JP6670114B2 - Powder for conductive filler - Google Patents
Powder for conductive filler Download PDFInfo
- Publication number
- JP6670114B2 JP6670114B2 JP2016011180A JP2016011180A JP6670114B2 JP 6670114 B2 JP6670114 B2 JP 6670114B2 JP 2016011180 A JP2016011180 A JP 2016011180A JP 2016011180 A JP2016011180 A JP 2016011180A JP 6670114 B2 JP6670114 B2 JP 6670114B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- alloy
- powder
- mass
- conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 54
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 title claims description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 52
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 24
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 12
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 5
- 238000009689 gas atomisation Methods 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003701 mechanical milling Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009692 water atomization Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 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 for 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。 Noble metal powders such as gold, silver, platinum and copper are used as fillers contained in conductive materials. A powder in which the surface of another metal is coated with a noble metal is also used as a conductive filler. Since the electric resistance of the noble metal is small, the filler containing the noble metal has excellent conductivity. Since a large contact area between the particles is obtained by the aggregation of the particles containing the noble metal, the noble metal also contributes to the conductivity of the filler from this viewpoint. Precious metals also have excellent 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の材料コストは、高い。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, the material cost of a conductive substance containing a noble metal is high. Moreover, noble metals have a high specific gravity. Therefore, a conductive material 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 a conductive filler in which carbon is coated on the surface of particles made of a silicon compound. In these particles, silicon microcrystals are dispersed in a 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 a 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、ＳｉＯ２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 a conductive filler containing silver and 0.01 to 10% by mass of Si. In this alloy, the surface of silver particles is coated with a gel of SiO 2 .
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 added with Al or Si.
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。 2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices have been improved in performance and applications. There is a demand for a conductive material to be reduced in cost and weight.
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 which is excellent in conductivity, can be obtained at low cost, and is lightweight.
本発明に係る導電フィラー用粉末の材質は、
（１）Ａｌ及び／又はＡｇ
（２）Ｓｉ
（３）導電性の元素Ｘ１
（４）低融点元素Ｘ２
並びに
（５）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。この合金における元素Ｘ２の量は、５質量％を超え３０質量％以下である。この合金は、
（Ｉ）Ａｌ相、Ａｇ相及びＡｌＡｇ相のうちの少なくとも１つ
（II）Ｓｉ及び元素Ｘ１を含有するシリサイド相
（III)Ｓｉ相
並びに
（IV）Ｘ２相
を有する。この粉末の密度は、２．０Ｍｇ／ｍ３以上６．０Ｍｇ／ｍ３以下である。
The material of the conductive filler powder according to the present invention,
(1) Al and / or Ag
(2) Si
(3) Conductive element X1
(4) Low melting point element X2
And (5) an alloy containing unavoidable impurities. The total amount of Al and Ag in this alloy is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less. The amount of element X2 in this alloy is more than 5% by mass and 30% by mass or less. This alloy is
(I) at least one of an Al phase, an Ag phase, and an AlAg phase; (II) a silicide phase containing Si and the element X1; (III) a Si phase; and (IV) an X2 phase. 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、元素Ｘ１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 X1 is one or more elements selected from the group consisting of B, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co and Ni.
好ましくは、元素Ｘ２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 element X2 is one or more elements selected from the group consisting of Sn, In, Zn, Bi, Ga, and Pb.
好ましくは、合金における元素Ｘ１の量は、１０質量％以上５０質量％以下である。 Preferably, the amount of element X1 in the alloy is from 10% by weight to 50% by weight.
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相又はＡｌＡｇ相が、導電性に寄与する。この粉末では、シリサイド相も導電性に寄与する。さらにこの粉末では、元素Ｘ２も導電性に寄与する。 The powder for a conductive filler according to the present invention can be obtained at low cost because the material is an alloy containing Si. This powder requires less time and effort for manufacturing and does not cause a problem of peeling of the coating layer, as compared with a powder obtained by coating a noble metal. This powder is also low density. In this powder, an Al phase, an Ag phase, or an AlAg phase contributes to conductivity. In this powder, the silicide phase also contributes to conductivity. Further, in this powder, the element X2 also contributes to conductivity.
