JPH1129802A

JPH1129802A - 合金粉末とその製造方法ならびに該合金粉末を用いた導電ペーストと電子機器

Info

Publication number: JPH1129802A
Application number: JP9185572A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nikaido; 隆示二階堂; Nobuyuki Nishiyama; 信行西山; Akihisa Inoue; 明久井上
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Teikoku Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】低電気抵抗で表面の酸化およびエレクトロマ
イグレーションが起こり難い合金粉末、およびこの合金
粉末を使用した有用な導電性ペーストを提供する。【解決手段】合金粉末が、重量百分率でＣｕ_xＡｇ
_100-x（但し、８０≦ｘ≦９５）で示される組成を有す
るとともに、銀が銅に過飽和に固溶した組織を有し、表
面酸化膜の厚さが５ｎｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高導電性、耐酸化
性および耐マイグレーション性に優れた特性を有する合
金粉末およびこの合金粉末の製造方法ならびにこの合金
粉末を用いた導電ペーストと電子機器に関するものであ
り、この導電ペーストは、導電性接着剤、プリント回路
形成導電体、電磁シールド塗膜、接点材料などに利用さ
れる。

【０００２】

【従来の技術】従来、導電性粉末としてはカーボンブラ
ック粉、金・銀・パラジウムなどの貴金属粉末、銅・ニ
ッケルなどの卑金属粉末、あるいはこれらの金属からな
る合金が知られている。また、導電ペーストとしては上
記導電性粉末を有機または無機バインダー中に分散させ
た分散型導電ペーストが知られている。この分散型導電
ペーストは、導電性粉末と種々のバインダーを、必要に
応じて溶剤や添加剤とともに混練することにより調製さ
れる。一般的には、このペーストをスクリーン印刷など
の公知の方法により基板上などに塗布した後、塗膜を熱
処埋により固化させ、導電体皮膜を形成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】分散型導電ペーストに
用いることのできる導電性粉末の中で、カーボンブラッ
ク粉はそれ自体の導電性が低いので、低電気抵抗の導電
ペーストの調製には不向きである。銅・ニッケルなどの
卑金属分散導電体は、金属粉末調製時のみならず導電ペ
ーストとして使用している間にも、金属粉末表面の酸化
が徐々に進行する。このため、長期にわたる使用におい
ては、導電体の電気抵抗が漸増していくので信頼性に乏
しい。また、金・銀・パラジウムなどの貴金属、あるい
はそれらの合金からなる粉末は、長期にわたり安定で金
属粉末表面の酸化が少なく、良好な導電性を保つことが
できるが、金属自体が高価であるために導電ペーストも
高価になるという欠点がある。このため、貴金属として
は比較的安価な銀が、導電ペースト用粉末として一般的
に使用されてきている。

【０００４】ところが、銀を導電性粉末として用いた分
散型導電ペーストには、以下のような欠点がある。すな
わち、一対の導電体の間に水分が存在する状態で電圧を
印加した場合、電気化学反応により正電位の導電体側で
銀がイオン化し、負電位の導電体側に移動して析出す
る、いわゆるエレクトロマイグレーションを起こしやす
い。近年、電気回路の微細化が進み、導電体間の間隔は
狭くなってきており、上記エレクトロマイグレーション
により導電体間が短絡するという間題が発生していた。

【０００５】そこで、上記導電性粉末の欠点を解消する
ことを目的として、既に高圧アトマイズ法を用いて得ら
れる銀および銅系合金粉末とこれらの合金粉末を使用し
た導電体が提案されている。その例として、特開平３−
２４５４０４号、特開平３−２４５４０５号および特開
平４−３４５７０１号の各公報を挙げることができる。
これらの提案の目的は、導電性、耐酸化性および耐マイ
グレーション性に優れた合金粉末およびこの合金粉末を
用いた導電ペーストを提供することである。これらの公
報の主旨は、貴金属である銀と卑金属とを合金とするこ
とで、それぞれの長所を活かし短所を補うという、従来
からある発想に基づいており、高圧アトマイズ法を用い
て合金化することにより顕著な効果を得ることを特徴と
している。

【０００６】この高圧アトマイズ法とは、所望の組成の
合金を加熱溶解した合金溶湯を滴下し、これに向かって
ガスまたは水などの高速高圧流を噴出することにより合
金溶湯を分断し、粉末状に急冷凝固させるという方法で
ある。この高圧アトマイズ法を用いることにより合金内
部にどのような特徴が生じるかについての説明は詳しく
記載されていないが、例えば特開平３−２４５４０４号
公報においては、得られる合金粉末の銀の濃度が、合金
粉末の表面近くで合金粉末の表面に向かって次第に増加
していく領域があると記載されている。その理由とし
て、この公報においては、合金溶湯が急冷凝固する過程
で低融点である銀成分に富んだ液相が合金粉末の表面に
濃縮されるためと説明している。

