に動かすことにより分粒する。
【0070】
通常3段階で分粒するが、そのときは、たとえば700、1200、1800メッシュの紗を使用すると良い。
【0071】
最初に一次分粒として700メッシュの紗を張った枠の上に、まだ僅かに水分を含有している不定形な形状の銀粒子をおき、スキージを用いて前後に動かすことにより粗銀粒子を得、この一次分粒銀粒子から1200メッシュの紗を用いて同様にスキージして二次分粒銀粒子を得、そして、二次分粒銀粒子から1800メッシュの紗を用いてスキージして最終分粒を行えば微細分粒銀粒子が得られる。
【0072】
更に、最終分粒工程で得られた銀粒子から、僅か残っていた水分を乾燥除去する。このことにより保存中の銀粒子の2次凝集を防ぎ、且つ、電子機器接合材としての銀の課題であるマイグレーションの防止の一助とする。
【0073】
本発明の不定形な形状の銀粒子は、絡み合うことを利用して電子機器接合材に使用することをその一目的としているが、洗浄、分粒、保管の段階では不定形な形状の銀粒子の絡み合う凝集を避けることが好ましい。
【0074】
本発明の機能材料は、多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉を用いた機能材料であるが、該機能材料としては、導電性接着剤としての利用が特に重要である。
【0075】
例えば、本発明の多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子は、機能材料に金属フィラーとして配合することにより機能のより向上した導電性接着剤及び塗料が得られる。
【0076】
もっとも、本発明の銀粉を構成する多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子の粒径は、0.1〜50μmのものであるが、4μmを超えるような大きい粒径が必ずしもあらゆる面で優れているというわけではない。
【0077】
例えば、平均粒径が4μm以下の銀粒子からなる銀粉であっても、導電性接着剤においては、樹脂への分散性等の点で平均粒径が4μmを超える銀粒子からなる銀粉より優れている場合もある。
【0078】
このため、平均粒径が4μm以下の銀粒子からなる銀粉でも、その銀粒子の形状次第では十分実用化に足る導電性と接着性が得られるので、導電性接着剤の機能向上という点では都合がよい。
【0079】
また、電子デバイスやプリント回路の極小化という観点からも、粒径の小さい銀粉が好ましい場合もある。
【0080】
この多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉のもたらす効果は、従来の前記物理的方法や還元法、例えば、上述した特許文献1や特許文献2に記載される方法で製造した平均粒径が4μm以下で形状が突起のない丸い球体或いはフレーク状の銀粒子からなる銀粉では得られなかった。
【0081】
その他、厚膜ガラスペーストにおける窯業用ガラスフリットに配合させて使用したり、殺菌力、及び導電性のある繊維製品を製造するために合成繊維の糸の中に分散させて使用したり、糸状のはんだを製造するために、錫を基本ベースとする合金からなる中空の円筒棒の中空部分にフラックスと共に詰め込んで使用したり、新たな機能を持たせたり、或いは従来の機能を向上させたソルダーペーストを製造するために、錫を基本ベースとする合金からなるソルダーペーストに混練させて使用することができる。
【0082】
本発明の導電性接着剤は、前記本発明の方法により得られた0.1〜50μmの範囲内の粒径を持つ不定形な形状を有する銀粒子を金属フィラーとして樹脂に配合したものである。
【0083】
樹脂としては、自然硬化型、ホットメルト型等の樹脂各種のものを使用することが可能であるが、良好な電気特性を得るためには、加熱により樹脂の収縮が期待できる熱硬化型のエポキシ樹脂を使用するのが好ましい。
【0084】
導電性接着剤は、金属フィラーに対する樹脂の配合比を1〜99%/Wtの範囲内で設定し、アルミナ基板の上に設置した電極間をメタルマスク版を使用して100mm(縦)×100mm(横)のパターンにスクリーン印刷し、150℃、約10分間加熱したのち、接着特性および導電特性を測定した。
【0085】
導電性接着剤の電気特性は、JIS K 6911〈熱硬化性プラスチックー般試験法〉に定められた方法により抵抗を測定したところ、本発明の銀粒子を金属フィラーとしてエポキシ樹脂に配合し、その配合比が本発明の銀粒子を65%/Wt、エポキシ樹脂を35%/Wtであるものの抵抗値は、50mΩを示した。
【0086】
このように、本発明者が創出した多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉は、金属フィラーとしての配合比を前記境界の範囲よりも低い領域でも十分実用化に足る導電性と接着性の認められる導電性接着剤となった。
【0087】
なお、接着強度は特にJISに定められた規定がないため、当方が定めた方法で行った。
【0088】
すなわち、基板上に印刷した導電性接着剤に小型ナットを埋め込み、加熱硬化後にナットの中にボルトをねじ込み引張強度試験機にて引っ張るものである。
【0089】
ここで、接着強度測定に際しアルミナ基板を使用したところ、アルミナ基板が破損してガラスエポキシ基板では層間剥離が起こったため、柔軟性があり剥離しない1枚の銅板を使用した。
【0090】
不定形な形状の銀粒子と樹脂とを混練する時、使用する機械、または部材により不定形な形状の銀粒子が持つ多数の突起物を損傷する可能性がある。そのため、混練機械の不定形な形状の銀粉との接触面はゴム等の軟質状のものが良く、金属及びセラミックス等は避けた方が好ましい。
【0091】
これは混練時には、強い圧力と回転運動を必要とするが、強い圧力から不定形な形状の銀粉を保護するためには、少しでも加圧部材の材質に弾力性を持たせた方が良いからである。
【0092】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。但し、本発明の範囲は以下の実施例に限るものではない。
【0093】
なお、本発明におけるこの銀粒子の形状及び粒径は、走査電子顕微鏡(以後SEMと呼ぶ)による写真で確認した。
【0094】
【実施例】
実施例1(多数の突起を有する不定形な形状が花状で、粒径が6μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀の結晶体17gを蒸留水で溶解して100mlの硝酸銀水溶液とした。この水溶液にL−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解させて100mlとしたL−アスコルビン酸水溶液を等量混合した。
【0095】
このとき、反応を促進するための条件として照度750ルクスの蛍光灯を照射しながら14℃の液温とした。
【0096】
その後、析出した沈殿物を水洗、真空乾燥させることにより銀粉を得た。この結果、いわゆる花状の形状と6μmの粒径を有する銀粉が得られたことをSEMによる写真で確認した(図1)。
【0097】
実施例2(多数の突起を有する不定形な形状が花状で、粒径が10μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。
【0098】
A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0099】
日没後、室内を14℃に温度調整し、ワイングラスの上30cmに200ルクスの白熱灯を照射(作業用の照明器具以外はなし、)した状態でA液とB液とを同時にワイングラスの中へ注いで混合した。
【0100】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0101】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子が花状の形状であることを確認した。
【0102】
粒径は10μmであった(図3)。
【0103】
実施例3(多数の突起を有する不定形な形状がシダ草状で、粒径が20μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。L−アスコルビン酸17.7gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。
【0104】
A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0105】
室内を14℃に温度調整した後、300mm(縦)×200mm(横)×200(厚さ)mmのダンボール製の箱(上部には蓋のないオープンな状態)の縦方向(300mm)の両側面に200mm(縦)×150mm(横)の銅板を張り付け、直流電源から2,000mmのリード線で銅板とつないだ。
【0106】
更に、φ200×φ120×20のドーナツ型磁石(120ミリテスラ)を箱の中心部に設置し、ドーナツ型磁石の穴の中央部にワイングラスを設置し、10,000Vの電圧を印加した状態でA液とB液とを同時にワイングラスの中へ注ぎ混合した。
【0107】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底にネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0108】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子が、シダ草状の形状であることを確認した(図2)。
【0109】
粒径は20μmであった。
【0110】
実施例4(多数の突起を有する不定形な形状が針状で、粒径が40μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀26gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
L−アスコルビン酸27gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。
【0111】
A及びBが2℃になるよう保冷する。
【0112】
日没後、室内を2℃に温度調整し、300mm×200mm×200mmのダンボール製の箱(上部には蓋のないオープンな状態)の300mmの両側面に200mm×150mmの銅板を張り付け直流電源から2,000mmのリード線で銅板とつないだ。
【0113】
その箱の上30cm上から200ルクス(10Wの白熱球)を照射し、その箱の中心にワイングラスを置き、10,000Vの電圧を印加した状態で、A液とB液とを同時にワイングラスの中に注ぎ、混合した。
【0114】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0115】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有し、複数層からなる不定形の形状の銀粒子が針状の形状であることを確認した(図4)。
【0116】
粒径は40μmであった。
【0117】
実施例5(多数の突起を有する不定形な形状が花状で、粒径が3μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀8.5gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
【0118】
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。
【0119】
A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0120】
天井の照明具である蛍光灯の750ルクスの下、ワイングラスを置き、A液とB液とを同時にワイングラスの中に注ぎ、混合した。
【0121】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0122】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子が花状の形状であることを確認した(図13)。
【0123】
粒径は3μmであった。
【0124】
実施例6(多数の突起を有する不定形な形状が花状で、粒径が1μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀3.5gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
【0125】
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。
【0126】
A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0127】
直射日光の当たらない自然光の場所を選び、2300ルクスの下、φ200×φ120×20のドーナツ型磁石(120ミリテスラ)の中心部にワイングラスを置き、A液とB液とを同時にワイングラスの中に注ぎ、混合した。
