JP2017106047A - Powder for conductive filler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性樹脂、導電性接着剤、導電ペースト、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 adhesive, 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として、銅を主成分とする合金粉末が知られている。銅の電気抵抗は小さいので、銅を含むフィラーは導電性に優れる。銅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、この観点からも銅はフィラーの導電性に寄与する。さらに銅は、熱伝導性にも優れる。 An alloy powder containing copper as a main component is known as a filler contained in a conductive substance. Since the electrical resistance of copper is small, the filler containing copper is excellent in conductivity. Since a large contact area between the particles can be obtained by aggregation of the copper particles, copper also contributes to the conductivity of the filler from this viewpoint. Furthermore, copper is excellent in thermal conductivity.
銅は、酸化しやすい。換言すれば、銅は大気中の酸素と反応しやすい。この反応により酸化被膜が生じる。この酸化被膜は、導電性を阻害する。銅を主成分とする合金からなるフィラーでは、酸化防止処理、酸化被膜除去処理等の表面処理が必要である。 Copper is easy to oxidize. In other words, copper tends to react with oxygen in the atmosphere. This reaction produces an oxide film. This oxide film inhibits conductivity. A filler made of an alloy containing copper as a main component requires a surface treatment such as an antioxidant treatment or an oxide film removal treatment.
特開２０１５−７４８０６公報には、Ｃｕと１−３０質量％のＡｇとを含む合金からなる導電フィラーが開示されている。このフィラーでは、粒子の表層にＡｇＣｕ相が存在している。ＡｇＣｕ相におけるＡｇの濃度は、高い。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2015-74806 discloses a conductive filler made of an alloy containing Cu and 1-30% by mass of Ag. In this filler, an AgCu phase is present on the surface layer of the particles. The concentration of Ag in the AgCu phase is high.
特開平５−１１４３０５号公報には、Ａｇ−Ｃｕ系合金からなる粉末が開示されている。この粉末は、Ｂｉ、Ｚｎ又はＰｂを含有する。Ｂｉ、Ｚｎ及びＰｂの融点は、低い。 Japanese Patent Laid-Open No. 5-114305 discloses a powder made of an Ag—Cu alloy. This powder contains Bi, Zn or Pb. Bi, Zn and Pb have low melting points.
特開２０１３−１６３１８５公報には、Ｃｕ−Ｂｉ系合金からなるフィラーが開示されている。このフィラーは、５０−９９質量％のＣｕと、１−５０質量％のＢｉとを含有する。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2013-163185 discloses a filler made of a Cu-Bi alloy. This filler contains 50-99 mass% Cu and 1-50 mass% Bi.
特開２０１４−２８３８０公報には、Ｃｕ−Ｂｉ系合金からなるフィラーが開示されている。このフィラーは、Ｃｕと、１−５０質量％のＢｉとを含有する。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-28380 discloses a filler made of a Cu-Bi alloy. This filler contains Cu and 1-50 mass% Bi.
特許第５５９８７３９号公報には、扁平な粒子を含む粉末が開示されている。この粉末の材質は、銅を主成分とする合金である。この粉末では、粒子同士が広い面積で接触する。従って、この粉末の電気抵抗は小さい。 Japanese Patent No. 5598739 discloses a powder containing flat particles. The material of this powder is an alloy mainly composed of copper. In this powder, the particles contact each other over a wide area. Therefore, the electric resistance of this powder is small.
一般的なＣｕ系粉末では、Ｃｕの表面に、有機溶剤による表面処理が施されている。この表面処理には、手間がかかる。この粉末の製造コストは、高い。導電性と低コストとの両立は、容易ではない。 In a general Cu-based powder, a surface treatment with an organic solvent is performed on the surface of Cu. This surface treatment takes time and effort. The production cost of this powder is high. It is not easy to achieve both conductivity and low cost.
本発明の目的は、導電性に優れ、かつ低コストで得られう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 and can be obtained at low cost.
