TW202404720A - 銀粉的製造方法及銀粉以及導電性糊 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種能夠製備可獲得所期望的線寬與高度的配線圖案般的導電性糊的銀粉的製造方法及該銀粉。銀粉的製造方法包含:碎解步驟,藉由氣流式粉碎機2對凝聚銀粉進行碎解;以及分級步驟,藉由風力分級機3對碎解步驟後的銀粉進行分級,凝聚銀粉的水分量為2 wt%以上且20 wt%以下,在碎解步驟中將80℃以上且180℃以下的溫度的壓縮空氣作為供給空氣供給至氣流式粉碎機2,在分級步驟中,向風力分級機3供給氣流式粉碎機2的排氣與碎解步驟後的銀粉,排氣的溫度為30℃以上且容積絕對濕度為20 g/m
3以上。
Description
本發明是有關於一種銀粉的製造方法及銀粉以及導電性糊。
在專利文獻1中記載了銀粉及銀粉的製造方法。在所述銀粉的製造方法中,藉由在含有銀離子的水性反應體系中加入還原劑,使銀粒子析出,其後,對該水性反應體系進行過濾而獲得濾餅,藉由利用氣流乾燥裝置對該濾餅進行乾燥,獲得銀粉。
在專利文獻2中記載了銀粒子的製造方法。在所述銀粒子的製造方法中,在平均粒徑為亞微米的銀粒子的漿料中投入醇並攪拌後,進行過濾脫水,並乾燥而碎解。在所述銀粒子的製造方法中,乾燥處理可為熱風乾燥或真空乾燥的任一者,在熱風乾燥中,在30℃~100℃的熱風下放置過濾物即可。
在專利文獻3中記載了銀粉及其製造方法。在所述銀粉的製造方法中,對在含有銀離子的水性反應體系中加入還原劑使銀粒子還原析出而獲得的含銀的漿料進行過濾,在室溫下對水洗而獲得的濾餅進行脫水,在室溫下碎解而成為碎解粉,在室溫下進行分級而獲得銀粉。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2008-1974號公報
專利文獻2:日本專利特開2010-229481號公報
專利文獻3:日本專利特開2016-216824號公報
[發明所欲解決之課題]
塗佈導電性糊(以下有時簡單記載為糊)而製造的電子零件的配線或接點是藉由印刷等塗佈糊後,對其進行加熱(典型而言為煆燒)而獲得。對糊要求在將其塗佈並進行煆燒時,獲得所期望的線寬與高度的配線圖案。一般而言,在電子零件中,為了使配線部分以外的面積的最大化或電子零件的小型化,期望配線的細線化,為了使得即使使配線變細,電阻率亦不會變得過大,期望配線的高度高的配線圖案。
在包含銀粉作為導電材料的導電性糊中,為了實現如上所述的糊的性能,有時對銀粉中的銀粒子的表面性(例如,表面的形狀)進行控制。例如,有時在銀粉中的銀粒子的表面形成所期望的凹凸。然而,在現有的銀粉的製造方法中,有時無法獲得在銀粒子的表面具有所期望的凹凸的銀粉。因此,有時無法提供可獲得所期望的線寬與高度的配線圖案般的糊。
本發明是鑒於所述實際情況而成,其目的在於提供一種能夠製備可獲得線寬細且高度高的、所期望的線寬與高度的配線圖案般的導電性糊的銀粉的製造方法及該銀粉。
[解決課題之手段]
用於達成所述目的的本發明的銀粉的製造方法及銀粉以及包含該銀粉的導電性糊如下所述。
<1>一種銀粉的製造方法,包含:
碎解步驟,藉由氣流式粉碎機對凝聚銀粉進行碎解;以及
分級步驟,藉由風力分級機對所述碎解步驟後的銀粉進行分級,
所述凝聚銀粉的水分量為2 wt%以上且20 wt%以下,
在所述碎解步驟中,將80℃以上且180℃以下的溫度的壓縮空氣作為供給空氣供給至所述氣流式粉碎機,
在所述分級步驟中,將所述氣流式粉碎機的排氣與所述碎解步驟後的銀粉供給至所述風力分級機,
所述排氣的溫度為30℃以上且容積絕對濕度為20 g/m
3以上。
<2>如所述<1>所述的銀粉的製造方法,其中,藉由連結管將所述風力分級機與所述氣流式粉碎機連接,經由所述連結管而將所述氣流式粉碎機的排氣與所述碎解步驟後的銀粉自所述氣流式粉碎機供給至所述風力分級機。
<3>如所述<1>或<2>所述的銀粉的製造方法,更包含捕集步驟,所述捕集步驟藉由捕集機對所述分級步驟後的銀粉進行捕集,
在所述捕集步驟中,將所述風力分級機的排氣與所述分級步驟後的銀粉供給至所述捕集機。
<4>如所述<1>至<3>中任一項所述的銀粉的製造方法,其中,在所述分級步驟中,在使所述風力分級機抽吸外部氣體的同時進行分級。
<5>一種銀粉,其中,將雷射繞射式粒度分佈測定中的以體積基準求出的粒度分佈中的、自粒徑小的一側累積的累積10%直徑(μm)、累積50%直徑(μm)及累積90%直徑(μm)的值分別設為D10、D50及D90,
將自所述D90減去所述D10的差分值除以所述D50而得的值為1.0以下,
銀粒子的表面的500 nm×500 nm範圍的面粗糙度測定中的算術平均粗糙度Sa(nm)乘以所述D50的Sa×D50值為17000 nm
2以上。
<6>一種銀粉,其中,將雷射繞射式粒度分佈測定中的以體積基準求出的粒度分佈中的、自粒徑小的一側累積的累積10%直徑(μm)、累積50%直徑(μm)及累積90%直徑(μm)的值分別設為D10、D50及D90,
將自所述D90減去所述D10的差分值除以所述D50而得的值為1.0以下,
在銀粒子內具有封閉的空隙,
關於使用利用布厄特(Brunauer-Emmett-Teller,BET)一點法測定的比表面積(m
2/g),將真密度設為9.7 g/cm
3,藉由下述式(1)計算的BET直徑、與
所述銀粒子的表面的500 nm×500 nm範圍的面粗糙度測定中的算術平均粗糙度Sa(nm),
所述算術平均粗糙度Sa乘以所述BET直徑的Sa×BET直徑的值為13000 nm
2以上。
BET直徑=6/比表面積/真密度・・・式(1)
<7>如所述<5>或<6>所述的銀粉,其中,所述D50為0.4 μm以上且4.0 μm以下。
<8>一種導電性糊,包含如所述<5>至<7>中任一項所述的銀粉。
[發明的效果]
可提供一種能夠製備可獲得線寬細且高度高的、所期望的線寬與高度的配線圖案般的導電性糊的銀粉的製造方法及該銀粉。
基於圖式,對本發明的實施方式的銀粉的製造方法進行說明。
圖1中示出實現本實施方式的銀粉的製造方法的工廠100的流程。
在工廠100中,作為原料供給含有水分且在濕潤狀態下凝聚的銀粉、在構成該銀粉的銀粒子的表面具有凹凸的銀粉(以下,稱為凝聚銀粉)。所述凝聚銀粉例如可藉由濕式還原法製造。在工廠100中,所述凝聚銀粉被碎解、乾燥、分級及捕集,製造適合於製備導電性糊的銀粉。由工廠100製造的銀粉在一定程度上殘留了凝聚銀粉中的銀粒子的表面形狀。根據本發明,由工廠100製造的銀粉可較凝聚銀粉中的銀粒子的表面平滑化,並且在銀粒子的表面具有所期望的凹凸。