【0128】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0129】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子が花状の形状であることを確認した(図9)。
【0130】
粒径は0.1μmであった。
【0131】
参考までに述べれば、上記実験で自然光のみ照射の場合には花状の粒径0.1μmの銀粒子が、また暗黒状態で磁力線のみ照射した場合には花状の粒径6μmの銀粒子が得られた。
【0132】
実施例7 (多数の突起を有する不定形な形状が花状で、粒径が0.5μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀3.5gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
【0133】
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。
【0134】
A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0135】
ガラス越しの直射日光のよく当たる場所を選び、60,000ルクスの下、φ200×φ120×20のドーナツ型磁石(120ミリテスラ)の中心部にワイングラスを置き、A液とB液とを同時にワイングラスの中に注いで混合した。
【0136】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0137】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子が花状の形状であることを確認した(図14)。
【0138】
粒径は0.5μmであった。
【0139】
実施例8 (多数の突起を有する不定形な形状がシダ草状で、粒径が20μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀結晶体17gを蒸留水で溶解して100mlの硝酸銀水溶液とし、この水溶液にL−アスコルビン酸17.7gを蒸留水で溶解させて100mlとしたL−アスコルビン酸水溶液を、液温を14℃に保冷し、等量混合した。
【0140】
この混合時には、750ルクスの蛍光灯の下、φ200×φ120×20のドーナツ型磁石(120ミリテラス)の中心部に250ccワイングラスを置き、2秒間反応させた。
【0141】
沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子がシダ草状の形状であることを確認した(図15)。
【0142】
粒径は20μmであった。
【0143】
実施例9(多数の突起を有する不定形な形状がキノコ類の胞子状で、粒径が6μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
【0144】
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。
【0145】
A及びBを14℃になるよう保冷した。
【0146】
市販のプラスチック製引き金式タイプの小型噴霧器2個用意し、一方にA液を噴霧器のタンクの中に入れ、他方の噴霧器のタンクの中にB液を入れた。
【0147】
別途、大口径のプラスチック製のふたなし容器を用意し受け皿とした。
【0148】
A液、B液の入った2個の噴霧器を左右の手に別々に持ち、噴霧器のノズルの先端から5cm程の大気中で双方から噴霧された液が混じり合うよう噴霧器の角度を調整した後、受け皿の中に反応液が入るよう心がけて2個の噴霧器を同時に作動させた。
【0149】
混じり合った周辺が黒っぽく感じられたのでA液、B液が大気中で反応作用が有つたと推定した。受け皿に入った反応物はネズミ色をしたスポンジ状であった。
【0150】
このネズミ色をしたスポンジ状反応物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子がキノコ類の胞子状の形状であることを確認した(図6)が、粒形が均一でなかった。
【0151】
なお、拉径は6μmであった。
【0152】
作業は750ルクスの蛍光灯の下で行った。
【0153】
実施例10 (多数の突起を有する不定形な形状がシダ草状で、粒径が6μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
【0154】
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0155】
予めB液を全量反応容器であるワイングラスの中に入れておき、その後、A液をワイングラスの上(5cm位)から全量瞬時にワイングラスの中へ注入した。
【0156】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0157】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子がシダ草状の形状であることを確認した(図5)。但し、形状の歩留まりは低かった。
【0158】
粒径は10μmであった。
【0159】
作業は750ルクスの蛍光灯の下で行った。
【0160】
実施例11(多数の突起を有する不定形な形状がシダ草状で、粒径が6μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をA液とする。
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をB液とする。
【0161】
A液及びB液双方にエタノール100mlずつを追加に添加し各々が200mlにした後、14℃になるよう保冷した。
【0162】
室内を14℃に温度調整した後、750ルクスの蛍光灯の下、A液とB液とを同時にワイングラスの中へ注ぎ混合した。
【0163】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0164】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子がシダ草状の形状であることを確認した(図7)。
【0165】
粒径は6μmであった(図7)。
【0166】
実施例12(多数の突起を有する不定形な形状が花状等以外の形状で粒径が20μmの銀粒子からなる銀粉の製造方法)
室温、液温を25℃で反応作業を試みた。
【0167】
硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をA液とする。L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をB液とする。
【0168】
A液及びB液が25℃になるよう保冷し、室内も25℃に温度調整した。
【0169】
750ルクスの蛍光灯の下、ワイングラスを置き、ワイングラスの外側周りに120ミリテスラのドーナツ型磁石を置き、A液とB液とを同時にワイングラスの中に注ぎ、混合した。
【0170】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0171】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子が花状とシダ草状の混合形状であることを確認(図8)し、花状やシダ草状等の形状ではないその他の形状に属するものと判断した。
【0172】
銀粒子の大きさは20μm程度だった。
【0173】
実施例13(多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉の製造方法)
実施例2に準じて以下のような実験を行った。
【0174】
硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。
【0175】
A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0176】
日没後、室内を14℃に温度調整し、φ200×φ120×20のドーナツ型磁石(120ミリテスラ)の中心部にワイングラスを置き、ワイングラスの上30cmに200ルクスの白熱灯を照射(作業用の照明器具以外はなし、)した状態でA液とB液とを同時にワイングラスの中へ注いで混合した。
【0177】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0178】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子が針状の形状であることを確認した。これは、実施例2により得られた花状の形状と異なるものであった。
【0179】
なお、粒径は10μmであった(図10)。
【0180】
実施例14(多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉の製造方法)
実施例14a 硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
【0181】
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0182】
日没後、室内を14℃に温度調整し、ワイングラスの真上30cm離れたところから100Wの白熱灯を照射(作業用の照明器具以外はなし、)した状態でA液とB液とを同時にワイングラスの中へ注いで混合した。
【0183】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0184】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子が針状の形状であることを確認した。
【0185】
粒径は10μmであった(図11(a))。
【0186】
実施例14b 硝酸銀17gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をAとする。
【0187】
L−アスコルビン酸18gを蒸留水で溶解し、全体で100mlとし、この液をBとする。A及びBが14℃になるよう保冷する。
【0188】
日没後、室内を14℃に温度調整し、ワイングラスの真横30cm離れたところから100Wの白熱灯を照射(作業用の照明器具以外はなし、)した状態でA液とB液とを同時にワイングラスの中へ注いで混合した。
【0189】
2秒後には反応は終わり、1分後にはワイングラスの底に堆積したネズミ色をした沈殿物とその上層部の透明な水とに分離した。
【0190】
このネズミ色をした沈殿物を回収し、洗浄、乾燥、分粒後にSEMにより得られた多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子がその他の形状(変形形状)であることを確認した。
【0191】
粒径は、形状が変形形状であるため特定できなかった(図11(b))。
【0192】
以上、実施例1ないし14に示した反応条件で硝酸銀水溶液とL−アスコルビン酸水溶液を反応させた結果、多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉が得られた。
【0193】
実施例1ないし14に示した反応条件及び反応によって得られた銀粒子の形状や粒径についてまとめると表1ないし表5のようになった。
【0194】
【表1】

Figure 2004124160
【0195】
【表2】
Figure 2004124160
【0196】
【表3】
Figure 2004124160
【0197】
【表4】
Figure 2004124160
【0198】
【表5】
Figure 2004124160
【0199】
不定形な形状の銀粒子が形成される理論的根拠は、基本的に不明であるが、硝酸銀溶液と、L−アスコルビン酸溶液とを1:1の割合に近い対比で混合したが、還元剤であるL−アスコルビン酸量の多い方が不定形な形状の銀粉を析出した。
【0200】
実施例15 不定形な形状の銀粒子の洗浄を下記の通り行った。
【0201】
多数の突起物を有する不定形な形状の銀粒子を水洗浄するとき、洗浄中の不定形な形状の銀粒子が水中で相互に激しく衝突することにより、不定形な形状の突起物が折れる。
【0202】
本発明では、2リットルのビ−カー(直径145mm、高さ(深さ250mm))の中に析出した不定形な形状の銀粒子200gと、洗浄水として純水1.5リットルを入れ、電熱器でビ−カーを加熱しながら不定形な形状の銀粉をゆっくり(1分間20回転程度)とガラス攪拌棒(直径6mm、長さ270mm)で一定方向に手動にて回転させた。
【0203】
純水の温度が60℃程度になるまで加熱とゆっくり攪拌し、洗浄の第1工程とした。
【0204】
洗浄した純水を捨て、又、新たな純水と不定形な形状の銀粉をビ−カーに入れ洗浄し、この工程を繰り返し、リトマス試験紙による計測で洗浄用の純水のpHが7を示した時点で洗浄の完了とした。
【0205】