【０００７】上記高圧アトマイズ法により調製される粉
末は、それ以前の導電性粉末に比較して良好な性質を有
するが、工業的にはまだ十分満足できるものではない。
本発明は、このような従来技術における実状に鑑みてな
されたもので、その目的は、低電気抵抗で表面の酸化お
よびエレクトロマイグレーションが起こり難い合金粉末
を提供すること、およびこの合金粉末を使用した有用な
導電ペーストを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、重量百分
率でＣｕ_xＡｇ_100-x（但し、８０≦ｘ≦９５）で示され
る組成を有するとともに、銀が銅に過飽和に固溶した組
織を有し、表面酸化膜の厚さが５ｎｍ以下である合金粉
末によって解決することができる。本発明の合金粉末
は、銀が銅に過飽和に固溶した組織を有しているので、
合金中の銅の含有率が比較的高いにも関わらず、長期使
用における合金粉末の表面酸化が進行し難い。

【０００９】係る合金粉末においては、銅と銀の比率
は、重量比で８０：２０ないし９５：５である。銅の割
合が８０より低いと、合金粉末は、銀が銅に過飽和に固
溶した組織と、銅が銀に過飽和に固溶した組織の２相組
織となってしまう。この、銅が銀に過飽和に固溶した組
織は、銀単独の性質を反映するため、エレクトロマイグ
レーションを起こしやすくなっている。逆に、銅の割合
が９５より高いと、合金粉末は、銅単独の性質を反映す
るため、表面酸化に対する長期安定性に乏しくなる。

【００１０】合金表面の酸化膜厚さについては、これを
５ｎｍ以下とした。酸化防止処埋を行わず調製された合
金粉末は、初期体積抵抗が３０×１０^-4Ωｃｍ以上とな
り、導電ペースト用分散導電体として十分な性能を有し
ていない。オージェ電子分析装置（ＡＥＳ）による酸化
膜厚測定により、この酸化防止処埋を行わず調製された
合金粉末表面の酸化膜厚さは７．５ｎｍ以上であること
が判明した。分散導電体として良好な初期体積抵抗は、
約１０×１０^-4Ωｃｍ以下であり、これを実現するため
の合金粉末表面の酸化膜厚さは、ＡＥＳの酸化膜厚測定
により５ｎｍ以下であることが判明したため、本発明に
おいては合金粉末表面の酸化膜厚さを５ｎｍ以下とし
た。

【００１１】この合金粉末は、偏平状またはフレーク状
の形態を持ち、その粒径は特に限定されないが、５ない
し１００μｍの範囲にあることが望ましい。粒径が１０
０μｍを超える合金粉末は、液滴の状態において表面積
と体積の比（比表面積）がかなり小さく、高速ガスでの
一次冷却の効果が小さくなってしまう。このため冷却速
度が遅くなり、合金粉末となった際、その組織が、銀が
銅に過飽和に固溶した組織と、銅が銀に過飽和に固溶し
た組織の２相に分離する恐れがある。逆に、粒径が５μ
ｍより小さい合金粉末は、十分な冷却速度は得られるも
のの、比表面積が非常に大きくなるため、表面酸化が急
激に進行し、導電性を損なう恐れがある。

【００１２】前記合金粉末は、溶湯ノズルから銅と銀と
からなる合金溶湯を流出させ、前記溶湯ノズル下方に設
置したガスノズルから噴出するガスによって前記流出合
金溶湯を分断するとともに一次冷却し、さらに生成した
合金液滴を、前記ガスノズルの下方に設置した回転冷却
体に衝突させて、銀が銅に過飽和に固溶した組織を有す
る合金粉末を生成し、ついで前記回転冷却体上に生成し
た前記合金粉末に添加剤を吹き付けて、この合金粉末表
面の酸化を防止し、合金粉末表面の酸化膜を除去するこ
とで、この合金粉末表面の酸化膜厚さを５ｎｍ以下とす
ることにより製造することができる。

【００１３】この製造過程において用いられる添加剤
は、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸の金属塩、
不飽和脂肪酸の金属塩、高級脂肪族アミン、有機チタネ
ート化合物、有機リン化合物、ヒドロキノン誘導体、オ
キシカルボン酸、オキシジカルボン酸、金属キレート形
成剤、フェノール化合物、Ｌ−アスコルビン酸誘導体、
アントラセンおよびその誘導体、ロジンより選ばれた１
種または２種以上の混合物であることが好ましい。添加
剤で処理されることで、合金粉末表面の酸化膜厚さは５
ｎｍ以下となる。