本発明に係る導電フィラー用粉末は、複数の粒子からなる。それぞれの粒子の材質は、０．１質量％以上８．５質量％以下の元素Ｘ１を含み、かつ残部がＣｕ及び不可避的不純物である合金である。この元素Ｘ１は、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａからなる群より選択された１種又は２種以上である。粒子は、扁平状である。この粒子の長径方向における平均粒子径Ｄ５０は、３μｍ以上である。この粉末のアスペクト比は、１．５以上である。 The conductive filler powder according to the present invention comprises a plurality of particles. The material of each particle is an alloy containing 0.1% by mass or more and 8.5% by mass or less of the element X1, and the balance being Cu and inevitable impurities. The element X1 is one or more selected from the group consisting of Bi, Sn, In, and Ga. The particles are flat. The average particle diameter D50 in the major axis direction of these particles is 3 μm or more. The aspect ratio of this powder is 1.5 or more.
好ましくは、合金における元素Ｘ１の含有率は、０．２質量％以上８．５質量％以下である。 Preferably, the content of the element X1 in the alloy is 0.2% by mass or more and 8.5% by mass or less.
好ましくは、合金は、Ｂｉを含む。好ましくは、この合金におけるＢｉの含有率は、０．１質量％以上８．５質量％以下である。 Preferably, the alloy includes Bi. Preferably, the Bi content in the alloy is 0.1% by mass or more and 8.5% by mass or less.
合金が、酸素を含んでもよい。好ましくは、この合金における酸素の含有率は、０．５質量％以下である。 The alloy may contain oxygen. Preferably, the oxygen content in the alloy is 0.5% by weight or less.
本発明に係る導電性フィラー用粉末は、
原料粉末が得られる第一工程
及び
この原料粉末に扁平加工が施される第二工程
を含む方法によって製造されうる。第一工程で得られた原料粉末の酸素の含有率は、０．０５質量％以下である。好ましくは、第一工程は、アトマイズである。
The conductive filler powder according to the present invention is:
The raw material powder can be produced by a method including a first step in which the raw material powder is obtained and a second step in which the raw material powder is flattened. The oxygen content of the raw material powder obtained in the first step is 0.05% by mass or less. Preferably, the first step is atomization.
本発明に係る導電フィラー用粉末は、Ｃｕを含有する。Ｃｕの電位伝導度は、高い。この粉末は扁平状粒子を含むので、粒子同士が広い面積で接触しうる。この粉末では、元素Ｘ１が粒子同士の接触性を高める。さらに元素Ｘ１は、Ｃｕの酸化を抑制する。この粉末の製造には、コーティング等の表面処理は不要である。従って、この粉末の製造には、手間がかからない。この粉末は、導電性に優れ、しかも低コストで得られうる。 The conductive filler powder according to the present invention contains Cu. The potential conductivity of Cu is high. Since this powder contains flat particles, the particles can contact each other over a wide area. In this powder, the element X1 increases the contact property between the particles. Furthermore, the element X1 suppresses oxidation of Cu. The production of this powder does not require surface treatment such as coating. Therefore, it takes less time to produce this powder. This powder is excellent in conductivity and can be obtained at low cost.
以下、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.
本発明に係る導電フィラー用粉末は、多数の粒子の集合である。この粒子の材質は、合金である。この合金はＣｕ及び元素Ｘ１を含んでいる。元素Ｘ１は、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａからなる群より選択された１種又は２種以上である。元素Ｘ１は、低融点元素である。 The conductive filler powder according to the present invention is an aggregate of a large number of particles. The material of the particles is an alloy. This alloy contains Cu and element X1. The element X1 is one or more selected from the group consisting of Bi, Sn, In, and Ga. The element X1 is a low melting point element.
好ましくは、この合金は、
（１）Ｃｕ
（２）元素Ｘ１
及び
（３）不可避的不純物
のみを含む。この合金の主成分は、Ｃｕである。従ってこの合金では、イオンマイグレーションが生じにくい。
Preferably, the alloy is
(1) Cu
(2) Element X1
And (3) Contains only inevitable impurities. The main component of this alloy is Cu. Therefore, ion migration is unlikely to occur in this alloy.
この合金は、Ｃｕ相と、低融点元素相とを有している。 This alloy has a Cu phase and a low melting point element phase.
Ｃｕ相の主成分は、Ｃｕである。Ｃｕ相が、Ｃｕのみを含んでもよい。Ｃｕ相が、Ｃｕと共に、少量の他の元素を含んでもよい。Ｃｕ相におけるＣｕの比率は、９０質量％以上である。Ｃｕは、導電性である。Ｃｕは、粉末の導電性に寄与する。 The main component of the Cu phase is Cu. The Cu phase may contain only Cu. The Cu phase may contain a small amount of other elements together with Cu. The ratio of Cu in the Cu phase is 90% by mass or more. Cu is conductive. Cu contributes to the conductivity of the powder.