不定形な形状の銀粒子が水中で衝突することを避けるため、ガラス攪拌棒を一方向へゆっくりと回転させたが、この方法により突起物の損傷を回避できることを確認した。
【0206】
また、加熱しながら洗浄することにより、加熱しない洗浄方法との比較により洗浄回数が半分で済むことも分かった。
【0207】
実施例16 分粒は以下のように行った。
【0208】
前記実施例1の方法で得られた反応生成物を上記実施例13の方法で洗浄し、その洗浄後の不定形な形状の銀粒子は、例えば未処理の下水道や工場廃液遺棄物が海岸に集まってどろどろに固まったヘドロ状であり、乾燥後においては、不定形な形状の銀粒子は、乾燥収縮により全体が1個又は数個の塊となっている。
【0209】
分粒工程は、乾燥がまだ完了していない状態で、まだ僅か水分を含有(含水率5%程)している状態の時、スクリーン印刷の版枠に700,1200,1800メッシュの紗(ポリエステル)を張り、最初に一次分粒として、700メッシュの紗を張ったアルミ製スクリーン印刷用版枠の上にまだ僅かに水分を含有している不定形な形状の銀粒子を置き、スキージを用いて前後に動かすことにより粗銀粒子(一次分粒銀粒子)を得た。
【0210】
一次分粒銀粒子から同様な方法で1200メッシュの紗を用い、スキージし、二次分粒銀粒子を得た。
【0211】
二次分粒銀粒子から、最終分粒工程として、1800メッシュの紗を用い、スキージし、微細分粒銀粒子を得た。
【0212】
分粒作業が完了して得た不定形な形状の銀粒子をSEMにて形状が破損していないことを確認した後、最終分粒工程により得られた銀粒子から、僅か残っていた水分を乾燥することにより除去した。
【0213】
得られた銀粒子は花状の形状であり、粒径は6μmであった。
【0214】
実施例17 導電性接着剤は以下のようにして製造した。
【0215】
前記実施例2で得た10μmの粒径を有する多数の突起を有する花状の銀粒子を導電性接着剤の金属フィラーとして使用し、樹脂としてエポキシ樹脂を使用し、金属フィラーとエポキシ樹脂との配合比を金属フィラー65%/Wt、エポキシ樹脂を35%/Wtとなるように設定した。
【0216】
導電性接着剤の混練方法は以下のようにした。
【0217】
最初に直径が10cmのシリコンゴム製の乳鉢に、不定形な形状の銀粒子とエポキシ樹脂とを上記割合で入れ、シリコンゴム製攪拌棒にて軽く全体が濡れるまで混ぜ一次混練とした。
【0218】
次に市販の金属製三本ロール混練機のロール表面を厚さ2mmのシリコンゴムで覆ったロールを作成し、不定形な形状の銀粒子専用の混練機とした。この混練機のロール間の上に一次混練された導電性接着剤を置き、ロール間のクリアランスを取り徐々に回転させ、不定形な形状の銀粒子とエポキシ樹脂とが均一になるまで回転させた。
【0219】
導電性接着剤は、金属フィラーとエポキシ樹脂を多数の突起物を持つ花状を保ちつつ充分混練することにより得られた。
【0220】
実施例18 実施例15で製造した導電性接着剤をアルミナ基板上に印刷し、150℃10分加熱した熱硬化後の導電性接着剤の抵抗値は10mΩであり、前述した引張り強度試験機による接着強度は18N/mmを示し、従来の導電牲接着剤と比較して遥かに優れた特性を持っていた。
【0221】
従来の粒径3μmの球形の銀粒子を同じ割合で配合した導電性接着剤の場合の抵抗値(Ω)は10オーダーであり、接着強度は17N/mmであった。
【0222】
実施例19 厚膜ガラスペーストは以下のようにして製造した。
【0223】
前記実施例2で得た10μmの粒径を有する多数の突起を有した花状の銀粒子を厚膜ガラスペーストの金属フィラーとして使用し、バインダーとして無鉛窯業上絵用フリットを使用し、金属フィラーと無鉛窯業用フリットとの配合比を、金属フィラー95%/Wt、無鉛窯業上絵用フリットを5%/Wtとなるように設定した。
【0224】
ついで、金属フィラーと無鉛窯業上絵用フリットとの配合品を65%/Wt、ペースト化のための窯業用アクリル樹脂を35%/Wtの割合で配合し、多数の突起物を持つ花状銀粉の形状を保ちつつ充分混練して厚膜ガラスペーストを得た。
【0225】
この厚膜ガラスペーストをアルミナ基坂上に印刷し、800℃、10分焼成することにより得られた厚膜ガラスペーストの抵抗値は10μΩであり、優れた導電性を示した。
【0226】
尚、ペースト化のための窯業用アクリル樹脂は300℃程度で重解合し、焼成後には存在しないものである。
【0227】
実施例20 ソルダーペーストは以下のようにして製造した。
【0228】
前記実施例2で得た10μmの粒径を有する多数の突起を有した花状の銀粒子をソルダーペーストの金属フィラーとして使用した。
【0229】
市販の錫・鋼合金ソルダーペースト(小島半田製造製)を95%/Wt使用し、金属フィラーを5%/Wtとなるように設定した。
【0230】
ソルダーペーストは、上記割合の配合物を花状である不定形な形状の銀粒子の多数の突起物を保ちつつ充分に混練することにより得られた。
【0231】
このソルダーペーストをアルミナ基板上に印刷し、240℃,1分焼成することにより得られたソルダーペーストの抵抗値は5μΩあり、優れた導電性を示した。
【0232】
実施例21 糸はんだは以下のようにして製造した。
【0233】
前記実施例2で得た10μmの粒径を有する多数の突起を有した花状の銀粒子を糸はんだの添加金属フィラーとして使用した。
【0234】
糸はんだを製造するために、錫・銅合金からなる中空の円筒棒の中空部分にフラックスと供に詰め込むよう設定した。
【0235】
直径10mm内径4mm長さ300mm重量180gの錫銅合金からなる中空の円筒棒の中空部分に、該銀粒子18g、フラックス5gを充分混練し、且つ真空脱泡した後、市販のプラスチック注射器に入れ、この注射器にて押し込み、後中空の円筒棒における上下の口を塞いだ。
【0236】
その後、糸はんだ製造機で直径0.3mmになるよう引き伸ばし、糸はんだとした。
【0237】
この糸はんだを、はんだゴテ(約300℃)で電極間をはんだ付けした。
【0238】
該糸はんだの抵抗値は5μΩであり、優れた導電性を示した。
【0239】
実施例22 銀粒子入り合成織錐の糸は以下のようにして製造した。
【0240】
前記実施例5で得た3μmの粒径を有する多数の突起を有した花状の銀粒子を合成織錐の金属フィラーとして使用した。
【0241】
ナイロン製ペレットと金属フィラーの配合比を80%/Wt:20%/Wtとし、紡糸後数本の糸を1本に合糸し、該銀粒子が連続性を保つことにより導電牲が得られるよう、また、紡糸用ノズル形状も該銀粒子が糸表面に現れやすいよう設定した。
【0242】
この配合物を溶融紡糸装置に入れ、220℃に加熱した。ナイロンペレットが溶融するとともに、金属フィラーがナイロンペレット中に分散され、ステンレス製十字孔ノズル(1mm)からナイロンペレットが金属フィラーを含んだ合繊糸として抽出するとともに、巻とり機により引き伸ばし直径5μmの糸5本を1本に合糸することにより、該銀粒子の連続性を充分保つことになり導電性が得られた。
【0243】
得られた合成繊維の抵抗値は1Ωの優れた数値を示した。
【0244】
この合成繊維の最大の特徴は導電性等の機能が洗濯回数と関係なく、機能性が劣化しないこと及び染色が可能なことである。
【0245】
【発明の効果】
本発明に係る銀粉、該銀粉の製造方法及び該銀粉を用いた機能材料、例えば、該銀粉を金属フィラーとした導電性接着剤は、金属フィラーとバインダー樹脂との配合比の範囲を従来よりも拡大できるという効果を有する。
【0246】
この結果、導電性接着剤における電気特性及び接着剤強度の機能の向上を図ることができるという効果が得られる。
【0247】
すなわち、従来の銀粉を配合した導電性接着剤では配合比が抵抗値、基板への接着性及び作業性から合成樹脂25%/Wt:銀粉75%/Wtが限界とされている。
【0248】
しかし本発明の銀粒子を金属フィラーとした導電性接着剤では、金属フィラーと樹脂との配合比の範囲を従来よりも、樹脂量を飛躍的に増量でき、この結果、導電性接着剤における電気特性及び接着強度等の特性向上、又作業性の向上、製品歩留まり向上等を図ることができ、良好な結果が得られた。
【0249】
これは、銀粒子が絡み合い嵌合するテトラポット効果による形状どうしの接触機会の多さと接触面積の大きさに由来するものであり、本発明の銀粒子の機能材料としての優秀さを示す一つの証である。
【0250】
従来製法による銀粒子を使用した導電性接着剤では、隣接する銀粒子と銀粒子の接点は点接点一点であり、その隣接する接点部分に樹脂が入り込むことにより導電性の確保が困難となる。
【0251】
使用する樹脂量を少なくすると導電性の確保は保証されるが基板に対する接着性は確保できず、また粘性がないため作業性が得られない。
【0252】
本発明は、従来の素材を形状を変化させることにより新素材とし、銀粒子を使用した従来の導電性接着剤の技術的課題を一気に解決したものである。
【0253】
もっとも、本発明に係る多数の突起を有する不定形の銀粉は、導電性接着剤に使用する以外にも、ガラスペースト、合成繊維、糸はんだ及びソルダーペースト等の分野における機能材料の新素材として使用できることから、導電性接着剤のみならず、各種機能材料の機能向上を図ることができるものである。
【0254】
また、本発明に係る銀粒子からなる銀粉、その銀粉の製造方法及びその銀粉を用いた機能材料によると、多岐にわたる形状と広範囲にわたる粒径をもつ銀粒子からなる銀粉を簡易かつ選択的に製造できるため、該銀粉を使用する機能材料の機能に適した銀粉をその銀粉を構成する銀粒子の形状と粒径の観点から選択できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る銀粒子(花状・粒径6μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図2】本発明に係る銀粒子(シダ草状・粒径20μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図3】本発明に係る銀粒子(花状・粒径10μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図4】本発明に係る銀粒子(針状・粒径40μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図5】本発明に係る銀粒子(シダ草状・粒径6μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図6】本発明に係る銀粒子(キノコ類の胞子状・粒径6μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図7】本発明に係る銀粒子(シダ草状・粒径6μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図8】本発明に係る銀粒子(その他の形状・粒径20μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図9】本発明に係る銀粒子(花状・粒径1μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図10】本発明に係る銀粒子(針状・粒径10μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図11】(a)本発明に係る白熱灯を真上から照射することにより得られた銀粒子(針状・粒径10μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
(b)本発明に係る白熱灯を真横から照射することにより得られた銀粒子(その他の形状・粒径特定できない)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図12】本発明に係る銀粒子(花状・粒径3μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図13】本発明に係る銀粒子(花状・粒径0.5μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。
【図14】本発明に係る銀粒子(シダ草状・粒径20μm)からなる銀粉の電子顕微鏡写真(図面代用写真)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention selectively produces silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections that are neither spherical nor thin, and silver powder composed of such irregularly shaped silver particles under electromagnetic wave irradiation. And a functional material comprising the silver powder.