作為一例,作為原料的凝聚銀粉可藉由以下的濕式還原法製造。濕式還原法可設為如下方法:在含銀鹽的水溶液中加入鹼或錯合劑,生成含氧化銀的漿料或含銀錯鹽的水溶液後,加入福爾馬林等還原劑,使銀粉還原析出。另外,亦可藉由包括在含氧化銀的漿料或含銀錯鹽的水溶液中加入氫氧化鈉進行pH調整的處理的方法來製造。以下,將該些方法簡單記載為濕式還原法。另外,有時將銀粒子簡稱為粒子。再者,所謂銀粉,是指銀的粉體,且是銀粒子的集合體。
在濕式還原法中,較佳為防止銀粒子的結合,獲得單分散的銀粉。關於濕式還原法,為了獲得單分散的銀粉,可包括相對於還原析出後的銀漿料添加分散劑的處理、或者相對於包含使銀粒子還原析出之前的銀鹽與氧化銀中的至少一者的水性反應體系添加分散劑的處理。作為分散劑,可選擇脂肪酸、脂肪酸鹽、界面活性劑、胺基酸等有機酸、有機金屬、螯合形成劑及保護膠體中的任一種以上來使用。為了自所述銀漿料獲得乾燥的銀粉,需要經過過濾器壓製等固液分離步驟與乾燥步驟。在藉由濕式還原法還原析出的銀漿料中,即使在銀粒子單分散的情況下,將銀漿料經過過濾器壓製等固液分離步驟與乾燥步驟的銀粉亦凝聚,大多情況下難以用作導電性糊用銀粉。作為導電性糊用銀粉,大多欠佳的是在銀粉中混入粗粒。根據此種情況,作為自藉由濕式還原法還原析出的銀漿料獲得導電性糊用銀粉的方法,大多使用將所述銀漿料固液分離、乾燥、碎解,並經過用於將粗粒去除的分級的方法。
工廠100包含:供給機1、氣流式粉碎機2(以下,稱為粉碎機2)、風力分級機3(以下,稱為分級機3)、作為捕集機的旋風器(cyclone)4、集塵機5及鼓風機6。
在工廠100中,粉碎機2、分級機3、旋風器4、集塵機5及鼓風機6依次串聯地連接,通過粉碎機2、分級機3、旋風器4及集塵機5的氣流被鼓風機6抽吸。在粉碎機2與分級機3、分級機3與旋風器4、旋風器4與集塵機5各自的裝置間,銀粉較佳為被空氣輸送。
供給機1是將凝聚銀粉供給至粉碎機2的裝置。供給機1例如可使用螺旋式進給機。自供給機1供給至粉碎機2的凝聚銀粉的水分量設為2 wt%(質量%)以上且20 wt%以下。凝聚銀粉的水分量較佳為8 wt%以上且15 wt%以下,更佳為11 wt%以下。
粉碎機2是實現對凝聚銀粉進行碎解的碎解步驟的裝置。在粉碎機2中,藉由向粉碎機2的內部空間供給凝聚銀粉及壓縮空氣而對凝聚銀粉進行碎解。
在粉碎機2中,對凝聚銀粉進行碎解的壓縮空氣以經由與粉碎機2的內部空間連通的噴射噴嘴而向內部空間噴射的方式供給。噴射噴嘴例如設置於粉碎機2的下部,配置成向內部空間的下部區域噴射。噴射噴嘴亦可設置於粉碎機2的多個部位。在圖1中,噴射噴嘴設置於粉碎機2的上部與下部。
在碎解步驟中,向粉碎機2的噴射噴嘴供給的壓縮空氣(以下,將供給至噴射噴嘴的壓縮空氣稱為供給空氣或碎解空氣)在供給空氣的供給路中由加熱器22加熱並供給,以使進入至粉碎機2內的壓縮空氣的溫度成為80℃以上且180℃以下。進入至粉碎機2內的壓縮空氣的溫度較佳為設為150℃以下。關於向粉碎機2的噴射噴嘴供給的壓縮空氣的壓力,氣泵24的(加熱前的室溫下的)供給壓力的值例如可設為0.1 MPa以上且0.8 MPa以下,較佳為可設為0.4 MPa以上且0.6 MPa以下。
在粉碎機2中,凝聚銀粉自與壓縮空氣不同的路徑供給至粉碎機2的內部空間。對於供給,只要具有可將凝聚銀粉輸送至粉碎機2的內部般的機構即可,可在粉碎機供給口21設置噴射噴嘴而用作將碎解空氣與凝聚銀粉供給至粉碎機內的力。作為其他結構,亦能夠使用設置於粉碎機供給口21的文氏管或噴射器等供給機構。將凝聚銀粉供給至粉碎機2時使用的供給空氣可在供給空氣的供給路中藉由加熱器22加熱至80℃以上且180℃以下。關於供給空氣的壓力,氣泵24的(加熱前的室溫下的)供給壓力的值可設為0.1 MPa以上且0.8 MPa以下。
在粉碎機2的內部空間中,藉由自噴射噴嘴噴出的碎解空氣的剪切力、被碎解空氣加速的凝聚銀粉中的凝聚粒子彼此的碰撞及被碎解空氣加速的凝聚粒子與粉碎機2的槽內的壁面的碰撞,進行凝聚銀粉的碎解。再者,在本實施方式中,所謂凝聚銀粉中的凝聚粒子,是指所述濕式還原法中說明的單分散的銀粒子凝聚而成的二次粒子。
在碎解步驟中,藉由所述碰撞,在碎解的同時銀粒子的表面的凹凸減少,產生被削去的微細粒子,並且銀粒子的表面產生平滑化。在本實施方式中,粉碎機內的氣氛藉由凝聚銀粉中的水分因高溫的碎解空氣蒸發而成為有濕氣的氣體。在有濕氣的氣體內進行碎解步驟中的碎解的進行與表面的平滑化。一般而言,氣體中有水分的情況粒子容易凝聚。因此,與利用乾燥空氣對乾燥狀態的銀粉進行碎解的情況相比,在容易產生凝聚的狀態下進行碎解與表面的平滑化。其結果,預測亦容易產生碎解機內的凝聚粒子彼此的碰撞或被削去的微細粒子的再附著等。在本實施方式中獲得的銀粒子與先前的在水分量少的氣氛下進行了碎解步驟的銀粒子相比,在銀粒子表面具有大的凹凸。
作為粉碎機2,可列舉:連續地向內部空間供給壓縮空氣,在藉此產生的回轉流中實現碎解的直流噴射磨機(Current Jet Mill)(日清工程股份有限公司製造)、Sk Jet O Mill(清新(Seishin)企業股份有限公司製造)、超級噴射磨機(Super Jet Mill)(日清工程股份有限公司製造)或螺旋式噴射磨機(Spiral Jet Mill)(細川密克朗(Hosokawamicron)股份有限公司製造);內置分級轉子,藉由向在內部空間形成的流動層中供給壓縮空氣來實現碎解的反噴射磨機(Counter Jet Mill)(細川密克朗(Hosokawamicron)股份有限公司製造)或交叉噴射磨機(Cross Jet Mill)(栗本鐵工所股份有限公司製造)。
以下,例示粉碎機2為如下氣流式的粉碎機的情況進行說明:連續地向內部空間供給碎解空氣,在藉此產生的回轉流中實現碎解,且自粉碎機供給口21從與供給空氣不同的路徑將凝聚銀粉供給至粉碎機2的內部空間。
關於凝聚銀粉與供給空氣,調整為粉碎機2的排氣為溫度30℃以上且容積絕對濕度為20 g/m
3以上的比率而供給至粉碎機2。容積絕對濕度亦較佳為設為30 g/m
3以上。以下,將容積絕對濕度簡稱為絕對濕度。粉碎機2的排氣的溫度及絕對濕度例如可藉由使用溫度濕度計26對連結管23內的溫度及濕度(相對濕度)進行測定來求出。
分級機3是實現自碎解步驟後的銀粉進一步分開去除(所謂的分級)粗大粒(粗粉)或微粉的分級步驟的風力分級機。以下,例示分級機3將粗粉進一步分開去除的情況進行說明。