低融点元素相の主成分は、元素Ｘ１である。低融点元素相が、元素Ｘ１のみを含んでもよい。低融点元素相が、元素Ｘ１と共に、少量の他の元素（Ｃｕ等）を含んでもよい。低融点元素相における元素Ｘ１の比率は、９０質量％以上である。元素Ｘ１の導電性は、低い。しかし元素Ｘ１は、後述されるように、粒子同士の接触性を高める。従って低融点元素相は、粉末の導電性に寄与しうる。 The main component of the low melting point element phase is the element X1. The low melting point element phase may contain only the element X1. The low melting point element phase may contain a small amount of other elements (such as Cu) together with the element X1. The ratio of the element X1 in the low melting element phase is 90% by mass or more. The conductivity of the element X1 is low. However, the element X1 enhances the contact property between the particles as described later. Therefore, the low melting point element phase can contribute to the conductivity of the powder.
Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａの融点は、低い。従って、低融点元素相は、低温度域（２５−４００℃）で軟化又は溶融しうる。粒子の表面に位置する低融点元素相が軟化又は溶融すると、この低融点元素相が粒子同士の接触性を高める。この低融点元素相により、粒子間の優れた電気伝導度が得られる。 The melting points of Bi, Sn, In and Ga are low. Therefore, the low melting point element phase can be softened or melted in a low temperature range (25-400 ° C.). When the low melting point element phase located on the surface of the particles is softened or melted, the low melting point element phase improves the contact property between the particles. This low melting point element phase provides excellent electrical conductivity between the particles.
後に詳説される通り、導電フィラー用粉末が製造されるための原料粉末は、アトマイズ法で得られうる。詳細な原理は不明であるが、アトマイズ法によって得られる原料粉末は、低融点元素が粉末表面で濃化される傾向にある。従って、この原料粉末から得られた導電フィラー用粉末では、粒子の表面に優先的に低融点元素相が存在する。この低融点元素相が軟化又は溶融することにより、この低融点元素相が粒子同士の接触性を高める。この導電フィラー用粉末では、粒子間の優れた電気伝導度が得られる。 As will be described in detail later, the raw material powder for producing the conductive filler powder can be obtained by an atomizing method. Although the detailed principle is unknown, the raw material powder obtained by the atomization method tends to concentrate low melting point elements on the powder surface. Therefore, in the conductive filler powder obtained from this raw material powder, a low melting element phase preferentially exists on the surface of the particles. When the low melting point element phase is softened or melted, the low melting point element phase improves the contact property between the particles. With this conductive filler powder, excellent electrical conductivity between particles can be obtained.
さらに、その表面に優先的に低融点元素相が存在する粒子では、Ｃｕ相と空気との接触が、低融点元素相によって、部分的にではあるが阻止される。従って、この低融点元素相は、Ｃｕ相の酸化を抑制する。この粉末では、Ｃｕ相の酸化による電気伝導度の低下が生じにくい。 Further, in the particles having a low melting point element phase preferentially on the surface, the contact between the Cu phase and air is partially but prevented by the low melting point element phase. Therefore, this low melting point element phase suppresses the oxidation of the Cu phase. In this powder, a decrease in electrical conductivity due to oxidation of the Cu phase hardly occurs.
接触性の観点及びＣｕ相の酸化防止の観点から、合金における元素Ｘ１の含有率は０．１質量％以上が好ましく、０．２質量％以上がより好ましく、０．３質量％以上が特に好ましい。 From the viewpoint of contact and the viewpoint of preventing oxidation of the Cu phase, the content of the element X1 in the alloy is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and particularly preferably 0.3% by mass or more. .
元素Ｘ１の含有率は、８．５質量％以下が好ましい。元素Ｘ１の電気伝導度はＣｕの電気伝導度よりも小さいので、この含有率が８．５質量％以下である導電フィラー用粉末は、導電性に優れる。この観点から、この含有率は３．０質量％以下がより好ましく、１．０％以下が特に好ましい。 The content of the element X1 is preferably 8.5% by mass or less. Since the electric conductivity of the element X1 is smaller than that of Cu, the conductive filler powder having this content of 8.5% by mass or less is excellent in conductivity. In this respect, the content is more preferably equal to or less than 3.0% by weight, and particularly preferably equal to or less than 1.0%.