[0002]
[Prior art]
Silver powder has been used for a long time in the fields of brazing and conductive materials, but in recent years, with the development of electronic industry technology, silver powder has been used as a conductive resin material by mixing and dispersing it in resin as a metal filler. There are many.
[0003]
Among conductive resin materials, conductive adhesives are attracting attention in the fields of repair of circuit conductors, mounting of device terminals, shielding, etc. as printed circuits and electronic components become more complicated, denser and smaller. Have been.
[0004]
In addition, the development of lead-free solder is urgently required at present to protect the environment, and from such a viewpoint, conductive adhesives using silver powder have attracted much attention.
[0005]
As the conductive adhesive, the functions of the electrical properties and the adhesive strength are particularly important, but the relationship between the electrical properties and the adhesive strength is that the electrical properties based on the metal filler (so-called conductivity) and the adhesive strength based on the binder resin. Because of the conflicting relationship, the amount of metal filler must be increased to reduce the amount of binder resin used to increase the electrical properties of conductivity, and the amount of binder resin used must be reduced to increase the adhesion. The amount had to be increased and the amount of metal filler had to be reduced.
[0006]
Therefore, in order to develop a conductive adhesive that maintains conductivity and also has adhesiveness to circuit boards, etc., the compounding ratio between the metal filler and the resin is extremely important. It was necessary to set within a range not exceeding a boundary where conductivity was not recognized and a boundary where conductivity was recognized but adhesion was not recognized.
[0007]
For example, when round spherical silver particles having an average particle diameter of 4 μm and having no protrusion are used as the metal filler and an epoxy resin is used as the binder resin, the metal filler is 75% / Wt and the epoxy resin is 25%. When the metal filler is below this value with respect to the blending ratio at% / Wt, conductivity sufficient for practical use was not recognized.
[0008]
When the metal filler exceeds 90% / Wt and the mixing ratio of the epoxy resin is 10% / Wt, the adhesiveness sufficient for practical use was not observed.
[0009]
In addition, in the application field of silver powder, for example, use as a pressure-resistant glass paste to improve the glass function, use in synthetic fibers to produce sterilizing fiber products, to improve the function of solder The use of silver powder in functional materials is wide.
[0010]
As a method for producing silver powder used for brazing, a conductive adhesive, and the like, a physical method and a reduction method are known.
[0011]
Here, the physical method is a method of obtaining silver powder by pulverizing silver foil, and the reducing method is a method of depositing silver dissolved in an aqueous nitric acid solution as a simple silver by adding a reducing agent.
[0012]
As a reduction method, for example, as a method for producing a silver fine powder used for a conductive paste or a paint, in order to improve the dispersibility of the silver fine powder, after adding a fatty acid to a silver nitrate solution and a mixed aqueous solution of formalin and stirring, In order to precipitate a fine silver powder having an average particle diameter of 0.8 to 0.9 μm by adding an alkaline solution (for example, see Patent Document 1), There is a method of adding an aqueous solution of L-ascorbic acid obtained by adding an acrylic acid monomer to an aqueous solution of silver nitrate as a reducing agent and stirring to precipitate highly crystalline silver particles having an average particle size of 2 to 4 μm (for example, see Patent Document 2). .
[0013]
The silver particles constituting the silver powder produced by these physical methods or reduction methods have a spherical shape or a thin plate shape (also called a flake shape; hereinafter, a flake shape) without protrusions.
[0014]
The flake shape without protrusions can also be obtained by stretching a round sphere without protrusions with a mill.
[0015]
[Patent Document 1]
JP-B-57-21001
[Patent Document 2]
JP-A-2000-1706
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In the development of the conductive adhesive, under the restriction that the compounding ratio of the metal filler and the binder resin is within the range of the boundary, it has basic and important functions such as electric characteristics and adhesive strength, and can sufficiently exhibit these functions. It is extremely difficult to design a conductive adhesive because the electrical properties based on the metal filler and the adhesive strength based on the binder resin are in conflict with each other as described above.
[0017]
On the other hand, the present inventor focused on the shape and particle size of silver particles of silver powder used as a metal filler, and investigated and studied the relationship between the electrical properties based on the metal filler and the adhesive strength based on the binder resin. It has been found that the shape and particle size of the silver particles constituting the silver powder have an influence on the electrical properties and the adhesive strength of the conductive adhesive.
[0018]
The problem to be solved by the present invention is to provide a functional material such as a conductive adhesive with characteristics superior to the conventional ones, that is, satisfying at least both the contradictory electric characteristics and the adhesive strength at a higher level than the conventional ones. It is to create a silver powder composed of silver particles having a shape and a particle diameter having characteristics.
[0019]
Silver powder is used for functional materials such as pressure-resistant glass paste, synthetic fiber, solder, and solder paste in addition to the conductive adhesive, and silver powder plays a large role in expressing the functions of these functional materials.
[0020]
In particular, the shape and particle size of the silver particles forming the silver powder greatly affect the function of the functional material, and the shape and particle size of the silver particles forming the silver powder play an important role in the development of the functional material.
[0021]
Therefore, from the viewpoint of improving the function of functional materials such as conductive adhesives, a method for producing silver powder is a method that can easily and selectively produce silver powder composed of silver particles having a wide variety of shapes and a wide range of particle sizes. Is desired.
[0022]
The present invention relates to a silver powder used as a functional material, particularly a silver powder used as a metal filler that has a great effect on the function of a conductive adhesive. Another object of the present invention is to provide a method for selectively producing the silver powder and a functional material using the silver powder.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 or 2 created by the inventor, that is, “silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections” is not a spherical or flake-shaped silver particle. A single silver particle is formed of a central nucleus portion and projections radiating from the center in multiple directions including one direction, and the integrated shape is a radiation spine.
[0024]
The particle size varies depending on the manufacturing conditions, and is about 0.1 to 50 μm.
[0025]
The silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections is produced by the invention according to claim 3, that is, by reacting a silver nitrate solution with a reducing agent under irradiation of electromagnetic waves.
[0026]
This reaction is preferably performed at a temperature of 30 ° C. or lower, particularly preferably −2 ° C. to 25 ° C., to obtain irregularly shaped silver particles having a large number of projections.
[0027]
This reaction does not require the presence of an acrylic acid monomer in the reaction system as in the conventional method. Rather, positive removal is preferred because the purity of the generated silver powder is improved.
[0028]
The silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections has excellent characteristics and can be used for various conventionally known functional materials. The invention according to claim 4 is a functional material using silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections.
[0029]
The silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections is particularly suitable for a conductive adhesive. This is because even if the compounding ratio as the metal filler is set to a region lower than the above-mentioned boundary, for example, 70% / Wt (30% / Wt for epoxy resin), the conductivity and adhesiveness sufficient for practical use are sufficient. This is because an acceptable conductive adhesive can be obtained. The invention according to claim 5 is a conductive adhesive using silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0031]
The silver particles in the “silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions” created by the present inventor are such that the shape of one silver particle is neither spherical nor flake-like, and the center of one silver particle is It is formed from a core part and projections that radiate in multiple directions including one direction from the center (hereinafter, these projections are referred to as spines). It is.
[0032]
The radial spine-shaped silver particles are characterized in that they have protruding spines, and typical spines are 1.1 times or more the diameter of the central nucleus corresponding to the central part of the silver particles. Having
[0033]
When it is difficult to directly confirm the central nucleus corresponding to the central portion of the radial spine-shaped silver particles using an electron microscope, for example, in the case of FIG. 9, the central portion estimated to correspond to the central nucleus is defined as the central nucleus. did.
[0034]
The shape of the spines varies depending on the reaction conditions. When the shapes of the spines are roughly classified into needle-like, flower-like, fern-like, mushroom-like spore-like, and other shapes, the needle-like shape is, for example, as shown in FIGS. 1, 3, 9, 13, and 14 as flower-like ones, and those shown in FIGS. 2, 5, 7, and 15 as fern-like ones, and spore-like ones For example, there is a shape shown in FIG. 6 and other shapes shown in FIGS. 8 and 12, for example. FIG. 8 shows a mixed shape of a flower shape and a fern grass shape.
[0035]
As for the particle and particle size, for example, in the case of a flower shape, one piece from the tip of a petal, which is one protrusion of silver particles having many radially extending protrusions, to the tip of the petal of a protrusion at the opposite pole is one. The particle size between the poles of the petals of the protrusion was determined.
[0036]
The particle size of the irregularly shaped silver particles having a large number of projections constituting the silver powder of the present invention was 0.1 to 50 μm.
[0037]
A silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections can be produced by mixing silver nitrate and a reducing agent in a solution state under irradiation of an electromagnetic wave to cause a reaction.
[0038]
Specifically, it is a method for producing silver powder in which a silver nitrate solution is reacted with a reducing agent containing no acrylic acid monomer, and is not spherical or flake-like by changing conditions of electromagnetic waves or liquid temperature during the reaction. This method selectively produces silver powder having an irregular shape having projections.
[0039]
As a reaction method, when reacting the silver nitrate solution and the reducing agent solution, they are instantaneously mixed and reacted in a container, or the silver nitrate solution and the reducing agent solution are put into separate sprayers, and after the spraying, near both sprayers. After positioning the angles of the atomizers so that they are mixed with each other, a reaction system in which different atomizers are simultaneously operated to react in the atmosphere can be adopted. As a result, silver powder composed of silver particles having an irregular shape is obtained.
[0040]
FIG. 6 shows silver powder composed of silver particles obtained by the method of operating this atomizer.
