JPH06103816A - Pd被覆金属粉末からなる導電性フィラー - Google Patents

Pd被覆金属粉末からなる導電性フィラー

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JPH06103816A
JPH06103816A JP27496492A JP27496492A JPH06103816A JP H06103816 A JPH06103816 A JP H06103816A JP 27496492 A JP27496492 A JP 27496492A JP 27496492 A JP27496492 A JP 27496492A JP H06103816 A JPH06103816 A JP H06103816A
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JP
Japan
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metal powder
acid
conductive filler
coated
coating
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JP27496492A
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Akira Nakabayashi
明 中林
Masahiro Hagiwara
正弘 萩原
Akira Nishihara
明 西原
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Mitsubishi Materials Corp
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks

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  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率のよい導電性ペースト用導電性フィラー
の提供。 【構成】 Pdより卑なる金属の粉末をPdで被覆す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性ペーストに用い
られる導電性フィラーに係わり、更に詳細には高信頼性
を必要とする場合に導電性フィラーとして用いるAu粉
末またはPd粉末の代わりに使用されることを目的とし
たPd被覆金属粉末に関する。
【0002】
【従来技術とその課題】従来、一般的な導電性ペースト
にはAg、Cu、Niの粉末が導電性フィラーとして用
いられており、特に信頼性が要求される場合にはAu、
Pdが用いられてきた。このうち、Auは、接触抵抗、
体積抵抗などの電気特性、信頼性共に優れているが、コ
ストが非常に高く、限られた用途にしか使用されていな
い。Pdは、信頼性は高いが、Auの次にコストが高
く、体積抵抗が大きいため使用が限られている。一方、
Agは、電気特性は非常に優れているが、マイグレーシ
ョンが起こるため信頼性が要求される用途には使用でき
ない。Cuは、酸化され易く信頼性が低いし、Niは、
接触抵抗が大きいため用途が限られている。これらの単
味の金属粉末のほかに、CuやNiの粉末をAgで被覆
したものも用いられているが、この目的は、Agの性能
を向上させることではなく、Agのコストを下げるため
であり、CuやNiの粉末にAgを被覆したものはAg
単味の粉末に比較して電気特性が劣っており、Agの代
替としての使用も制限されている。
【0003】
【発明の解決課題】従って、例えば、自動車に搭載され
る部品の様に、非常に優れた信頼性が要求される用途に
は、AuまたはPdの粉末が使用されているし、先にも
述べた様に、高導電性が要求される場合にはAuしか用
いるものがなく、コストが非常に高い問題があった。本
発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、Pdよ
りも低コストで、しかも、Pdよりも導電性の優れた金
属粉末を提供することを目的としている。
【0004】
【課題の解決手段:発明の構成】即ち、本発明によれ
ば、第一にPdで被覆した金属粉末であって、Pdで被
覆する金属粉末がPdよりも体積抵抗率が低い金属であ
ることを特徴とするPd被覆金属粉末が提供され、第二
に該Pd被覆金属粉末の製造方法が提供される。Pd被
覆金属粉末において、Pdで被覆する金属粉末としては
Pdよりも低コストで体積抵抗率が低いことが条件で、
