JP2017007885A - Powder for conductive filler - Google Patents

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Tetsutsugu Kuze
哲嗣 久世
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a powder for conducive filler excellent in conductivity, capable of being obtained at low cost and having light weight.SOLUTION: A material of particles of a powder for conductive filler is an alloy containing Al, Ag, Si, a conductive element M1 with inevitable impurities. The total amount of Al and Ag in the alloy is 0.1 mass% to 20 mass%. The alloy has an Al phase, an Ag phase, an AlAg phase, a plurality of silicide phases containing Si and element M1 and a Si phase. The silicide phase and other silicide phase are jointed by the Al phase, the Ag phase or the AlAg phase. A ratio of mass percentage content of Ag x and mass percentage content of Al y (x/y) of 0.50 to 1.50. Density of the powder is 2.0 Mg/mto 6.0 Mg/m.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、導電性樹脂、導電性プラスチック、導電性ペースト、電子機器、電子部品等に用いられる導電フィラーに適した粉末に関する。   The present invention relates to a powder suitable for a conductive filler used in a conductive resin, a conductive plastic, a conductive paste, an electronic device, an electronic component, and the like.

導電性物質に含有されるフィラーに、金、銀、白金及び銅のような貴金属の粉末が用いられている。他の金属の表面に貴金属がコーティングされた粉末も、導電フィラーとして用いられている。貴金属の電気抵抗は小さいので、この貴金属を含むフィラーは導電性に優れる。貴金属を含む粒子の凝集により、粒子同士の大きな接触面積が得られるので、この観点からも貴金属はフィラーの導電性に寄与する。貴金属はさらに、熱伝導性にも優れる。   As the filler contained in the conductive material, powders of noble metals such as gold, silver, platinum and copper are used. A powder in which a surface of another metal is coated with a noble metal is also used as a conductive filler. Since the electrical resistance of the noble metal is small, the filler containing the noble metal is excellent in conductivity. Since a large contact area between the particles can be obtained by aggregation of the particles containing the noble metal, the noble metal contributes to the conductivity of the filler also from this viewpoint. Precious metals are also excellent in thermal conductivity.

貴金属は、高価である。従って、貴金属を含む導電性物質は、高コストである。しかも、貴金属は高比重である。従って、貴金属を含む導電性物質は、重い。コスト低減及び軽量化の観点から、貴金属以外の元素を含む合金の検討が、種々なされている。   Precious metals are expensive. Therefore, a conductive material containing a noble metal is expensive. Moreover, noble metals have a high specific gravity. Therefore, the conductive substance containing a noble metal is heavy. From the viewpoint of cost reduction and weight reduction, various studies have been made on alloys containing elements other than noble metals.

特開2004−47404公報には、シリコン化合物からなる粒子の表面に、炭素がコーティングされた導電フィラー用合金が開示されている。この粒子では、シリコン微結晶がシリコン化合物に分散している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-47404 discloses an alloy for conductive filler in which the surface of particles made of a silicon compound is coated with carbon. In these particles, silicon microcrystals are dispersed in the silicon compound.

特開2004−232699公報には、Agからなる粒子の表面に、Si又はSi系化合物がコーティングされた導電フィラー用合金が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-232699 discloses an alloy for conductive filler in which the surface of particles made of Ag is coated with Si or a Si-based compound.

特開2008−136475公報には、銀と、0.01−10質量%のSiとを含有する導電フィラー用合金が開示されている。この合金では、銀粒子の表面に、SiOのゲルがコーティングされている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-136475 discloses an alloy for conductive fillers containing silver and 0.01-10% by mass of Si. In this alloy, the surface of silver particles is coated with a SiO 2 gel.

特開2006−302525公報には、Agを含み、さらにAl又はSiが添加された導電フィラー用合金が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-302525 discloses a conductive filler alloy containing Ag and further containing Al or Si.

特開2004−47404公報JP 2004-47404 A 特開2004−232699公報JP 2004-232699 A 特開2008−136475公報JP 2008-136475 A 特開2006−302525公報JP 2006-302525 A

近年、電子機器の高性能化及び用途拡大が進んでいる。導電性物質には、低コスト化及び軽量化の要請がある。   In recent years, performance enhancement and application expansion of electronic devices have progressed. There is a demand for reducing the cost and weight of the conductive material.

本発明の目的は、導電性に優れ、低コストで得られ、かつ軽量である導電フィラー用粉末の提供にある。   An object of the present invention is to provide a conductive filler powder that is excellent in conductivity, obtained at low cost, and lightweight.