本発明において各元素の比率は、粒子断面のＦＥ−ＳＥＭ像の分析によって決定される。無作為に抽出された２０点において比率が決定され、その平均が算出される。 In the present invention, the ratio of each element is determined by analysis of the FE-SEM image of the particle cross section. Ratios are determined at 20 randomly extracted points and the average is calculated.
元素Ｘ１以外の、融点の低い元素として、Ｐｂ、Ｈｇ、Ｃｄ及びＺｎが例示される。Ｐｂ、Ｈｇ及びＣｄは毒性が高いので、取り扱いが困難である。Ｚｎはイオン化傾向が大きいためにマイグレーションを生じやすく、粒子が劣化しやすい。これに対し、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａは、毒性が低い。しかもＢｉ、Ｓｎ、Ｉｎ及びＧａは、粒子を劣化させない。 Pb, Hg, Cd, and Zn are exemplified as elements having a low melting point other than the element X1. Pb, Hg and Cd are highly toxic and difficult to handle. Since Zn has a large ionization tendency, migration is likely to occur and particles are likely to deteriorate. In contrast, Bi, Sn, In, and Ga are low in toxicity. Moreover, Bi, Sn, In, and Ga do not degrade the particles.
粒子の典型的な材質は、Ｃｕ−Ｂｉ系合金である。この合金は、所定量のＢｉを含み、残部はＣｕ及び不可避的不純物である。Ｃｕ−Ｂｉ系合金が、少量のＳｎ、Ｉｎ又はＧａを含んでもよい。Ｂｉは、Ｃｕに固溶しない。しかもＢｉは、Ｃｕとの間で金属間化合物を形成しない。Ｃｕ−Ｂｉ系合金において、Ｂｉ相の融点は、Ｂｉの融点とほぼ同じである。Ｃｕ−Ｂｉ系合金からなる粒子では、Ｂｉ相は軟化又は溶融しやすい。この粒子を含む粉末では、Ｂｉ相が粒子同士の接触性を高め、かつＣｕ相の酸化を抑制する。この粉末は、導電性に優れる。 A typical material of the particles is a Cu-Bi alloy. This alloy contains a certain amount of Bi, the balance being Cu and inevitable impurities. The Cu—Bi alloy may contain a small amount of Sn, In, or Ga. Bi does not dissolve in Cu. Moreover, Bi does not form an intermetallic compound with Cu. In the Cu—Bi alloy, the melting point of the Bi phase is almost the same as the melting point of Bi. In particles made of a Cu—Bi alloy, the Bi phase is easily softened or melted. In the powder containing these particles, the Bi phase increases the contact between the particles and suppresses the oxidation of the Cu phase. This powder is excellent in conductivity.
導電性の観点から、Ｃｕ−Ｂｉ系合金におけるＢｉの含有率は０．１質量％以上が好ましく、０．２質量％以上がより好ましく、０．３質量％以上が特に好ましい。導電性の観点から、この含有率は８．５質量％以下が好ましく、３．０質量％以下がより好ましく、１．０％以下が特に好ましい。 From the viewpoint of conductivity, the Bi content in the Cu—Bi alloy is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and particularly preferably 0.3% by mass or more. From the viewpoint of conductivity, the content is preferably 8.5% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less, and particularly preferably 1.0% or less.
Ｓｎ、Ｉｎ又はＧａを含む一般的な鋳造品では、Ｓｎ、Ｉｎ又はＧａは、Ｃｕとの間で金属間化合物を形成する。この金属間化合物の融点は、高い。後に詳説される通り、本発明に係る導電フィラー用粉末が製造されるための原料粉末は、アトマイズ法で得られうる。この導電フィラー用粉末では、低温（２５−４００℃）でも、Ｓｎ、Ｉｎ又はＧａが軟化又は溶融する。その理由は詳細には不明であるが、アトマイズでの急冷によって非平衡相が形成されるためと考えられる。Ｓｎ、Ｉｎ又はＧａの軟化又は溶融は、導電フィラー用粉末の導電性に寄与する。 In a general casting including Sn, In, or Ga, Sn, In, or Ga forms an intermetallic compound with Cu. The melting point of this intermetallic compound is high. As described in detail later, the raw material powder for producing the conductive filler powder according to the present invention can be obtained by an atomizing method. In this conductive filler powder, Sn, In, or Ga softens or melts even at a low temperature (25-400 ° C.). Although the reason is unknown in detail, it is thought that a non-equilibrium phase is formed by rapid cooling by atomization. The softening or melting of Sn, In, or Ga contributes to the conductivity of the conductive filler powder.