作為分級機3,可例示具有如下分級機構的分級機:以藉由氣流的供給或抽吸產生的回轉流所產生的離心力與沿抵抗離心力的方向流動的氣流的力的平衡進行分級。另外,可例示具有如下分級機構的分級機:以藉由旋轉轉子產生的離心力與沿抵抗離心力的方向流動的氣流的力的平衡進行分級。若列舉具體例,則可例示實現利用藉由高速空氣流的供給產生的回轉流所產生的離心力的分級的氣動精細分類器(Aero Fine Classifier)(日清工程股份有限公司製造)或利用藉由旋轉轉子產生的回轉流所產生的離心力的渦旋分類器(Turbo Classifier)(日清工程股份有限公司製造)等。
以下,例示分級機3是具有如下分級機構的風力分級機的情況進行說明:以藉由旋轉轉子產生的回轉流所產生的離心力與粉碎機2的排氣或與該排氣不同的氣流(例如,外部氣體)抵抗該離心力而被抽吸並朝向分級機排氣口39時的氣流的力的平衡進行分級。此處,粉碎機2的排氣與經過了碎解步驟的銀粉一起供給至分級機供給口31,所述其他氣流可由在與粉碎機2的排氣不同的路徑上被分級機3抽吸的氣體產生。再者,分級機3所抽吸的外部氣體較佳為未滿絕對濕度15 g/m
3,進而佳為絕對濕度12 g/m
3以下。分級機3所抽吸的外部氣體可設為溫度未滿30℃,且相對濕度未滿50%,相對濕度亦可設為40%以下。
向分級機3供給碎解步驟後的銀粉(由粉碎機2碎解的銀粉)及粉碎機2的排氣。分級機3的分級機供給口31可藉由連結管23而與粉碎機2的粉碎機排氣口29連接。藉此,碎解步驟後的全部銀粉與粉碎機2的全部排氣經由連結管23及分級機供給口31而供給至分級機3。即,在連結管23中,實現由粉碎機2的排氣的氣流進行的碎解步驟後的銀粉的空氣輸送。
在工廠100中,對在連結管23流通的粉碎機2的排氣進行控制,以使其溫度成為30℃以上且絕對濕度成為20 g/m
3以上。藉此,可實現如下銀粉的製造方法:可簡化乾燥步驟與碎解步驟的一體化所形成的步驟,並且能夠製備可獲得所期望的線寬與高度的配線圖案般的導電性糊。
另外,藉由對在連結管23流通的粉碎機2的排氣進行控制,以使溫度成為30℃以上且絕對濕度成為20 g/m
3以上,在分級機供給口31中為具有濕氣的氣體,但隨著分級步驟進行,外部氣體混合,藉此搬運銀粉的氣體的水分量逐漸減少。與此種搬運氣體的水分量的變化一起進行分級。一般而言,氣體中有水分的情況粒子容易凝聚,因此容易凝聚的銀粒子在分級初期容易作為粗粉排除。即,與利用乾燥空氣對乾燥狀態的銀粉進行分級的情況相比,可進行基於凝聚的容易度的銀粒子的篩選。
供給至分級機3的碎解步驟後的銀粉內,粗粉自粗粉排出口35排出。供給至分級機3的碎解步驟後的銀粉內的粗粉以外的部分與分級機3的排氣一起自分級機3的分級機排氣口39排出,藉由空氣輸送而自旋風器入口41供給(抽吸)至旋風器4。
在旋風器4中,實現藉由捕集機捕集自分級機3供給的銀粉的捕集步驟。此時,將微細粒子自銀粉除去。在旋風器4中,例如在下部的回收罐49等中回收銀粉。由旋風器4回收的銀粉是本實施方式的銀粉。
凝聚銀粉藉由粉碎機2中的碎解、分級機3中的分級及旋風器4中的捕集的過程中的固氣接觸,在碎解的同時進行乾燥。藉此,由旋風器4回收的銀粉較凝聚銀粉乾燥。在工廠100中,藉由將加熱至80℃以上且180℃以下的壓縮空氣供給至粉碎機2的內部空間,利用粉碎機2、分級機3及旋風器4進行銀粉的乾燥,由旋風器4回收的銀粉乾燥至不需要進一步的最終乾燥的程度(例如,銀粉的水分量為0.1質量%以下)。
旋風器4的排氣經由集塵機5而被鼓風機6抽吸從而排出至工廠100的系統外。在集塵機5中,對旋風器4的排氣進行過濾,對未被旋風器4捕集的微細的銀粉進行回收。
本實施方式的銀粉的製造方法以如上方式進行。
以下,對本發明的銀粉進行說明。
本發明的銀粉較佳為將雷射繞射式粒度分佈測定中的以體積基準求出的粒度分佈中的、自粒徑小的一側累積的累積10%直徑(μm)、累積50%直徑(μm)及累積90%直徑(μm)的值分別設為D10、D50及D90,將自所述D90減去所述D10的差分值除以所述D50而得的值為1.0以下。在所述值超過1.0的情況下,對於將銀粉糊化並煆燒而得的配線圖案,有時難以獲得所期望的線寬與高度的配線圖案。再者,自所述D90減去所述D10的差分值為可設為0.1 μm以上且4.0 μm以下。
構成銀粉的銀粒子較佳為在銀粒子內具有封閉的空隙。藉此,能夠降低用於獲得配線圖案的煆燒溫度。
構成銀粉的銀粒子的表面的500 nm×500 nm範圍的面粗糙度測定中的算術平均粗糙度Sa(nm)較佳為9 nm以上,進而佳為10 nm以上。在Sa未滿9 nm的情況下,對於將銀粉糊化並煆燒而得的配線圖案,有時難以獲得所期望的線寬與高度的配線圖案。在Sa過大的情況下,有糊化時的黏度變得過高之虞,Sa可設為40 nm以下。
關於使用銀粉的利用BET一點法測定的比表面積(m
2/g),將真密度設為9.7 g/cm
3,藉由下述式(1)計算的BET直徑、與構成銀粉的銀粒子的表面的500 nm×500 nm範圍的面粗糙度測定中的算術平均粗糙度Sa(nm),較佳為所述算術平均粗糙度Sa乘以所述BET直徑的Sa×BET直徑的值為13000 nm
2以上,進而佳為14000 nm
2以上。藉由設為該範圍,無論BET直徑的大小如何,與現有技術相比,均可縮窄將銀粉糊化並煆燒而得的配線圖案中的線寬。
BET直徑=6/比表面積/真密度・・・式(1)
關於銀粉,所述Sa乘以所述D50的Sa×D50的值較佳為17000 nm
2以上,進而佳為18500 nm
2以上。藉由設為該範圍,無論D50的大小如何,與現有技術相比,均可縮窄將銀粉糊化並煆燒而得的配線圖案中的線寬。
銀粉的所述D50較佳為0.4 μm以上且4.0 μm以下,進而佳為1.0 μm以上且3.0 μm以下,進一步佳為1.0 μm以上且2.5 μm以下。若銀粉的D50超過4.0 μm,則有時難以獲得窄寬度的配線圖案。在銀粉的D50未滿0.4 μm情況下,有時在糊化時糊的黏度過高而處理變得困難。就相同的理由而言,所述D90較佳為0.45 μm以上且7.0 μm以下,所述D10較佳為0.1 μm以上且3.8 μm以下。
銀粉的所述BET直徑較佳為0.3 μm以上且3.5 μm以下,進而佳為0.8 μm以上且3.0 μm以下,進一步佳為0.8 μm以上且2.5 μm以下。若銀粉的BET直徑超過3.5 μm,則有時難以獲得窄寬度的配線圖案。在銀粉的BET直徑未滿0.3 μm的情況下,有時在糊化時糊的黏度過高而處理變得困難。
藉由作為銀粉的所述BET直徑與所述D50之比的式(2)算出的值較佳為1.8以下,進而佳為1.6以下,進一步佳為1.5以下。在該值超過1.8的情況下,銀粉中的銀粒子的凝聚程度強,有時難以獲得所期望的線寬與高度的配線圖案、特別是窄寬度的配線圖案。
D50/BET直徑・・・式(2)