[0041]
Here, the method of instantly mixing the silver nitrate solution and the reducing agent solution in the container includes: (1) a method of mixing and stirring while simultaneously pouring the silver nitrate solution and the reducing agent solution into the container; and (2) a method of mixing and stirring. Or a method in which a reducing agent solution is dropped or injected into the silver nitrate solution.
[0042]
However, as a mixing method, from the viewpoint of obtaining a product having a higher yield and a good crystal shape, a method of mixing and stirring while simultaneously pouring a silver nitrate solution and a reducing agent solution into a container; 2) a method of dropping or injecting a silver nitrate solution into a reducing agent solution, and (3) a method of dropping or injecting a reducing agent solution into a silver nitrate solution are preferred.
[0043]
FIG. 5 shows silver powder composed of silver particles obtained by injecting a silver nitrate solution into a reducing agent solution.
[0044]
As the reducing agent, an inorganic compound and an organic compound can be used. Examples of the former include potassium borohydride, sodium borohydride, lithium aluminum hydride, and the like, examples of the latter include borane compounds such as dimethylamine borane and pyridine borane, and ascorbic acids. Of these, preferred are organic compounds, and among them, L-ascorbic acid is particularly preferred.
[0045]
A preferable silver nitrate solution is a silver nitrate solution having a concentration of 0.1 to 30% by weight in which silver nitrate crystals are dissolved in distilled water, alcohol, or the like. Similarly, a preferable L-ascorbic acid solution is L-ascorbic acid in distilled water, alcohol, or the like. L-ascorbic acid solution having a concentration of 0.1 to 30% dissolved in water, and these are mixed at a ratio of about 0.2: 1 to 1: 1.
[0046]
As a solvent used for preparing a silver nitrate solution or a reducing agent solution, water, alcohol (such as methanol and ethanol), and ketones (such as acetone and methyl ethyl ketone) can be used. Of these, water, alcohol and the like are preferable, and they can be used even if they are mixed (FIG. 7).
[0047]
The reaction is completed in a short time, but is irradiated with electromagnetic waves during the reaction. As the electromagnetic waves to be irradiated, electromagnetic waves in the entire electromagnetic wave range (radio waves, infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, X-rays, γ-rays) can be used.
[0048]
Here, the intensity of the radiated electromagnetic wave is preferably in the range of 1 lux to 2500 lux for illuminance, 100 V or more for electric field, and in the range of 60 mT to 145 mT for magnetic field. This is because if the reaction is performed outside this range, it is difficult to generate crystals.
[0049]
Further, when the reaction is carried out within this range, the form of the generated crystals is good and the yield is high.
[0050]
Note that the applied electromagnetic wave may be continuously applied during substantial work.
[0051]
The wavelength range is controlled by selecting and using various types of lighting equipment and the like.
[0052]
Various kinds of illumination light, which is a kind of electromagnetic wave, irradiate various kinds of illumination light having the above-mentioned wavelength at an illuminance of 1 lux to 2,500 lux. Even at 2,500 lux or more, for example under direct sunlight (60,000 lux), the results were similar to those at 2,500 lux.
[0053]
Illuminance was measured using a YOKOGAWA 501-01 illuminance meter.
[0054]
Also, a plurality of the above conditions can be combined.
[0055]
The silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions can be produced by reacting a silver nitrate solution and a reducing agent under irradiation of electromagnetic waves. It is particularly preferably carried out under a temperature condition of -2 ° C to 25 ° C.
[0056]
It is preferable to use a thermostat for setting the temperature.
[0057]
When the mixture is reacted under the above conditions, silver particles having an irregular shape with a particle size in the range of about 0.1 to 50 μm are obtained.
[0058]
However, the range of the particle size when a crystal having a high yield and a good shape is obtained is 0.5 to 40 μm as shown in the following Examples.
[0059]
As a material of the reaction vessel used for the mixing, glass, ceramics, plastic, wooden, paper, and the like are more preferable. This is to avoid adverse effects due to a chemical reaction with the metal when the metal container is used.
[0060]
In addition, the shape of the reaction vessel is such that the shape of the inner bottom surface at the bottom is an arc shape (for example, wine glass) in a cut sectional view, but the two kinds of liquids to be mixed at the time of short-time mixing are complicated rotational motions. It is preferable because it has a stirring action.
[0061]
However, this is not the case when the stirring motion is forcibly performed using a device or the like that rotates while reversing the left and right. This is because the yield is improved by such a stirring motion.
[0062]
This reaction does not require the presence of an acrylic acid monomer in the reaction system as in the conventional method (for example, see Patent Document 2).
[0063]
That is, in the method described in Patent Document 2, which is a conventional method, an acrylic acid monomer is added when a silver nitrate aqueous solution and an L-ascorbic acid aqueous solution are mixed and reacted, but in the present invention, The need for its use is not recognized. On the contrary, it is preferable that the use of the acrylic acid monomer be positively excluded from the viewpoint of improving the purity of the generated silver powder.
[0064]
However, the shape of the silver particles generated in the present invention is different from that of the conventional method (Patent Document 2).
[0065]
The formed silver particles are separated from the reaction system as precipitates, washed and sized. The irregularly shaped silver particles having a large number of deposited protrusions are subjected to traction (rolling, sliding) phenomena due to turbulent water flows that generate additional energy for cleaning in the washing process, for example, when washing with water. As a result, the projections having an irregular shape may be broken, and the desired irregularly shaped silver particles may not be obtained.
[0066]
For this reason, in the cleaning step, it is necessary to avoid a traction phenomenon due to energy for cleaning and to prevent damage to the projections. As a washing method for avoiding such a phenomenon, a method in which the powder is gradually rotated in a fixed direction with a stirring bar is preferable. By this washing method, silver powder composed of silver particles having an irregular shape can be obtained.
[0067]
Further, by washing while heating (boiling, warm water, hot water), the acid in the silver nitrate adhering to the irregularly shaped silver particles after precipitation easily dissolves into the heated water and does not heat. The number of times of washing can be reduced by half as compared with the washing method using water at about ° C.
[0068]
When the irregularly shaped silver particles that have been washed are dried, the whole silver particles shrink due to evaporation of water. The irregularly shaped silver particles shrunk by the drying are entangled in the opposite way, so that it is difficult to size them. Therefore, in the sizing step, it is preferable to perform sizing when the irregularly shaped silver particles having a large number of projections slightly contain water.
[0069]
Specifically, a screen printing screen frame is put on a screen printing plate frame, and irregular shaped silver particles having a large number of projections still slightly containing water are placed thereon, Use a squeegee to move back and forth to size.
[0070]
Usually, the particle size is divided into three stages. In this case, for example, 700, 1200, or 1800 mesh gauze may be used.
[0071]
First, place irregularly shaped silver particles, which still contain a small amount of water, on a frame covered with a gauze of 700 mesh as the primary particle size, and move the coarse silver particles back and forth using a squeegee. The primary sized silver particles were similarly squeezed using a 1200 mesh gauze to obtain secondary sized silver particles, and the secondary sized silver particles were squeegeeed using a 1800 mesh gauze to obtain a final squeegee. Fine sized silver particles can be obtained by sizing.
[0072]
Further, a small amount of remaining water is dried and removed from the silver particles obtained in the final sizing step. This prevents secondary aggregation of silver particles during storage and helps to prevent migration, which is a problem of silver as a bonding material for electronic devices.
[0073]
The amorphous silver particles of the present invention are intended to be used in electronic device bonding materials by utilizing entanglement.However, in the washing, sizing, and storage stages, the irregularly shaped silver particles are used. Is preferably avoided.
[0074]
The functional material of the present invention is a functional material using silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections. It is particularly important to use the functional material as a conductive adhesive.
[0075]
For example, when the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions of the present invention are mixed with a functional material as a metal filler, a conductive adhesive and a paint having improved functions can be obtained.
[0076]
However, the particle size of the irregularly shaped silver particles having a large number of projections constituting the silver powder of the present invention is 0.1 to 50 μm, but a large particle size exceeding 4 μm is not necessarily required on all surfaces. It's not that good.
[0077]
For example, even in the case of silver powder having silver particles having an average particle diameter of 4 μm or less, the conductive adhesive is superior to silver powder having silver particles having an average particle diameter of more than 4 μm in terms of dispersibility in resin and the like. In some cases.
[0078]
For this reason, even with silver powder having silver particles having an average particle size of 4 μm or less, sufficient conductivity and adhesiveness sufficient for practical use can be obtained depending on the shape of the silver particles. Is good.
[0079]
In addition, from the viewpoint of minimizing an electronic device or a printed circuit, silver powder having a small particle size may be preferable.
[0080]
The effect brought about by the silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of projections was produced by the conventional physical method or reduction method, for example, the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2 described above. It could not be obtained with silver powder composed of round spheres or flake-shaped silver particles having an average particle diameter of 4 μm or less and having no projections.
[0081]
In addition, it can be used by mixing it with glass frit for ceramics in thick film glass paste, dispersing in synthetic fiber yarn to produce sterilizing power, and conductive fiber products, To manufacture solder, a solder paste with a hollow cylindrical rod made of an alloy based on tin and used with a hollow part filled with flux, new functions, or improved conventional functions Can be used by kneading it with a solder paste composed of an alloy based on tin.
[0082]
The conductive adhesive of the present invention is obtained by mixing silver particles having an irregular shape having a particle size in the range of 0.1 to 50 μm obtained by the method of the present invention with a resin as a metal filler. .
[0083]
As the resin, it is possible to use various kinds of resins such as a natural curing type and a hot melt type.However, in order to obtain good electric characteristics, a thermosetting epoxy which can be expected to shrink the resin by heating is used. Preferably, a resin is used.