【００１４】こうして得られた合金粉末と、この合金粉
末同士を結合させるバインダーとを主成分として導電ペ
ーストを調製することができる。この導電ペーストは、
合金粉末１００重量部に対し、バインダーが５ないし１
００重量部添加されることが好ましい。バインダーの量
が少ないと、合金粉末を結合させておくには十分ではな
く機械的強度が著しく低下する。またバインダーの量が
多すぎると、粉末同士の接触が十分に起こらないので、
十分な導電性が得られない。

【００１５】前記バインダーは、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル、ウレタン樹
脂、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリカーボネート、鉛
ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラスよ
り選ばれた１種または２種以上の混合物であることが好
ましい。このようなバインダーを使用することで、合金
粉末同士を強固に結合させることができる。こうして得
られた導電ペーストは、例えば導電性接着剤、プリント
回路形成導電体、電磁シールド塗膜、接点材料など、電
子機器の導体部などに適用することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の合金粉末は、銀が銅に過飽和に固溶して
いる組織を有していることを特徴としている。このよう
な組織を持つ合金粉末は、原料の合金溶湯を分断すると
ともに、これを１０⁵℃／秒以上の冷却速度で急冷凝固
させることにより得ることができる。このような冷却速
度を達成するための方法の一例として、二段液体急冷法
が挙げられる。ここで、二段液体急冷法について図１を
用いて説明する。図１は、二段液体急冷法に用いられ
る装置の概略構成図であり、図中符号１は二段液体急冷
装置、符号２はるつぼ、符号３は熱電対、符号４はスト
ッパー、符号５は溶湯ノズル、符号６はガス噴射器、符
号７はガス噴射口、符号８は回転冷却体、符号９は添加
剤導入管、符号１０は合金溶湯である。

【００１７】るつぼ２中には、熱電対３を内部に収納し
た筒状のストッパー４が設けられている。また、るつぼ
２には、図示しない加熱源が設けられている。さらに、
るつぼ２の底面の開口部には、溶湯ノズル５が取り付け
られていて、溶湯ノズル５は筒状のストッパー４の下端
壁４ａで塞がれている。この溶湯ノズル５の下端部を囲
むようにガス噴射器６が設けられている。このガス噴射
器６には、図示しないガス供給源から窒素、アルゴンな
どの高圧ガスが供給されるようになっている。このガス
噴射器６は箱状の構造体であり、中央部は円筒状の挿入
部６ａで仕切られ、この挿入部６ａの下端部に、ガス噴
射器６の内部空間に開口するガスノズル７が形成されて
いて、この挿入部６ａの中に溶湯ノズル５が挿入され、
溶湯ノズル先端部周囲にガスノズル７が位置されてい
る。また、溶湯ノズル５の下方には、円錐駒状の回転冷
却体８が設けられ、この回転冷却体８の上部には、添加
剤を散布するための添加剤導入管９が設けられている。

【００１８】次に、二段液体急冷装置の使用方法につい
て説明する。最初に、所望の混合比の金属原料をるつぼ
２に入れ、高周波誘導加熱などの加熱手段により加熱し
て溶解し、合金溶湯１０とする。次に、るつぼ２の開口
部を開き、合金溶湯１０を溶湯ノズル５から滴下する。
同時に、高圧の不活性なガスを断熱膨張させて発生した
高速ガスをガス噴射器６に供給し、滴下された合金溶湯
に向かって、ガスノズル７から噴出することにより、合
金溶湯１０を分断、冷却するとともに高速で下方に吹き
付ける（一次冷却）。分断された合金溶湯１０は、回転
冷却体８に衝突して急冷凝固し、合金粉末となる（二次
冷却）。すなわち、合金溶湯１０は、ガスノズル７から
噴出したガスにより分断、冷却され、さらに回転冷却器
８に吹き付けられて急冷されることで、ごく短時間に固
化することになる。また、回転冷却体８に衝突すること
で、合金粉末は偏平状あるいはフレーク状とされるよう
になっている。さらに、回転冷却体８上に付着している
合金粉末に、添加剤導入管９から添加剤を散布すること
で、合金粉末の表面酸化を５ｎｍ以下に抑えるようにな
っている。こうして、本発明に好適に用いられる合金粉
末を製造することができる。