銀粉的水分量較佳為0.1質量%以下,進而佳為0.05質量%以下,進一步佳為0.01質量%以下。在銀粉的水分量超過0.1質量%的情況下,有在糊中銀粉凝聚而黏度上升或銀粉凝聚而印刷版堵塞從而斷線之虞。
本發明的導電性糊至少包含本發明的銀粉,可任意地含有有機黏合劑及溶劑。
有機黏合劑並無特別限定,例如可列舉:矽酮樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、苯氧樹脂、纖維素系樹脂(乙基纖維素、羥基丙基纖維素等)等。該些可為單獨,亦可為以兩種以上的任意比率的組合。
溶劑並無特別限定,例如可列舉:萜品醇、丁基卡必醇、酯醇、乙二醇、二乙二醇等醇系溶劑;丁基卡必醇乙酸酯、乙酸乙酯等酯系溶劑;甲苯、二甲苯、環己烷等烴系溶劑;甘油等。該些可為單獨,亦可為以兩種以上的任意比率的組合。
導電性糊中的本發明的銀粉的含量可設為80質量%以上,較佳為85質量%以上,另外,可設為95質量%以下,較佳為90質量%以下。
導電性糊中的有機黏合劑的含量可設為0.1質量%以上,較佳為0.2質量%以上,另外,可設為0.4質量%以下,較佳為0.3質量%以下。
導電性糊中的溶劑的含量可設為6質量%以上,較佳為7質量%以上,另外,可設為20質量%以下,較佳為15質量%以下。
導電性糊可含有玻璃膠、分散劑、界面活性劑、黏度調整劑、助滑劑等作為任意成分。太陽能電池的電極的製造中所使用的導電性糊較佳為含有玻璃膠,例如可列舉Pb-Te-Bi系、Pb-Si-B系等玻璃膠。
導電性糊的製造方法並無特別限定,可列舉將本發明的球狀銀粉、有機黏合劑、溶劑及視情況的任意成分混合的方法。混合的方法並無特別限定,例如可使用自轉公轉式攪拌機、超音波分散、分散器、三輥磨機、球磨機、珠磨機、雙軸捏合機等。
本發明的導電性糊例如可藉由網版印刷、平板印刷、光微影法等印刷、浸漬等而塗佈於基板上,形成塗膜。亦可藉由利用抗蝕劑的光微影等,將塗膜設為規定圖案形狀。
可對塗膜進行煆燒而形成導電膜。煆燒可在大氣氣氛下進行,亦可在氮等非氧化性氣氛下進行。可將塗膜的煆燒溫度設為600℃以上且800℃以下,較佳為690℃以上且740℃以下。煆燒時間可設為20秒以上且1小時以下,較佳為40秒以上且2分鐘以下。
以下,對本實施方式的銀粉的製造方法及在該製造方法中製造的銀粉的實施例進行說明。
(實施例1)
實施例1的銀粉以如下方式製造。
供於工廠100的凝聚銀粉以如下方式製造。在作為銀離子水溶液的包含47.5 kg的銀的硝酸銀水溶液2955 kg中,加入26 wt%的氨水溶液27.74 kg,將液溫設為28.3℃。進而加入作為還原劑的37 wt%福爾馬林水溶液154.6 kg並充分攪拌,獲得含有銀粉的漿料。
進而,在所獲得的漿料中加入5.0 kg的包含純水與0.54 kg的硬脂酸乳液的液體而獲得銀的漿料。對所述銀的漿料進行過濾、水洗後,進行加壓過濾而獲得銀粉(凝聚銀粉)。關於所獲得的銀粉的銀微粒子(原料粒子),利用掃描式電子顯微鏡觀察粒子剖面,結果在內部具有封閉的空隙。凝聚銀粉的水分量(乾燥損失量)為10.02 wt%。
將如下銀粉設為實施例1的銀粉,即,進而將凝聚銀粉在所述工廠100中碎解及乾燥,進而利用孔徑40 μm的篩子對由旋風器4捕集的銀粉進行篩處理並通過該篩子的銀粉。利用掃描式電子顯微鏡觀察實施例1、實施例2的銀粉的粒子剖面,結果在內部具有封閉的空隙。
表1中示出製造實施例1的銀粉時的工廠100的運轉條件。亦一併示出後述的實施例2、實施例3、比較例1、比較例2及參考例1。此處,供給空氣B是供給至粉碎機下部的噴射噴嘴的空氣,供給空氣A是供給至粉碎機上部的噴射噴嘴的空氣。
[表1]
環境 | 凝聚銀粉水分量 | 供給機 | 粉碎機 | 粉碎機排氣 | 分級機 | 鼓風機 | |||||||||
氣溫 | 相對濕度 | 供給速度 | 總供給量 | 供給空氣A | 供給空氣B | 溫度 | 溫度 | 相對濕度 | 絕對濕度 | 吸入風量 | 排氣風量 | ||||
℃ | % | wt% | kg/min | m 3/min | m 3/min | MPa | m 3/min | MPa | ℃ | ℃ | % | g/m 3 | m 3/min | m 3/min | |
實施例1 | 16 | 47 | 10.02 | 1.5 | 4.0 | 1.5 | 0.6 | 2.5 | 0.6 | 120 | 54 | 39 | 39 | 5.0 | 9.0 |
實施例2 | 16 | 47 | 10.02 | 1.2 | 3.2 | 1.1 | 0.4 | 2.1 | 0.4 | 130 | 36 | 92 | 39 | 5.8 | 9.0 |
比較例1 | 16 | 47 | 0.01 | 1.5 | 3.8 | 1.5 | 0.6 | 2.3 | 0.6 | 16 | 16 | 10 | 1.4 | 5.2 | 9.0 |
參考例1 (第一次) | 13 | 42 | 10.40 | 1.5 | 4.5 | 1.5 | 0.6 | 3.0 | 0.6 | 110 | 48 | 48 | 36 | 4.5 | 9.0 |
參考例1 (第二次) | 13 | 42 | 0.01 | 1.5 | 4.8 | 1.5 | 0.6 | 3.3 | 0.6 | 13 | 13 | 12 | 1.4 | 4.2 | 9.0 |
實施例3 | 11 | 44 | 7.83 | 1.0 | 4.0 | 1.5 | 0.6 | 2.5 | 0.6 | 150 | 65 | 13 | 21 | 5.0 | 9.0 |
比較例2 | 14 | 44 | 0.01 | 1.4 | 4.0 | 1.5 | 0.6 | 2.5 | 0.6 | 14 | 14 | 12 | 1.4 | 5.0 | 9.0 |
表1中,「環境」的項目中示出製造時的工廠100周圍的氣氛的氣溫(℃)及相對濕度(%)。是後述的分級機3所吸入的外部氣體的氣溫與相對濕度。
另外,表1中,在「凝聚銀粉水分量」的項目中示出所述凝聚銀粉的水分量(wt%)。
另外,表1中,在「供給機」的項目中示出自供給機1向粉碎機2供給凝聚銀粉時的供給速度(kg/min)。另外,在「粉碎機」的項目中,作為粉碎機2中的碎解條件,示出供給至粉碎機2的供給空氣的總空氣量(m
3/min)、供給至各噴射噴嘴的供給空氣的供給量(m
3/min)及其壓力(MPa)、及溫度(℃)。再者,總空氣量此處是向處於粉碎機的上部及下部的噴射噴嘴供給的供給空氣的總量。再者,總空氣量、供給至各噴射噴嘴的供給空氣的供給量是加熱前的值,且是由設置於供給路的流量計27測定的值,表示1氣壓0℃下的值(正常換算值)。表1中,粉碎機、溫度一欄的值是加熱器22的出口溫度,表示加熱後且供給至粉碎機前的供給空氣的溫度。
