JP2948050B2

JP2948050B2 - 導電粉および該導電粉を使用した導電性ペースト

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Publication number: JP2948050B2
Application number: JP5101251A
Authority: JP
Inventors: 康伸六本木; 泰一小野; 靖渡辺
Original assignee: ARUPUSU DENKI KK
Current assignee: ARUPUSU DENKI KK
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JPH06309919A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抵抗体用の抵抗ペース
トや導電用の導電ペースト等として利用される導電粉お
よび該導電粉を使用した導電性ペーストに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、抵抗体用の抵抗ペーストや導電用
の導電ペースト等として利用される導電粉として、Ａ
g，ＡgとＰdなどの貴金属からなる導電粉があった。ま
た、卑金属導電粉の表面を貴金属で被覆し上記の貴金属
からなる導電粉より安価な導電粉を得ることが従来から
行われており、代表的なものとしてＣu粉，Ｎi粉などの
表面にＡgなどの貴金属をメッキにより被覆した導電粉
があった。また、これらの導電粉を有機バインダーに分
散して導電性ペーストとしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術では、前述のように導電粉の全体もしくは被覆材とし
て、比較的安価な貴金属であるＡgを使用しているが、
Ａgを使用すると、Ａgの表面が硫化などにより導電性が
低下するという欠点があった。また、Ａu，Ｐdなどの環
境変化に対して最も安定した金属を使用すると、全体と
して高価となるという欠点があった。したがって、これ
らの導電粉を使用した導電性ペーストについても、Ａg
導電粉またはＡgを被覆した導電粉を使用したものは硫
化などにより導電性が低下し、Ａu，Ｐd導電粉またはＡ
u，Ｐdを被覆材とした導電粉を使用した導電ペーストは
やはり高価となるという欠点があった。また、Ａgのみ
を使用した導電性ペーストは高温多湿環境下でマイグレ
ーションを起こしやすいという致命的な欠陥があった。

【０００４】本発明はこのような背景に基づいてなされ
たものであり、上記従来技術の欠点を解消し、硫化など
の環境変化に対して安定なかつ安価な導電粉を提供する
ことを目的とする。

【０００５】また、本発明は、硫化などの影響を受けな
い安定した導電性を得ることができる安価な導電性ペー
ストを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的は、粒径が0.3
〜100μmのＮi粉もしくはＮi合金粉の表面に粒径が0.05
〜20μmのＡg−Ｐd合金粉（Ｐdの重量％が30〜99％）を
50：50ないし99：1の混合比で混合し、乾式固相法によ
り機械的に押圧融合してなる第１の手段により達成され
る。

【０００７】前記目的は、粒径が0.3〜100μmのＮi粉も
しくはＮi合金粉の表面に粒径が0.05〜20μmのＡg−Ｐd
合金粉（Ｐdの重量％が30〜99％）を50：50ないし99：1
の混合比で混合し乾式固相法により機械的に押圧融合し
てなる導電粉 100重量部と、有機バインダー 5〜100重
量部とを0重量部を超え200重量部以下の溶剤に分散して
なる第２の手段により達成される。

【０００８】

【作用】本発明者らの実験によると、ＡgとＰdの組成比
を粒径が0.3〜100μmのＮi粉もしくはＮi合金粉の表面
に粒径が0.05〜20μmのＡg−Ｐd合金粉（Ｐdの重量％が
30〜99％）を50：50〜99：1の混合比で設定すること
で、Ａu、Ｐdなど酸化、硫化の影響が少ないが高価な貴
金属を被覆材として使用する導電粉に比べて安価で、Ａ
gなどの比較的安価であるが、硫化の影響を受け易い貴
金属を使用する導電粉と比べて高価ではあるが、Ｐdの
みを使用する場合に近い耐酸化、硫化の特性を得ること
が確認でき、実用的なかつ安価な導電粉を得ることがで
きた。また、Ａgが含有されているにもかかわらず、マ
イグレーションが極めて起きにくいという特徴があるこ
とが確認できた。また、ＡgとＰdとの合金層をメッキに
よって得ることは従来の技術では複雑な条件設定を必要
とし、量産レベルの実用化はされていないが、乾式固相
法によりそれを実現することができた。