【００１９】二段液体急冷法の特徴は、一次冷却で合金
溶湯がその融点以下に冷却され、過冷却状態となった合
金溶湯の液滴が高速で移動し、二次冷却を受けることに
より１０⁵ないし１０⁶℃／秒もの急速冷却が可能になる
点にある。これが従来の高圧アトマイズ法と顕著に異な
る点であり、本方法は高圧アトマイズ法における冷却速
度（１０²ないし１０³℃／秒程度）に比較して冷却速度
が極めて大きいといえる。また、一般に高圧アトマイズ
法により得られる合金粉末は球形を呈するが、本方法で
調製される合金粉末は、二次冷却の際、回転冷却体８に
高速で衝突するために扁平状あるいはフレーク状とな
る。球形の合金粉末同士は、点でしか接触することがで
きないが、扁平状あるいはフレーク状の合金粉末同士
は、面で接触することが可能であり、このため合金粉末
を導電ペーストとした場合に、導電性を向上させること
ができる。

【００２０】次に、本発明の合金粉末を、二段液体急冷
法を用いて製造する条件について説明する。合金溶湯１
０は、るつぼ２中で１１００ないし１４００℃に保たれ
ている。効果的に合金溶湯１０を微粒液滴化する観点か
ら、断熱膨張させる前のガスの圧力は１０ｋｇ／ｃｍ²
以上必要であり、５０ｋｇ／ｃｍ²以上が好ましい。断
熱膨張させたガスの流速は、合金溶湯１０との衝突位置
において１００ｍ／秒以上必要であり、４００ｍ／秒以
上が好ましい。ここで使用するガスは、例えば窒素、ア
ルゴン、へリウムおよびそれらの混合ガスなどの不活性
なガスである。

【００２１】回転冷却体８の素材は、熱伝導が良好かつ
熱容量の大きな銅、鉄などが適しており、合金液滴の衝
突する表面には、高い硬度および耐熱性を得るため各種
メッキ、蒸着膜などの表面処理を施しておくことが好ま
しい。また、回転冷却体８の形状は頂角４５度以上、１
８０度以下が好ましい。回転冷却体８表面から合金粉末
を効果的に剥離、飛散させる観点から、その回転周速度
は２０ｍ／秒以上が好ましく、その表面温度は５０℃以
下に保つことが好ましい。

【００２２】次に、本発明における合金粉末表面の酸化
防止または酸化物除去方法について説明する。本発明に
おいて、合金粉末の酸化防止または酸化物除去は、粉末
表面の酸化が急激に進行すると考えられる、一次冷却と
二次冷却の間で行われることが好ましい。例えば、上記
二次冷却過程の回転冷却体８上で、添加剤導入管９より
合金粉末表面の酸化物を除去する、あるいは酸化を抑制
する添加剤を合金粉末に吹き付けることで行うことがで
きる。この添加剤導入管９の設置位置は図１に示された
位置に限定されるものではなく、生成した合金粉末全体
を添加剤で処理できる場所であればどこに設置してもよ
い。また、添加剤導入管９を複数本設置しても差し支え
ない。使用する添加剤の好ましい例としては、飽和脂肪
酸、不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸の金属塩、不飽和脂肪酸
の金属塩、高級脂肪族アミン、有機チタネート化合物、
有機リン化合物、ヒドロキノン誘導体、オキシカルボン
酸、オキシジカルボン酸、金属キレート形成剤、フェノ
ール化合物、Ｌ−アスコルビン酸誘導体、アントラセン
およびその誘導体、ロジンより選ばれた１種または２種
以上の混合物を挙げることができる。

【００２３】本発明の合金粉末の製造方法において、合
金粉末の酸化は、合金溶湯１０が溶湯ノズル５から滴下
された直後から、二次冷却を受け凝固するまでの、合金
が高温状態にある間に顕著に進行し、その後合金粉末が
常温まで冷却されたところでその進行がほぼ停止すると
されている。その時間は製造条件にもよるが、１０秒程
度とされているため、一般に行われている粉末調製後の
処理では表面酸化物除去が不十分であると考えられる。
本発明においては、添加剤吹き付け処理により酸化が顕
著に進行する粉末調製時の酸化防止が可能となるととも
に、本酸化防止処理によっても避けられない粉末表面の
酸化物は速やかに、かつ効果的に除去される。また、合
金粉末を上記添加剤と共に保存することにより、次工程
において加工するまでの合金粉末の表面酸化を防止する
ことができる。

【００２４】次に本発明の合金粉末を使用した導電ペー
ストについて説明する。本発明において、導電ペースト
に使用される合金粉末の粒子径は５ないし１００μｍの
範囲にあることが好ましい。合金粉末の粒子径が５μｍ
以下では、合金粉末の比表面積が大きくなり表面酸化が
進行しやすくなるため、ペーストの電気抵抗が高くな
る。また合金粉末の粒子径が１００μｍを越えると、合
金粉末の凝固時の冷却速度が低下し、所望の組織が得ら
れないおそれがある。合金粉末の粒子径が５ないし１０
０μｍの範囲にあれば、これに有機バインダーなどを加
えてインク、塗料、ペーストなどに問題なく加工でき
る。また、スクリーン印刷用ペーストでは、合金粉末の
粒子径は５ないし１０μｍの範囲にあることが好まし
い。