在以下的說明中,對於將供給空氣A及供給空氣B的溫度設為80℃以上的情況,設為在工廠100中進行了乾燥處理的情況來進行處理。在實施例1中,如表1所示,供給空氣A及供給空氣B的溫度設為120℃,因此在工廠100中進行乾燥處理。
另外,表1中,在「粉碎機排氣」的項目中示出粉碎機2的排氣的溫度(℃)、該排氣的相對濕度(%)及該排氣的絕對濕度(g/m
3)。
另外,表1中,在「分級機」的項目中,作為分級機3的條件,示出與粉碎機2的排氣分開地被分級機3抽吸的外部氣體的吸入風量(m
3/min)。再者,吸入風量表示正常流量。
另外,表1中,「鼓風機」的項目的排氣風量中示出鼓風機6中的排氣風量(m
3/min)的設定值。再者,排氣風量表示正常流量。
此處,表1中的被分級機3抽吸的外部氣體的吸入風量並非實測值,而是自鼓風機6的排氣風量減去供給至粉碎機2的總空氣量而求出的計算值。
(實施例2)
關於實施例2的銀粉,將如下銀粉設為實施例2的銀粉,即,與實施例1同樣地製造的凝聚銀粉(水分量:10.02 wt%)供於工廠100,與實施例1不同地變更工廠100的運轉條件進行碎解及乾燥,與實施例1同樣地利用孔徑40 μm的篩子對由旋風器4捕集的銀粉進行篩處理並通過該篩子的銀粉。表1中示出製造實施例2的銀粉時的工廠100的運轉條件。在實施例2中,如表1所示,供給空氣A及供給空氣B的溫度設為130℃,因此在工廠100中進行乾燥處理。
(比較例1)
比較例1的銀粉與所述實施例不同,不進行工廠100中的乾燥處理而製造。即,關於比較例1的銀粉,將如下銀粉設為比較例1的銀粉,即,與實施例1不同,藉由真空旋轉乾燥機對與實施例1同樣地製造的凝聚銀粉進行乾燥處理後,藉由亨舍爾型混合器攪拌並粗碎解,將經粗碎解凝聚的銀粉(水分量:0.01 wt%)與實施例1同樣地供於工廠100,與實施例1不同地變更工廠100的運轉條件而碎解並由旋風器4捕集的銀粉。表1中示出製造比較例1的銀粉時的工廠100的運轉條件。在比較例1中,如表1所示,供給空氣A及供給空氣B的溫度設為16℃,因此如上所述,在工廠100中未進行乾燥處理。另外,供給至分級機的作為粉碎機的排氣的空氣的絕對濕度變低。
(參考例1)
參考例1的銀粉與實施例1不同,在工廠100中進行兩次處理。即,將如下銀粉設為參考例1的銀粉,即,與實施例1同樣地製造的凝聚銀粉(水分量:10.40 wt%)供於工廠100,與實施例1不同地變更工廠100的運轉條件進行碎解及乾燥(第一次),與實施例1同樣地將由旋風器4捕集的銀粉(水分量:0.01 wt%)再次供於工廠100(第二次),再次利用孔徑40 μm的篩子對由旋風器4捕集的銀粉進行篩處理並通過該篩子的銀粉。
表1中示出製造參考例1的銀粉時的工廠100的運轉條件。再者,在表1中,將第二次供於工廠100的銀粉(在第一次處理中由旋風器4捕集的銀粉)的水分量記載於「凝聚銀粉水分量」的項目中。表1中,「參考例1(第一次)」表示工廠100的第一次處理時的運轉條件。另外,「參考例1(第二次)」表示工廠100的第二次處理時的運轉條件。在參考例1中,在第一次處理時在工廠100中進行乾燥處理(供給空氣A及供給空氣B的溫度為110℃),在第二次處理時在工廠100中未進行乾燥處理(供給空氣A及供給空氣B的溫度為13℃)。
接著,使用與所述實施例1、實施例2、比較例1及參考例1中使用的凝聚銀粉不同的凝聚銀粉,進而,亦變更工廠100的運轉條件,確認到所獲得的銀粉。
(實施例3)
實施例3的銀粉以如下方式製造。
首先,供於工廠100的凝聚銀粉以如下方式製造。在作為銀離子水溶液的包含38.9 kg的銀的硝酸銀水溶液2630 kg中,加入26 wt%的氨水溶液35.52 kg,將液溫設為32.0℃。進而加入作為還原劑的37 wt%福爾馬林水溶液171.2 kg並充分攪拌,獲得包含銀粉的漿料。
進而,在所獲得的漿料中加入4.05 kg的硬脂酸乳液而獲得銀的漿料。對所述銀的漿料進行過濾、水洗後,進行加壓過濾而獲得銀粉(凝聚銀粉)。利用掃描式電子顯微鏡觀察所獲得的銀粉的銀微粒子(原料粒子)的粒子剖面,結果在內部具有封閉的空隙。凝聚銀粉的水分量(乾燥損失量)為7.83 wt%。
將如下銀粉設為實施例3的銀粉,即,進而將凝聚銀粉在工廠100中碎解及乾燥,進而利用孔徑40 μm的篩子對由旋風器4捕集的銀粉進行篩處理並通過該篩子的銀粉。利用掃描式電子顯微鏡觀察實施例3的銀粉的粒子剖面,結果在內部具有封閉的空隙。
表1中示出製造實施例3的銀粉時的工廠100的運轉條件。在實施例3中,如表1所示,供給空氣A及供給空氣B的溫度設為150℃,因此在工廠100中進行乾燥處理。
(比較例2)
比較例2的銀粉與比較例1相同,不進行工廠100中的乾燥處理而製造。即,關於比較例2的銀粉,將如下銀粉設為比較例2的銀粉,即,與實施例3不同,藉由真空旋轉乾燥機對與實施例3同樣地製造的凝聚銀粉進行乾燥處理後,藉由亨舍爾型混合器攪拌並粗碎解,將經粗碎解的凝聚的銀粉(水分量:0.01 wt%)與實施例3同樣地供於工廠100,與實施例3不同地變更工廠100的運轉條件而碎解並由旋風器4捕集的銀粉。表1中示出製造比較例2的銀粉時的工廠100的運轉條件。在比較例2中,如表1所示,供給空氣A及供給空氣B的溫度設為14℃,因此如上所述,在工廠100中未進行乾燥處理。另外,供給至分級機的作為粉碎機的排氣的空氣的絕對濕度變低。
表2、表3中示出實施例、比較例及參考例的銀粉的評價值。以下,對表2、表3所示的各評價值進行說明。
[表2]
比表面積(Specific Surface Area,SSA) | D10 | D50 | D90 | (D90-D10)/D50 | 銀粉水分量 | 灼燒損失量 | 振實(TAP) | Sa | Sa×D50 nm 2 | BET直徑 μm | Sa×BET直徑 nm 2 | |
m 2/g | μm | μm | Μm | % | % | g/mL | nm | |||||
實施例1 | 0.50 | 1.06 | 1.65 | 2.51 | 0.88 | <0.01 | 0.67 | 5.3 | 11.5 | 18973 | 1.25 | 14394 |
實施例2 | 0.52 | 1.05 | 1.70 | 2.72 | 0.98 | <0.01 | 0.69 | 5.5 | 13.4 | 22844 | 1.20 | 16079 |
比較例1 | 0.43 | 1.10 | 1.90 | 3.10 | 1.05 | <0.01 | 0.66 | 5.2 | 8.3 | 15732 | 1.44 | 11911 |
參考例1 | 0.49 | 1.19 | 1.76 | 2.60 | 0.80 | <0.01 | 0.65 | 4.8 | 7.4 | 13042 | 1.27 | 9408 |
實施例3 | 0.40 | 1.68 | 2.38 | 3.45 | 0.74 | <0.01 | 0.52 | 5.7 | 11.5 | 27383 | 1.55 | 17814 |
比較例2 | 0.30 | 1.52 | 2.71 | 4.46 | 1.08 | <0.01 | 0.52 | 5.9 | 4.2 | 11340 | 2.21 | 9278 |
[表3]
Sz | Sp | Sv | Sq | |
nm | nm | nm | nm | |
實施例1 | 122.7 | 63.1 | 59.6 | 14.8 |
實施例2 | 125.0 | 54.3 | 70.8 | 17.2 |
比較例1 | 92.3 | 42.9 | 49.4 | 10.8 |
參考例1 | 78.4 | 38.8 | 39.6 | 9.6 |
實施例3 | 64.1 | 24.1 | 40.0 | 9.5 |
比較例2 | 51.8 | 18.5 | 33.4 | 5.6 |
表2中,「SSA」(m
2/g)是銀粉的比表面積。銀粉的比表面積採用利用BET法求出的BET比表面積。BET比表面積使用BET比表面積測定裝置(貿騰(Mountech)股份有限公司製造的麥克索蔔(Macsorb)HM-model 1210),於測定裝置內於60℃下流動10分鐘He-N
2混合氣體(氮30%)進行脫氣後,藉由BET一點法進行測定。
表2中,「BET直徑」(μm)是基於銀粉的BET比表面積(m
2/g)與銀粉的真密度(在本實施方式中使用9.7 g/cm
3作為真密度)藉由下式(1)求出的比表面積直徑。
BET直徑(μm)=6/比表面積/真密度・・・式(1)
表2中,「D10」(μm)、「D50」(μm)及「D90」(μm)表示關於雷射繞射式粒度分佈測定中的以體積基準求出的銀粉的粒度分佈,自粒徑小的一側累積的累積10%直徑(μm)、累積50%直徑(μm)及累積90%直徑(μm)的值。再者,所謂體積基準中的累積50%直徑,是指中值粒徑。以下,將累積10%直徑(μm)、累積50%直徑(μm)及累積90%直徑(μm)的值分別記載為D10、D50及D90。
作為銀粉的粒度分佈,採用由實現雷射繞射式粒度分佈測定的雷射繞射-散射式粒徑分佈測定裝置(麥奇克拜爾(Microtrac BEL)股份有限公司製造,麥奇克(Microtrac)MT-3300 EXII)測定的粒度分佈。
利用所述雷射繞射-散射式粒徑分佈測定裝置的粒度分佈的測定以如下方式進行。首先,將銀粉0.1 g加入至異丙醇(isopropyl alcohol,IPA)40 mL中進行分散。分散時使用超音波均質機(日本精機製作所股份有限公司製造,裝置名:US-150T;19.5 kHz,晶片直徑20 mm)。分散時間設為2分鐘。然後,將分散後的試樣供於所述雷射繞射-散射式粒徑分佈測定裝置,藉由附帶的分析軟體求出粒度分佈。
表2中,「(D90-D10)/D50」表示自D90減去D10而求出差分值,並將該差分值除以D50而得的值。所述值表示粒度分佈的擴展程度(粒度分佈的銳度),值越大粒度分佈越寬,值越小粒度分佈越尖銳。以下,有時將「(D90-D10)/D50」稱為銳度的值。
所謂表2中的「銀粉水分量」,是指經過分級步驟獲得的銀粉的水分量。表1中,「凝聚銀粉水分量」(%)及表2中的「銀粉水分量」(%)以如下方式求出。是將作為試樣的凝聚銀粉或銀粉10 g取至秤量瓶,在不蓋上蓋子的狀態下在90℃下乾燥3小時,將放冷40分鐘以上後的試樣的重量的減少量除以乾燥前的試樣的重量(10 g)而得的值乘以100求出的值。
表2中,「灼燒損失量」(%)採用以如下方式求出的值。首先,秤量銀粉3 g放入至磁性坩堝中,並加熱至800℃。然後,為了進行足以達到恆量的加熱,於800℃下加熱30分鐘。其後,冷卻銀粉並秤量,求出加熱後的質量(w)。灼燒損失量(%)是基於所述質量(w)藉由下式(2)求出的值。
灼燒損失量(%)=(3-w)/3×100・・・式(2)
表2中,「TAP」(g/mL)是銀粉的振實密度。銀粉的振實密度採用使用振實密度測定裝置(柴山科學公司製造的體積比重測定裝置SS-DA-2)求出的值。振實密度的測定以如下方式進行。秤量銀粉試樣30 g,放入至20 mL的試管中,以落差20 mm敲擊1000次。然後,求出敲擊後的試樣容積(cm
3)。振實密度(g/cm
3)是基於所述敲擊後的試樣容積(cm
3)藉由下式(3)求出的值。
振實密度(g/cm
3)=30(g)/敲擊後的試樣容積(cm
3)・・・式(3)
表2中,「Sa」(nm)是銀粒子表面的面粗糙度測定中的國際標準化組織(International Organization for Standardization,ISO)25178中規定的算術平均粗糙度。另外,表3中,「Sz」、「Sp」、「Sv」及「Sq」同樣地為ISO25178中規定的最大高度、最大峰高度、最大穀深度及均方根高度。該些值是基於由掃描式探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope,SPM)所得的形狀像而求出。具體而言,使用了SII奈米科技(SII NanoTechnology)股份有限公司製造的SPM(納諾庫特(Nano Cute)),懸臂使用了日立高新技術菲爾丁(Hitachi High-Tech Fielding)股份有限公司製造的SI-DF40P2。測定模式選擇了輕敲模式(tapping mode)(動態力顯微鏡(dynamic force microscope,DFM))。若詳述,則首先進行Q曲線測定,進行懸臂的調整。此時,確認到共振頻率為200 Hz至500 Hz的範圍與Q值為100至1000的範圍。懸臂的目標振動振幅設為1 V。接著,在SPM中獲取視野範圍5 μm的銀微粒子的形狀像及誤差訊號像。此時,振幅衰減率自動設定於-0.1~-0.2的範圍。另外,掃描頻率設定為0.6 Hz至1 Hz的範圍。回饋控制的參數設為自動設定。形狀像獲取時的畫素數設為256×256。然後,在藉由形狀像指定欲對粗糙度進行解析的範圍的基礎上,執行三次傾斜校正與平坦處理而將粒子的源自曲面的成分去除,藉此自動算出ISO25178中規定的粒子表面的算術平均粗糙度Sa及Sz、Sp、Sv、Sq的各值。此時,不進行截止處理。解析範圍設為一邊為500 nm的正方形的範圍(以下,記載為500 nm×500 nm範圍)。在進行解析時,隨機選擇10個粒子進行解析,算出該些的平均值。