【０００９】本発明においては、導電粉（機械的表面融
合粉）は、母材（核）としてＮi粉もしくはＮi合金粉
（粒径0.3〜100μm、形状，球状，フレーク状，塊状
等）を使用し、子材（被覆材）としてＡg−Ｐd合金粉
（組成比Ｐdが1〜80ｗt％、粒径0.05〜20μm）を使用
し、そして、粒径比を母材：子材＝100：0.1〜50、混合
比を母材：子材＝50：50〜99：1（ｗt％）として混合
し、粉体層に圧縮／剪断応力を印加するための図１に示
すメカノフュージョンシステムに投入している。な
お、回転数を0〜4000r.p.m，槽温度をMAX 300℃以内，
処理時間を1〜200min，処理雰囲気をＡr，Ｎ₂，Ｈe等の
不活性ガス雰囲気としてある。これにより、粒子新生表
面の再結合、粒子接触点での塑性変形、局所的発熱によ
る結合などメカノケミカルな作用を含めた様々な要因が
関与して強固な結合を持つ複合粒（Ａg−ＰdコートＮi
粉）となる。

【００１０】粒径の異なる2種の粉体材料の乾式固相法
による機械的押圧融合（複合化）を図１を参照して説明
する。図１はメカノフュージョンシステムのメカノフ
ュージョン作用を示す説明図である。

【００１１】メカノフュージョンシステムは、例え
ば、いわゆる超微粉砕機として開発されたオングミルと
同様の機構を持った装置で、図１に示すように、粉末材
料１を投入した円筒状のケーシング２が高速で回転して
おり、ケーシング２の内部にはケーシング２の曲率半径
よりも小さな半径の面を持った半月型のインナーピース
３が回転不能に固定されている。インナーピース３の凸
面はケーシング２の内壁に対面しているため、インナー
ピース３の中央部においては、ケーシング２の内壁との
間隔が最も狭くなっている。

【００１２】このようなメカノフュージョンシステム
の作用を説明すると、円筒状のケーシング２に一定量の
粒径の異なる2種の粉末材料１を投入しケーシング２を
高速回転させると、粒子群は遠心力を受けてケーシング
２の内壁面に圧密され、更にインナーピース３とケーシ
ング２内壁の間において強い圧縮力と摩擦剪断力を受け
る。また、これと同時に粒子は転がり作用を受ける。粒
径の異なる2種の粉体材料の複合化においては、大きい
粒子が核となり、小さな粒子が表面層となるのが一般的
な複合化の形態である。

【００１３】本発明においては、導電性ペーストは、Ａ
g−Ｐd表面融合Ｎi粉 100重量部と、有機バインダー
（硬化剤も含む） 5〜100重量部と、溶剤 0〜200重量部
と、その他添加剤とを、ボールミル，三本ロール，ミキ
サー（撹拌機），自動乳鉢（らいかい機），遊星ボール
ミル等により混合、分散させている。

【００１４】本発明において、有機バインダーとして
は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、
アルキッド樹脂、酢酸ビニル樹脂、スチレン樹脂、塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、または、これら前記した樹脂の一部をエポキシ
基，フェノール基等で変性させた変性タイプ樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メ
ラミン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミンアルキッド樹脂
及びそれらの変性樹脂の１種以上の組合せを使用しても
よい。また、シリコン系樹脂等でもよい。

【００１５】本発明において、溶剤としては、公知の溶
剤でかまわない。例えば、トルエン，キシレンなどの芳
香族類、メチルエチルケトン，メチルイソブチルケト
ン，アセトアルデヒドなどのケトン類、酢酸ブチル，酢
酸エチル，二塩基酸エステルなどのエステル類、ブチル
セロソルブ，エチルセロソルブなどのセロソルブ類、α
−テルベノール，イソブロパノール，ブタノールなどの
アルコール類、フェノール，クロルフェノール等のフェ
ノール類、ブチルカルビトール，ブチルカルビトールア
セテート等のアセテート類を１種あるいは複数を使用し
てもよい。

