JPS6331522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は金属粉末の製造方法、特に厚膜ペース
ト用に有用な金属粉末の製造方法に関する。 エレクトロニクス分野において、電子回路や抵
抗、コンデンサ、ICパツケージ等の部品を製造
するために、導体ペーストや抵抗ペーストなどの
厚膜ペーストが使用されている。これは金属、合
金や金属酸化物の粉末を、必要に応じてガラス質
結合剤やその他の添加剤と共に有機ビヒクル中に
均一に混合分散させてペースト状としたものであ
り、基板上に適用した後高温で焼付けするか、又
は比較的低温で加熱乾燥することによつて導体被
膜、抵抗被膜を形成する。 このような厚膜ペースト用金属粉末としては次
のような性質を有するものが望まれている。 緻密で均一な被膜を形成するため、塗料中で
の分散が良好であること。 不純物が少いこと。 不純物が多いと半導体とのオーム接合性、耐
腐食性、耐環境性その他の電気特性に悪影響を
及ぼすので、できるだけ低レベルに抑える必要
がある。 結晶性が良好であること。 特に高温焼成タイプのペーストでは結晶性が
良くないと焼成過程において金属粉末の焼結が
早すぎるため溶けたガラス質結合剤が基板側に
移行せず、接着不良となつたり、ガラスが膜表
面に浮いて導電性や半田付け性を阻害するなど
の問題を引起こす。従つて結晶性が良く、結晶
の方向が揃つていることが望ましい。 粒径がほぼ0.1〜10μｍの範囲で、粒子形状が
揃つていること。 従来の技術 厚膜ペーストに使用される金属粉末としては、
従来より金属化合物の溶液に還元剤を作用させて
湿式還元する方法、金属の溶湯をアトマイズする
方法、あるいは金属を真空中又は不活性ガス中で
蒸発させて微粉化する方法などが知られている。 発明が解決しようとする問題点 湿式還元法は、出発塩や還元剤の種類と濃度、
反応条件のコントロールにより種々の形状、粒径
の金属粉末を容易に製造できる利点があるもの
の、分散性の良好な粉末を得ようとすると普通解
膠剤を多く使用するので反応液からの固液分離が
困難になり、不純物量も増す。又結晶性を良好に
するためには反応速度を極めて遅くする必要があ
り、生産性が悪い。 アトマイズ法では、生成する粉末の粒径が大き
く、微粉化が困難である。又パラジウム、白金等
高融点の金属に関しては設備費が高くなる欠点が
ある。 蒸発法では逆に粒径が小さすぎ、又分散性の良
いものが得られない。更にこの方法はコストが高
く、かつ大量生産ができない。 従つてこれらの方法では、適度の粒度を有し、
塗料中での分散性及び結晶性が良好でしかも高純
度の金属粉末を得るのには限界がある。 本発明は厚膜ペースト用として前述の望ましい
性質を有する金属粉末を、容易にかつ低コストで
製造することを目的とする。 問題点を解決するための手段 本発明は、１種又は２種以上の金属塩を含む溶
液を噴霧して液滴にし、その液滴を該金属塩の分
解温度より高く、かつ金属の融点より高い温度で
あつて、しかも金属の融点以下の温度で金属が酸
化物を形成する場合にはその酸化物の分解温度よ
り高い温度で加熱して、該金属塩を熱分解し生成
した金属粒子を溶融することを特徴とする金属粉
末の製造方法である。尚本発明でいう金属粉末
は、単一の金属のみならず合金粉末をも含むもの
とする。 作 用 金属塩としては、加熱分解により目的とする金
属、例えば金、銀、白金、パラジウム等の貴金属
や銅、ニツケル、コバルト、鉄、アルミニウム、
モリブデン、タングステン等の卑金属又はこれら
の酸化物を析出するものであればいかなるもので
も良く、一例としてこれらの金属の硝酸塩、硫酸
塩、塩化物、アンモニウム塩、リン酸塩、カルボ