本発明に係る導電フィラー用粉末の材質は、Al、Ag、Si、導電性の元素M1及び不可避的不純物を含む合金である。この合金におけるAlとAgとの合計量は、0.1質量%以上20質量%以下である。この合金は、Al相、Ag相、AlAg相、Siと元素M1とを含有する複数のシリサイド相、及びSi相を有している。AlAg相における、Agの質量含有率xとAlの質量含有率yとの比(x/y)は、0.50以下又は1.50以上である。この粉末の密度は、2.0Mg/m以上6.0Mg/m以下である。 The material for the conductive filler powder according to the present invention is an alloy containing Al, Ag, Si, the conductive element M1, and inevitable impurities. The total amount of Al and Ag in this alloy is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less. This alloy has an Al phase, an Ag phase, an AlAg phase, a plurality of silicide phases containing Si and the element M1, and an Si phase. The ratio (x / y) between the mass content x of Ag and the mass content y of Al in the AlAg phase is 0.50 or less or 1.50 or more. The density of this powder is 2.0 Mg / m 3 or more and 6.0 Mg / m 3 or less.

好ましくは、この合金におけるAgの量は、0.1質量%以上15質量%以下である。好ましくは、比(x/y)は、0.30以下又は2.00以上である。   Preferably, the amount of Ag in this alloy is 0.1% by mass or more and 15% by mass or less. Preferably, the ratio (x / y) is 0.30 or less or 2.00 or more.

好ましくは、Al相、Ag相又はAlAg相により、シリサイド相と他のシリサイド相とがジョイントされる。   Preferably, the silicide phase and another silicide phase are jointed by an Al phase, an Ag phase, or an AlAg phase.

好ましくは、元素M1は、B、Na、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co及びNiからなる群から選択された1種又は2種以上である。   Preferably, the element M1 is one or more selected from the group consisting of B, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni.

好ましくは、合金は、元素M2をさらに含む。この元素M2は、Sn、In、Zn、Bi、Ga及びPbからなる群から選択された1種又は2種以上である。   Preferably, the alloy further includes element M2. The element M2 is one or more selected from the group consisting of Sn, In, Zn, Bi, Ga, and Pb.

本発明に係る導電フィラー用粉末は、材質がSiを含む合金であるため、低コストで得られうる。この粉末は、貴金属がコーティングされて得られる粉末に比べ、製造に手間がかからず、しかもコーティング層の剥離の問題も生じない。この粉末は低密度でもある。この粉末では、Al相、Ag相、AlAg相及びシリサイド相が、導電性に寄与する。   Since the conductive filler powder according to the present invention is an alloy containing Si, it can be obtained at low cost. Compared with a powder obtained by coating a noble metal, this powder is less time-consuming to manufacture and does not cause a problem of peeling of the coating layer. This powder is also low density. In this powder, the Al phase, Ag phase, AlAg phase, and silicide phase contribute to conductivity.

図1は、本発明の一実施形態に係る粉末に含まれる粒子の一部が示された模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a part of particles included in a powder according to an embodiment of the present invention.

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.

本発明に係る導電フィラー用粉末は、多数の粒子1の集合である。図1に、この粒子1の断面が拡大されて示されている。この粒子1の材質は、合金である。この合金は、Al、Ag、Si及び元素M1を含んでいる。元素M1は、導電性である。元素M1の電気伝導度は、100AV−1−1以上である。 The conductive filler powder according to the present invention is a collection of a large number of particles 1. FIG. 1 shows an enlarged cross section of the particle 1. The material of the particles 1 is an alloy. This alloy contains Al, Ag, Si, and the element M1. The element M1 is conductive. The electric conductivity of the element M1 is 100 AV −1 m −1 or more.

好ましくは、合金は、
(1)Al
(2)Ag
(3)Si
(4)元素M1
及び
(5)不可避的不純物
のみを含む。合金が、積極的に添加された他の元素を含んでもよい。他の元素として、Au及びCuが例示される。
Preferably, the alloy is
(1) Al
(2) Ag
(3) Si
(4) Element M1
And (5) Contains only inevitable impurities. The alloy may contain other elements that are actively added. Examples of other elements include Au and Cu.

図1に示されるように、この合金は、複数のリンク2、複数のシリサイド相3及びSi相4を有している。これらのリンク2は、Si相4に分散して析出している。シリサイド相3も、Si相4に分散して析出している。それぞれのリンク2により、シリサイド相3と他のシリサイド相3とがジョイントされている。   As shown in FIG. 1, the alloy has a plurality of links 2, a plurality of silicide phases 3, and a Si phase 4. These links 2 are dispersed and precipitated in the Si phase 4. Silicide phase 3 is also dispersed and precipitated in Si phase 4. By each link 2, the silicide phase 3 and the other silicide phase 3 are jointed.

これらのリンク2には、
(1)その組織がAl相であるもの
(2)その組織がAg相であるもの
及び
(3)その組織がAlAg相であるもの
が含まれる。
These links 2 include
(1) The structure is an Al phase (2) The structure is an Ag phase and (3) The structure is an AlAg phase.