【００１６】したがって、ＡgとＰdの組成比を粒径が0.
3〜100μmのＮi粉もしくはＮi合金粉の表面に粒径が0.0
5〜20μmのＡg−Ｐd粉（Ｐdの重量％が30〜99％）を5
0：50〜99：1の混合比で設定することで、Ｐdのみを使
用する場合に近い耐硫化の特性を得ることができ、実用
的なかつ安価な導電粉を得ることができ、また、Ａgが
含有されているにもかかわらず、マイグレーションが極
めて起きにくいという特徴がある導電粉を得ることがで
きる。また、ＡgとＰdとの合金層をメッキによって得る
ことは従来の技術では複雑な条件設定を必要とし、量産
レベルの実用化はされていないが、乾式固相法によりそ
れを実現することができる。また、この導電粉を有機バ
インダーに分散された導電性ペーストは安価であり、塗
膜として形成した場合には導電粉の表面が硫化の影響を
受けないので安定した導電性を得ることができた導電性
ペーストを得ることができる。

【００１７】

【実施例】

〔実施例１〕実施例１では、核（母材）としてＮi粉
（粒径3〜6μm）、被覆材（子材）としてＡg−Ｐd（Ｐd
40％）粉（粒径0.4〜1μm）を、母材：子材＝10：1（ｗ
t）で混合し、高速回転によって粉体層に圧縮／剪断応
力を印加するため図１に示すメカノフュージョンシス
テムに投入、槽内雰囲気をＡrに置換し、回転数を徐々
に上げて、MAXで2000r.p.m、槽内温度をMAX 105℃にて4
5分間処理を行った。

【００１８】これにより、粒子新生表面の再結合、粒子
接触点での塑性変形、局所的発熱による結合などメカリ
ケミカルな作用を含めた様々な要因が関与して強固な結
合を持つ複合粒（Ａg−ＰdコートＮi粉）となる。

【００１９】〔実施例２〕この実施例２では、核（母
材）としてＮiフレーク粉（平均粒径10〜20μm）、被覆
材（子材）としてＡg−Ｐd（Ｐd40％）粉（粒径0.4〜1
μm）を、母材：子材＝10：1（ｗt）で混合し、高速回
転によって粉体層に圧縮／剪断応力を印加するため図１
に示すメカノフュージョンシステムに投入、槽内雰囲
気をＡｒに置換し、回転数を徐々に上げて、MAXで1500
r.p.m、槽内温度をMAX 120℃にて50分間処理を行った。

【００２０】〔実施例３〕この実施例３では、核（母
材）としてＮi粉（粒径4〜6μm）、被覆材（子材）とし
てＡg−Ｐd（Ｐd30％）粉（粒径0.5〜1.0μm）を、母
材：子材＝10：1（ｗt）で混合し、高速回転によって粉
体層に圧縮／剪断応力を印加するため図１に示すメカノ
フュージョンシステムに投入、槽内雰囲気をＡｒに置
換し、回転数を徐々に上げて、MAXで2000r.p.m、槽内温
度をMAX105℃にて45分間処理を行った。

【００２１】〔実施例４〕この実施例４では、核（母
材）としてＮi粉（粒径1〜2μm）、被覆材（子材）とし
てＡg−Ｐd（Ｐd30％）粉（粒径0.4〜1μm）を、母材：
子材＝10：1（ｗt）で混合し、高速回転によって粉体層
に圧縮／剪断応力を印加するため図１に示すメカノフュ
ージョンシステムに投入、槽内雰囲気をＡrに置換し、
回転数を徐々に上げて、MAXで1500r.p.m、槽内温度をMA
X 110℃にて50分間処理を行った。