【００２５】本発明の導電ペーストは、合金粉末１００
重量部に対してバインダーの量が５ないし１００重量部
の範囲にあることが好ましい。バインダーの量が少ない
と、合金粉末を結合させておくには十分ではなく機械的
強度が著しく低下する。またバインダーの量が多すぎる
と、粉末同士の接触が十分に起こらないので、十分な導
電性が得られない。

【００２６】本発明において、好ましく用いられるバイ
ンダーの例としては、有機バインダーあるいは無機バイ
ンダーが挙げられる。有機バインダーとしては熱硬化性
樹脂、熱可塑性樹脂やそれらの混合物が挙げられる。こ
の混合物は、例えば複数の成分が完全に混じり合ってい
る状態であっても、ある成分が他の成分中に分散してい
る状態であってもよい。有機バインダーを使用する場
合、一般的には導電ペーストを接着させたい基板の材質
によって使用する有機バインダーを選定する。例えばフ
ェノール基板に導電ペーストを接着させたい場合、有機
バインダーとしては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
メラミン樹脂などやそれらの混合物を選定することが好
ましい。基板がポリエステルフィルムの場合は、ポリエ
ステル、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などやそれらの混
合物を選定することが好ましい。

【００２７】導電ペーストに射出成形性や粉体成形性を
付与させたい場合、有機バインダーとしてアクリル樹
脂、ポリカーボネートなどやそれらの混合物を選定する
ことが好ましい。無機バインダーの例としては、鉛ガラ
ス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラスなどが
挙げられ、これらの２種類以上の併用も可能である。ま
た、ペースト状に加工する段階で、有機バインダーを添
加することも可能である。

【００２８】本発明において、前記合金粉末は、前記バ
インダーおよび必要に応じて種々の材料を加えて、ペー
スト、塗料、インクなどの状態に加工される。例えば、
あらかじめ有機バインダーを溶媒に溶かし調製したビヒ
クルに前記合金粉末を投入し、ボールミル、三本ロール
ミルなどにより分散、混練させて前記ペーストを調製す
ることができる。前記ペースト調製工程のいずれかにお
いて、ペーストの諸特性を改善する公知のレベリング
剤、消泡剤、チキソトロピック剤、沈降防止剤などのう
ち、１種類もしくは２種類以上を添加、混合することが
できる。このようにして得られた導電ペーストは、導電
性接着剤、プリント回路形成導電体、電磁シールド塗
膜、接点材料などとして、電子機器の導体部を構成する
ことができる。例えば、導電ペーストを、スクリーン印
刷などの公知の方法により絶縁基板に塗布し、バインダ
ーの種類に応じた乾燥、例えば有機バインダーの場合は
自然乾燥、加熱硬化などにより固化させることで分散型
導電体を得ることができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもので
はない。（実施例１）銅に銀を５重量％混入した合金を原料とす
る金属粉末を、二段液体急冷法により調製した。このと
き、粉末粒径が５ないし１００μｍの範囲になるように
条件を調整した。また、添加剤はエタノール・５重量％
オレイン酸を用いた。得られた金属粉末１００重量部に
対して、フェノール樹脂溶液（住友ベークライト製、Ｐ
Ｃ２５）を２５重量部、カルビトールを２０重量部加
え、これらを三本ロールで混練し、導電ペーストを製造
した。（実施例２）銅に銀を１０重量％混入した合金を原料と
する金属粉末を、実施例１と同様に調製した。得られた
金属粉末、フェノール樹脂溶液、カルビトールを用い
て、実施例１と同様に導電ペーストを製造した。

【００３０】（実施例３）銅に銀を１５重量％混入した
合金を原料とする金属粉末を、実施例１と同様に調製し
た。得られた金属粉末、フェノール樹脂溶液、カルビト
ールを用いて、実施例１と同様に導電ペーストを製造し
た。（実施例４）銅に銀を２０重量％混入した合金を原料と
する金属粉末を、実施例１と同様に調製した。得られた
金属粉末、フェノール樹脂溶液、カルビトールを用い
て、実施例１と同様に導電ペーストを製造した。

【００３１】（比較例１）銅に銀を３重量％混入した合
金を原料とする金属粉末を、実施例１と同様に調製し
た。得られた金属粉末、フェノール樹脂溶液、カルビト
ールを用いて、実施例１と同様に導電ペーストを製造し
た。（比較例２）銅に銀を２３重量％混入した合金を原料と
する金属粉末を、実施例１と同様に調製した。得られた
金属粉末、フェノール樹脂溶液、カルビトールを用い
て、実施例１と同様に導電ペーストを製造した。