導電フィラー用粉末の合金が酸素を含む場合、この酸素によってＣｕ相が酸化される。酸化は、粉末の導電性を阻害する。導電性の観点から、合金における酸素の含有率は０．５０質量％以下が好ましく、０．４０質量％以下がより好ましく、０．３０質量％以下が特に好ましい。理想的には、この含有率は、ゼロである。粉末の製造容易の観点からは、この含有率は、０．０３質量％以上が好ましい。 When the alloy of the conductive filler powder contains oxygen, the Cu phase is oxidized by this oxygen. Oxidation inhibits the conductivity of the powder. From the viewpoint of conductivity, the oxygen content in the alloy is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.40% by mass or less, and particularly preferably 0.30% by mass or less. Ideally this content is zero. From the viewpoint of easy production of the powder, the content is preferably 0.03% by mass or more.
導電フィラー用粉末が扁平状の粒子を含むことが、好ましい。扁平状の粒子同士は、広い面積で接触する。この接触により、粒子間の電気抵抗が低減される。この粉末は、導電性に優れる。 It is preferable that the conductive filler powder contains flat particles. The flat particles are in contact with each other over a wide area. This contact reduces the electrical resistance between the particles. This powder is excellent in conductivity.
粉末のアスペクト比は、１．５以上が好ましい。アスペクト比が１．５以上である粉末では、粒子同士が広い面積で接触する。この接触により、粒子間の電気抵抗が低減される。この粉末は、導電性に優れる。この観点から、アスペクト比は５以上がより好ましく、１０以上が特に好ましい。個々の粒子のアスペクト比は、短径に対する長径の比である。この短径及び長径は、粉末が埋め込まれた樹脂組成物の断面の観察によって測定される。無作為に抽出された５０個の粒子のアスペクト比の平均が、粉末のアスペクト比である。 The aspect ratio of the powder is preferably 1.5 or more. In a powder having an aspect ratio of 1.5 or more, the particles are in contact with each other over a wide area. This contact reduces the electrical resistance between the particles. This powder is excellent in conductivity. In this respect, the aspect ratio is more preferably 5 or more, and particularly preferably 10 or more. The aspect ratio of individual particles is the ratio of the major axis to the minor axis. The minor axis and the major axis are measured by observing a cross section of the resin composition in which the powder is embedded. The average of the aspect ratio of 50 randomly extracted particles is the powder aspect ratio.
粒子の長径方向における平均粒子径Ｄ５０は、３μｍ以上が好ましい。この平均粒子径Ｄ５０が３μｍ以上である粉末では、粒子同士が広い面積で接触する。この接触により、粒子間の電気抵抗が低減される。この粉末は、導電性に優れる。この観点から、この平均粒子径Ｄ５０は１０μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上が特に好ましい。この平均粒子径Ｄ５０は、１２０μｍ以下が特に好ましい。 The average particle diameter D50 in the major axis direction of the particles is preferably 3 μm or more. In the powder having an average particle diameter D50 of 3 μm or more, the particles are in contact with each other over a wide area. This contact reduces the electrical resistance between the particles. This powder is excellent in conductivity. In this respect, the average particle diameter D50 is more preferably 10 μm or more, and particularly preferably 20 μm or more. The average particle diameter D50 is particularly preferably 120 μm or less.
長径方向における平均粒子径Ｄ５０は、累積５０体積粒子径である。この粒子径は、日機装社のレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置「マイクロトラックＭＴ３０００」により測定される。この装置のセル内に、粉末が純水と共に流し込まれ、粒子の光散乱情報に基づいて、粒子径が検出される。この装置において、粉体の全体積を１００％として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが５０％となる点の径が、測定される。１０回の測定の平均値が算出される。 The average particle diameter D50 in the major axis direction is a cumulative 50 volume particle diameter. This particle size is measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus “Microtrack MT3000” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. The powder is poured into the cell of this apparatus together with pure water, and the particle diameter is detected based on the light scattering information of the particles. In this apparatus, when the cumulative curve is determined with the total volume of the powder as 100%, the diameter at which the cumulative curve becomes 50% is measured. An average value of 10 measurements is calculated.