【００２２】〔粉体特性測定について〕前記実施例１〜
４のＡg−Ｐdコート（表面融合）Ｎi粉、比較として実
施例１〜４に使用したＮi粉及び市販のＡg粉をそれぞれ
エアー雰囲気室温で24時間、100℃で1時間、200℃で1時
間、300℃で1時間、又は、Ｈ₂Ｓ 3ppm、40℃、70%ＲＨ
雰囲気で48時間放置した後、図２に示す粉体抵抗測定治
具に、粉体を充填させ、上部より1.5kg／cm²の圧力を加
えた状態で４端子抵抗測定を行った。なお、図２におい
て、ａ，ｂは電流端子、ｃ，ｄは電圧端子である。この
粉体抵抗測定治具による実施例１〜４の粉体特性測定の
結果を図３に示してあり、前記実施例１〜４におけるサ
ンプルは、各放置条件（室温20℃で24hr，100℃で1hr，
200℃で1hr，300℃で1hr、Ｈ₂Ｓ 3ppm、40℃、70%ＲＨ
で48hr）で各Ｎi粉のサンプルに比べて抵抗値が低く、
Ｎi粉に比べて非常に酸化されにくく、かつＡg粉より硫
化しにくいことが図３から明かである。

【００２３】次に、導電性ペーストの実施例について説
明する。〔実施例５〕この実施例５では、前記実施例１で得られ
た粉末 10gと、ポリエステル樹脂 1.2gと、イソシアネ
ート 0.2gと、カルビトールアセテート 4gと、メチルエ
チルケトン 2gを混合し、ガラス不織布強化型エポキシ
樹脂基板上へ塗布し、塗膜を150℃で30分間加熱硬化し
た。硬化後の膜厚は48μmであった。

【００２４】〔実施例６〕この実施例６では、前記実施
例２で得られた粉末 8gと、ポリエステル樹脂 1.2gと、
イソシアネート 0.2gと、カルビトールアセテート 4g
と、メチルエチルケトン 2gを混合し、ＰＥＴフィルム
上へ塗布し、塗膜を150℃で30分間加熱硬化した。硬化
後の膜厚は42μmであった。

【００２５】〔実施例７〕この実施例７では、実施例３
で得られた粉末 10gと、ポリエステル樹脂 1.2gと、イ
ソシアネート 0.2gと、ブチルカルビトール 4gと、酢酸
ブチル 2gを混合し、ＰＥＴフィルム上へ塗布し、塗膜
を150℃で30分間加熱硬化した。硬化後の膜厚は50μmで
あった。

【００２６】〈比較例１〉この比較例１では、市販の銀
粉末（平均粒径3μm） 6gと、ポリエステル樹脂1.2g
と、イソシアネート 0.2gと、カルビトールアセテート
4gと、メチルエチルケトン 2gを混合し、ガラス不織布
強化型エポキシ樹脂基板上へ塗布し、塗膜を150℃で30
分間加熱硬化した。硬化後の膜厚は40μmであった。

【００２７】〈比較例２〉この比較例２では、市販の銀
フレーク粉末 6gと、ポリエステル樹脂 1.2gと、イソシ
アネート 0.2gと、カルビトールアセテート 4gと、メチ
ルエチルケトン 2gを混合し、ＰＥＴフィルム上へ塗布
し、塗膜を150℃で30分間加熱硬化した。硬化後の膜厚
は32μmであった。

【００２８】〈比較例３〉この比較例３では、実施例２
で使用Ｎiフレーク粉 8gと、ポリエステル樹脂 1.2g
と、イソシアネート 0.2gと、カルビトールアセテート
4gと、メチルエチルケトン 2gを混合し、ＰＥＴフィル
ム上へ塗布し、塗膜を150℃で30分間加熱硬化した。硬
化後の膜厚は48μmであった。

【００２９】〈比較例４〉この比較例４では、実施例２
で使用したＡg−Ｐd（Ｐd40％）合金粉 8gと、ポリエス
テル樹脂 1.2gと、イソシアネート 0.2gと、カルビトー
ルアセテート 4gと、メチルエチルケトン 2gを混合し、
ガラス不織布強化型エポキシ樹脂基板上へ塗布し、塗膜
を150℃で30分間加熱硬化した。硬化後の膜厚は30μmで
あった。