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、
（１）Ａｌ及び／又はＡｇ
（２）Ｓｉ
（３）導電性の元素Ｘ１
（４）低融点元素Ｘ２
並び
（５）不可避的不純物
を含んでいる。元素Ｘ１の電気伝導度は、１００ＡＶ−１ｍ−１以上である。元素Ｘ２の融点は、４２０℃以下である。
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 is
(1) Al and / or Ag
(2) Si
(3) Conductive element X1
(4) Low melting point element X2
Row (5) contains unavoidable impurities. The electric conductivity of the element X1 is 100 AV -1 m -1 or more. Element X2 has a melting point of 420 ° C. or less.
好ましくは、この合金は、
（１）所定量のＡｌ及び／又はＡｇ
（２）所定量の導電性の元素Ｘ１
並びに
（３）所定量の低融点元素Ｘ２
を含み、かつ、残部はＳｉ及び不可避的不純物である。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) Predetermined amount of Al and / or Ag
(2) Predetermined amount of conductive element X1
And (3) a predetermined amount of the low melting element X2
And the balance is Si and inevitable impurities. The alloy may include other elements that are actively added. Au and Cu are exemplified as other elements.
この合金は、
（Ｉ）Ａｌ相、Ａｇ相及びＡｌＡｇ相のうちの少なくとも１つ
（II）Ｓｉ及び元素Ｘ１を含有するシリサイド相
（III)Ｓｉ相
並びに
（IV）Ｘ２相
を有する。この合金は、混相組織を有する。
This alloy is
(I) at least one of an Al phase, an Ag phase, and an AlAg phase; (II) a silicide phase containing Si and the element X1; (III) a Si phase; and (IV) an X2 phase. This alloy has a mixed phase structure.
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 small amounts of other elements together 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 include only Ag. The Ag phase may contain small amounts 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 include only Al and Ag. The AlAg phase may contain small amounts of other elements along with Al and Ag. The AlAg phase is conductive.
この合金が、Ａｌ相、Ａｇ相及びＡｌＡｇ相のうち、Ａｌ相のみを有してもよく、Ａｇ相のみを有してもよい。この合金が、Ａｌ相、Ａｇ相及びＡｌＡｇ相の全ても有してもよい。 The alloy may have only the Al phase or only the Ag phase among the Al phase, the Ag phase, and the AlAg phase. The alloy may also have all of the Al, Ag and AlAg phases.
Ａｌ相、Ａｇ相及びＡｌＡｇ相は、前述の通り、導電性である。Ａｌ相、Ａｇ相又はＡｌＡｇ相を有する合金は、導電性に優れる。 The Al phase, the Ag phase, and the AlAg phase are conductive as described above. An alloy having an Al phase, an Ag phase, or an AlAg phase has excellent conductivity.
シリサイド相（II）は、Ｓｉ及び元素Ｘ１を含有する。元素Ｘ１を含むので、このシリサイド相（II）は導電性である。このシリサイド相（II）を有する合金は、導電性に優れる。元素Ｘ１は、粉末の熱伝導性にも寄与しうる。元素Ｘ１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。合金が、２種以上の元素Ｘ１を含んでもよい。 The silicide phase (II) contains Si and the element X1. The silicide phase (II) is conductive because it contains the element X1. The alloy having the silicide phase (II) has excellent conductivity. Element X1 can also contribute to the thermal conductivity of the powder. Specific examples of the element X1 include B, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, and Ni. The alloy may include two or more elements X1.
シリサイド相（II）は、Ａｌ又はＡｇを含みうる。このシリサイド相（II）に含まれうる化合物として、
（１）Ａｌ及びＳｉの化合物
（２）Ａｇ及びＳｉの化合物
（３）元素Ｘ１及びＳｉの化合物
（４）Ａｌ、Ａｇ及びＳｉの化合物
（５）Ａｌ、元素Ｘ１及びＳｉの化合物
（６）Ａｇ、元素Ｘ１及びＳｉの化合物
並びに
（７）Ａｌ、Ａｇ、元素Ｘ１及びＳｉの化合物
が挙げられる。このシリサイド相（II）において、Ａｌ、Ａｇ及び元素Ｘ１は、Ｓｉに固溶しうる。Ａｌ、Ａｇ及び元素Ｘ１を含有するので、このシリサイド相（II）は導電性である。このシリサイド相（II）を有する合金は、導電性に優れる。
The silicide phase (II) may include Al or Ag. As compounds that can be included in the silicide phase (II),
(1) Compound of Al and Si (2) Compound of Ag and Si (3) Compound of Element X1 and Si (4) Compound of Al, Ag and Si (5) Compound of Al, Element X1 and Si (6) Ag , A compound of elements X1 and Si, and (7) a compound of Al, Ag, and elements X1 and Si. In the silicide phase (II), Al, Ag and the element X1 can be dissolved in Si. Since it contains Al, Ag and the element X1, this silicide phase (II) is conductive. The alloy having the silicide phase (II) has excellent conductivity.