以下、本発明に係る導電フィラー用粉末の製造方法の一例が説明される。この製造方法では、まずアトマイズによって原料粉末が製作される。この原料粉末は、多数の粒子を含む。それぞれの粒子の形状は、概ね球である。この原料粉末に、扁平加工が施される。この加工により、粒子が扁平状に変形する。この製造方法では、コーティングは不要である。この粉末の製造コストは、低い。 Hereinafter, an example of the manufacturing method of the powder for electrically conductive fillers which concerns on this invention is demonstrated. In this manufacturing method, first, raw material powder is manufactured by atomization. This raw material powder includes a large number of particles. The shape of each particle is generally a sphere. The raw material powder is flattened. By this processing, the particles are deformed into a flat shape. This manufacturing method does not require coating. The production cost of this powder is low.
アトマイズとして、ガスアトマイズ法、ディスクアトマイズ法、水アトマイズ法等が採用されうる。得られる粒子における酸素濃度が低いとの観点から、ガスアトマイズ法及びディスクアトマイズ法が好ましい。 As the atomization, a gas atomization method, a disk atomization method, a water atomization method, or the like can be adopted. From the viewpoint that the oxygen concentration in the obtained particles is low, a gas atomizing method and a disk atomizing method are 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。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 raw material is rapidly cooled by the disk and solidified to obtain a powder. This powder may be milled.
アトマイズによって得られる原料粉末の粒子は、粗大粒であることが好ましい。粗大粒である粒子は比表面積が小さく、従って酸化しにくい。この観点から、原料粉末の粒子径Ｄ１０は１０μｍ以上が好ましく、１５μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上が特に好ましい。粒子径Ｄ１０は、２００μｍ以下が好ましい。粒子径Ｄ１０は、日機装社のレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置「マイクロトラックＭＴ３０００」により測定される。この装置のセル内に、粉末が純水と共に流し込まれ、粒子の光散乱情報に基づいて、粒子径が検出される。この装置において、粉体の全体積を１００％として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが１０％となる点の径が、測定される。１０回の測定の平均値が算出される。 The raw material powder particles obtained by atomization are preferably coarse particles. Coarse particles have a small specific surface area and are therefore difficult to oxidize. From this viewpoint, the particle diameter D10 of the raw material powder is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and particularly preferably 20 μm or more. The particle diameter D10 is preferably 200 μm or less. The particle diameter D10 is measured by a laser diffraction / scattering particle diameter distribution measuring apparatus “Microtrack MT3000” manufactured by Nikkiso Co., Ltd. The powder is poured into the cell of this apparatus together with pure water, and the particle diameter is detected based on the light scattering information of the particles. In this apparatus, when the cumulative curve is obtained with the total volume of the powder as 100%, the diameter at which the cumulative curve becomes 10% is measured. An average value of 10 measurements is calculated.
原料粉末の酸素含有率は、０．０５質量％以下が好ましい。ガスアトマイズ又はディスクアトマイズの採用により、酸素含有率が０．０５質量％以下である原料粉末が製作されうる。酸素含有率が０．０５質量％以下である原料粉末が準備されることにより、酸素含有率が低い導電フィラー用粉末が得られうる。原料粉末に還元処理等がなされれば、この原料粉末の酸素含有率がさらに低減されうる。しかし、還元処理等の工程の追加は、導電フィラー用粉末の製造コストを押し上げる。前述の通り、本発明に係る導電フィラー用粉末では、低融点元素相がＣｕ相の酸化を抑制する。従って、還元処理等の工程を経ずとも、十分に導電性に優れた粉末が得られうる。原料粉末の酸素含有率は、０．０４質量％以下がより好ましく、０．０３質量％以下が特に好ましい。 The oxygen content of the raw material powder is preferably 0.05% by mass or less. By employing gas atomization or disk atomization, a raw material powder having an oxygen content of 0.05% by mass or less can be manufactured. By preparing a raw material powder having an oxygen content of 0.05% by mass or less, a conductive filler powder having a low oxygen content can be obtained. If the raw material powder is subjected to a reduction treatment or the like, the oxygen content of the raw material powder can be further reduced. However, the addition of a process such as a reduction treatment increases the manufacturing cost of the conductive filler powder. As described above, in the conductive filler powder according to the present invention, the low melting point element phase suppresses the oxidation of the Cu phase. Therefore, a powder having sufficiently excellent conductivity can be obtained without going through a reduction process or the like. As for the oxygen content rate of raw material powder, 0.04 mass% or less is more preferable, and 0.03 mass% or less is especially preferable.