Al相の主成分は、Alである。Al相が、Alのみを含んでもよい。Al相が、Alと共に、少量の他の元素を含んでもよい。Al相におけるAlの比率は、90質量%以上である。Alは、導電性である。   The main component of the Al phase is Al. The Al phase may contain only Al. The Al phase may contain a small amount of other elements along with Al. The ratio of Al in the Al phase is 90% by mass or more. Al is conductive.

Ag相の主成分は、Agである。Ag相が、Agのみを含んでもよい。Ag相が、Agと共に、少量の他の元素を含んでもよい。Ag相におけるAgの比率は、90質量%以上である。Agは、導電性である。   The main component of the Ag phase is Ag. The Ag phase may contain only Ag. The Ag phase may contain a small amount of other elements together with Ag. The ratio of Ag in the Ag phase is 90% by mass or more. Ag is conductive.

AlAg相は、Al及びAgを含む。AlAg相が、Al及びAgのみを含んでもよい。AlAg相が、Al及びAgと共に、少量の他の元素を含んでもよい。AlAg相は、導電性である。   The AlAg phase contains Al and Ag. The AlAg phase may contain only Al and Ag. The AlAg phase may contain a small amount of other elements along with Al and Ag. The AlAg phase is conductive.

それぞれのシリサイド相3は、Al、Ag、Si及び元素M1を含有する。このシリサイド相3に含まれうる化合物として、
(1)AlとSiとの化合物
(2)AgとSiとの化合物
(3)元素M1とSiとの化合物
(4)Al、Ag及びSiの化合物
(5)Al、元素M1及びSiの化合物
(6)Ag、元素M1及びSiの化合物
並びに
(7)Al、Ag、元素M1及びSiの化合物
が挙げられる。このシリサイド相3において、Al、Ag及び元素M1は、Siに固溶しうる。Al、Ag及び元素M1を含有するので、このシリサイド相3は導電性である。
Each silicide phase 3 contains Al, Ag, Si, and the element M1. As a compound that can be contained in the silicide phase 3,
(1) Compound of Al and Si (2) Compound of Ag and Si (3) Compound of element M1 and Si (4) Compound of Al, Ag and Si (5) Compound of Al, element M1 and Si ( 6) Compound of Ag, element M1 and Si and (7) Compound of Al, Ag, element M1 and Si. In the silicide phase 3, Al, Ag, and the element M1 can be dissolved in Si. The silicide phase 3 is conductive because it contains Al, Ag, and the element M1.

Si相4の主成分は、Siである。Si相4が、Siのみを含んでもよい。Si相4が、Siと共に、少量の他の元素(Al等)を含んでもよい。他の元素は、Si相4にドープされてもよく、固溶してもよい。   The main component of the Si phase 4 is Si. Si phase 4 may contain only Si. The Si phase 4 may contain a small amount of other elements (such as Al) together with Si. Other elements may be doped into the Si phase 4 or may be dissolved.

Siは、電気伝導度の低い金属である。一方、Al相、Ag相、AlAg相及びシリサイド相3は、粒子1の電気抵抗を抑制する。このAl相、Ag相、AlAg相及びシリサイド相3を含む導電フィラー用粉末は、導電性に優れる。特に、Ag相を有する粉末は、導電性に優れる。この粉末を含む物体(例えば電子機器)は、導電性に優れる。   Si is a metal with low electrical conductivity. On the other hand, the Al phase, Ag phase, AlAg phase, and silicide phase 3 suppress the electrical resistance of the particles 1. The conductive filler powder containing the Al phase, Ag phase, AlAg phase, and silicide phase 3 is excellent in conductivity. In particular, a powder having an Ag phase is excellent in conductivity. An object (for example, an electronic device) containing this powder is excellent in conductivity.

前述の通り、ぞれぞれのリンク2により、シリサイド相3と他のシリサイド相3とがジョイントされている。このリンク2の組織は、Al相、Ag相又はAlAg相である。この合金では、電気は、リンク2及びシリサイド相3を通じて流れる。この粉末は、導電性に極めて優れる。   As described above, the silicide phase 3 and the other silicide phase 3 are jointed by the respective links 2. The structure of the link 2 is an Al phase, an Ag phase, or an AlAg phase. In this alloy, electricity flows through the link 2 and the silicide phase 3. This powder is extremely excellent in conductivity.

従来の導電フィラー粉末には、前述の通り、金、銀、白金及び銅のような貴金属が用いられている。金の密度は19.32Mg/mであり、銀の密度は10.50Mg/mであり、白金の密度は21.45Mg/mであり、銅の密度は8.960Mg/mである。一方、Siの密度は2.329Mg/mである。Siの密度は、金属の中では小さい。Siを含む導電フィラー用粉末は、軽量である。この粉末を含む物体は、軽量である。 As described above, noble metals such as gold, silver, platinum and copper are used for the conventional conductive filler powder. The density of gold is 19.32 Mg / m 3 , the density of silver is 10.50 Mg / m 3 , the density of platinum is 21.45 Mg / m 3 , and the density of copper is 8.960 Mg / m 3 is there. On the other hand, the density of Si is 2.329 Mg / m 3 . The density of Si is small among metals. The conductive filler powder containing Si is lightweight. The object containing this powder is lightweight.

Siは、貴金属に比べて低価格である。Siを含む導電フィラー用粉末は、この粉末を含む物体の低コストを達成する。さらにこの粉末は、コーティングの手間がなく製造されうる。   Si is less expensive than noble metals. The conductive filler powder containing Si achieves the low cost of the object containing this powder. Furthermore, this powder can be produced without the hassle of coating.

導電性の観点から、合金におけるAlとAgとの合計量は、0.1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上が特に好ましい。   From the viewpoint of conductivity, the total amount of Al and Ag in the alloy is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and particularly preferably 5% by mass or more.

導電性の観点から、合金におけるAgの量は、0.1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上が特に好ましい。   From the viewpoint of conductivity, the amount of Ag in the alloy is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and particularly preferably 5% by mass or more.

粒子1の表面に存在するAlは、大気中の酸素と反応しうる。この反応により、アルミナが生成される。アルミナは、粒子1の表面において酸化被膜を形成する。アルミナは、絶縁性である。アルミナは、粒子1同士の接触抵抗を高める。アルミナが過剰に生成された粒子1を含む粉末は、導電性に劣る。   Al present on the surface of the particle 1 can react with oxygen in the atmosphere. This reaction produces alumina. Alumina forms an oxide film on the surface of the particles 1. Alumina is insulative. Alumina increases the contact resistance between the particles 1. The powder containing particles 1 in which alumina is excessively produced is inferior in conductivity.

一方、粒子1の表面に存在するAgは、大気中の水分の影響を受ける。この影響により、イオンマイグレーションが生じる。   On the other hand, Ag present on the surface of the particle 1 is affected by moisture in the atmosphere. This effect causes ion migration.

アルミナの生成が抑制されるとの観点、Agのイオンマイグレーションが抑制されるとの観点、及び低コストの観点から、合金におけるAlとAgの合計量は20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。   From the viewpoint of suppressing generation of alumina, the viewpoint of suppressing ion migration of Ag, and the viewpoint of low cost, the total amount of Al and Ag in the alloy is preferably 20% by mass or less, and 15% by mass or less. Is more preferable, and 10 mass% or less is especially preferable.

Agのイオンマイグレーションが抑制されるとの観点、及び低コストの観点から、合金におけるAgの量は15質量%以下が好ましく、12質量%以下がより好ましく、10質量%以下が特に好ましい。   From the viewpoint of suppressing ion migration of Ag and the low cost, the amount of Ag in the alloy is preferably 15% by mass or less, more preferably 12% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less.

元素M1の具体例として、B、Na、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co及びNiが挙げられる。粉末が、2種以上の元素M1を含んでもよい。これらの元素M1は、導電性に寄与する。これらの元素M1は、粉末の熱伝導性にも寄与しうる。   Specific examples of the element M1 include B, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni. The powder may contain two or more elements M1. These elements M1 contribute to conductivity. These elements M1 can also contribute to the thermal conductivity of the powder.

導電性の観点から、合金における元素M1の比率は1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上が特に好ましい。合金が十分なSiを含有しうるとの観点から、元素M1の比率は50質量%以下が好ましい。   From the viewpoint of conductivity, the ratio of the element M1 in the alloy is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and particularly preferably 5% by mass or more. From the viewpoint that the alloy can contain sufficient Si, the ratio of the element M1 is preferably 50% by mass or less.

軽量及び低コストの観点から、合金におけるSiの比率は30質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、45質量%以上が特に好ましい。合金が十分なAl、Ag及び元素M1を含有しうるとの観点から、Siの比率は95質量%以下が好ましい。   From the viewpoint of light weight and low cost, the Si ratio in the alloy is preferably 30% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and particularly preferably 45% by mass or more. From the viewpoint that the alloy can contain sufficient Al, Ag, and element M1, the ratio of Si is preferably 95% by mass or less.

導電フィラー用粉末を含む物体の軽量の観点から、この粉末の密度は6.0Mg/m以下が好ましく、5.5Mg/m以下がより好ましく、5.0Mg/m以下が特に好ましい。密度は、2.0Mg/m以上が好ましく、2.5Mg/m以上がより好ましく、3.0Mg/m以上が特に好ましい。 From the viewpoint of weight of the object containing a conductive filler powder, the density of the powder is preferably 6.0 mg / m 3 or less, more preferably 5.5 mg / m 3 or less, 5.0 mg / m 3 or less is particularly preferred. Density is preferably 2.0 Mg / m 3 or more, more preferably 2.5 mg / m 3 or more, 3.0 mg / m 3 or more is particularly preferable.

密度は、島津製作所社の乾式自動密度計「アキュピック II 340シリーズ」により測定される。この装置の容器に粉末が投入され、ヘリウムガスが充填される。定容積膨張法に基づき、粉末の密度が検出される。10回の測定の平均値が算出される。   The density is measured by a dry automatic densimeter “Acupic II 340 series” manufactured by Shimadzu Corporation. The container of this apparatus is charged with powder and filled with helium gas. Based on the constant volume expansion method, the density of the powder is detected. An average value of 10 measurements is calculated.

前述の通り、この粉末では、AlAg相が導電性に寄与する。AlAg相における、Agの質量含有率xとAlの質量含有率yとの比(x/y)が、0.5を超えて1.5未満であると、AlAg相がπ相の組織又はこれに類似する組織を有する。この場合、AlAg相の導電性への寄与は、大きくない。導電性の観点から、比(x/y)は0.50以下又は1.50以上が好ましい。比(x/y)が0.50以下である粒子1では、Al含有率の高いAlAg相4−1が析出している。このAlAg相4−1は、導電性に優れている。導電性の観点から、比(x/y)は0.45以下がより好ましく、0.30以下が特に好ましい。比(x/y)が1.50以上である粒子1では、Ag含有率の高いAlAg相4−2が析出している。このAlAg相4−2は、導電性に優れている。導電性の観点から、比(x/y)は1.55以上がより好ましく、2.00以上が特に好ましい。   As described above, in this powder, the AlAg phase contributes to conductivity. When the ratio (x / y) of the mass content x of Ag and the mass content y of Al in the AlAg phase is more than 0.5 and less than 1.5, the AlAg phase is a π-phase structure or this Have a similar organization. In this case, the contribution of the AlAg phase to the conductivity is not large. From the viewpoint of conductivity, the ratio (x / y) is preferably 0.50 or less or 1.50 or more. In the particle 1 having a ratio (x / y) of 0.50 or less, an AlAg phase 4-1 having a high Al content is precipitated. This AlAg phase 4-1 is excellent in conductivity. From the viewpoint of conductivity, the ratio (x / y) is more preferably 0.45 or less, and particularly preferably 0.30 or less. In the particle 1 having a ratio (x / y) of 1.50 or more, an AlAg phase 4-2 having a high Ag content is precipitated. This AlAg phase 4-2 is excellent in conductivity. From the viewpoint of conductivity, the ratio (x / y) is more preferably 1.55 or more, and particularly preferably 2.00 or more.

合金が、元素M2を含んでもよい。この場合、好ましくは、合金は、
(1)Al
(2)Ag
(3)Si
(4)元素M1
(5)元素M2
及び
(6)不可避的不純物
のみを含む。合金が、積極的に添加された他の元素を含んでもよい。他の元素として、Au及びCuが例示される。
The alloy may include the element M2. In this case, preferably the alloy is
(1) Al
(2) Ag
(3) Si
(4) Element M1
(5) Element M2
And (6) Contains only inevitable impurities. The alloy may contain other elements that are actively added. Examples of other elements include Au and Cu.

元素M2として、Sn、In、Zn、Bi、Ga及びPbが挙げられる。合金が、2種以上の元素M2を含んでもよい。   Examples of the element M2 include Sn, In, Zn, Bi, Ga, and Pb. The alloy may include two or more elements M2.

粉末の電気伝導度は、粒子1の内部のバルク抵抗と、粒子1同士の接触抵抗とに、主として支配される。軟質な元素M2を含む合金は、粒子1同士の密着性を高める。この元素M2により、接触抵抗が低減される。   The electrical conductivity of the powder is mainly governed by the bulk resistance inside the particles 1 and the contact resistance between the particles 1. The alloy containing the soft element M2 increases the adhesion between the particles 1. This element M2 reduces the contact resistance.

合金における元素M2の含有量は、0.1質量%以上5質量%以下が好ましい。   The content of the element M2 in the alloy is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.

元素M2は、Siとの融点差が大きい。元素M2とSiとの相互の溶解は、ほとんどない。従って、もしSi−M2合金がアトマイズに供されると、Siと元素M2とを含有するシリサイド相3が現れにくい。このアトマイズにより、Si単体と元素M2の単体とが析出する傾向が見られる。Si単体の電気伝導度は非常に小さく、さらにSi−M2合金におけるSi単体の比率が多いので、Si−M2合金は、導電フィラー粉末には適さない。本発明に係る粉末の合金では、元素M2は、Al、Ag及び元素M1に付随して添加される。この合金は、導電フィラー粉末に適している。   Element M2 has a large melting point difference from Si. There is almost no mutual dissolution between the element M2 and Si. Therefore, if the Si-M2 alloy is subjected to atomization, the silicide phase 3 containing Si and the element M2 is unlikely to appear. Due to this atomization, the tendency for Si and element M2 to precipitate is observed. Since the electric conductivity of Si simple substance is very small and the ratio of Si simple substance in Si-M2 alloy is large, Si-M2 alloy is not suitable for conductive filler powder. In the powder alloy according to the present invention, the element M2 is added along with Al, Ag, and the element M1. This alloy is suitable for conductive filler powder.

導電フィラー粉末は、アトマイズ工程を含む液体急冷プロセスによって製造されうる。このプロセスにより、容易かつ安価に粉末が製造されうる。好ましいアトマイズとして、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、ディスクアトマイズ法及びプラズマアトマイズ法が例示される。ガスアトマイズ法及びディスクアトマイズ法が、特に好ましい。   The conductive filler powder can be manufactured by a liquid quenching process including an atomizing process. By this process, the powder can be produced easily and inexpensively. Examples of preferable atomization include a water atomization method, a gas atomization method, a disk atomization method, and a plasma atomization method. A gas atomizing method and a disk atomizing method are particularly preferable.

ガスアトマイズ法では、底部に細孔を有する石英坩堝の中に、原料が投入される。この原料が、アルゴンガス雰囲気中で、高周波誘導炉によって加熱され、溶融する。アルゴンガス雰囲気において、細孔から流出する原料に、アルゴンガスが噴射される。原料は急冷されて凝固し、粉末が得られる。噴射圧の調整により、凝固速度がコントロールされうる。噴射圧が大きいほど、凝固速度は大きい。凝固速度のコントロールにより、所望の粒度分布を有する粉末が得られうる。凝固速度が速いほど、粒度分布の幅は小さい。   In the gas atomization method, raw materials are put into a quartz crucible having pores at the bottom. This raw material is heated and melted by a high frequency induction furnace in an argon gas atmosphere. In an argon gas atmosphere, argon gas is injected onto the raw material flowing out from the pores. The raw material is rapidly cooled and solidified to obtain a powder. The coagulation rate can be controlled by adjusting the injection pressure. The greater the injection pressure, the greater the solidification rate. By controlling the solidification rate, a powder having a desired particle size distribution can be obtained. The faster the solidification rate, the smaller the width of the particle size distribution.

ディスクアトマイズ法では、底部に細孔を有する石英坩堝の中に、原料が投入される。この原料が、アルゴンガス雰囲気中で、高周波誘導炉によって加熱され、溶融する。アルゴンガス雰囲気において、細孔から流出する原料が、高速で回転するディスクの上に落とされる。回転速度は、40000rpmから60000rpmである。ディスクによって原料は急冷され、凝固して、粉末が得られる。この粉末にミリングが施されてもよい。   In the disk atomization method, raw materials are put into a quartz crucible having pores at the bottom. This raw material is heated and melted by a high frequency induction furnace in an argon gas atmosphere. In an argon gas atmosphere, the raw material flowing out from the pores is dropped onto a disk that rotates at high speed. The rotation speed is 40000 rpm to 60000 rpm. The raw material is rapidly cooled by the disk and solidified to obtain a powder. This powder may be milled.

メルトスピニング法によって製造した鱗片状又は薄箔状の材料が、メカニカルアロイング法で粉砕されることで、粉末が製造されてもよい。   Powders may be produced by pulverizing a scale-like or thin foil-like material produced by a melt spinning method by a mechanical alloying method.

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。   Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified by examples. However, the present invention should not be construed in a limited manner based on the description of the examples.

表1及び2に示される組成を有する実施例1−17及び比較例1−17の粉末を得た。これらの粉末は、表1及び2に記載された成分以外に、Si及び不可避的不純物を含む。   The powders of Example 1-17 and Comparative Example 1-17 having the compositions shown in Tables 1 and 2 were obtained. These powders contain Si and inevitable impurities in addition to the components described in Tables 1 and 2.