Ｓｉ相（III)の主成分は、Ｓｉである。Ｓｉ相（III)が、Ｓｉのみを含んでもよい。Ｓｉ相（III)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（III)にドープされてもよく、固溶してもよい。 The main component of the Si phase (III) is Si. The Si phase (III) may contain only Si. The Si phase (III) may contain a small amount of other elements (such as Al) together with Si. Other elements may be doped in the Si phase (III) or may be dissolved in solid form.
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／ｍ３であり、銀の密度は１０．５０Ｍｇ／ｍ３であり、白金の密度は２１．４５Ｍｇ／ｍ３であり、銅の密度は８．９６０Ｍｇ／ｍ３である。一方、Ｓｉの密度は２．３２９Ｍｇ／ｍ３である。Ｓｉの密度は、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 in the conventional conductive filler powder. The density of the gold is 19.32Mg / m 3, the density of the silver is 10.50Mg / m 3, the density of platinum is 21.45Mg / m 3, the density of copper in 8.960Mg / m 3 is there. On the other hand, the density of Si is 2.329 Mg / m 3 . The density of Si is small. The conductive filler powder containing Si is lightweight. Objects containing this powder are 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 precious metals. The conductive filler powder containing Si achieves low cost of an object containing this powder. Furthermore, the powder can be produced without the hassle of coating.
Ｘ２相（IV）の主成分は、元素Ｘ２である。元素Ｘ２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Ｘ２を含んでもよい。Ｘ２相（IV）が、元素Ｘ２のみを含んでもよい。Ｘ２相（IV）が、元素Ｘ２と共に、少量の他の元素を含んでもよい。他の元素として、Ａｌ、Ａｇ、Ｓｉ及び元素Ｘ１が例示される。 The main component of the X2 phase (IV) is the element X2. The element X2 includes Sn, In, Zn, Bi, Ga, and Pb. The alloy may include two or more elements X2. The X2 phase (IV) may contain only the element X2. The X2 phase (IV) may contain a small amount of other elements together with the element X2. Examples of other elements include Al, Ag, Si, and the element X1.
元素Ｘ２は、Ｓｉとの融点差が大きい。元素Ｘ２とＳｉとの相互の溶解は、ほとんどない。従って、もしＳｉ−Ｘ２合金がアトマイズに供されると、Ｓｉと元素Ｘ２とを含有するシリサイド相が現れにくい。このアトマイズにより、Ｓｉ単体と元素Ｘ２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−Ｘ２合金におけるＳｉ単体の比率が多いので、Ｓｉ−Ｘ２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Ｘ２は、Ａｌ、Ａｇ及び元素Ｘ１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 X2 has a large melting point difference from Si. There is almost no mutual dissolution of element X2 and Si. Therefore, if the Si-X2 alloy is subjected to atomization, a silicide phase containing Si and the element X2 hardly appears. Due to this atomization, there is a tendency that a simple substance of Si and a simple substance of the element X2 are precipitated. Since the electric conductivity of the simple Si is very small and the ratio of the simple Si in the Si-X2 alloy is large, the Si-X2 alloy is not suitable for the conductive filler powder. In the powder alloy according to the present invention, the element X2 is added together with Al, Ag and the element X1. This alloy is suitable for conductive filler powder.
元素Ｘ２を含む合金からアトマイズによって得られた粉末では、粒子が微細である。その理由は、アトマイズに供される溶湯の粘度が低いためと推測される。粒子が微細である粉末は、種々の用途に適している。さらに、元素Ｘ２を含む合金からなる粉末では、粒子間の成分のばらつきが少ない。 The powder obtained by atomizing the alloy containing the element X2 has fine particles. The reason is presumed to be that the viscosity of the molten metal provided for atomization is low. Powders with fine particles are suitable for various uses. Further, in a powder made of an alloy containing the element X2, there is little variation in components between particles.