【００３０】〈比較例５〉この比較例５では、前記実施
例３で使用したＡg−Ｐd（Ｐd30％）合金粉 8gと、ポリ
エステル樹脂 1.2gと、イソシアネート 0.2gと、カルビ
トールアセテート4gと、メチルエチルケトン 2gを混合
し、ＰＥＴフィルム上へ塗布し、塗膜を150℃で30分間
加熱硬化した。硬化後の膜厚は32μmであった。

【００３１】次に、Ａg−Ｐd表面融合Ｎi系導電性ペー
スト評価方法について説明する。塗膜の導電性は4端子
法を用いて測定し、マイグレーションは、0.3mm間隔に
塗布した2本の塗膜（幅2mm、長さ40mm）を作製し、約0.
1mlの水滴を塗膜のどちらにも接触するようにする。直
流の電圧5Ｖを2本の塗膜に印加し、塗膜間に流れる直流
電流を測定する。電流値が100μＡを越える場合をマイ
グレーションが生じたものとする。

【００３２】図４は実施例５〜７のＡg−Ｐd表面融合Ｎ
i系導電性ペースト及び比較例１〜５による導電性ペー
ストの評価を示す説明図であり、マイグレーション試
験，高温放置試験（70℃1000時間後），及び硫化試験
（Ｈ₂Ｓ 3ppm 40℃ 70％ＲＨ 250時間後）の評価結果で
ある。この図４から明らかなように、実施例５〜７では
マイグレーションは比較例１，２や子材として使用した
Ａg−Ｐd合金粉のもの（比較例１〜５）よりも起こりに
くく、また、実施例５〜７では高温放置試験においても
Ｎｉよりもほぼ抵抗値が低く酸化されにくいことが認め
られる。また、硫化試験では、比較例１，２は変色があ
り、かつ比較例１〜５は抵抗値が増大しているが、実施
例５〜７は変色も起こらず、抵抗値も安定している。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、母材とし
ては最も安価なＮi粉を使用し、被覆材として高価なＰd
と比較的安価なＡgの合金粉を使用し、かつメッキによ
っては被覆が極めて困難な組成の被覆を乾式固相法によ
り量産可能な安定したかつ安価とすることができる。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、この導電粉
を有機バインダーに分散された導電性ペーストは安価で
あり、塗膜として形成した場合には導電粉の表面が酸化
または硫化の影響を受けないので安定した導電性を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る導電粉および該導電粉を使用した
導電性ペーストの製造装置の要部を示す説明図である。

【図２】本発明に係る導電粉に対する粉体抵抗測定治具
を示す説明図である。

【図３】本発明に係る導電粉の実施例１〜４の粉体特性
測定の結果を示す説明図である。

【図４】本発明に係る導電粉を使用した導電性ペースト
の実施例５〜７及び比較例１〜５による導電性ペースト
の評価結果を示す説明図である。

【符号の説明】

１粉末材料２ケーシング３インナーピース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−185806（ＪＰ，Ａ) 特開平２−66101（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01B 1/00 B22F 1/02 H01B 1/22 H01C 7/00 H05K 1/09

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粒径が0.3〜100μmのＮi粉もしくはＮi
合金粉の表面に粒径が0.05〜20μmのＡg−Ｐd合金粉
（Ｐdの重量％が30〜99％）を50：50ないし99：1の混合
比で混合し、乾式固相法により機械的に押圧融合してな
ることを特徴とする導電粉。
【請求項２】粒径が0.3〜100μmのＮi粉もしくはＮi
合金粉の表面に粒径が0.05〜20μmのＡg−Ｐd合金粉
（Ｐdの重量％が30〜99％）を50：50ないし99：1の混合
比で混合し乾式固相法により機械的に押圧融合してなる
導電粉 100重量部と、有機バインダー 5〜100重量部と
を0重量部を超え200重量部以下の溶剤に分散してなるこ
とを特徴とする導電性ペースト。