JPH0982133A

JPH0982133A - 導電粉体の製造法

Info

Publication number: JPH0982133A
Application number: JP7233850A
Authority: JP
Inventors: Keizo Hirai; 圭三平井; Hiroshi Wada; 和田　　弘; Akihiro Sasaki; 顕浩佐々木; Hideaki Uehara; 秀秋上原
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】安価で導電性、ポットライフ、耐マイグレー
ション性、耐酸化性等に優れた導電粉体の製造法を提供
する。【解決手段】平均粒径が１〜１００μｍの略球形金属
粉の表面に、有機溶剤に不溶又は溶解しにくく３０℃で
それぞれが固体である有機系潤滑剤、有機系酸化防止剤
又は導電性高分子の１種以上を略球形金属粉９５重量部
以上１００重量部未満に対して０を超え５重量部以下の
割合で被覆し、ついで偏平状に変形する導電粉体の製造
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気回路形成用の導
電性ペーストなどに適した導電粉体の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、配線板、電子部品等の配線導体を
形成する方法として、電子材料、１９９４年１０月号の
４２〜４６頁に記載されているように金、銀、パラジウ
ム、銅、アルミニウム等の導電性金属粉末を導電粉体と
し、これに樹脂、ガラスフリット等のバインダ及び溶剤
を加えてペースト状にした導電性ペーストを塗布又は印
刷して形成する方法が一般的に知られている。

【０００３】各種導電性金属粉末のうち、金は極めて高
価であるため、高い導電性が要求される分野では銀が、
それ以外の分野では銅が導電粉体として用いられること
が多い。しかしながら、銀は金やパラジウムについで高
価であり、また、水分の存在下で直流電圧が印加される
と、電極や配線導体にマイグレーションと称する銀の電
析が生じ、電極間又は配線間が短絡するという重大な問
題点が生じる。

【０００４】一方、銅は安価であり、比較的マイグレー
ションが生じにくいが、導電性ペーストを加熱する際、
空気及びバインダー中の酸素により銅粒子表面に酸化膜
を形成して導電性を悪化させるという問題点がある。こ
のため、導体の表面に防湿塗料を塗布したり、導電性ペ
ーストに腐食、酸化防止剤を添加するなどの方策が検討
されているが、十分な効果が得られるものではなかっ
た。

【０００５】さらに銅ペーストには現在、粉体の接触抵
抗を下げるため、表面が酸化されていない樹枝状の銅粉
が多用されている。これに対して比較的安価にもかかわ
らず、略球形状の粉体は粉体同士の接触面積が小さく高
抵抗になるためほとんど使用されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、安価で導電
性、ポットライフ、耐マイグレーション性、耐酸化性等
に優れた導電粉体の製造法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、平均粒径が１〜１００μｍの略球形
金属粉の表面に、有機溶剤に不溶又は溶解しにくく３０
℃でそれぞれが固体である有機系潤滑剤、有機系酸化防
止剤又は導電性高分子の１種以上を該略球形金属粉９５
重量部以上１００重量部未満に対して０を超え５重量部
以下の割合で被覆し、ついで偏平状に変形することを特
徴とする導電粉体の製造法に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明における平均粒径が１〜１
００μｍの略球形金属粉は、低価格という観点から、導
電性を有する非貴金属で、例えば銅、ニッケル等を用い
ることが好ましい。本発明において略球形金属粉とは、
その形状が大略球形の金属粉を意味し、このような略球
形金属粉はアトマイズ法によって得られる略球形銅粉な
どが、特性のばらつきが小さく、比較的低価格であるの
で好ましい。その平均粒径は小さいほど低抵抗となり、
ペーストの印刷性も向上するので好ましく、その上限は
１００μｍ、好ましくは２０μｍ、さらに好ましくは６
μｍとされ、１００μｍを越えると抵抗と印刷性が著し
く悪化するという欠点が生じ、１μｍ未満であると粉体
価格が上がるという欠点がある。

【０００９】略球形金属粉の表面に被覆する有機系潤滑
剤、有機系酸化防止剤又は導電性高分子は、有機溶剤に
不溶又は溶解しにくく３０℃で固体であることが必要と
され、これらが有機溶剤に溶解するか又は溶解し易く３
０℃以下の温度で液体のものは、ペースト化したときに
銅表面の酸化防止用保護膜としての効果がない。即ち酸
化防止用保護膜が形成されていないと、特に水分が存在
する場合、銅イオンが溶出して結合剤と反応し、ペース
トがゲル化するおそれがある。