【００３２】（比較例３）銅に銀を１０重量％混入した
合金を原料とする金属粉末を、二段液体急冷法により調
製した。このとき、粉末粒径が１００μｍを超えるよう
に条件を調整した。また、添加剤はエタノール・５重量
％オレイン酸を用いた。得られた金属粉末、フェノール
樹脂溶液、カルビトールを用いて、実施例１と同様に導
電ペーストを製造した。（比較例４）銅に銀を１０重量％混入した合金を原料と
する金属粉末を、二段液体急冷法により調製した。この
とき、粉末粒径が５μｍ未満になるように条件を調整し
た。また、添加剤はエタノール・５重量％オレイン酸を
用いた。得られた金属粉末、フェノール樹脂溶液、カル
ビトールを用いて、実施例１と同様に導電ペーストを製
造した。

【００３３】（比較例５）銅に銀を１０重量％混入した
合金を原料とする金属粉末を、二段液体急冷法により調
製した。このとき、粉末粒径が５ないし１００μｍの範
囲になるように条件を調整した。また、添加剤は使用し
なかった。得られた金属粉末、フェノール樹脂溶液、カ
ルビトールを用いて、実施例１と同様に導電ペーストを
製造した。（比較例６）銀粉末（徳力化学製、ＴＣＧ７）１００重
量部に対して、フェノール樹脂溶液（住友ベークライト
製、ＰＣ２５）を２５重量部、カルビトールを２０重量
部加え、これらを三本ロールで混練し、導電ペーストを
製造した。

【００３４】実施例１から４および比較例１から５につ
いて、合金粉末の組織、合金粉末圧粉体の初期体積抵抗
値、導電ペーストの体積抵抗増加率、合金粉末の表面酸
化膜の厚さの測定を行った。その結果を表１にまとめ
る。

【００３５】

【表１】

【００３６】まず、Ｘ線回折装置を使用し、実施例１か
ら４および比較例１から４で得られた合金粉末の組織を
同定した。測定は下記の条件で行った。管球：Ｃｕサンプリング幅：０．０２０度管電圧：４０ｋＶ走査速度：４．０００度／分管電流：３０ｍＡ

【００３７】表１中において、Ｃｕ（Ａｇ）は、銅中に
銀が過飽和に固溶した相の存在を示し、Ａｇ（Ｃｕ）
は、銀中に銅が過飽和に固溶した相の存在を示し、Ｃｕ
（Ａｇ）＋Ａｇ（Ｃｕ）は、これら２つの相が、ともに
存在することを示している。実施例１から４および比較
例１、４の合金粉末は、銅中に銀が過飽和に固溶した組
織のみを有していた。ところが、銅に銀を２３％混入し
た合金を原料とした比較例２と、粉末粒径が１００μｍ
を越えるように条件を調整した比較例３は、上記組織に
加えて銀中に銅が過飽和に固溶した組織が存在すること
を、Ｘ線回折のピークにより確認した。

【００３８】次に、実施例１から４および比較例１から
５で得られた合金粉末の、圧粉体の初期体積抵抗測定を
行った。粉体に１ｋｇの荷重を印加した状態で、下記の
条件で直流四端子法により測定した。試料充填寸法：直径１０ｍｍ×長さ４０ｍｍ印加電流：１０ｍｍＡ測定標点間：１０ｍｍ

【００３９】実施例１から４は１０×１０^-4Ωｃｍ程度
もしくはそれ以下と、導電ペースト用合金粉末として良
好な初期体積抵抗値を示した。ところが、比較例１では
３２×１０^-4Ωｃｍ、比較例２では４０×１０^-4Ωｃｍ
と、本発明の銅および銀の混合比率を外れた場合は初期
体積抵抗値の悪化が見られた。また、比較例３では７０
×１０^-4Ωｃｍ、比較例４では１２０×１０^-4Ωｃｍ
と、初期体積抵抗値がさらに悪化した。これは、比較例
３においては、合金粉末の粒子径が大きすぎ、単位体積
あたりの粉末接触面積が小さくなるため、比較例４にお
いては、粒子径が小さすぎて粉末の比表面積（表面積／
体積）が大きく、合金粉末の表面酸化が著しいためと考
えられる。

【００４０】次に、体積抵抗増加率の測定を行った。こ
れは、合金粉末の表面酸化の加速試験である。実施例１
から４および比較例１から５で得られた導電ペーストを
スクリーン印刷によりフェノール基板に塗布加熱硬化さ
せたサンプルを、大気中８０℃、１０００時間加熱し、
加熱後の体積抵抗値を、初期体積抵抗値を基準として百
分率で示したものを体積抵抗増加率とした。実施例１か
ら４では１０００時間後の体積抵抗の増加が３１ないし
３８％と小さいが、比較例１から４では７７ないし１８
０％と表面酸化の進行が実施例と比較して著しく、長期
にわたる耐表面酸化性に乏しいことがわかった。

