JP4815653B2 - 銀インキおよびその製造方法、電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、角チップ抵抗器、高周波部品フィルターやノイズ部品等の各種電子部品に用いる銀インキおよびその製造方法、電子部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりアルカリ金属以外の金属塩を総称して、金属せっけんと呼ばれ年間数十万トンが国内で生産もしくは消費されている。こうした金属せっけんとしては、例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸バリウムが提案されており、実際にプラスチックやセメント、医薬業界等において、潤滑材、分散剤、撥水剤、離型剤、触媒、安定剤、殺菌剤として添加されている。さらにこうした金属せっけんの製造方法としては、特公昭５８−１２２６７号公報等で開示されている。
【０００３】
また従来より、銀インキとして粒径０．１μｍから２０μｍ程度の銀粉末を樹脂溶液に分散されてなる銀インキが市販されていた。しかしこうした銀インキの場合、粒径１μｍから数十μｍの銀の微粉末を用いるために、インキが高価であった。また銀インキとしては、コイル等の電子部品の配線に使われる以外に、各種チップ部品の端面電極の一部に使われる。例えば、特開平８−３７１２７号公報では、粒径が１０Åから５００Åの金属微粉を用いた電子部品の製造方法が開示されている。しかし、こうした粒径が１０Åから５００Åに銀の超微粉末はとても高価であり、実用化が難しかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の積層セラミックコンデンサや、角チップ抵抗器、各種コイルやノイズ部品の外部電極や内部電極として広く用いられている銀電極は、細かい銀粉を樹脂溶液等に分散した銀インキが、所定位置に印刷や塗布されることで製造されていた。しかし、こうした従来の銀インキでは、銀を高度に微粉化させる必要があり、高価であるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、銀インキを安く提供するとともに、電子部品用の電極材料として用いることのできる銀インキおよびその製造方法、電子部品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、銀せっけんと、この銀せっけんに溶剤、金属粉をセラミック粉、ガラス粉、有機金属、樹脂の少なくともいずれか一種類以上を混合してなるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、炭素数が６以上２２以下の脂肪族カルボン酸またはその誘導体の少なくともいずれか一種類と銀とが反応してなる銀せっけんであって液状の液状銀せっけんと、この液状銀せっけんに有機溶剤、金属粉、セラミック粉、ガラス粉、樹脂の少なくともいずれか一種類を混合してなる銀インキであって、前記液状銀せっけんは、加熱することで液状になった銀せっけんであり、かつ有機溶剤に溶解することを特徴とする銀インキで、安価かつ安定した銀インキを提供できるという作用を有するものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、炭素数が６以上２２以下の脂肪族カルボン酸またはその誘導体の少なくともいずれか一種類と銀とが反応してなる固体の銀せっけんを形成する銀せっけん工程と、前記銀せっけんを乾燥させる乾燥工程と、乾燥させた前記銀せっけんを加熱し、液状銀せっけんとする液化工程と、前記液状銀せっけんを濾過することで不純物を取除く濾過工程と、濾過された前記液状銀せっけんに、有機溶剤、金属粉、セラミック粉、ガラス粉、樹脂の少なくともいずれか一種類を混合する混合工程と、を有する銀インキの製造方法で、焼成した後でも導通が得られるため、電子部品の用途以外に陶磁器を始め、従来の金属せっけんが用いられていた潤滑剤、分散剤、撥水剤、殺菌剤等の用途に使えるとともに、安価かつ安定して銀インキを提供できるという作用を有するものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