【００１０】上記の条件を満たす有機系潤滑剤として
は、粉体同士の凝集を防止する効果が高く、亜鉛などに
よる汚染がない、ステアリン酸、パルチミン酸等の飽和
脂肪酸又はそれらの塩類を主成分としたものを用いるこ
とが好ましい。また有機系酸化防止剤としては、例えば
ベンゾトリアゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチア
ゾール、トリアゾール、イミダゾール、ピラゾール、チ
アゾール、インドール、プリン、テトラゾール等及びこ
れらの誘導体が用いられる。さらに導電性高分子として
は、例えばポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロー
ル、ポリパラフェニレンビニル、ポリチエニレンビニレ
ン、ポリパラフェニレン、ポリアズレン、ポリイソチア
ナフテン等及びこれらの誘導体又はテトラチアフルバレ
ン、テトラシアノキノジメタン、テトラチオテトラセ
ン、テトラセレノテトラセン等の有機導電性錯体及びこ
れらの誘導体が用いられる。

【００１１】有機系潤滑剤、有機系酸化防止剤又は導電
性高分子の１種以上の被覆量は、略球形金属粉９５重量
部以上１００重量部未満（望ましくは９９．９重量部以
下）に対して０を超え（望ましくは０．１重量部以上）
５重量部以下、好ましくは略球形金属粉９７重量部以上
１００重量部未満（望ましくは９９．９重量部以下）に
対して０を超え（望ましくは０．１重量部以上）３重量
部以下、さらに好ましくは略球形金属粉９９重量部以上
１００重量部未満（望ましくは９９．９重量部以下）に
対して０を超え（望ましくは０．１重量部以上）１重量
部以下とされ、略球形金属粉が９５重量部未満で有機系
潤滑剤、有機系酸化防止剤又は導電性高分子が５重量部
を超えると酸化防止用保護膜が厚く形成され、ペースト
硬化物の抵抗が極めて高くなる傾向がある。また有機系
潤滑剤、有機系酸化防止剤又は導電性高分子の１種以上
の被覆量が０であると略球形金属粉の表面に酸化膜を形
成して導電性を悪化させる。

【００１２】有機系潤滑剤、有機系酸化防止剤又は導電
性高分子の１種以上を被覆した略球形金属粉は、略球形
の状態では粉体粒子同士の接触点が少ないため導電性が
悪い。そのため乾式のボールミル、アトライタ等を用い
て偏平状に変形する必要性がある。なお偏平状にする
際、ボールミル内を５Torr以下、好ましくは１Torr以下
に減圧するか又はアルゴンガス、窒素ガス等の非酸化性
雰囲気中で処理することが好ましい。また非酸化性雰囲
気中で処理する場合、一度ボールミル容器内を排気して
から非酸化性ガスを充満させればより好ましい。

【００１３】偏平状に変形した導電粉体は、粉末同士の
接触面積を増加して導電性を高めるためにアスペクト比
は、３以上が好ましく、１０以上であればより好まし
く、１５以上であればさらに好ましい。アスペクト比
は、例えば、粘度の低い硬化性樹脂中に導電粉体の粒子
をよく混合し、静置して粒子を沈降させると共にそのま
ま樹脂を硬化させ、得られた硬化物を垂直方向に切断
し、その切断面に表れる粒子の形状を電子顕微鏡で拡大
して観察し、一つ一つの粒子の長径と短径を、少なくと
も１００の粒子について求め、粒子の最長径と最短径と
の比率（最長径／最短径）の平均値により求めたもので
ある。

【００１４】導電性ペーストは、上記の導電粉体の他に
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ヘキサメチレンテトラミン等の結合剤、ブチルセロ
ソルブ、テルピネオール、エチレンカルビトール、カル
ビトールアセテート等の溶剤及び必要に応じて銀粉末、
微小黒鉛粉末等の他の導電粉体、イミダゾール、アミン
類等の硬化剤などを添加して均一に混合して得られる。
結合剤及び溶剤の含有量は、導電ペーストに対して結合
剤が１０〜３０重量％及び溶剤が１０〜３０重量％の範
囲が好ましい。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。実施例１平均粒径が６．０μｍの略球形銅粉（日本アトマイズ加
工(株)製、ＳＦ−Ｃｕ）１９４ｇ及びステアリン酸６ｇ
を３kgのジルコニアボール（直径１０mm）と共に有効容
積１リットル、外径２００mmのジルコニア製ボールミル
に投入し、ボールミル内の空気をアルゴンガスで置換し
た後、５０rpmで４時間回転処理して偏平状銅粉を得
た。得られた偏平状銅粉のアスペクト比は１５であっ
た。