【００４１】次に、表面酸化膜厚さの測定を行った。測
定は実施例１から４および比較例１から４の合金粉末の
酸化物除去添加剤を洗浄、乾燥した後、速やかにオージ
ェ電子分析装置（ＡＥＳ）により下記の方法で行った。装置：アルバック・ファイ製５９０Ａ試料の固定：Ｉｎ箔に合金粉末を埋め込み固定加速電圧：５ｋＶ試料電流：２０ｎＡ傾斜：４５度エッチング条件：Ａｒイオンを２ｋＶで加速して試料表
面よりエッチング

【００４２】上記条件にてエッチングを行い、それぞれ
の合金粉末の、酸素の原子分率の深さ方向の情報を得
た。通常、合金の表面ほど酸素分率が高く、内部に進む
に従い酸素分率は滅少していくようになっている。本測
定においては、酸素分率が合金粉末内部の酸素溶存量と
一致する深さを表面酸化膜厚さと規定した。Ｓｉ０₂の
エッチング速度（約７．５ｎｍ／分）を用いて、合金粉
末の表面酸化膜厚さを算出した。実施例１から４では、
表面酸化膜厚さは２．３ｎｍないし３．０ｎｍと計算さ
れた。ところが、比較例１から４ではいずれも、表面酸
化膜厚さは７．５ｎｍ以上あることがわかった。

【００４３】次に、本発明合金粉末を製造する際に用い
られる添加剤の効果について説明する。実施例２と、こ
れと同様の組成、組織、粒径を有しながら、添加剤処理
を施さなかった比較例５とを比較した。表１に示すよう
に、添加剤処埋を施さなかった比較例５は、施した実施
例２に比べて初期の体積抵抗率が高く、また、長期使用
における劣化しやすさを示す体積抵抗増加率も高くなっ
ている。よって、本発明の合金粉末は、その組成、組
織、粉末粒径および凝固時の添加剤処理の相乗効果によ
り、導電ペースト用粉末としての優れた特性が得られる
ことがわかった。

【００４４】次に、分散型導電体のエレクトロマイグレ
ーション試験について説明する。実施例２で得られたペ
ーストを２００メッシュスクリーンにて印刷し、図２に
示す試験パターンを得た。また、比較例６で得られたペ
ーストも同様に２００メッシュスクリーンにて印刷し、
図２に示す試験パターンを得た。これらのパターンの並
行する二線間に、保護回路付直流電源１１にて５Ｖが印
加されるようにした後、二線間に市販の蒸留水を滴下
し、二線間が短絡するまでの時間を測定したところ、実
施例２のペーストを使用したパターンは、短絡までの時
間に６０秒を要したのに比べ、比較例６のペーストを使
用したパターンは、銀のマイグレーションにより２秒で
短絡した。

【００４５】次に、本発明の導電ペーストを電子機器に
適用した例について述べる。実施例１で製造した合金粉
末とフェノール樹脂を、重量比で９０：１０の割合で混
合した。この混合物１に対してカルビトールを０．１な
いし０．２の割合で加えて粘度調整することにより、印
刷用ペーストを製造した。この印刷用ペーストを、スク
リーン印刷機を用いてポリエステルフィルム上に印刷、
焼成することにより、図３に示すノートブック型パーソ
ナルコンピューター用のポインティングデバイス用回路
基板を得た。この印刷された回路パターンの抵抗率は８
×１０^-4Ωｃｍであり、８０℃、５００時間の耐熱試験
および６０℃、湿度９０％、５００時間の耐湿試験にお
ける抵抗率の変化はともに３０％以下であった。

【００４６】得られたポインティングデバイス用回路基
板２１上の回路パターン２３に、集積回路２４、コンデ
ンサ２５、抵抗器２６、コネクタ２７、ダイオードアレ
イ２８、電解コンデンサ２９をハンダ付けした。図４
は、集積回路２４を回路パターン２３にハンダ付けした
部分の拡大側面図である。ポリエステルフィルム２２上
の回路パターン２３のハンダ付け部分に、あらかじめハ
ンダ付け用ペースト３０を印刷しておき、この上に集積
回路２４のリード端子３１を乗せ、ハンダ３２で固定し
た。その他の部品においても同様の方法でハンダ付けを
行うことで、ノートブック型パーソナルコンピューター
用のポインティングデバイス用回路が得られた。