Al、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ag、W
が挙げられるが、Cu、Niが一般的に用いられる。P
dよりも体積抵抗率が高い金属粉末をPdで被覆した場
合は、担体の金属粉末の電気特性は向上できるが、Pd
単味の粉末よりも優れた電気特性は得られないので好ま
しくない。Pdで被覆する金属粉末の粒径は、スクリー
ン印刷に対応するため90%以上が100μm以下でな
ければならない。100μmより大きい金属粉末が10
%以上含まれると微細なスクリーン印刷に対応できなく
なり問題となる。更に好ましくは、95%以上が75μ
m以下であればより微細なスクリーン印刷が可能であ
る。Pdの被覆量は3〜50重量%で、コスト的な観点
から更に好ましくは、3〜30重量%である。Pdの被
覆量が3重量%より少ないとPdの被覆が不完全となり
Pdの特性を十分に得ることができず、50重量%より
多いとコストが高くなり好ましくない。Pdで被覆する
金属粉末の形状は粒状、球状、フレーク状、針状などの
何れの形状でも構わないが、リーフィング特性により少
量の添加で優れた導電性が得られる形状効果を有したフ
レーク状のものが好ましい。この場合の平均アスペクト
比(フレーク径/厚さ)は5以上であることが好まし
い。平均アスペクト比が5より小さいと十分なリーフィ
ング効果が得られないので好ましくない。
【0005】次にPd被覆金属粉末の製造方法について
説明する。金属粉末をPdで被覆する際には、金属粉末
表面は親水性で活性な状態でなければならない。しか
し、金属粉末には、凝集を防止する目的で有機系分散剤
が付着しており、特に、フレーク状の場合には有機系分
散剤の存在下で偏平化処理を行うので付着量が多く、強
い撥水性を示す。従って、これを除去するために有機溶
剤による洗浄が必要となる。しかし、有機溶剤のみで洗
浄しただけでは有機溶剤から取り出すときに、有機溶剤
に溶解した分散剤が再付着して撥水性となる。本発明者
等は、上記事情に鑑みて研究を重ねた結果、親水性有機
溶剤と酸またはその塩を同時に含有した水溶液に分散浸
漬することにより、親水性で活性な表面を有する金属粉
末が得られることを見出し、本発明に至った。
【0006】即ち、本発明のPd被覆金属粉末の製造方
法において、金属粉末をPdで被覆する際の前処理工程
で、20〜60容量%の親水性有機溶剤と0.5〜20容
量%(固体の場合は重量%)の酸またはその塩を同時に含
有した水溶液に分散浸漬して、金属粉末を清浄化すると
同時に活性化を行わなければならない。この処理によ
り、金属粉末表面がPdで被覆されるのに最適な親水性
で活性な状態となる。有機溶剤のみで洗浄した場合は、
上記のように有機溶剤から取り出すときに、有機溶剤に
溶解した分散剤が再付着して撥水性となり好ましくな
い。また、酸またはその塩の水溶液のみで洗浄しても金
属粉末が撥水性であるため十分な活性化ができず好まし
くない。金属粉末をPdで使用する際の前処理に用いる
親水性有機溶剤の水溶液中の含有量は20〜60容量%
で、20容量%より少ないと金属粉末が十分に洗浄され
ず撥水性となり好ましくない。60容量%より多いと同
時に含有させる酸またはその塩が溶解しにくく活性化が
不十分となるため好ましくない。親水性有機溶剤として
は、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−
プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチ
ルスルホキシド、アセトニトリル、N,N−ジメチルホ
ルムアミドから選ばれた1種または2種以上である。
【0007】有機系分散剤の種類によっては溶解性の高
い溶剤を選択するが、本発明に用いる親水性有機溶剤の
みで分散剤の完全な除去が困難な場合は、予めBTX
(ベンゼン、トルエン、キシレンの混合溶液)などの非
親水性有機溶剤で洗浄した後に本発明の処理を行うこと
により、Pdで被覆するのに最適な親水性で活性な表面
をもった金属粉末が得られる。金属粉末をPdで被覆す
る際の前処理に用いる酸またはその塩の水溶液中の含有
量は0.5〜20容量%(固体の場合は重量%)であ
る。0.5容量(または重量)%より少ないと金属粉末
表面の活性化が不十分となり、Pdを被覆するのに最適
な活性表面が得られないばかりか有機系分散剤の除去も
不十分となり十分な親水性とならないので好ましくな
い。20容量(または重量)%より多いと金属粉末が激
しく溶解することがあり好ましくない。
【0008】酸またはその塩としては、塩酸、硫酸、硝
酸、燐酸、フッ化水素酸、ホウフッ化水素酸、酢酸、ク
エン酸の酸またはこれらのアンモニウム塩から選ばれた