粉末の電気伝導度は、粒子の内部のバルク抵抗と、粒子同士の接触抵抗とに、主として支配される。Ｘ２相（IV）は、軟質である。従って、Ｘ２相（IV）を含む合金は、粒子同士の密着性を高める。このＸ２相（IV）により、接触抵抗が低減される。特に、粒子の表面に濃化して析出する元素Ｘ２は、接触抵抗低減に寄与する。 The electrical conductivity of the powder is mainly governed by the bulk resistance inside the particles and the contact resistance between the particles. X2 phase (IV) is soft. Therefore, the alloy containing the X2 phase (IV) enhances the adhesion between particles. The contact resistance is reduced by the X2 phase (IV). In particular, the element X2 concentrated and precipitated on the surface of the particles contributes to a reduction in contact resistance.
（Ｉ）Ａｌ相、Ａｇ相及びＡｌＡｇ相のうちの少なくとも１つ
（II）Ｓｉ及び元素Ｘ１を含有するシリサイド相
（III)Ｓｉ相
並びに
（IV）Ｘ２相
を有する合金では、Ｓｉ相（III)が軽量及び低コストに寄与し、相（Ｉ）、（II）及び（IV）が導電性に寄与する。この合金からなる粉末は、諸性能に優れる。
(I) at least one of an Al phase, an Ag phase and an AlAg phase; (II) a silicide phase containing Si and the element X1; (III) an alloy having a Si phase and (IV) an X2 phase; Contribute to light weight and low cost, and phases (I), (II) and (IV) contribute to conductivity. The powder made of this alloy is excellent in various performances.
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.
粒子の表面に存在する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を含む粉末は、導電性に劣る。 Al present on the surface of the particles can react with atmospheric oxygen. This reaction produces alumina. Alumina forms an oxide film on the surface of the particles. Alumina is insulating. Alumina increases the contact resistance between particles. A powder containing particles in which alumina is excessively generated has poor conductivity.
一方、粒子の表面に存在する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 existing on the surface of the particle 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 that generation of alumina is suppressed, that ion migration of Ag is suppressed, and that the cost is low, 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% by mass or less is particularly preferable.
導電性の観点から、合金がＡｇを含むことが好ましい。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。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 conductivity, the alloy preferably contains Ag. 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. From the viewpoint of suppressing ion migration of Ag and the viewpoint of low cost, the amount of Ag in the alloy is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less.
導電性の観点から、合金における元素Ｘ１の比率は１０質量％以上が好ましく、１５質量％以上がより好ましく、２０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Ｘ１の比率は５０質量％以下が好ましい。 In light of conductivity, the ratio of the element X1 in the alloy is preferably equal to or greater than 10% by mass, more preferably equal to or greater than 15% by mass, and particularly preferably equal to or greater than 20% by mass. From the viewpoint that the alloy can contain sufficient Si, the ratio of the element X1 is preferably equal to or less than 50% by mass.
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、元素Ｘ１及び元素Ｘ２を含有しうるとの観点から、Ｓｉの比率は８０質量％以下が好ましい。 In light of weight and cost, the proportion of Si in the alloy is preferably equal to or greater than 30% by mass, more preferably equal to or greater than 40% by mass, and particularly preferably equal to or greater than 45% by mass. From the viewpoint that the alloy can contain sufficient Al, Ag, element X1, and element X2, the ratio of Si is preferably equal to or less than 80% by mass.
粒子の微細化の観点から、合金における元素Ｘ２の量は５質量％超が好ましく、６質量％以上がより好ましく、１０質量％以上が特に好ましい。粉末の導電性及び軽量の観点から、この量は３０質量％以下が好ましい。 From the viewpoint of particle refinement, the amount of the element X2 in the alloy is preferably more than 5% by mass, more preferably 6% by mass or more, and particularly preferably 10% by mass or more. From the viewpoint of powder conductivity and light weight, this amount is preferably 30% 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／ｍ３以下が好ましく、５．５Ｍｇ／ｍ３以下がより好ましく、５．０Ｍｇ／ｍ３以下が特に好ましい。密度は、２．０Ｍｇ／ｍ３以上が好ましく、２．５Ｍｇ／ｍ３以上がより好ましく、３．０Ｍｇ／ｍ３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 powder is put into a container of this device and filled with helium gas. Based on the constant volume expansion method, the density of the powder is detected. The average of ten measurements is calculated.