、炭素数が６以上２２以下の脂肪族カルボン酸またはその誘導体の少なくともいずれか一種類と銀とが反応してなる銀せっけんであって液状の液状銀せっけんと、この液状銀せっけんに有機溶剤、金属粉、セラミック粉、ガラス粉、樹脂の少なくともいずれか一種類を混合してなる銀インキであって、前記液状銀せっけんは、加熱することで液状になった銀せっけんであり、かつ有機溶剤に溶解することを特徴とする銀インキを、電子部品基材上に塗布または印刷により所定形状に形成する形成工程と、前記銀インキを前記電子部品基材上で焼成することで導電性を持たせる導電工程と、を有する電子部品の製造方法で、液状銀せっけんが含まれている銀インキを、基材上で焼成することで導電性を持たせることにより、角チップ抵抗器、積層セラミックコンデンサ、高周波フィルタ、ノイズフィルタ等の各種電子部品を安価に製造できるという作用を有するものである。
【００１０】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１における銀インキについて、説明する。
【００１１】
まず、水酸化ナトリウムを水に溶解し、水酸化ナトリウム溶液を作成する。
【００１２】
次に、この水酸化ナトリウム溶液に、オレイン酸を添加し、攪拌機を用いて充分攪拌し、溶液中に白色沈殿物として、オレイン酸ナトリウムを作成する。なお、この攪拌の際に、攪拌しすぎると、オレイン酸ナトリウムが泡立ち、できた泡は消えにくいため、泡立たないように注意しながら攪拌を行う。
【００１３】
次に、硝酸銀を水に溶解した硝酸銀溶液に、前工程で作成したオレイン酸ナトリウムを添加し、攪拌機を用いて攪拌し、オレイン酸ナトリウムのナトリウムと、硝酸銀の銀を置換させ、銀せっけんであるオレイン酸銀を作成する。この反応において、副生成物として硝酸ナトリウムが合成されるが充分な水を供給することで、水溶性の硝酸ナトリウムを水に溶解することができ、オレイン酸銀と分離することができる。またオレイン酸ナトリウムとオレイン酸銀は共に沈殿物となるが、オレイン酸銀の方がオレイン酸ナトリウムより純白に近いため、その沈殿物の白さで互いを区別できる。こうしてオレイン酸銀を沈殿物として、合成した後、この沈殿物をろ過し、純水で充分洗浄して、副生成物の硝酸ナトリウムを除去し、高純度のオレイン酸銀を得る。
【００１４】
次に、このオレイン酸銀を低温で乾燥させることで、オレイン酸銀を得る。このように、銀の水可溶性の塩類と、アルカリせっけんと水溶液中で反応させて、水に不要の銀せっけんの沈殿を得ることができる。また必要に応じてアルコール等の溶媒下で反応させることで、アルカリせっけんの加水分解が防止できるため、より高純度のオレイン酸銀を得ることができる。またこうして得られたオレイン酸銀は、ミネラルスピリットや芳香族炭化水素、塩素化炭化水素等の溶剤に溶解できる。
【００１５】
また、オレイン酸銀を乾燥させた後、ホットプレート等を用いて、１００℃程度加熱することで、当初白色固体のオレイン酸銀が、徐々に溶解し、青緑色のペースト状態の液状オレイン酸銀が得られる。この液状オレイン酸銀は室温に戻しても、そのペースト状態（液状）のまま残る。このように、液状オレイン酸銀をさらにろ過することで不純物を取除くことができる。またオレイン酸銀自体を液化することで使用用途を広げられる。
【００１６】
上述の説明では、オレイン酸を用いた銀せっけんを説明したが、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸、リシノール酸、ステアリン酸、パルシチン酸、ラウリン酸、ベヘン酸、オクタン酸、ナフテン酸、トール酸、ミリスチン酸、パルチミチン酸、カルボン酸、もしくは炭素数が６以上２２以下の脂肪族カルボン酸を用いても、同様の銀せっけんを製造できる。
【００１７】
また、ここで作成した銀せっけんを、αテルピネオール、芳香族炭化水素、塩素系炭化水素、植物油、鉱油やろう、ベンゼン、アルコール、ピリジン等の有機溶剤に溶解することで、液化できる。また、乳化装置や乳化剤、分散剤を用いることで、水やアルコール中にエマルジョン状態（もしくはコロイド状態やミセル状態）に分散でき、水系の銀せっけん溶液を作成できる。こうして、作成した銀せっけんは、２００℃以上に加熱すると、銀の皮膜が形成されるため、各種電子部品の配線材料に用いることができる。