ン酸塩、金属アルコラート、樹脂酸塩などが挙げ
られる。単一金属について異なる複数の塩を併用
することもできる。２種以上の金属の塩を混合使
用しても良く、又複塩や錯塩を使用しても良い。
これら金属塩の１種又は２種以上を、水や、アル
コール、アセトン、エーテル等の有機溶剤あるい
はこれら混合溶剤中に溶解して金属塩溶液を作成
する。単一の金属の塩溶液を用いれば純金属粉末
が得られるが、合金を形成する２種以上の金属を
溶解した溶液を用いれば合金粉末を製造すること
ができる。尚混合する２種以上の金属が合金を生
成しないものであれば混合粉末が得られることも
ある。 金属塩溶液は、噴霧器により噴霧して液滴と
し、次いで金属塩の分解温度より高く、かつ金属
の融点より高い温度で加熱を行うことにより熱分
解され、生成した金属粒子が溶融されて、球状で
表面の平滑な金属粉末が生成する。得られた粉末
は結晶性が非常に良く、又塗料化した場合の分散
性も良い。分解温度が金属の融点より低温である
と、球状粉末ができず、密度も低いのでペースト
用には好ましくない。従つて少くとも融点より高
温で加熱する必要がある。望ましくは目的金属の
融点より100℃以上高温で加熱を行うのがよい。
又金属塩が分解する際、あるいは分解した後、金
属の融点より低い温度で酸化物を形成するような
金属においては、少くとも該酸化物が分解する温
度まで加熱することが必要である。尚、合金を形
成する２種以上の金属塩を形成する場合には、加
熱温度は塩の分解温度以上であつてかつ該金属を
構成成分とする合金の融点より高い温度であれば
よい。 本法において、加熱時の雰囲気としては金属の
種類、加熱温度などに応じて酸化性、還元性、不
活性雰囲気が適宜選択される。 金属粉末の粒径は金属塩の濃度、溶媒の種類及
び混合比、噴霧速度、噴霧液滴の大きさ、及び加
熱温度に依存するので、これらの条件を適宜設定
することにより容易にコントロールすることがで
きる。特に粒径に直接関係するとみられる噴霧液
滴のサイズについては、噴霧した液体を更に固体
の障害物や回転体に衝突させることによつて小さ
くすることができる。又溶媒の沸点が低いと加熱
時の沸騰により液滴の分裂が起こり易く、液滴が
微細化するため、生成する金属粉末の粒径が小さ
くなると考えられる。 本発明の金属粉末の製造方法について図面に基
づき説明する。第１図は金属塩溶液の噴霧及び熱
分解装置の一例を示すものであり、金属塩溶液Ａ
はタンク１から二重管式噴霧器２に送られ、電気
炉３で加熱されたセラミツク管４中に圧縮空気Ｂ
を用いて噴霧され、熱分解される。生成した金属
粉末はサイクロン５中に捕集される。 実施例 次に実施例及び比較例をあげて本発明を具体的
に説明する。 実施例 １ AgNO₃結晶をエタノール80％を含むエタノー
ル―水混合溶媒に溶解し、0.5mol/lの溶液を作成
した。この溶液を二重管式噴霧器を用いて二流体
ノズル内筒より2.0ml／分の流量で流出させると
同時に外筒より10l／分の流量で圧縮空気を流し、
電気炉で1100℃に加熱されたセラミツク管中に溶
液を噴霧した。このとき二流体ノズルの外側に二
次流として20l／分の割合で空気を流して、噴霧
された液滴がうまく加熱ゾーンに導かれるように
する。液滴は加熱ゾーンを通つて加熱分解され、
サイクロン及びガラスフイルターで捕集された。
得られた粉末は最大粒径1.7μｍ、最小粒径0.5μｍ
で、非常に結晶性が良く表面平滑な完全球形の
Ag粉末であつた。 比較例 １ 加熱温度を500℃及び900℃とする以外は実施例
１と同様にして、Ag粉末を製造した。いずれの
場合も球形の粒子は得られず、不定形で最大粒径
10μｍ、最小粒径1μｍであつた。 比較試験 実施例１と比較例１（加熱温度900℃）で製造さ