アトマイズで得られた原料粉末に、扁平加工が施される。扁平加工として、粉砕／扁平加工機による加工が挙げられる。粉砕／扁平加工機の具体例として、ボールミル及びアトライターが挙げられる。乾式加工が採用されてもよく、湿式加工が採用されてもよい。加工中の粒子の酸化が抑制されるとの観点から、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気中で加工がなされることが好ましい。酸化が抑制されるとの観点から、短時間での扁平加工が好ましい。 Flattening is applied to the raw material powder obtained by atomization. Examples of the flat processing include processing by a pulverization / flat processing machine. Specific examples of the grinding / flattening machine include a ball mill and an attritor. Dry processing may be employed and wet processing may be employed. From the viewpoint of suppressing the oxidation of particles during processing, it is preferable that the processing is performed in a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere. From the viewpoint of suppressing oxidation, flattening in a short time is preferable.
必要に応じ、扁平加工後の粉末に、分級処理がなされる。電気伝導度が特に重視され、かつ粒径へのこだわりがない用途では、分級処理によって得られた、長径が大きな粉末が適している。電子基板の配線には、分級処理によって得られた、長径が２０μｍ以下である粉末が適している。 If necessary, the powder after flattening is classified. For applications where electrical conductivity is particularly important and there is no particular attention to particle size, powders having a large major axis obtained by classification are suitable. For the wiring of the electronic substrate, a powder having a major axis of 20 μm or less obtained by classification is suitable.
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に示される実施例１−２０及び比較例１−２０の粉末を得た。各粉末の成分の、表に記載されていない残部は、Ｃｕ及び不可避的不純物である。 The powders of Example 1-20 and Comparative Example 1-20 shown in Tables 1 and 2 were obtained. The remainder of each powder component not listed in the table is Cu and inevitable impurities.
導電フィラー用粉末と絶縁性の熱硬化性樹脂(ＥＰＯＭＥＴ-Ｆ)を、混合した。これらの体積比は、１：１であった。この混合物を１８０℃で加圧し、直径が２５ｍｍである円柱状のサンプルを成形した。抵抗測定器（三菱化学アナリテック社製の低抵抗測定器ロレスターＧＸ及びその測定プローブ）を用いて、このサンプルの電気抵抗を測定した。この結果が、下記の表１及び２に示されている。 The conductive filler powder and the insulating thermosetting resin (EPOMET-F) were mixed. These volume ratios were 1: 1. This mixture was pressurized at 180 ° C. to form a cylindrical sample having a diameter of 25 mm. The electrical resistance of this sample was measured using a resistance measuring instrument (low resistance measuring instrument Lorester GX manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. and its measurement probe). The results are shown in Tables 1 and 2 below.
表１及び２に示される通り、各実施例の導電フィラー用粉末は、導電性に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明かである。 As shown in Tables 1 and 2, the conductive filler powder of each example is excellent in conductivity. From this evaluation result, the superiority of the present invention is clear.
本発明に係る粉末は、導電性樹脂、導電性接着剤、回路用導電ペースト、電子機器等に用いられ得る。 The powder according to the present invention can be used for conductive resins, conductive adhesives, circuit conductive pastes, electronic devices, and the like.
Claims (4)
上記粒子が、扁平状であり、
上記粒子の長径方向における平均粒子径Ｄ５０が、３μｍ以上であり、
そのアスペクト比が１．５以上である導電フィラー用粉末。 1 containing 0.1% by mass or more and 8.5% by mass or less of the element X1, the balance being Cu and inevitable impurities, wherein the element X1 is selected from the group consisting of Bi, Sn, In and Ga An aggregate of particles made of a seed or an alloy of two or more,
The particles are flat,
The average particle diameter D50 in the major axis direction of the particles is 3 μm or more,
A conductive filler powder having an aspect ratio of 1.5 or more.
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