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 step. By this process, powder can be produced easily and inexpensively. Preferred atomizing methods include a water atomizing method, a gas atomizing method, a disk atomizing method and a plasma atomizing method. Gas atomization and disk atomization are particularly preferred.
以下、ガスアトマイズ法の一例が説明される。まず、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。ガスアトマイズ法によって得られた粉末に、さらにメカニカルミリングが施されてもよい。 Hereinafter, an example of the gas atomizing method will be described. First, a raw material is charged into a quartz crucible having a pore 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 into the raw material flowing out of the pores. The raw material is quenched and solidified to obtain a powder. By adjusting the injection pressure, the solidification rate can be controlled. The higher the injection pressure, the higher 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. The powder obtained by the gas atomization method may be further subjected to mechanical milling.
以下、ディスクアトマイズ法の一例が説明される。まず、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、さらにメカニカルミリングが施されてもよい。 Hereinafter, an example of the disk atomizing method will be described. First, a raw material is charged into a quartz crucible having a pore 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 of the pores is dropped on a disk rotating at a high speed. The rotation speed is from 40,000 rpm to 60,000 rpm. The raw material is quenched by the disk and solidified to obtain a powder. This powder may be further subjected to mechanical milling.
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, but the present invention should not be construed as being limited 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１−１５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。 Powders of Examples 1-17 and Comparative Examples 1-15 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。残余の粉末と絶縁性の熱硬化性樹脂(ＥＰＯＭＥＴ-Ｆ)を、体積比が１：１となるように混合した。この混合物を、１８０℃の温度下で加圧し、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。表１及び２における歩留とは、篩を用いて径が４５μｍを超える粒子が除去された後の、残余の粒子の質量比率である。 The electric conductivity of each powder was measured. First, particles having a diameter exceeding 45 μm were removed from the powder using a sieve. The remaining powder and the insulating thermosetting resin (EPOMET-F) were mixed so that the volume ratio was 1: 1. This mixture was pressed at a temperature of 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 device (low resistance measuring device Loresta GX manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd. and its measuring probe). The results are shown in Tables 1 and 2 below. The yield in Tables 1 and 2 is the mass ratio of the remaining particles after particles having a diameter of more than 45 μm have been removed using a sieve.
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
Details of the manufacturing process in Tables 1 and 2 are as follows.
G. FIG. A. : Gas atomizing method D. A. : Disk atomization method
表１に示される通り、各実施例の粉末の合金は、Ａｌ及び／又はＡｇ、Ｓｉ、導電性の元素Ｘ１及び低融点元素Ｘ２を含む。これらの合金における、ＡｌとＡｇとの合計量は０．１質量％以上２０質量％以下であり、元素Ｘ２の量は５質量％を超え３０質量％以下である。これらの粉末の密度は、２．０Ｍｇ／ｍ３以上６．０Ｍｇ／ｍ３以下である。 As shown in Table 1, the alloy of the powder of each Example contains Al and / or Ag, Si, a conductive element X1, and a low melting point element X2. In these alloys, the total amount of Al and Ag is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, and the amount of element X2 is more than 5% by mass and 30% by mass or less. The density of these powders is 2.0 Mg / m 3 or more and 6.0 Mg / m 3 or less.
一方、表２に示された各比較例の粉末は、ＡｌとＡｇの合計量、元素Ｘ１の量、元素Ｘ２の量及び密度のいずれかが、本発明の要件を満たしていない。 On the other hand, in the powder of each comparative example shown in Table 2, any of the total amount of Al and Ag, the amount of the element X1, the amount of the element X2, and the density does not satisfy the requirements of the present invention.
表１及び２から明らかなように、各実施例の粉末は、諸性能に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明かである。 As is clear from Tables 1 and 2, the powders of the examples are excellent in various performances. From the 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.