れたAg粉末及び湿式還元法で作つた最大粒径
1.5μｍ、最小粒径0.5μｍのAg粉末を用い、以下
の配合で導体ペーストを作成した。 Ag粉末 100ｇ ガラスフリツト ５ｇ Bi₂O₃ ８ｇ 有機ビヒクル 30ｇ これら３種のペーストをそれぞれアルミナ基板
上に印刷し、800℃で焼成し、通常の厚膜導体の
評価方法で試験を行つた結果を表１に示す。

【表】 表１から明らかなように、本発明によつて得ら
れたAg粉末は厚膜ペースト用粉末として優れた
特性を示す。即ち上のペーストの例では、スクリ
ーン印刷のためには理想的な粘度特性を有してお
り、印刷性が良好である。又従来より半田濡れ性
と接着強度とは相反する特性として知られていた
が、この結果からわかるように、従来法である湿
式還元法で製造した粉末を用いた場合よりも半田
濡れ性、接着強度共に優れていることがわかる。
これは本発明で作つたAg粉末が凝集がなく、ペ
ースト中での分散性に優れているため緻密な膜を
作ることができ、なおかつ個々の粒子の結晶性が
良いのでペースト焼成過程で焼結を遅くすること
ができ、その結果ガラスの基板への移行がスムー
ズに行われたためと思われる。 実施例 ２ AgNO₃及びPd（NO₃）₂を、メタノール50％を
含むメタノール―水混合溶媒に溶解し、0.5mol/l
の溶液を作つた。但しAgNO₃とPd（NO₃）₂の混
合割合は、AgとPdの重量比が８：２となるよう
にした。この溶液を、実施例１と同様にして、電
気炉で1200℃に加熱されたセラミツク管中に噴霧
し、捕集した。得られた粉末は最大粒径2.5μｍ、
最小粒径1.5μｍで結晶性の良い表面平滑な球状A
ｇ／Ｐｄ合金粉末であつた。 実施例 ３ HAuCl₄結晶をエタノールに溶解し、0.5mol/l
の溶液を作成した。この溶液を、実施例２と同様
にして噴霧熱分解し、最大粒径1.0μｍ、最小粒径
0.5μｍで結晶性の良い球状Au粉末を得た。 効 果 実施例からも明らかな通り、本発明の製法によ
れば球状で結晶性が良く、しかも高分散性の金属
粉末が製造できる。しかも湿式還元法と異なり固
液分離の必要がないので製造が容易であり、又純
度に影響を及ぼす添加剤を使用しなくてもすむの
でほとんど不純物を含まない高純度の粉末が得ら
れ、粒度の調整も容易である。従つて本発明によ
つて得られる金属粉末は特に厚膜ペースト用に好
適に使用できる。 更に本方法は簡単な装置で実施でき、製造コス
トも安く、大量生産できる利点がある。 尚、厚膜ペースト用の用途についてのみ説明し
たが、本法で製造される金属粉末は厚膜ペースト
だけでなく、装飾用、触媒用その他の用途にも有
効に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法で金属粉末を製造する
ために用いる装置の一例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １種又は２種以上の金属塩を含む溶液を噴霧
   して液滴にし、その液滴を該金属塩の分解温度よ
   り高く、かつ金属の融点より高い温度であつて、
   しかも金属の融点以下の温度で金属が酸化物を形
   成する場合にはその酸化物の分解温度より高い温
   度で加熱して、該金属塩を熱分解し生成した金属
   粒子を溶融することを特徴とする金属粉末の製造
   方法。 ２ ２種以上の金属の塩が、合金を形成する金属
   の塩である特許請求の範囲第１項記載の金属粉末
   の製造方法。 ３ 金属の融点が合金の融点である特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の金属粉末の製造方法。