各粉末の電気伝導度を測定した。まず、篩を用いて径が45μmを超える粒子を粉末から除去した。この粉末を、直径が25mmであり高さが10mmである円柱状のサンプルホルダー(東陽テクニカ社の粉体インピーダンス測定用四端子サンプルホルダー)に充填した。この粉末に、上下から4Nmの荷重をかけた。この粉末の上側に電流のプラス端子及び電圧のプラス端子を取り付けた。この粉末の下側に電流のマイナス端子及び電圧のマイナス端子を取り付けた。いわゆる四端子法により、粉末に電流を流して電圧を測定した。この結果が、下記の表1及び2に示されている。   The electrical conductivity of each powder was measured. First, particles having a diameter exceeding 45 μm were removed from the powder using a sieve. This powder was filled in a cylindrical sample holder (four-terminal sample holder for powder impedance measurement manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.) having a diameter of 25 mm and a height of 10 mm. A load of 4 Nm was applied to the powder from above and below. A positive terminal for current and a positive terminal for voltage were attached to the upper side of the powder. A negative terminal for current and a negative terminal for voltage were attached to the lower side of the powder. The voltage was measured by passing a current through the powder by the so-called four-terminal method. The results are shown in Tables 1 and 2 below.

Figure 2017007885
Figure 2017007885

Figure 2017007885
Figure 2017007885

表1及び2における製造プロセスの詳細は、下記の通りである。
G.A.:ガスアトマイズ法
D.A.:ディスクアトマイズ法
M.S.:メルトスピニング法
Details of the manufacturing process in Tables 1 and 2 are as follows.
G. A. : Gas atomization method A. : Disc atomization method S. : Melt spinning method

表1−2に示される通り、各実施例の粉末の合金では、AlとAgとの合計量が0.1質量%以上20質量%以下である。この合金は、
(1)Al相、
(2)Ag相、
(3)AlAg相、
(4)元素M1を含むシリサイド相
(5)Al、Si及び元素M1を含むシリサイド相、
(6)Ag、Si及び元素M1を含むシリサイド相、
(7)Al、Ag、Si及び元素M1を含むシリサイド相、
及び
(8)Si相
を含む。このAlAg相の比(x/y)は、0.50以下又は1.50以上である。この粉末の密度は、2.0Mg/m以上6.0Mg/m以下である。
As shown in Table 1-2, in the powder alloy of each example, the total amount of Al and Ag is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less. This alloy is
(1) Al phase,
(2) Ag phase,
(3) AlAg phase,
(4) Silicide phase containing element M1 (5) Silicide phase containing Al, Si and element M1,
(6) Silicide phase containing Ag, Si and element M1,
(7) a silicide phase containing Al, Ag, Si and the element M1,
And (8) containing a Si phase. The ratio (x / y) of this AlAg phase is 0.50 or less or 1.50 or more. The density of this powder is 2.0 Mg / m 3 or more and 6.0 Mg / m 3 or less.

表1では、各粉末が、A−Dの格付けで評価されている。この評価の基準は、以下の通りである。
格付けA
比(x/y):0.5以下又は1.5以上
密度:2.0Mg/m以上6.0Mg/m以下
電気伝導度:1000AV−1−1以上
格付けB
比(x/y):0.5以下又は1.5以上
密度:2.0Mg/m以上6.0Mg/m以下
電気伝導度:500AV−1−1以上1000AV−1−1未満
格付けC
比(x/y):0.5以下又は1.5以上
密度:2.0Mg/m以上6.0Mg/m以下
電気伝導度:100AV−1−1以上500AV−1−1未満
格付けD
比(x/y):0.5以下又は1.5以上
密度:2.0Mg/m以上6.0Mg/m以下
電気伝導度:100AV−1−1未満
In Table 1, each powder is rated with an A-D rating. The criteria for this evaluation are as follows.
Rating A
Ratio (x / y): 0.5 or less or 1.5 or more Density: 2.0 Mg / m 3 or more and 6.0 Mg / m 3 or less Electrical conductivity: 1000 AV −1 m −1 or more Rating B
The ratio (x / y): 0.5 or less or 1.5 or more density: 2.0 Mg / m 3 or more 6.0 mg / m 3 or less electrical conductivity: 500AV -1 m -1 or more 1000AV less than -1 m -1 Rating C
The ratio (x / y): 0.5 or less or 1.5 or more density: 2.0 Mg / m 3 or more 6.0 mg / m 3 or less electrical conductivity: 100AV -1 m -1 or more 500AV less than -1 m -1 Rating D
Ratio (x / y): 0.5 or less or 1.5 or more Density: 2.0 Mg / m 3 or more and 6.0 Mg / m 3 or less Electrical conductivity: less than 100 AV −1 m −1

表2に示された各比較例の粉末の格付けは、Eである。この粉末は、AlとAgとの合計量、比(x/y)及び密度のいずれかが、本発明の要件を満たしていない。   The rating of each comparative example shown in Table 2 is E. In this powder, any of the total amount, ratio (x / y) and density of Al and Ag does not satisfy the requirements of the present invention.