【００１６】上記のステアリン酸で被覆された偏平状銅
粉１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂
（群栄化学工業(株)製、商品名ＰＳ−２６０７）１５重
量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエ
ポキシ(株)製、商品名エピコート８２８）３重量部及び
ブチルセロソルブ１５重量部を加えて均一に混合して導
電性ペーストを得た。この導電性ペーストを３０℃で１
週間保持した後の粘度上昇率は３％であった。

【００１７】次いで該導電性ペーストを、厚さが２mmの
紙フェノール銅張積層板（日立化成工業(株)製、商品名
ＭＣＬ−４３７Ｆ）上に１００メッシュのスクリーンを
通して幅１mm及び長さ５０mmのテストパターンを印刷
し、大気中で１４０℃で３０分の条件で加熱硬化させ
た。得られたペースト硬化物の比抵抗は１３０μΩcmで
あった。

【００１８】一方上記とは別に該導電性ペーストをスラ
イドガラス上に幅３mmの電極を互いに２mm間隔となるよ
うに上記と同様の方法で６本印刷し、大気中１４０℃で
３０分の条件で加熱硬化させて電極を得た。次いで、電
極間にイオン交換水０．０５ｃｃ滴下して２０Ｖの直流
電圧を印加し、経過時間と電極間漏洩電流を測定するこ
とによって耐マイグレーション性を評価した。その結
果、２００μＡの漏洩電流が流れるまでに要した時間は
８０分であった。

【００１９】比較例１市販されている種々の銅粉を検討し、なかでも導電性に
優れる平均粒径が１０μｍの樹枝状銅粉（福田金属箔粉
工業(株)製）を導電粉として用い、偏平状に変形しない
以外は実施例１と同様の工程を経て導電性ペーストを得
た。以下実施例１と同様の方法で特性を評価した。その
結果、導電性ペーストの３０℃で１週間保持した後の粘
度上昇率は１５％、ペースト硬化物の比抵抗は１６０μ
Ωcm及び２００μＡの漏洩電流が流れるまでに要した時
間は４０分であった。

【００２０】比較例２ボールミルに投入する潤滑剤をステアリン酸に代えて融
点が１６．５℃でアルコールに可溶なカプリル酸を用い
た以外は実施例１と同様の工程を経てアスペクト比が１
５の偏平状銅粉を作製し、実施例１と同様の工程を経て
導電性ペーストを得た。以下実施例１と同様の方法で特
性を評価した。その結果、導電性ペーストの３０℃で１
週間保持した後の粘度上昇率は２０％、ペースト硬化物
の比抵抗は２５０μΩcm及び２００μＡの漏洩電流が流
れるまでに要した時間は６０分であった。

【００２１】実施例２平均粒径が６．０μｍの略球形銅粉（日本アトマイズ加
工(株)製、ＳＦ−Ｃｕ）１９３．５ｇ及びベンゾトリア
ゾール０．５ｇを３kgのジルコニアボール（直径１０m
m）と共に有効容積１リットル、外径２００mmのジルコ
ニア製ボールミル装置に投入し、ボールミル内の空気を
アルゴンガスで置換した後、５０rpmで１時間回転処理
した。次に、ステアリン酸６ｇを追加してさらに３時間
回転処理してアスペクト比が１５の偏平状銅粉を得た。
その後、実施例１と同様の工程を経て導電ペーストを得
た。以下実施例１と同様の方法で特性を評価した。その
結果、導電性ペーストの３０℃で１週間保持した後の粘
度上昇率は２％、ペースト硬化物の比抵抗は１００μΩ
cm及び２００μＡの漏洩電流が流れるまでに要した時間
は９０分であった。