[0084]
For the conductive adhesive, the mixing ratio of the resin to the metal filler is set within a range of 1 to 99% / Wt, and the distance between the electrodes set on the alumina substrate is 100 mm (length) × 100 mm using a metal mask plate. After screen printing on the (horizontal) pattern and heating at 150 ° C. for about 10 minutes, the adhesive properties and the conductive properties were measured.
[0085]
The electrical properties of the conductive adhesive were measured by a method defined in JIS K 6911 <Thermosetting Plastics General Test Method>. The silver particles of the present invention were mixed with the epoxy resin as a metal filler, Although the compounding ratio was 65% / Wt for the silver particles of the present invention and 35% / Wt for the epoxy resin, the resistance value was 50 mΩ.
[0086]
As described above, the silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions created by the present inventor has a compounding ratio as a metal filler having a conductivity sufficient for practical use even in a region lower than the boundary range. Thus, the conductive adhesive was confirmed to have adhesiveness.
[0087]
In addition, since the adhesive strength does not have a particular provision in JIS, it was performed by a method determined by us.
[0088]
That is, a small nut is embedded in a conductive adhesive printed on a substrate, and after heating and curing, a bolt is screwed into the nut and pulled by a tensile strength tester.
[0089]
Here, when the alumina substrate was used for the measurement of the adhesive strength, the alumina substrate was damaged and delamination occurred in the glass epoxy substrate. Therefore, a single copper plate which was flexible and did not peel was used.
[0090]
When kneading irregularly shaped silver particles and a resin, there is a possibility that a large number of projections of the irregularly shaped silver particles may be damaged depending on a machine or a member used. Therefore, the contact surface of the kneading machine with the irregularly shaped silver powder is preferably a soft material such as rubber, and it is preferable to avoid metals and ceramics.
[0091]
This requires strong pressure and rotational movement during kneading, but in order to protect the irregular shaped silver powder from strong pressure, it is better to make the material of the pressing member elastic at least a little. It is.
[0092]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
[0093]
The shape and particle size of the silver particles in the present invention were confirmed by a photograph taken with a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM).
[0094]
【Example】
Example 1 (Method for producing silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a flower shape and a particle diameter of 6 μm)
17 g of silver nitrate crystals were dissolved in distilled water to obtain a 100 ml silver nitrate aqueous solution. To this aqueous solution, 18 g of L-ascorbic acid was dissolved in distilled water to make 100 ml, and an equal amount of an L-ascorbic acid aqueous solution was mixed.
[0095]
At this time, the liquid temperature was set to 14 ° C. while irradiating a fluorescent lamp having an illuminance of 750 lux as a condition for accelerating the reaction.
[0096]
Thereafter, the deposited precipitate was washed with water and dried under vacuum to obtain silver powder. As a result, it was confirmed by a SEM photograph that silver powder having a so-called flower shape and a particle diameter of 6 μm was obtained (FIG. 1).
[0097]
Example 2 (Method for producing silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a flower shape and a particle diameter of 10 μm)
17 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml.
[0098]
Keep A and B at 14 ° C.
[0099]
After sunset, adjust the temperature of the room to 14 ° C and irradiate a 200 lux incandescent lamp 30 cm above the wine glass (except for work lighting equipment). And mixed.
[0100]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0101]
This murine colored precipitate was collected, washed, dried, and sized to confirm that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions obtained by SEM were in a flower-like shape.
[0102]
The particle size was 10 μm (FIG. 3).
[0103]
Example 3 (A method for producing silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of projections and having a fern grass shape and a particle size of 20 μm)
17 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml. 17.7 g of L-ascorbic acid is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0104]
Keep A and B at 14 ° C.
[0105]
After adjusting the temperature of the room to 14 ° C, both sides in the vertical direction (300 mm) of a 300 mm (length) x 200 mm (width) x 200 (thickness) mm cardboard box (open state without a lid at the top) A 200 mm (vertical) x 150 mm (horizontal) copper plate was attached to the surface and connected to the copper plate with a 2,000 mm lead wire from a DC power supply.
[0106]
Further, a φ200 × φ120 × 20 donut-shaped magnet (120 mT) is installed at the center of the box, a wine glass is installed at the center of the hole of the donut-shaped magnet, and A is applied with a voltage of 10,000 V applied. The solution and the solution B were simultaneously poured into a wine glass and mixed.
[0107]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, the solution was separated into a murine precipitate on the bottom of the wine glass and clear water in the upper layer.
[0108]
This murine colored precipitate was collected, and after washing, drying and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions were in the shape of ferns (FIG. 2).
[0109]
The particle size was 20 μm.
[0110]
Example 4 (Method for producing silver powder composed of silver particles having a needle-like irregular shape having a large number of projections and a particle diameter of 40 μm)
26 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
27 g of L-ascorbic acid is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0111]
Keep A and B at 2 ° C.
[0112]
After sunset, the temperature of the room was adjusted to 2 ° C. A 200 mm x 150 mm copper plate was attached to both sides of a 300 mm x 200 mm x 200 mm cardboard box (open state without a lid at the top). Connected to the copper plate with 2,000mm lead wires.
[0113]
Irradiate 200 lux (10 W incandescent bulb) from 30 cm above the box, place the wine glass in the center of the box, apply the voltage of 10,000 V, and simultaneously apply the liquid A and the liquid B to the wine glass. And mixed.
[0114]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0115]
This murine-colored precipitate is collected, washed, dried, and after sizing, has a large number of protrusions obtained by SEM, and the irregular-shaped silver particles having a plurality of layers have a needle-like shape. It was confirmed (FIG. 4).
[0116]
The particle size was 40 μm.
[0117]
Example 5 (Method for producing silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a flower shape and a particle diameter of 3 μm)
8.5 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0118]
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml.
[0119]
Keep A and B at 14 ° C.
[0120]
The wine glass was placed under 750 lux of a fluorescent lamp as a ceiling lighting device, and the solution A and the solution B were simultaneously poured into the wine glass and mixed.
[0121]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0122]
This murine colored precipitate was collected, and after washing, drying, and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions had a flower-like shape (FIG. 13). .
[0123]
The particle size was 3 μm.
[0124]
Example 6 (Method for producing silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a flower shape and a particle diameter of 1 μm)
3.5 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0125]
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml.
[0126]
Keep A and B at 14 ° C.
[0127]
Select a place of natural light that is not exposed to direct sunlight, place the wine glass in the center of a φ200 × φ120 × 20 donut-shaped magnet (120 mT) under 2300 lux, and place solution A and solution B in the wine glass at the same time. And mixed.
[0128]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0129]
After collecting the rat-colored precipitate, after washing, drying and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions were in a flower-like shape (FIG. 9). .
[0130]
The particle size was 0.1 μm.
[0131]
For reference, in the above experiment, when only natural light is irradiated, flower-shaped silver particles having a particle diameter of 0.1 μm are obtained, and when only magnetic field lines are irradiated in a dark state, flower-shaped silver particles having a particle diameter of 6 μm are obtained. Obtained.
[0132]
Example 7 (Method for producing silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a flower shape and a particle size of 0.5 μm)
3.5 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0133]
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml.
[0134]
Keep A and B at 14 ° C.
[0135]
Select a place that is well exposed to direct sunlight through the glass, place a wine glass in the center of a donut-shaped magnet (120 mT) of φ200 × φ120 × 20 under 60,000 lux, and wine A liquid and B liquid simultaneously. Poured into a glass and mixed.
[0136]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0137]
The mouse-colored precipitate was recovered, and after washing, drying, and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions had a flower-like shape (FIG. 14). .
[0138]
The particle size was 0.5 μm.
[0139]
Example 8 (Production method of silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a fern grass shape and a particle size of 20 μm)
17 g of silver nitrate crystals were dissolved in distilled water to obtain a 100 ml silver nitrate aqueous solution, and 17.7 g of L-ascorbic acid was dissolved in distilled water to make 100 ml of an aqueous solution of L-ascorbic acid. It was kept cool and mixed in equal amounts.
[0140]
During this mixing, a 250 cc wine glass was placed in the center of a φ200 × φ120 × 20 donut magnet (120 mm terrace) under a 750 lux fluorescent lamp, and reacted for 2 seconds.
[0141]
The precipitate was recovered, and after washing, drying and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions were in the shape of ferns (FIG. 15).
[0142]
The particle size was 20 μm.
[0143]
Example 9 (Production method of silver powder composed of silver particles having a mushroom spore shape and a particle size of 6 μm in an irregular shape having a large number of protrusions)
17 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0144]
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml.
[0145]
A and B were kept cool to 14 ° C.
[0146]
Two commercially available plastic trigger-type small atomizers were prepared, one of which was charged with the liquid A in the tank of the atomizer, and the other with the liquid B in the tank of the atomizer.
[0147]
Separately, a large-diameter plastic lidless container was prepared and used as a saucer.
[0148]
After holding two sprayers containing liquid A and liquid B separately in the left and right hands, and adjusting the angle of the sprayer so that the liquid sprayed from both sides is mixed in the air about 5 cm from the tip of the nozzle of the sprayer The two nebulizers were operated simultaneously with the intention that the reaction solution was put into the tray.
[0149]
Since the mixed periphery was felt dark, it was presumed that Solution A and Solution B had a reaction in the atmosphere. The reaction in the saucer was a rat-colored sponge.
[0150]
The mouse-colored sponge-like reactant was recovered, and after washing, drying, and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions were in the form of mushroom spores. However, the grain shape was not uniform (FIG. 6).
[0151]
The diameter was 6 μm.
[0152]
The operation was performed under a 750 lux fluorescent light.
[0153]
Example 10 (Production method of silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a fern grass shape and a particle size of 6 μm)
17 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0154]
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml. Keep A and B at 14 ° C.
[0155]
The whole amount of the solution B was put in a wine glass as a reaction container in advance, and then the whole amount of the solution A was instantaneously injected into the wine glass from above the wine glass (about 5 cm).