1種または2種以上である。これらの酸またはそのアン
モニウム塩 0.5〜20容量%(固体の場合は重量%)
と親水性有機溶剤20〜60容量%とを同時に含有した
水溶液のpHは5以下であることが好ましい。従って、
アンモニウム塩のみを使用した場合にpHが中性付近に
なる場合は、酸によりpHを5以下に調整する。この時
に用いる酸は上記の中から選ばれたものでもよいし、コ
ハク酸、シュウ酸、リンゴ酸などの有機酸でもよい。こ
れらの混合水溶液のpHが5より大きいと金属粉末表面
の活性化が不十分となり、Pdを被覆するのに最適な活
性表面が得られないばかりか有機系分散剤の除去も不十
分となり十分な親水性とならないので好ましくない。金
属粉末をPdで被覆する方法は、無電解めっき法が好ま
しい。金属粉末に電気めっきすることも可能であるが、
陰極にもPdが析出するためコスト高となり好ましくな
い。
【0009】無電解めっき法は、置換反応と自己触媒反
応に分けられるが、還元剤による自己触媒反応が好まし
い。置換反応はPd溶液と標準電極電位がPdよりも卑
である金属粉末を接触させるだけで金属粉末表面にPd
が置換析出するが、Pdが酸化された状態で析出した
り、析出皮膜が非常に薄くピンホールが多いため、Pd
の特性が十分に得られないので好ましくない。自己触媒
反応は、触媒性を有する金属粉末はそのままめっき反応
系に供することにより、触媒性をもたない金属粉末の場
合は予め触媒性を付与した後にめっき系に供することに
より、Pdの還元反応が進行するため必要な性能を得る
ために十分な量のPdを析出させることができる。ま
た、自己触媒反応に先だって置換反応が起きる場合もあ
るが、置換反応により析出したPdが還元反応の触媒と
なり反応が進行するため問題ない。
【0010】還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム
およびジメチルアミンボランなどの誘導体、ヒドラジン
および硫酸ヒドラジンなどの誘導体、次亜燐酸ナトリウ
ム、ホルマリンなどが使用できる。Pdを安定にキレー
トさせるための錯化剤としては、エチレンジアミン、ト
リエタノールアミン、エチレンジアミン四酢酸塩、アン
モニア水などが使用できる。また、反応を適度に抑制す
るために触媒毒となるPd、Tlなどの重金属イオンを
数ppm添加してもよい。反応の際に、Pdイオンと還
元剤を最初から同時に溶液中に存在させて金属粉末を分
散してもよいが、反応を穏やかに進行させるために、先
にPdイオンを錯化剤水溶液中に全量加え金属粉末を分
散させた後還元剤を滴下する方法、還元剤水溶液中に分
散してPdイオンを滴下する方法、あるいは、分散した
金属粉末にPdイオンと還元剤を同時に滴下する方法を
用いてもよい。
【0011】
【発明の具体的開示】本発明を実施例に基づいて具体的
に説明する。なお本発明は以下の実施例に限定されな
い。
【実施例1】98%以上が粒径40μm以下で平均アス
ペクト比が33のNiフレーク(インコ社製:Nova
met HCA−1)80gをエタノール200ml、塩
酸50ml、水250ml(親水性有機溶剤40%、酸
10%)からなる水溶液に分散浸漬し1時間撹拌した。
これを中性になるまでデカンテーションにより洗浄を行
い、ろ別して500mlの水に再び分散浸漬したとこ
ろ、Niフレークは親水性を示し沈降した。これを撹拌
しながら塩化Pd5g/l、塩酸10ml/lの水溶液
20mlを加えて10分間撹拌し、Niフレーク表面に
Pdを置換析出させた。これをデカンテーションにより
中性になるまで洗浄を行い、以下に示したPd溶液に分
散浸漬し50℃に保ち次に記す還元剤を1時間かけて滴
下した。 めっき終了後、デカンテーションにより中性になるまで
洗浄を行い、ろ別して80℃で乾燥した。収量は98.
8gで、分析の結果Pdの被覆量は19.7%であっ
た。
【0012】
【実施例2】98%以上が粒径75μm以下で平均アス
ペクト比が37のCuフレーク(福田金属箔粉工業(株)
製:C−3)90gをメタノール250ml、硫酸50
ml、水200ml(親水性有機溶剤50%、酸10%)
からなる水溶液に分散浸漬し1時間撹拌した。これを中
性になるまでデカンテーションにより洗浄を行い、ろ別
して500mlの水に再び分散浸漬したところ、Cuフ
レークは親水性を示し沈降した。これを撹拌しながら塩
化Pd5g/l、塩酸10ml/lの水溶液20mlを
加え10分間撹拌し、Cuフレーク表面にPdを置換さ
せた。これを中性になるまでデカンテーションにより洗
浄を行い、以下に示したPd溶液に分散浸漬し50℃に
保ち還元剤を1時間かけて滴下した。 めっき終了後、デカンテーションにより中性になるまで
洗浄を行い、ろ別して80℃で乾燥した。収量は97.