【００２２】実施例３平均粒径が６．０μｍの略球形銅粉（日本アトマイズ加
工(株)製、ＳＦ−Ｃｕ）１９０ｇ、イミダゾール２ｇ及
びポリアニリン３ｇを３kgのジルコニアボール（直径１
０mm）と共に有効容積１リットル、外径２００mmのジル
コニア製ボールミル装置に投入し、容器内の空気をアル
ゴンガスで置換した後、５０rpmで１時間回転処理し
た。次に、ステアリン酸５ｇを追加してさらに３時間回
転処理してアスペクト比が１５の偏平状銅粉を得た。そ
の後、実施例１と同様の工程を経て導電性ペーストを得
た。以下実施例１と同様の方法で特性を評価した。その
結果、導電性ペーストの３０℃で１週間保持した後の粘
度上昇率は１％、ペースト硬化物の比抵抗は１２５μΩ
cm及び２００μＡの漏洩電流が流れるまでに要した時間
は９０分であった。

【００２３】実施例４平均粒径が６．０μｍの略球形銅粉（日本アトマイズ加
工(株)製、ＳＦ−Ｃｕ）１９０ｇ、ステアリン酸５ｇ及
びポリアニリン５ｇを３kgのジルコニアボール（直径１
０mm）と共に有効容積１リットル、外径２００mmのジル
コニア製ボールミル装置に投入し、容器内の空気をアル
ゴンガスで置換した後、５０rpmで４時間回転処理して
アスペクト比が１５の偏平状銅粉を得た。その後、実施
例１と同様の工程を経て導電性ペーストを得た。以下実
施例１と同様の方法で特性を評価した。その結果、導電
性ペーストの３０℃で１週間保持した後の粘度上昇率は
２％、ペースト硬化物の比抵抗は１０５μΩcm及び２０
０μＡの漏洩電流が流れるまでに要した時間は９０分で
あった。

【００２４】比較例３平均粒径が６．０μｍの略球形銅粉（日本アトマイズ加
工(株)製、ＳＦ−Ｃｕ）１７０ｇ、ステアリン酸１２
ｇ、ベンゾトリアゾール７ｇ及びポリアニリン１１ｇを
３kgのジルコニアボール（直径１０mm）と共に有効容積
１リットル、容器外径２００mmのボールミル装置に投入
し、容器内の空気をアルゴンガスで置換した後、５０rp
mで１時間回転処理してアスペクト比約２の偏平状導電
粉体を得た。その後、実施例１記載の方法で導電性ペー
ストを得て評価した。この導電性ペーストの３０℃で１
週間保持した後の粘度上昇率は２％、ペースト硬化物の
比抵抗は２８０μΩcm及び２００μＡの漏洩電流が流れ
るまでに要した時間は８０分となり、特に比抵抗が悪化
した。

【００２５】実施例６平均粒径が６．０μｍの略球形銅粉（日本アトマイズ加
工(株)製、ＳＦ−Ｃｕ）１４０ｇ、平均粒径が５．０μ
ｍの略球形ニッケル粉（高純度化学研究所製）５０ｇ、
ステアリン酸５ｇ、イミダゾール１ｇ及びポリアニリン
４ｇを３kgのジルコニアボール（直径１０mm）と共に有
効容積１リッシトル、外径２００mmのジルコニア製ボー
ルミル装置に投入し、容器内の空気をアルゴンガスで置
換した後、５０rpmで４時間回転処理してアスペクト比
が１５の偏平状銅粉を得た。その後、実施例１と同様の
工程を経て導電性ペーストを得た。以下実施例１と同様
の方法で特性を評価した。その結果、導電性ペーストの
３０℃で１週間保持した後の粘度上昇率は０％、ペース
ト硬化物の比抵抗は１２５μΩcm及び２００μＡの漏洩
電流が流れるまでに要した時間は約１２０分となり、ポ
ットライフと耐マイグレーション性が向上した。

【００２６】

【発明の効果】本発明の製造法によって得られる導電粉
体は、安価で、導電性、ポットライフ、耐マイグレーシ
ョン性、耐酸化性等に優れた導電粉体である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上原秀秋茨城県日立市東町四丁目13番１号日立化成工業株式会社茨城研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径が１〜１００μｍの略球形金属
粉の表面に、有機溶剤に不溶又は溶解しにくく３０℃で
それぞれが固体である有機系潤滑剤、有機系酸化防止剤
又は導電性高分子の１種以上を該略球形金属粉９５重量
部以上１００重量部未満に対して０を超え５重量部以下
の割合で被覆し、ついで偏平状に変形することを特徴と
する導電粉体の製造法。