【００１８】
またこの銀せっけんに、金属粉、セラミック粉、ガラス粉、有機金属、樹脂等の少なくともいずれか一つを添加した銀インキとすることで、抵抗値を増減したり、基材に対する密着力を改善したり、塗膜の強度や硬度を変えられるため、求める電子部品の特性に合わせることができる。特に、この銀インキの中に、ビスマスや鉛、亜鉛等の化合物を添加しておくことで、アルミナ基板等の上で焼成等により銀薄膜を形成した場合でも、アルミナ基板等との密着力を高められる。また、この銀せっけんを、０．１重量％以上１００重量％以下含むことで、本発明で提案する銀インキが作れる。この銀インキを、アルミナ基板等の上に、印刷もしくは塗布した後、焼成することで、電気的導通が得られる。なお、銀インキ中に、銀せっけんが０．０５重量％以下しか含まれていない場合は、焼成後に電気的導通が得られない場合がある。また本実施の形態の銀せっけんは、電子部品の製造以外に、陶磁器の着色、あるいは他の金属せっけん同様の用途である、潤滑剤、分散剤、撥水剤、離型剤、乾燥剤、触媒、安定剤、殺菌剤等にも活用可能である。
【００１９】
以上のように、作成された銀インキの銀せっけんの確認方法を説明する。まず銀せっけんであるオレイン酸銀に、塩酸を加え、水とエーテルに分離する。次にこの抽出したエーテルに水酸化カリウムを加え遠心分離させ、さらに水とエーテルに分離する。こうして得られた水可溶物の赤外分光分析（ＦＲ−ＩＲ）、核磁気共鳴吸収分析（ＮＭＲ）、Ｘ線マイクロアナライザ（ＸＭＡ）を用いて分析する。ＩＲスペクトルを求めるとＷＡＶＥＮＵＭＢＥＲ１５２８．５４２や１９９７．９４２５の位置において、カルボン酸塩の存在が検出できる。また水可溶物のＸＭＡ分析を行うことで、銀の存在が確かめられる。こうして銀インキ中にオレイン酸銀が存在することが確かめられる。次にアルコールを用いて銀塩のみを他の塩から分離する。さらにこうして銀塩のみを取り出し、同様にＩＲスペクトルを求めた場合でも、ＷＡＶＥＮＵＭＢＥＲ１５２６．５６８や１３９７．６２８の位置においてカルボン酸塩の存在を検出できる。またＸＭＡスペクトルを求めることで銀の存在も確かめられる。こうして、本発明の銀せっけんに他の金属せっけんが混入した場合でも、銀せっけんの有無が確認できる。さらに、銀塩のカルボン酸を遊離させ、遊離したカルボン酸のＩＲスペクトルや１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルを測定することで、カルボン酸を特定することができる。また、本発明の金属せっけんのアルキル鎖長を求めるには、三フッ化ホウ素−メタノール試薬により脂肪酸のメチルエステルを作成し、ガスクロマトグラフィを用いるとよい。
【００２０】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における銀インキについて、説明する。
【００２１】
ここで、実施の形態１の銀インキと相違する点は、銀せっけんの製造方法のみであるので、この点のみ説明する。
【００２２】
まず、オレイン酸１０ｇに銀粉１ｇを加え、そのまま長時間静置する。すると、数ヶ月の間には、数％程度、銀が減量し、その減量分に見合うだけの銀せっけんが形成される。なお、オレイン酸以外に、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸、リシノール酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、ベヘン酸、オクタン酸、ナフテン酸、トール油脂肪酸またはその誘導体の少なくともいずれか一種類を用いても、同様に銀せっけんを作成できる。
【００２３】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における銀インキについて、説明する。
【００２４】
ここで、実施の形態１の銀インキと相違する点は、銀せっけんの製造方法のみであるので、この点のみ説明する。
【００２５】
まず、銀をオゾンと反応させて黒色の酸化銀を作成する。
【００２６】
次に、この酸化銀とオレイン酸を反応させることで、銀せっけんを製造する。なお、オレイン酸以外に、カルボン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸、リシノール酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、ベヘン酸、オクタン酸、ナフテン酸、トール油脂肪酸またはその誘導体を用いても、同様に銀せっけんを作成できる。
【００２７】
本実施の形態では、銀を酸化物として説明したが酸化物以外に、水酸化物にしても同様に銀せっけんを作成できる。
【００２８】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４における銀インキについて、説明する。
【００２９】
本実施の形態では、有機酸もしくは金属せっけんと、水溶性銀塩を反応させる脂肪酸銀の製造方法について説明する。なお、水溶性銀塩としては、実施の形態１で説明した硝酸銀以外に、フッ化物、塩素酸塩、過塩素酸塩などを用いることができる。こうした水溶性銀塩を、有機酸もしくは銀以外の金属せっけんと反応させることで、銀せっけんを製造できる。なお、有機酸もしくは金属せっけんとしては、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、クロム、鉄、カドミウム、コバルト、ニッケル、スズ、鉛、銅のいずれかの金属元素を含むことが望ましい。このような金属元素は、銀よりイオン化傾向が大きいため、容易に銀と置き換わり、銀せっけんを生成する。なお、こうした銀よりイオン化傾向の大きい金属元素の金属せっけんを用いる場合、脂肪酸としては少なくともオレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エルカ酸、リシノール酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、ベヘン酸、オクタン酸、ナフテン酸トール油脂肪酸を含むことが望ましい。このように、銀のイオン化傾向の違いを用いることで、安価な銀インキを提供できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、従来の金属せっけんでは得られなかったような焼成により導通が得られる銀せっけんであるので、プラスチックやセメント、医薬業界等において、潤滑剤、分散剤、撥水剤、離型剤、触媒、安定剤、殺菌剤として用いることができるのみならず、電子部品の配線等も可能にする銀インキおよびその製造方法を提供できるという効果を奏するものである。

Claims (3)

1. 炭素数が６以上２２以下の脂肪族カルボン酸またはその誘導体の少なくともいずれか一種類と銀とが反応してなる銀せっけんであって液状の液状銀せっけんと、この液状銀せっけんに有機溶剤、金属粉、セラミック粉、ガラス粉、樹脂の少なくともいずれか一種類を混合してなる銀インキであって、
   前記液状銀せっけんは、加熱することで液状になった銀せっけんであり、かつ有機溶剤に溶解することを特徴とする銀インキ。
2. 炭素数が６以上２２以下の脂肪族カルボン酸またはその誘導体の少なくともいずれか一種類と銀とが反応してなる固体の銀せっけんを形成する銀せっけん工程と、
   前記銀せっけんを乾燥させる乾燥工程と、
   乾燥させた前記銀せっけんを加熱し、液状銀せっけんとする液化工程と、
   前記液状銀せっけんを濾過することで不純物を取除く濾過工程と、
   濾過された前記液状銀せっけんに、有機溶剤、金属粉、セラミック粉、ガラス粉、樹脂の少なくともいずれか一種類を混合する混合工程と、
   を有する銀インキの製造方法。
3. 炭素数が６以上２２以下の脂肪族カルボン酸またはその誘導体の少なくともいずれか一種類と銀とが反応してなる銀せっけんであって液状の液状銀せっけんと、この液状銀せっけんに有機溶剤、金属粉、セラミック粉、ガラス粉、樹脂の少なくともいずれか一種類を混合してなる銀インキであって、
   前記液状銀せっけんは、加熱することで液状になった銀せっけんであり、かつ有機溶剤に溶解することを特徴とする銀インキを、電子部品基材上に塗布または印刷により所定形状に形成する形成工程と、
   前記銀インキを前記電子部品基材上で焼成することで導電性を持たせる導電工程と、
   を有する電子部品の製造方法。