実施例8に係る粉末の組成は、5Al−5Ag−20Cr−20Ti−50Siである。この粉末では、比(x/y)は1.53であり、密度は3.68Mg/mである。この粉末の電気伝導度は、1300AV−1−1である。この粉末は、全ての実施例の粉末の中で最も導電性に優れる。 The composition of the powder according to Example 8 is 5Al-5Ag-20Cr-20Ti-50Si. In this powder, the ratio (x / y) is 1.53 and the density is 3.68 Mg / m 3 . The electrical conductivity of this powder is 1300AV −1 m −1 . This powder has the highest conductivity among the powders of all Examples.

比較例9に係る粉末では、電気伝導度は1800AV−1−1であり、比(x/y)は2.05である。この粉末は、導電性に優れる。しかし、この粉末では、AlとAgとの合計量は80質量%であり、密度は8.74Mg/mである。この粉末は、低コストの観点及び軽量の観点から、好ましくない。 In the powder according to Comparative Example 9, the electric conductivity is 1800AV −1 m −1 and the ratio (x / y) is 2.05. This powder is excellent in conductivity. However, in this powder, the total amount of Al and Ag is 80% by mass, and the density is 8.74 Mg / m 3 . This powder is not preferable from the viewpoint of low cost and light weight.

以上の評価結果から、本発明の優位性は明かである。   From the above evaluation results, the superiority of the present invention is clear.

本発明に係る粉末は、導電性樹脂、導電性プラスチック、導電性ペースト、電子機器、電子部品等に用いられ得る。   The powder according to the present invention can be used for conductive resins, conductive plastics, conductive pastes, electronic devices, electronic components, and the like.

特開2006−54061公報には、Agからなる粒子の表面に、Si又はSi系化合物がコーティングされた導電フィラー用合金が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-54061 discloses an alloy for conductive filler in which the surface of particles made of Ag is coated with Si or a Si-based compound.

特開2008−262916公報には、銀と、0.01−10質量%のSiとを含有する導電フィラー用合金が開示されている。この合金では、銀粒子の表面に、SiOのゲルがコーティングされている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-262916 discloses a conductive filler alloy containing silver and 0.01 to 10% by mass of Si. In this alloy, the surface of silver particles is coated with a SiO 2 gel.

特開2004−47404公報JP 2004-47404 A 特開2006−54061公報JP 2006-54061 A 特開2008−262916公報JP 2008-262916 A 特開2006−302525公報JP 2006-302525 A

Claims (5)

その材質が、Al、Ag、Si、導電性の元素M1及び不可避的不純物を含む合金であり、
上記合金におけるAlとAgとの合計量が0.1質量%以上20質量%以下であり、
上記合金が、Al相、Ag相、AlAg相、上記Siと上記元素M1とを含有する複数のシリサイド相、及びSi相を有しており、
上記AlAg相における、Agの質量含有率xとAlの質量含有率yとの比(x/y)が、0.50以下又は1.50以上であり、
密度が2.0Mg/m以上6.0Mg/m以下である導電フィラー用粉末。
The material is an alloy containing Al, Ag, Si, conductive element M1 and inevitable impurities,
The total amount of Al and Ag in the alloy is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less,
The alloy has an Al phase, an Ag phase, an AlAg phase, a plurality of silicide phases containing the Si and the element M1, and an Si phase;
In the AlAg phase, the ratio (x / y) between the mass content x of Ag and the mass content y of Al is 0.50 or less or 1.50 or more,
A conductive filler powder having a density of 2.0 Mg / m 3 or more and 6.0 Mg / m 3 or less.
上記合金におけるAgの量が0.1質量%以上15質量%以下であり、上記比(x/y)が0.30以下又は2.00以上である請求項1に記載の粉末。   The powder according to claim 1, wherein the amount of Ag in the alloy is 0.1 mass% or more and 15 mass% or less, and the ratio (x / y) is 0.30 or less or 2.00 or more. 上記Al相、上記Ag相又は上記AlAg相により、シリサイド相と他のシリサイド相とがジョイントされている請求項1又は2に記載の粉末。   The powder according to claim 1 or 2, wherein a silicide phase and another silicide phase are jointed by the Al phase, the Ag phase, or the AlAg phase. 上記元素M1が、B、Na、Mg、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co及びNiからなる群から選択された1種又は2種以上である請求項1から3のいずれかに記載の粉末。   The element M1 is one or more selected from the group consisting of B, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni. The described powder. 上記合金が元素M2をさらに含んでおり、
上記元素M2が、Sn、In、Zn、Bi、Ga及びPbからなる群から選択された1種又は2種以上である請求項1から4のいずれかに記載の粉末。
The alloy further comprises an element M2,
The powder according to any one of claims 1 to 4, wherein the element M2 is one or more selected from the group consisting of Sn, In, Zn, Bi, Ga, and Pb.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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