[0156]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0157]
This murine colored precipitate was recovered, and after washing, drying and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions were in the shape of ferns (FIG. 5). ). However, the yield of the shape was low.
[0158]
The particle size was 10 μm.
[0159]
The operation was performed under a 750 lux fluorescent light.
[0160]
Example 11 (Production method of silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a fern grass shape and a particle diameter of 6 μm)
17 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml, and use this solution as solution B.
[0161]
100 ml of ethanol was further added to both the solution A and the solution B to make each 200 ml, and then cooled to 14 ° C.
[0162]
After the temperature of the room was adjusted to 14 ° C., the solution A and the solution B were simultaneously poured into a wine glass and mixed under a fluorescent lamp of 750 lux.
[0163]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0164]
This murine colored precipitate was recovered, and after washing, drying and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of projections were in the shape of ferns (FIG. 7). ).
[0165]
The particle size was 6 μm (FIG. 7).
[0166]
Example 12 (Production method of silver powder composed of silver particles having an irregular shape having a large number of protrusions and having a particle size of 20 μm in a shape other than a flower shape or the like)
The reaction was attempted at room temperature and a liquid temperature of 25 ° C.
[0167]
17 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml. Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml, and use this solution as solution B.
[0168]
The solution A and the solution B were kept cool at 25 ° C., and the temperature of the room was also adjusted to 25 ° C.
[0169]
The wine glass was placed under a fluorescent lamp of 750 lux, a donut-shaped magnet of 120 mT was placed around the outside of the wine glass, and the solution A and the solution B were simultaneously poured into the wine glass and mixed.
[0170]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0171]
After collecting the rat-colored precipitate, after washing, drying and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions were in a mixed shape of flower and fern grass. (FIG. 8), and it was determined that it belonged to other shapes other than shapes such as flower shape and fern grass shape.
[0172]
The size of the silver particles was about 20 μm.
[0173]
Example 13 (Method for producing silver powder comprising irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions)
The following experiment was performed according to the second embodiment.
[0174]
17 g of silver nitrate is dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml.
[0175]
Keep A and B at 14 ° C.
[0176]
After sunset, adjust the temperature of the room to 14 ° C, place a wine glass in the center of a φ200 × φ120 × 20 donut magnet (120 mT), and irradiate a 200 lux incandescent lamp 30 cm above the wine glass (for work) Solution A and Solution B were simultaneously poured into a wine glass and mixed together.
[0177]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0178]
The mouse-colored precipitate was recovered, and after washing, drying and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions were needle-shaped. This was different from the flower-like shape obtained in Example 2.
[0179]
The particle size was 10 μm (FIG. 10).
[0180]
Example 14 (Method for producing silver powder comprising irregularly shaped silver particles having a large number of projections)
Example 14a 17 g of silver nitrate was dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0181]
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml. Keep A and B at 14 ° C.
[0182]
After sunset, adjust the temperature of the room to 14 ° C, and irradiate a 100W incandescent lamp from the place 30cm directly above the wine glass (except for work lighting equipment), and simultaneously drink the A liquid and the B liquid. Poured into glass and mixed.
[0183]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0184]
The mouse-colored precipitate was recovered, and after washing, drying and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions were needle-shaped.
[0185]
The particle size was 10 μm (FIG. 11A).
[0186]
Example 14b 17 g of silver nitrate was dissolved in distilled water to make a total of 100 ml.
[0187]
Dissolve 18 g of L-ascorbic acid in distilled water to make a total of 100 ml. Keep A and B at 14 ° C.
[0188]
After sunset, adjust the temperature of the room to 14 ° C, and irradiate a 100W incandescent lamp (except for work lighting equipment) from a location 30 cm beside the wine glass (except for work lighting equipment), and simultaneously mix the liquid A and the liquid B with the wine glass And mixed.
[0189]
After 2 seconds, the reaction was completed, and after 1 minute, it separated into a murine precipitate deposited on the bottom of the wine glass and a clear water layer above the precipitate.
[0190]
This murine colored precipitate was recovered, and after washing, drying, and sizing, it was confirmed by SEM that the irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions had other shapes (deformed shapes).
[0191]
The particle size could not be specified because the shape was a deformed shape (FIG. 11B).
[0192]
As described above, the silver nitrate aqueous solution and the L-ascorbic acid aqueous solution were reacted under the reaction conditions shown in Examples 1 to 14, and as a result, silver powder composed of irregularly shaped silver particles having many projections was obtained.
[0193]
Tables 1 to 5 summarize the reaction conditions shown in Examples 1 to 14 and the shapes and particle diameters of the silver particles obtained by the reaction.
[0194]
[Table 1]
Figure 2004124160
[0195]
[Table 2]
Figure 2004124160
[0196]
[Table 3]
Figure 2004124160
[0197]
[Table 4]
Figure 2004124160
[0198]
[Table 5]
Figure 2004124160
[0199]
Although the theoretical basis for the formation of the irregularly shaped silver particles is basically unknown, the silver nitrate solution and the L-ascorbic acid solution were mixed at a ratio close to 1: 1. The larger the amount of L-ascorbic acid was, the more the amorphous silver powder was precipitated.
[0200]
Example 15 Washing of irregularly shaped silver particles was performed as follows.
[0201]
When washing irregularly shaped silver particles having a large number of projections with water, the irregularly shaped projections are broken by violent collision of the irregularly shaped silver particles with each other in water during washing.
[0202]
In the present invention, 200 g of amorphous silver particles precipitated in a 2 liter beaker (diameter 145 mm, height (depth: 250 mm)) and 1.5 liters of pure water as washing water are added. While heating the beaker with a vessel, the irregularly shaped silver powder was slowly rotated (about 20 rotations per minute) and manually rotated in a certain direction with a glass stirring rod (diameter 6 mm, length 270 mm).
[0203]
The mixture was heated and slowly stirred until the temperature of the pure water reached about 60 ° C., and this was the first washing step.
[0204]
The washed pure water is discarded, and fresh pure water and an irregularly shaped silver powder are put in a beaker for washing. This process is repeated, and the pH of the pure water for washing shows 7 by measurement with litmus paper. At that point, the washing was completed.
[0205]
The glass stirrer was slowly rotated in one direction to avoid collision of irregularly shaped silver particles in water, but it was confirmed that this method could avoid damage to projections.
[0206]
In addition, it was also found that by performing cleaning while heating, the number of times of cleaning was only half as compared with the cleaning method without heating.
[0207]
Example 16 The sizing was performed as follows.
[0208]
The reaction product obtained by the method of Example 1 is washed by the method of Example 13 described above, and the silver particles having an irregular shape after the washing are, for example, untreated sewers or industrial waste liquid waste on the coast. Agglomerated and lumpy in a sludge shape, and after drying, the irregularly shaped silver particles are all or one or several lumps due to drying shrinkage.
[0209]
In the sizing process, when drying has not been completed yet and the water content is still a little (about 5%), 700, 1200, 1800 mesh gauze (polyester) ), First, as primary sizing, place irregularly shaped silver particles still slightly containing water on an aluminum screen printing frame with 700 mesh gauze, using a squeegee. To obtain coarse silver particles (primary-sized silver particles).
[0210]
A squeegee was prepared from the primary-sized silver particles using a 1200-mesh gauze in a similar manner to obtain secondary-sized silver particles.
[0211]
From the secondary sized silver particles, a squeegee was used as a final sizing step using a 1800 mesh gauze to obtain fine sized silver particles.
[0212]
After confirming that the shape of the irregularly shaped silver particles obtained by the completion of the sizing operation is not damaged by SEM, a small amount of remaining water is removed from the silver particles obtained by the final sizing process. It was removed by drying.
[0213]
The obtained silver particles had a flower-like shape, and the particle size was 6 μm.
[0214]
Example 17 A conductive adhesive was manufactured as follows.
[0215]
The flower-like silver particles having a large number of protrusions having a particle diameter of 10 μm obtained in Example 2 were used as a metal filler of a conductive adhesive, and an epoxy resin was used as a resin. The compounding ratio was set so that the metal filler was 65% / Wt and the epoxy resin was 35% / Wt.
[0216]
The method of kneading the conductive adhesive was as follows.
[0217]
First, the irregularly shaped silver particles and the epoxy resin were placed in a silicone rubber mortar having a diameter of 10 cm at the above ratio, and mixed with a silicon rubber stirrer until the whole was lightly wet, thereby performing primary kneading.
[0218]
Next, a roll was prepared by covering the roll surface of a commercially available three-roll kneader made of metal with silicon rubber having a thickness of 2 mm, and used as a kneader exclusively for silver particles having an irregular shape. The primary kneaded conductive adhesive was placed between the rolls of this kneading machine, the clearance between the rolls was taken, and the mixture was gradually rotated until the silver particles of irregular shape and the epoxy resin became uniform. .
[0219]
The conductive adhesive was obtained by sufficiently kneading the metal filler and the epoxy resin while maintaining a flower shape having many projections.
[0220]
Example 18 The conductive adhesive manufactured in Example 15 was printed on an alumina substrate, and the resistance of the conductive adhesive after heat curing at 150 ° C. for 10 minutes was 10 mΩ, which was measured by the tensile strength tester described above. Adhesion strength is 18N / mm 2 And had much better properties than the conventional conductive adhesive.
[0221]
The resistance (Ω) of a conventional conductive adhesive containing spherical silver particles having a particle size of 3 μm in the same ratio is 10 6 Order, adhesive strength is 17N / mm 2 Met.
[0222]
Example 19 A thick film glass paste was produced as follows.
[0223]
The flower-like silver particles having a large number of protrusions having a particle diameter of 10 μm obtained in Example 2 were used as a metal filler of a thick-film glass paste, and a frit for lead-free ceramic painting was used as a binder. The blending ratio between the metal frit and the lead-free ceramic industry frit was set to 95% / Wt for the metal filler, and to 5% / Wt for the lead-free ceramic industry frit.
[0224]
Next, a blend of a metal filler and a frit for lead-free ceramics over-the-top painting at 65% / Wt and an acrylic resin for ceramics for pasting at a ratio of 35% / Wt, and flower-like silver powder having a large number of protrusions Was sufficiently kneaded while maintaining the same shape to obtain a thick film glass paste.
[0225]
This thick film glass paste was printed on an alumina-based surface and baked at 800 ° C. for 10 minutes. The resistance value of the thick film glass paste obtained was 10 μΩ, indicating excellent conductivity.
[0226]
In addition, the acrylic resin for ceramics for pasting is heavily disintegrated at about 300 ° C. and does not exist after firing.
[0227]
Example 20 A solder paste was produced as follows.
[0228]
The flower-like silver particles having a large number of protrusions having a particle diameter of 10 μm and obtained in Example 2 were used as metal fillers of the solder paste.
[0229]
A commercially available tin / steel alloy solder paste (manufactured by Kojima Solder Co., Ltd.) was used at 95% / Wt, and the metal filler was set at 5% / Wt.
[0230]
The solder paste was obtained by sufficiently kneading the mixture in the above proportions while maintaining a large number of irregularly shaped silver particles having a flower shape.
[0231]
This solder paste was printed on an alumina substrate and baked at 240 ° C. for 1 minute. The solder paste obtained had a resistance of 5 μΩ and exhibited excellent conductivity.
[0232]
Example 21 A thread solder was manufactured as follows.
[0233]
The flower-like silver particles having a large number of protrusions and having a particle diameter of 10 μm obtained in Example 2 were used as an additive metal filler for the thread solder.
[0234]
In order to manufacture the thread solder, it was set so that the hollow portion of a hollow cylindrical rod made of a tin-copper alloy was packed together with the flux.
[0235]
18 g of the silver particles and 5 g of the flux were sufficiently kneaded in the hollow portion of a hollow cylindrical rod made of a tin-copper alloy having a diameter of 10 mm, an inner diameter of 4 mm, a length of 300 mm, and a weight of 180 g. The syringe was pushed in, and the upper and lower ports of the hollow cylindrical rod were closed.
[0236]
Then, it was stretched to have a diameter of 0.3 mm by a thread soldering machine to obtain a thread solder.
[0237]
This wire solder was soldered between electrodes using a soldering iron (about 300 ° C.).
[0238]
The resistance value of the thread solder was 5 μΩ, indicating excellent conductivity.
[0239]
Example 22 A yarn of a synthetic woven cone containing silver particles was produced as follows.
[0240]
The flower-shaped silver particles having a number of protrusions and having a particle diameter of 3 μm and obtained in Example 5 were used as the metal filler of the synthetic woven cone.
[0241]
The blending ratio of the nylon pellet and the metal filler is set to 80% / Wt: 20% / Wt, and after spinning, several yarns are united into one and the silver particles maintain continuity, thereby obtaining conductivity. In addition, the shape of the spinning nozzle was also set so that the silver particles easily appeared on the yarn surface.
[0242]
This blend was placed in a melt spinning apparatus and heated to 220 ° C. The nylon pellets are melted, the metal filler is dispersed in the nylon pellets, and the nylon pellets are extracted as a synthetic fiber containing the metal filler from a stainless steel cross-hole nozzle (1 mm) and stretched by a winding machine to a yarn having a diameter of 5 μm. By tying the five to one, the continuity of the silver particles was sufficiently maintained and conductivity was obtained.
[0243]
The resistance value of the obtained synthetic fiber showed an excellent value of 1Ω.
[0244]
The most significant features of this synthetic fiber are that its function such as conductivity does not deteriorate regardless of the number of washings, and that it can be dyed.
[0245]
【The invention's effect】
Silver powder according to the present invention, a method for producing the silver powder and a functional material using the silver powder, for example, a conductive adhesive using the silver powder as a metal filler, the mixing ratio of the metal filler and the binder resin is more than the conventional range. It has the effect of being able to expand.
[0246]
As a result, it is possible to obtain an effect that the electrical characteristics and the adhesive strength of the conductive adhesive can be improved.
[0247]
That is, in the conventional conductive adhesive containing silver powder, the mixing ratio is limited to 25% / Wt: silver powder 75% / Wt from the viewpoint of resistance value, adhesion to a substrate, and workability.
[0248]
However, in the conductive adhesive of the present invention using silver particles as a metal filler, the range of the mixing ratio of the metal filler and the resin can be significantly increased as compared with the conventional case, and as a result, the electric conductivity of the conductive adhesive can be increased. Improvements in characteristics such as characteristics and adhesive strength, improvement in workability, improvement in product yield, and the like were achieved, and good results were obtained.
[0249]
This is due to the large number of contact opportunities and the size of the contact area between the shapes due to the tetrapot effect in which the silver particles are entangled and fitted, and is one of the silver particles of the present invention showing an excellent function material. It is proof.
[0250]
In a conductive adhesive using silver particles according to a conventional manufacturing method, the point of contact between adjacent silver particles and silver particles is one point contact, and it is difficult to secure conductivity by the resin entering the adjacent contact points.
[0251]
When the amount of resin used is reduced, the conductivity is ensured, but the adhesion to the substrate cannot be ensured, and the workability cannot be obtained due to lack of viscosity.
[0252]
The present invention provides a new material by changing the shape of a conventional material and solves the technical problem of the conventional conductive adhesive using silver particles at a stretch.
[0253]
However, the amorphous silver powder having a large number of protrusions according to the present invention is used as a new material for functional materials in fields such as glass paste, synthetic fiber, thread solder, and solder paste, in addition to being used for conductive adhesives. Therefore, not only the conductive adhesive but also various functional materials can be improved in function.
[0254]
Further, according to the silver powder composed of silver particles according to the present invention, the method for producing the silver powder and the functional material using the silver powder, silver powder composed of silver particles having a wide variety of shapes and a wide range of particle sizes can be easily and selectively produced. Therefore, an effect is obtained that silver powder suitable for the function of the functional material using the silver powder can be selected from the viewpoint of the shape and particle size of the silver particles constituting the silver powder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an electron micrograph (a substitute for a drawing) of silver powder composed of silver particles (flower-shaped, particle size: 6 μm) according to the present invention.
FIG. 2 is an electron micrograph (a photograph substituted for a drawing) of a silver powder composed of silver particles (fern grass, particle size: 20 μm) according to the present invention.
FIG. 3 is an electron micrograph (a substitute for a drawing) of a silver powder composed of silver particles (flower-shaped, particle size: 10 μm) according to the present invention.
FIG. 4 is an electron micrograph (a photograph as a substitute for a drawing) of silver powder composed of silver particles (acicular, particle diameter: 40 μm) according to the present invention.
FIG. 5 is an electron micrograph (a photograph substituted for a drawing) of silver powder composed of silver particles (fern grass, particle size: 6 μm) according to the present invention.
FIG. 6 is an electron micrograph (a drawing substitute photograph) of a silver powder composed of silver particles (spore-like mushrooms, particle size: 6 μm) according to the present invention.
FIG. 7 is an electron micrograph (a photograph substituted for a drawing) of a silver powder composed of silver particles (fern grass, particle size: 6 μm) according to the present invention.
FIG. 8 is an electron micrograph (a photograph as a substitute for a drawing) of silver powder composed of silver particles (other shapes and particle diameters of 20 μm) according to the present invention.
FIG. 9 is an electron micrograph (a photograph as a substitute for a drawing) of silver powder composed of silver particles (flower shape, particle diameter: 1 μm) according to the present invention.
FIG. 10 is an electron micrograph (a substitute for a drawing) of a silver powder composed of silver particles (acicular, particle size: 10 μm) according to the present invention.
FIG. 11 (a) is an electron micrograph (a photograph as a substitute for a drawing) of silver powder composed of silver particles (acicular, particle diameter 10 μm) obtained by irradiating the incandescent lamp according to the present invention from directly above.
(B) An electron micrograph (a photograph as a substitute for a drawing) of silver powder composed of silver particles (other shapes and particle diameters cannot be specified) obtained by irradiating the incandescent lamp according to the present invention from the side.
FIG. 12 is an electron micrograph (a photograph as a substitute for a drawing) of silver powder composed of silver particles (flower-shaped, particle diameter: 3 μm) according to the present invention.
FIG. 13 is an electron micrograph (a photograph as a substitute for a drawing) of silver powder composed of silver particles (flower-shaped, particle size: 0.5 μm) according to the present invention.
FIG. 14 is an electron micrograph (a substitute for a drawing) of a silver powder composed of silver particles (fern grass, particle size: 20 μm) according to the present invention.

Claims (5)

多数の突起を有する不定形な形状の銀粒子からなる銀粉。A silver powder composed of irregularly shaped silver particles having a large number of protrusions. 銀粒子の粒径が0.1ないし50μmである請求項1記載の銀粉。The silver powder according to claim 1, wherein the silver particles have a particle size of 0.1 to 50 µm. 硝酸銀溶液とアクリル酸モノマーを含有しない還元剤とを電磁波の照射下で反応させることを特徴とする請求項1又は2記載の銀粉を製造する方法。3. The method for producing silver powder according to claim 1, wherein the silver nitrate solution and a reducing agent containing no acrylic acid monomer are reacted under irradiation of electromagnetic waves. 請求項1又は2記載の銀粉からなることを特徴とする機能材料。A functional material comprising the silver powder according to claim 1. 請求項1又は2記載の銀粉を含有することを特徴とする導電性接着剤。A conductive adhesive comprising the silver powder according to claim 1.
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