【００４７】

【発明の効果】上述のごとく、本発明の合金粉末は、Ｃ
ｕ_xＡｇ_100-x（但し８０≦ｘ≦９５）で示される組成
（重量％）を有するとともに、銀が銅に過飽和に固溶し
た組織を有し、表面酸化膜厚さが５ｎｍ以下というもの
であって、銅と銀がそれぞれの欠点を補い合うことで、
酸化しにくく、長期安定性に優れた合金粉末を安価に得
ることができる。このような合金粉末は、合金溶湯をガ
スにより分断するとともに一次冷却し、生成した合金液
滴を回転冷却体に衝突させることにより二次冷却すると
ともに偏平固化させる、二段液体急冷法により得ること
ができる。上記二段液体急冷法においては、添加剤を回
転冷却体上の合金粉末に吹き付けて、この合金粉末表面
の酸化防止または表面酸化物の除去を行うことで、前記
合金粉末表面の酸化膜厚さを５ｎｍ以下とすることがで
きる。

【００４８】上記合金粉末と、バインダーを主成分とす
る導電ペーストの、合金粉末とバインダーの比率は、合
金粉末１００重量部に対してバインダーの量が５ないし
１００重量部の範囲にあることが好ましい。上記合金粉
末バインダーを主成分として作成した導電ペーストは、
使用初期の段階から長期にわたり導電性が良好である。
また、上記合金粉末を使用した導電ペーストには銀が含
有されているにも関わらず、急速凝固により銀が銅に過
飽和に固溶されているため、銀はイオン化し難く、エレ
クトロマイグレーションが起こりにくくなっている。さ
らに、本発明の導電ペーストを電子機器に適用すると、
抵抗率が低く、耐熱性、耐湿性に優れたファインパター
ンの回路などを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】二段液体急冷法に用いられる装置の概略構成
図。

【図２】マイグレーション試験に用いられる試験パタ
ーンの構成図。

【図３】本発明の導電ペーストを電子機器に適用して
得られた回路図。

【図４】集積回路２４を回路パターン２３にハンダ付
けした部分の拡大側面図。

【符号の説明】

１二段液体急冷装置２るつぼ３熱電対４ストッパー５溶湯ノズル６ガス噴射器７ガスノズル８回転冷却体９添加剤導入管１０溶湯合金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者二階堂隆示東京都大田区雪谷大塚町１番７号アルプス電気株式会社内 (72)発明者西山信行東京都中央区八重洲１丁目９番９号帝国ピストンリング株式会社内 (72)発明者井上明久宮城県仙台市青葉区川内元支倉35番地川内住宅11−806

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量百分率でＣｕ_xＡｇ_100-x（但し、８
０≦ｘ≦９５）で示される組成を有するとともに、銀が
銅に過飽和に固溶した組織を有し、表面酸化膜の厚さが
５ｎｍ以下であることを特徴とする合金粉末。
【請求項２】溶湯ノズルから銅と銀とからなる合金溶
湯を流出させ、前記溶湯ノズル下方に設置したガスノズ
ルから噴出するガスによって前記流出合金溶湯を分断す
るとともに一次冷却し、さらに生成した合金液滴を、前
記ガスノズルの下方に設置した回転冷却体に衝突させ
て、銀が銅に過飽和に固溶した組織を有する合金粉末を
生成し、ついで前記回転冷却体上に生成した前記合金粉
末に添加剤を吹き付けて、該合金粉末表面の酸化防止、
該合金粉末表面の酸化膜除去を行うことで、該合金粉末
表面の酸化膜厚さを５ｎｍ以下としたことを特徴とする
合金粉末の製造方法。
【請求項３】前記添加剤が、飽和脂肪酸、不飽和脂肪
酸、飽和脂肪酸の金属塩、不飽和脂肪酸の金属塩、高級
脂肪族アミン、有機チタネート化合物、有機リン化合
物、ヒドロキノン誘導体、オキシカルボン酸、オキシジ
カルボン酸、金属キレート形成剤、フェノール化合物、
Ｌ−アスコルビン酸誘導体、アントラセンおよびその誘
導体、ロジンより選ばれた１種または２種以上の混合物
であることを特徴とする請求項２記載の合金粉末の製造
方法。
【請求項４】請求項１記載の合金粉末１００重量部に
対し、バインダーを５ないし１００重量部添加したこと
を特徴とする導電ペースト。
【請求項５】前記バインダーが、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル、ウレタン樹
脂、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリカーボネート、鉛
ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸鉛ガラスよ
り選ばれた１種または２種以上の混合物であることを特
徴とする請求項４記載の導電ペースト。
【請求項６】請求項４記載の導電ペーストにより形成
した導体部を備えたことを特徴とする電子機器。