9gで、分析の結果Pdの被覆量は9.8%であった。
実施例1、実施例2で得られたPd被覆Niフレークお
よびPd被覆Cuフレークを市販のアクリル樹脂塗料に
乾燥後の塗膜中の含有量が80%になるように混合し、
50μmの厚さでスクリーン印刷を行った。80℃で1
2時間乾燥後の厚さは32μmであった。
【0013】
【比較例】比較のために、実施例1で用いたNiフレー
ク、実施例2で用いたCuフレーク、更に95%以上の
粒径が75μm以下のAgフレーク、平均粒径 0.3μ
mのPd粉末、平均粒径 0.2μmのAu粉末も同様に
乾燥後の塗膜中の含有量が80%になるようにアクリル
樹脂塗料に混合し、50μmの厚さでスクリーン印刷を
行い、80℃で12時間乾燥し厚さ32μmの塗膜を得
た。得られた塗膜の電気特性を下記の項目について試験
した。その結果を表に示す。 1.表面抵抗 ・・・・・・・・・・・100mm□(塗膜の対向す
る2辺間の抵抗を測定) 2.耐湿性 ・・・・・・・・・・・・・120℃、2気圧の飽和水蒸
気中に1時間放置後のシシート抵抗 3.マイグレーション・・・・0.5mm のライン間に10
Vの直流電圧をかけながら、80℃で98%の相対湿度
中に放置してショートするまでの時間を測定。
【0014】
【発明の効果】電気特性ではAu粉末が最も優れている
が、コストが非常に高く汎用性がない。またPd粉末
は、単味の粉末としてはAuの次に優れておりコストも
Auより低いものの汎用性のあるレベルではなく、電気
特性もAuに比較して格段の差があるのでAuを用いな
ければならない場合が多々あった。Ni、Cu、Agの
各粉末に関しては、電気特性が満足できるレベルでなく
信頼性を必要とする用途には用いることができなかっ
た。本発明のPd被覆金属粉末はこれらに比較して、電
気特性はPdより優れておりほぼAuに近く、コスト的に
はPdの数分の1とAgに近いため汎用性があり、信頼
性を必要とする用途にも用いることができるため非常に
優れたものである。
【表1】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pd被覆を有するAl、Fe、Co、N
    i、Cu、Zn、Mo、Ag、Wの何れかの粉末からな
    る導電性フィラー。
  2. 【請求項2】 Pd被覆を有する金属粉末であって、そ
    の90%以上が粒径100μm以下である請求項1に記
    載の導電性フィラー。
  3. 【請求項3】 Pd被覆量が3〜50重量%である請求
    項1に記載の導電性フィラー。
  4. 【請求項4】 Pdで被覆される金属粉末の形状が平均
    アスペクト比(フレーク径/厚さ)5以上のフレーク状
    である請求項1に記載のPd被覆金属粉末。
  5. 【請求項5】 Pdで被覆された金属粉末の95%以上
    が粒径75μm以下である請求項1に記載の導電性フィ
    ラー。
  6. 【請求項6】 Pd被覆量が3〜30重量%である請求
    項1に記載の導電性フィラー。
  7. 【請求項7】 Pdで被覆される金属粉末がCuまたは
    Niの何れかである請求項1に記載の導電性フィラー。
  8. 【請求項8】 Pdで被覆されたAl、Fe、Co、N
    i、Cu、Zn、Mo、Ag、Wの何れの粉末からなる
    導電性フィラーの製造方法であって、前記金属粉末をア
    ルコール、ケトン、ジメチルスルホキシド、アセトニト
    リル、N,N−ジメチルホルムアミドからなる群から選
    ばれる1種または2種以上の親水性有機溶媒20〜60
    容量%と鉱酸またはホウフッ化水素酸、酢酸、クエン酸
    またはこれらのアンモニウム塩0.5〜20容量%(固体
    の場合は重量%)の混合物であってpH5以下のもので
    洗浄し、その後にそれ自身既知の方法でPdの無電解め
    っきを施すことからなる製法。
  9. 【請求項9】 親水性溶媒がメタノール、エタノール、
    プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、ジメチ
    ルスルホキシド、アセトニトリル、N,N−ジメチルホ
    ルムアミドから選ばれるものである請求項8に記載の製
    法。
  10. 【請求項10】 親水性溶媒に加えられる酸または塩
    が、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸、フッ化水素酸、ホウフッ
    化水素酸、酢酸、クエン酸またはそのアンモニウム塩で
    ある請求項8に記載の製法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002334611A (ja) * 2001-05-07 2002-11-22 Kawakado Kimiko 導電性粒子組成物
JP2011204531A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Sekisui Chem Co Ltd 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、異方性導電材料及び接続構造体
JP2011204530A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Sekisui Chem Co Ltd 導電性粒子、異方性導電材料及び接続構造体
JP2012190806A (ja) * 2007-11-01 2012-10-04 Hitachi Chem Co Ltd 導電粒子、絶縁被覆導電粒子及びその製造方法、異方導電性接着剤
JP2014201029A (ja) * 2013-04-08 2014-10-27 アオイ電子株式会社 回路基板およびサーマルプリントヘッド

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