表2中,「Sa×D50」(nm
2)是Sa乘以D50而求出的值。
表2中,「Sa×BET直徑」(nm
2)是Sa乘以BET直徑而求出的值。
圖2至圖5及圖7、圖8中分別示出實施例1、實施例2、比較例1、參考例1及實施例3、比較例2的銀粉的掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)像(20000倍)。在實施例1~實施例3的SEM像中,可知銀粒子表面有凹凸。關於在實施例1~實施例3的SEM像中觀察到的銀粒子表面的凹凸,推測由於藉由濕式反應生成的銀粒子表面的凹凸在碎解步驟、分級步驟中未被充分去除,而比較大地殘留於構成本發明的銀粉的銀粒子的表面,從而銀粒子表面的凹凸變得比較大。在比較例1、參考例1、比較例2的SEM像中觀察到的處於銀粒子的表面的凹凸與實施例的凹凸相比小。可推測其原因在於:圍繞著碎解步驟、分級步驟的銀粒子的氣氛的水分量少,因此銀粒子表面的凹凸在碎解步驟、分級步驟中被充分除去,結果與實施例相比,銀粒子表面的凹凸變小。實施例、比較例、參考例的銀粒子表面的凹凸程度反映至該些的Sa值。
以下,使用實施例、比較例及參考例的銀粉製備導電性糊,進而進行細線評價(電致發光(electroluminescence,EL))。
使用實施例1~實施例3、比較例1~比較例2及參考例1的銀粉,以如下方式製備導電性糊。藉由對設為下述表4所示的組成比的表4所示的物質進行以下處理,獲得導電性糊。使用無螺旋槳自轉公轉式攪拌脫泡裝置(新基(Thinky)股份有限公司製造的AR310),以1400 rpm攪拌30秒並混合後,使用三輥(艾卡特(EXAKT)公司製造的80S),於輥隙中通過100 μm至20 μm進行混練。
[表4]
*Pb-Te-Bi系
**楠本化成公司製造的那木隆(NAMLON)206T
***信越化學工業公司製造的KF96-100
質量% | |
實施例、比較例、參考例的銀粉 玻璃膠* 乙基纖維素 羥基丙基纖維素 蠟** 三乙二醇丁基甲基醚 萜品醇 酯醇 丁基卡必醇乙酸酯 檸檬酸三丁酯 二甲基聚矽氧烷100cs** 三乙醇胺 蓖麻油 油酸 | 89.9 2.0 0.1 0.1 0.1 1.6 1.1 1.3 1.2 1.2 0.4 0.3 0.1 0.7 |
合計 | 100.0 |
關於糊的黏度,使用魯克菲爾德(BROOKFIELD)公司製造的黏度計5XHBDV-IIIUC進行測量。測量條件設為如下。錐形心軸使用CP-52。糊溫度設為25℃。轉速及測量時間設為1 rpm(剪切速度2 sec
-1)且5分鐘及5 rpm(剪切速度10 sec
-1)且1分鐘。
關於細線評價,形成導電圖案來進行評價。導電圖案的形成以如下方式進行。首先,在太陽能電池用矽基板(100 Ω/□)上,使用網版印刷機(微技術(Microtec)公司製造,MT-320TV),在基板背面使用鋁糊(儒興科技(Rutech)製造,28D22G-2)形成154 mm的整體圖案(solid pattern)。接著,利用500目對所述糊進行過濾後,在基板表面側,以圖6所示的圖案,以刮板速度350 mm/sec對14 μm至26 μm的設計線寬(網版開口寬度)的電極(指狀電極)與設計線寬1 mm的電極(匯流條電極)進行印刷(塗佈)。在200℃下對經印刷的糊進行10分鐘的熱風乾燥後,使用高速煆燒爐紅外線(infrared,IR)爐(日本蓋世(Gaishi)股份有限公司,高速煆燒試驗四室爐),進行峰值溫度750℃、進出時間41秒的煆燒,獲得導電圖案。
關於導電圖案的線寬與高度,使用雷射顯微鏡(基恩士(KEYENCE)股份有限公司的VKX-1000),圖6的設計線寬中,以設計線寬24 μm對印刷後的電極進行測量。利用物鏡20倍進行拍攝(一個視場附近的電極長度約500 μm),在一個視場中,以0.687 μm為間隔對601張剖面形狀進行測定(相當於電極長度約400 μm),算出該些的平均剖面形狀。關於平均剖面形狀,將基板的高度作為基線,將自基線的淨高的距離作為線寬,將最高點與基線的高度之差作為高度進行測量,獲得一個視場中的線寬、高度。設計線寬24 μm的10根電極中,對於自左起第四根、第六根、第八根此三根,分別對自電極上端起5 cm、10 cm的兩處、合計六處進行拍攝。對六個視場的線寬及高度算出平均值。
表5中示出基於使用實施例、比較例及參考例的銀粉的糊的細線評價中的電極的高度與線寬。另外,示出使用實施例、比較例及參考例的銀粉的糊的黏度。
[表5]
線寬 | 高度 | 縱橫比 | 黏度 | ||
1 rpm | 5 rpm | ||||
μm | μm | Pa·s | Pa·s | ||
實施例1 | 29.9 | 17.7 | 0.59 | 141 | 63 |
實施例2 | 27.6 | 18.8 | 0.68 | 147 | 62 |
比較例1 | 31.4 | 17.2 | 0.55 | 124 | 58 |
參考例1 | 31.6 | 16.2 | 0.51 | 122 | 58 |
實施例3 | 29.1 | 12.4 | 0.43 | 88 | 47 |
比較例2 | 32.0 | 12.5 | 0.39 | 79 | 48 |
如表5所示,可知在以相同凝聚銀粉為基礎製造的比較例1、參考例1、實施例1、實施例2中,與比較例1、參考例1相比,使用實施例1、實施例2中的銀粉的糊在細線評價中實現更接近設計線寬的導電圖案的線寬,具有較佳的特性。另外,可知在使用實施例1、實施例2的銀粉的糊中,在實現更接近設計線寬的導電圖案的線寬的同時,將高度除以線寬的縱橫比變大,因此具有較佳的特性。另外,可知在以相同的凝聚銀粉為基礎製造的比較例2與實施例3中,與比較例2相比,使用實施例3中的銀粉的糊亦在實現更接近設計線寬的導電圖案的線寬的同時,縱橫比變大,因此具有較佳的特性。
根據所述細線評價的結果,可評價為實施例的銀粉是能夠製備可獲得所期望的線寬與高度的配線圖案般的糊的銀粉。
根據表2可知,在如實施例、比較例及參考例般對相同的凝聚銀粉如表1般變更了工廠100的運轉條件的情況下,與比較例或參考例的銀粉相比,實施例的銀粉在表面具有大的凹凸,Sa的值變大。
另外,根據表2可知,與比較例1相比,在實施例1、實施例2中,藉由對在連結管23流通的粉碎機2的排氣進行控制,以使溫度成為30℃以上且絕對濕度成為20 g/m
3以上,基於分級機的分級性能提高,實施例中的(D90-D10)/D50與比較例1相比變小。在與實施例1中製作的凝聚銀粉不同的凝聚銀粉的實施例3中,亦同樣地,實施例3中的(D90-D10)/D50與比較例2相比變小。
如此,為了製備可獲得所期望的線寬與高度的配線圖案般的糊,需要使用在銀粒子的表面具有適度的凹凸的銀粉。這根據圖2至圖5所示的實施例、比較例及參考例的銀粉的SEM像亦明確。即,實施例的銀粉(參照圖2、圖3、圖7)在該球狀的銀粒子的表面可觀察到適度的凹凸。與此相對,比較例、參考例的銀粉(參照圖4、圖5、圖8)與實施例的銀粉相比,其銀粒子的表面的凹凸小,銀粒子的表面整體平滑。如此,根據本實施方式的製造方法,可獲得適合於製備抑制銀粒子表面的平滑化而可獲得所期望的線寬與高度的配線圖案的糊的銀粒子。
就表1所示的工廠100的運轉條件來看,可知能夠製備可獲得所期望的線寬與高度的配線圖案般的糊的銀粉的製造方法並非如比較例或參考例般預先使凝聚銀粉乾燥後在工廠100中進行乾燥以外的處理的製造方法,而是如實施例般在工廠100中使凝聚銀粉碎解、分級及乾燥而獲得銀粉的製造方法。而且,可認為當在工廠100中使凝聚銀粉乾燥而獲得經乾燥的銀粉時,在碎解步驟中,需要將80℃以上且180℃以下的溫度的壓縮空氣供給至粉碎機2,另外需要將粉碎機2的排氣供給至分級機3,該排氣的溫度為30℃以上且相對濕度為30%。
以如上方式,可提供一種能夠製備可獲得所期望的線寬與高度的配線圖案般的導電性糊的銀粉的製造方法及該銀粉。
再者,只要不產生矛盾,則所述實施方式(包含其他實施方式,以下相同)中揭示的結構能夠與其他實施方式中揭示的結構組合而應用,另外,本說明書中揭示的實施方式為例示,本發明的實施方式並不限定於此,能夠在不脫離本發明的目的的範圍內適宜改變。
[產業上的可利用性]
本發明可適用於銀粉的製造方法及銀粉。
1:供給機
100:工廠
2:粉碎機(氣流式粉碎機)
21:粉碎機供給口
22:加熱器
23:連結管
24:氣泵
26:溫度濕度計
27:流量計
29:粉碎機排氣口
3:分級機(風力分級機)
31:分級機供給口
35:粗粉排出口
39:分級機排氣口
4:旋風器
41:旋風器入口
49:回收罐
5:集塵機
6:鼓風機
圖1是實現本實施方式的銀粉的製造方法的工廠的流程圖。
圖2是實施例1的銀粉的SEM像。
圖3是實施例2的銀粉的SEM像。
圖4是比較例1的銀粉的SEM像。
圖5是參考例1的銀粉的SEM像。
圖6是表示用於進行細線評價的電極圖案的形狀的圖。
圖7是實施例3的銀粉的SEM像。
圖8是比較例2的銀粉的SEM像。
1:供給機
100:工廠
2:粉碎機(氣流式粉碎機)
21:粉碎機供給口
22:加熱器
23:連結管
24:氣泵
26:溫度濕度計
27:流量計
29:粉碎機排氣口
3:分級機(風力分級機)
31:分級機供給口
35:粗粉排出口
39:分級機排氣口
4:旋風器
41:旋風器入口
49:回收罐
5:集塵機
6:鼓風機
Claims (8)
- 一種銀粉的製造方法,包含: 碎解步驟,藉由氣流式粉碎機對凝聚銀粉進行碎解;以及 分級步驟,藉由風力分級機對所述碎解步驟後的銀粉進行分級, 所述凝聚銀粉的水分量為2 wt%以上且20 wt%以下, 在所述碎解步驟中,將80℃以上且180℃以下的溫度的壓縮空氣作為供給空氣供給至所述氣流式粉碎機, 在所述分級步驟中,將所述氣流式粉碎機的排氣與所述碎解步驟後的銀粉供給至所述風力分級機, 所述排氣的溫度為30℃以上且容積絕對濕度為20 g/m 3以上。
- 如請求項1所述的銀粉的製造方法,其中,藉由連結管將所述風力分級機與所述氣流式粉碎機連接,經由所述連結管而將所述氣流式粉碎機的排氣與所述碎解步驟後的銀粉自所述氣流式粉碎機供給至所述風力分級機。
- 如請求項1或2所述的銀粉的製造方法,更包含捕集步驟,所述捕集步驟藉由捕集機對所述分級步驟後的銀粉進行捕集, 在所述捕集步驟中,將所述風力分級機的排氣與所述分級步驟後的銀粉供給至所述捕集機。
- 如請求項1或2所述的銀粉的製造方法,其中,在所述分級步驟中,在使所述風力分級機抽吸外部氣體的同時進行分級。
- 一種銀粉,其中,將雷射繞射式粒度分佈測定中的以體積基準求出的粒度分佈中的自粒徑小的一側累積的累積10%直徑(μm)、累積50%直徑(μm)及累積90%直徑(μm)的值分別設為D10、D50及D90, 將自所述D90減去所述D10的差分值除以所述D50而得的值為1.0以下, 銀粒子的表面的500 nm×500 nm範圍的面粗糙度測定中的算術平均粗糙度Sa(nm)乘以所述D50的Sa×D50值為17000 nm 2以上。
- 一種銀粉,其中,將雷射繞射式粒度分佈測定中的以體積基準求出的粒度分佈中的自粒徑小的一側累積的累積10%直徑(μm)、累積50%直徑(μm)及累積90%直徑(μm)的值分別設為D10、D50及D90, 將自所述D90減去所述D10的差分值除以所述D50而得的值為1.0以下, 在銀粒子內具有封閉的空隙, 關於使用利用布厄特一點法測定的比表面積(m 2/g),將真密度設為9.7 g/cm 3,藉由下述式(1)計算的布厄特直徑、與 所述銀粒子的表面的500 nm×500 nm範圍的面粗糙度測定中的算術平均粗糙度Sa(nm), 所述算術平均粗糙度Sa乘以所述布厄特直徑的Sa×布厄特直徑的值為13000 nm 2以上, 布厄特直徑=6/比表面積/真密度・・・式(1)。
- 如請求項5或6所述的銀粉,其中,所述D50為0.4 μm以上且4.0 μm以下。
- 一種導電性糊,包含如請求項5或6所述的銀粉。
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202404720A true TW202404720A (zh) | 2024-02-01 |
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JP6791652B2 (ja) * | 2015-05-18 | 2020-11-25 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 銀粉およびその製造方法 |
JP6859305B2 (ja) * | 2018-09-28 | 2021-04-14 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | 銀粉およびその製造方法ならびに導電性ペースト |
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