Claims (1)
（１）Ａｌ及び／又はＡｇ
（３）導電性の元素Ｘ１
並びに
（４）低融点元素Ｘ２
を含み、残部がＳｉ及び不可避的不純物である合金であり、
上記元素Ｘ１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種以上であり、
上記元素Ｘ２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種以上であり、
上記合金における上記Ａｌと上記Ａｇとの合計量が、０．１質量％以上２０質量％以下であり、
上記合金における上記元素Ｘ１の量が１０質量％以上５０質量％以下であり、
上記合金における上記元素Ｘ２の量が５質量％を超え３０質量％以下であり、
上記合金が、
（Ｉ）Ａｌ相、Ａｇ相及びＡｌＡｇ相のうちの少なくとも１つ、
（II）上記Ｓｉ及び上記元素Ｘ１を含有するシリサイド相、
（III)Ｓｉ相
並びに
（IV）Ｘ２相
を有しており、
密度が２．０Ｍｇ／ｍ３以上６．０Ｍｇ／ｍ３以下である導電フィラー用粉末。
The material is
(1) Al and / or Ag
(3) Conductive element X1
And (4) low melting point element X2
And the balance is Si and an alloy that is an unavoidable impurity,
Said element X1 is one or more selected from the group consisting of B, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co and Ni;
Said element X2 is one or more selected from the group consisting of Sn, In, Zn, Bi, Ga and Pb;
A total amount of the Al and the Ag in the alloy is 0.1% by mass or more and 20% by mass or less;
The amount of the element X1 in the alloy is 10% by mass or more and 50% by mass or less;
The amount of the element X2 in the alloy is more than 5% by mass and 30% by mass or less;
The above alloy is
(I) at least one of an Al phase, an Ag phase, and an AlAg phase;
(II) a silicide phase containing the Si and the element X1,
(III) Si phase and (IV) X2 phase,
A conductive filler powder having a density of 2.0 Mg / m 3 or more and 6.0 Mg / m 3 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016011180A JP6670114B2 (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Powder for conductive filler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016011180A JP6670114B2 (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Powder for conductive filler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017134889A JP2017134889A (en) | 2017-08-03 |
| JP6670114B2 true JP6670114B2 (en) | 2020-03-18 |
Family
ID=59504413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016011180A Active JP6670114B2 (en) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Powder for conductive filler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6670114B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114592151B (en) * | 2022-03-08 | 2023-03-28 | 太原理工大学 | Alloy used as electronic printing ink and preparation method thereof |
-
2016
- 2016-01-25 JP JP2016011180A patent/JP6670114B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017134889A (en) | 2017-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10062473B2 (en) | Silver-coated copper alloy powder and method for producing same | |
| JP6560684B2 (en) | Conductive paste and method of manufacturing semiconductor device using the same | |
| JP4248938B2 (en) | Conductive material, conductive molded body, and method for producing conductive molded body | |
| JP6670114B2 (en) | Powder for conductive filler | |
| JP2015105391A (en) | Method for producing lead-free solder alloy powder | |
| JP6654922B2 (en) | Powder for conductive filler | |
| JP2011119234A (en) | Resistor material, sputtering target for forming resistor thin film, resistor thin film, thin film resistor, and method of manufacturing same | |
| JP6546384B2 (en) | Conductive filler powder | |
| WO2016052643A1 (en) | Powder for conductive fillers | |
| JP6581771B2 (en) | Conductive filler powder | |
| JP6445854B2 (en) | Conductive filler powder | |
| JP6475531B2 (en) | Powder for filler | |
| JP2017007885A (en) | Powder for conductive filler | |
| JP5876609B1 (en) | Conductive filler powder | |
| JP6654880B2 (en) | Powder for conductive filler | |
| JP4790089B2 (en) | Conductive composition and method for manufacturing electronic device | |
| WO2015190373A1 (en) | Powder for electroconductive filler | |
| JP6726020B2 (en) | Powder for conductive filler | |
| JP6877090B2 (en) | Powder for conductive filler | |
| JP2011006739A (en) | Copper powder for conductive paste, and conductive paste | |
| JP2015196877A (en) | POWDER FOR AgCuBi-BASED CONDUCTIVE FILLER | |
| JP2020196928A (en) | Silver-coated alloy powder, alloy powder, metal-powder producing method, silver-coated metal powder producing method, conductive paste, and conductive-paste producing method | |
| WO2015053222A1 (en) | Agcu-based conductive filler powder | |
| JP2015232160A (en) | Powder for conductive filler | |
| JP2018125148A (en) | Powder for conductive filler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181101 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20181101 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191010 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191126 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200117 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200228 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6670114 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |