(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ナノ粒子を原料として、金属粉末を製造する方法であって、
第一の有機溶媒中に前記金属ナノ粒子を分散してなる金属ナノ粒子分散液を、第二の有機溶媒中に滴下して、滴下される金属ナノ粒子分散液の液滴から、金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を形成させる工程；
第二の有機溶媒中から、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を単離する工程；ならびに
前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を乾燥し、金属粉末を形成する工程
を具え、
前記第一の有機溶媒として、
炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素または炭素数１０〜１４の脂肪族アルコールを用い、
前記第二の有機溶媒として、
炭素数６以下のアルコールを用い、
滴下される金属ナノ粒子分散液の液滴の液量を均一にすることで、均一な大きさの金属粉末の作製を行い；
前記金属ナノ粒子分散液中に分散されている、金属ナノ粒子は、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記第一の有機溶媒と親和性を有する被覆剤分子を利用して、その表面に被覆層が形成されており、
前記金属ナノ粒子分散液の液滴の滴下は、ノズル径が０．１μｍ〜１ｍｍのノズルを用いて行う
ことを特徴とする金属粉末の製造方法。
【請求項２】
前記金属ナノ粒子分散液中に分散されている、金属ナノ粒子は、
その平均粒子径ｄnano-av.は、１ｎｍ〜１μｍの範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項３】
前記第一の有機溶媒は、
炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項４】
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記被覆剤分子の含有量の合計は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、２質量部〜４５質量部の範囲に選択され、
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記第一の有機溶媒の含有量は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、４０質量部〜２５０質量部の範囲に選択され、
前記第一の有機溶媒の含有量：前記被覆剤分子の含有量の合計の比率は、１：１〜１０：１の範囲に選択される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項５】
金属ナノ粒子分散液中における、前記金属ナノ粒子の含有比率は、３０質量％〜７０質量％の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項６】
前記金属ナノ粒子は、
金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、インジウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ビスマス、スズ、鉛、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される、一種の金属からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項７】
前記金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.は、
１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に選択される
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項８】
前記第二の有機溶媒は、
炭素数６以下の一価のアルコールである
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項９】
第二の有機溶媒から、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を単離するための、固液分離手段として、
デカンテーション法を利用する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項１０】
乾燥に加えて、加熱処理を施し、
前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物の加熱処理は、１００℃〜３００℃で行う
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の金属粉末の製造方法。
【請求項１１】
金属ナノ粒子分散液を原料として作製される金属粉末であって、
該金属粉末は、請求項１に記載の金属粉末の製造方法によって作製されている、均一な大きさの金属粉末である
ことを特徴とする金属粉末。
【請求項１２】
前記金属ナノ粒子分散液中に分散されている、金属ナノ粒子は、
その平均粒子径ｄnano-av.は、１ｎｍ〜１μｍの範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の金属粉末。
【請求項１３】
前記第一の有機溶媒は、
炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素である
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の金属粉末。
【請求項１４】
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記被覆剤分子の含有量の合計は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、
２質量部〜４５質量部の範囲に選択され、
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記第一の有機溶媒の含有量は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、
４０質量部〜２５０質量部の範囲に選択され、
前記第一の有機溶媒の含有量：前記被覆剤分子の含有量の合計の比率は、１：１〜１０：１の範囲に選択される
ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の金属粉末。
【請求項１５】
金属ナノ粒子分散液中における、前記金属ナノ粒子の含有比率は、３０質量％〜７０質量％の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の金属粉末。
【請求項１６】
前記金属ナノ粒子は、
金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、インジウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ビスマス、スズ、鉛、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される、一種の金属からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子である
ことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の金属粉末。
【請求項１７】
前記金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.は、
１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に選択される
ことを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の金属粉末。
【請求項１８】
前記第二の有機溶媒は、
炭素数６以下の一価のアルコールである
ことを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の金属粉末。
【請求項１９】
第二の有機溶媒から、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を単離するための、固液分離手段として、
デカンテーション法を利用する
ことを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の金属粉末。
【請求項２０】
乾燥に加えて、加熱処理を施し、
前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物の加熱処理は、１００℃〜３００℃で行う
ことを特徴とする請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の金属粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属粉末の製造方法と、該方法により製造される金属粉末に関し、特には、金属ナノ粒子の分散液を原料として、該金属ナノ粒子集合体を形成し、乾燥処理を施すことで、均一な粒径の金属粉末を製造する方法と、該方法により製造される均一な粒径の金属粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性ペーストを作製する際には、その導電性媒体として、所定の平均粒径を有する金属粉末が利用される。所定の平均粒径を有する金属粉末を作製する手段として、溶融した液体状金属（溶湯）をスプレイ噴射し、所望の平均粒径を有する液滴を形成し、気相中で急速冷却し、球形の金属粉末とする方法が知られている。あるいは、不定形の金属粉末を作製する手段として、金属の塊を粉砕し、粉末化する手法も使用されている。
【０００３】
さらには、液相において、金属化合物を還元し、生成する金属原子を凝集させることで、微小な金属粒子を形成する方法も報告されている。その際、形成される金属粒子が集合して、二次粒子を構成し、金属粒子からなる塊状の金属粉末の形成が生じる場合もある。
【０００４】
上記の従来の金属粉末の製造方法においても、その作製条件を最適化することで、ある平均粒径の範囲内であれば、目的とする平均粒径を有する金属粉末の作製は可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述するように、ある平均粒径の範囲内であれば、従来の金属粉末の製造方法を利用して、目的とする平均粒径を有する金属粉末の作製は可能であるが、その粒径分布は、必ずしも狭いものではない。
【０００６】
具体的には、目標とする平均粒径ｒに対して、その４／５の粒径の金属粉末の重量（金属量）は、粒径ｒの目標とする金属粉末の重量Ｗ（金属量）の、６４／１２５≒０．５となる。目標とする平均粒径ｒに対して、その６／５の粒径の金属粉末の重量（金属量）は、粒径ｒの目標とする金属粉末の重量Ｗ（金属量）の、２１６／１２５≒１．７となる。実際には、金属粉末の個々の重量（金属量）の分布は、ポワソン分布を示すため、目標とする金属粉末の重量Ｗ（金属量）の１／２以下の微小粉末の含有比率が相当の水準となっている。従来の金属粉末の製造方法を適用して、例えば、目標とする金属粉末の重量Ｗ（金属量）に対する、標準偏差σWの比率：σW／Ｗが、σW／Ｗ≦１／２の範囲、好ましくは、σW／Ｗ≦１／３の範囲である、金属粉末の個々の重量（金属量）の分布が狭い、金属粉末の製造を行うことは、相当に困難である。
【０００７】
金属粉末の個々の重量（金属量）の分布が目標とする金属粉末の重量Ｗ（金属量）に対する、標準偏差σWの比率：σW／Ｗが、σW／Ｗ≦１／２の範囲、好ましくは、σW／Ｗ≦１／３の範囲であるような、狭い分布の金属粉末の製造に利用可能な新規な方法の開発が望まれる。特には、金属粉末の平均粒径を、サブミクロンオーダー、あるいは、ミクロンオーダーの領域、例えば、０．１μｍ〜１００μｍの範囲に選択する際、目標とする金属粉末の重量Ｗ（金属量）に対する、標準偏差σWの比率：σW／Ｗが、σW／Ｗ≦１／２の範囲、好ましくは、σW／Ｗ≦１／３の範囲であるような、狭い粒径分布の球状金属粉末の製造に利用可能な新規な方法の開発が望まれる。
【０００８】
本発明は、前記の課題を解決するものであり、本発明の目的は、金属粉末の平均粒径を、サブミクロンオーダー、あるいは、ミクロンオーダーの領域、例えば、０．１μｍ〜１００μｍの範囲に選択する際、目標とする金属粉末の重量Ｗ（金属量）に対する、標準偏差σWの比率：σW／Ｗが、σW／Ｗ≦１／２の範囲、好ましくは、σW／Ｗ≦１／３の範囲であるような、狭い粒径分布の球状金属粉末を、再現性よく製造することが可能な、金属粉末の製造方法と、該方法により製造される均一な粒径の金属粉末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、前記の課題を解決するため、従来の金属粉末の製造に利用される出発原料と異なる、出発原料の利用可能性を検討した。
【００１０】
従来の金属粉末の製造方法では、例えば溶融した液体状金属（溶湯）をスプレイ噴射し、所望の平均粒径を有する液滴を形成する手法では、形成される液滴の液量は、スプレイ噴射条件によって決定されるが、その液滴の液量分布は、ポワソン分布を示すことに気付いた。そのため、液滴の液量が小さくなるに従って、相対的な液量の分布：σW／Ｗは拡大していることを見出した。すなわち、高圧気体を利用するスプレイ噴射によって、相対的に粘性が高い液体状金属（溶湯）を多数の液滴に分離するため、液滴の液量は、その中心値の１／４〜４の範囲に広い分布を示すことを見出した。
【００１１】
本発明者らは、相対的に粘性の低い液体状原料を利用し、所定の開口径を有する微細なノズル先端から、該液体状原料を滴下する場合、形成される液滴の液量は、ノズルの開口径、該液体状原料の平均密度、表面張力、粘度に依存して決定されることを見出した。ノズルの開口径、該液体状原料の平均密度、表面張力、粘度を一定に維持すると、形成される液滴の液量は、高い再現性、すなわち、高い均一性を示すことに想到した。
【００１２】
この手法を適用する上では、利用される液体状原料の粘度が低いことが不可欠であることを見出した。ノズルの開口部から、液体状原料が流下する際、その表面張力と、平均密度に依存する自重によって、その先端部は球形となり、裾部分が絞り込まれ、最終的に液滴として分離される。
【００１３】
その際、液体状原料の粘度が高いと、極端な場合、先端部は球形部の体積よりも、裾部分の体積が大きい状態となり、裾部分の絞り込みの程度にバラツキがある結果、形成される液滴の液量に相当のバラツキを生じる。一方、液体状原料の粘度が低いと、先端部は球形部の体積と比較する、裾部分の体積は１／３程度となり、裾部分の絞り込みの程度にバラツキはあるが、形成される液滴の液量のバラツキは、１／３を超えることはなく、通常は、１／６以下の範囲に留まることを見出した。
【００１４】
本発明者らは、該液体状原料の平均密度、表面張力、粘度が、前記の条件を満足可能な、金属含有液体状原料として、表面張力、粘度が一定水準以下の第一の有機溶媒中に、金属ナノ粒子を均一に分散している分散液が利用可能であることを見出した。具体的には、非極性有機溶媒である、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素や、低極性有機溶媒である、炭素数１０〜１４の脂肪族モノアルコールから選択される第一の有機溶媒中に、表面被覆層を有する金属ナノ粒子を均一に分散した分散液を利用した場合、所定の開口径を有する微細なノズル先端から滴下される液滴の液量は、高い再現性、すなわち、高い均一性を示すことを検証した。
【００１５】
さらに、滴下された金属ナノ粒子分散液の微小液滴を、該分散液中に含有される非極性有機溶媒または低極性有機溶媒である第一の有機溶媒と比較し、粘度がより低く、極性がより高い第二の有機溶媒中に滴下すると、該第二の有機溶媒に侵入した後、一旦、金属ナノ粒子分散液の微小液滴は、その球形形状を維持しつつ、該第二の有機溶媒中を漂うような状態となることを見出した。具体的には、金属ナノ粒子分散液の微小液滴は、該第二の有機溶媒中で「ミセル」様の液滴となって、分散している状態となる。その後、「ミセル」様の液滴は、次第に、そのサイズを減少させる結果、平均密度が増し、該第二の有機溶媒中を沈降し、最終的に、第二の有機溶媒を入れている容器の底に、微小な粒子状沈澱物として、沈澱することを見出した。この容器の底の微小な粒子状沈澱物は、崩壊することなく、その微小な粒子形状を維持していた。次いで、第二の有機溶媒をデカンテーションにより除去し、新たに、第二の有機溶媒を注ぎ込み、「ミセル」様の液滴中から溶出した成分を洗浄する操作を三度繰り返したが、微小な粒子状沈澱物は、崩壊することなく、その微小な粒子形状を維持していた。
【００１６】
次いで、容器の底の沈澱している、微小な粒子状沈澱物を、少量の第二の有機溶媒を加えて、懸濁液の形態として、ピペットを用いて、回収した。回収された懸濁液に含まれる第二の有機溶媒を減圧留去すると、乾燥した微小な粒子状沈澱物が得られた。この乾燥した微小な粒子状沈澱物は、金属ナノ粒子分散液の微小液滴中に含まれている金属ナノ粒子が凝集することで形成されていることが確認された。前記洗浄と、その後の乾燥を施す過程において、微小な粒子状沈澱物の表面近くの金属ナノ粒子では、その表面被覆層を構成する被覆剤も部分的に除去され、金属ナノ粒子相互の融着（低温焼結）が生じている場合もある。さらに、乾燥した微小な粒子状沈澱物を、１００℃〜３００℃の温度、好ましくは、２００℃以上の温度、例えば、２２０℃に加熱すると、金属ナノ粒子の凝集体粒子中に残余していた被覆層分子も除去される。その結果、低温焼結が該凝集体粒子全体にわたって進み、球状の外形形状を示す、金属ナノ粒子の低温焼結体からなる金属粉末となることも確認された。最終的に得られた金属ナノ粒子の低温焼結体からなる金属粉末の粒径は、高い均一性を示していた。その外形から算出される金属粉末の金属量（重量）の平均値Ｗav.に対する、標準偏差σWの比率：σW／Ｗav.は、少なくとも、σW／Ｗav.≦１／２の範囲、通常、σW／Ｗav.≦１／３の範囲となっていることが確認された。
【００１７】
特に、滴下される金属ナノ粒子分散液の球形の微小液滴のサイズ（直径）は、ノズルの開口径、該金属ナノ粒子分散液の平均密度、表面張力、粘度に依存して決定される。従って、該金属ナノ粒子分散液の組成を一定に保つことで、該金属ナノ粒子分散液の平均密度、表面張力、粘度を一定に保つことでできるので、ノズルの開口径を変更することで、微小液滴のサイズ（直径）を変更することが可能である。
【００１８】
一方、形成される金属粉末の重量Ｗ（金属量）は、滴下される金属ナノ粒子分散液の球形の微小液滴中に含有される、金属ナノ粒子の重量の総和によって決定される。金属ナノ粒子分散液中の金属ナノ粒子の分散密度（含有率）を決定し、滴下される金属ナノ粒子分散液の球形の微小液滴のサイズ（直径）を制御することで、形成される金属粉末の重量Ｗ（金属量）を制御することが可能である。具体的には、該金属ナノ粒子分散液の組成を決定し、滴下に利用されるノズルの開口径を選択することで、形成される金属粉末の重量Ｗ（金属量）を所望の値に調整することが可能である。
【００１９】
滴下された金属ナノ粒子分散液の微小液滴が、第二の有機溶媒中に侵入する際、
微小液滴のサイズ（直径）を、少なくとも、２ｍｍ以下の範囲、好ましくは、１ｍｍ以下の範囲に選択すると、第二の有機溶媒中に侵入する際の衝撃によって、微小液滴が分割される事態を回避できることを確認した。微小液滴のサイズ（直径）を、少なくとも、２ｍｍ以下の範囲、好ましくは、１ｍｍ以下の範囲に選択する際には、滴下に利用されるノズルの開口径（直径）は、１ｍｍ以下の範囲、好ましくは、０．５ｍｍ以下の範囲に選択することが望ましいことも見出した。
【００２０】
本発明者らは、上記の一連の知見に基づき、本発明を完成させた。
【００２１】
本発明にかかる金属粉末の製造方法は、
金属ナノ粒子を原料として、金属粉末を製造する方法であって、
第一の有機溶媒中に前記金属ナノ粒子を分散してなる金属ナノ粒子分散液を、第二の有機溶媒中に滴下して、滴下される金属ナノ粒子分散液の液滴から、金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を形成させる工程；
第二の有機溶媒中から、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を単離する工程；ならびに
前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を乾燥し、金属粉末を形成する工程
を具え、
前記第一の有機溶媒として、
炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素または炭素数１０〜１４の脂肪族アルコールを用い、
前記第二の有機溶媒として、
炭素数６以下のアルコールを用い、
滴下される金属ナノ粒子分散液の液滴の液量を均一にすることで、均一な大きさの金属粉末の作製を行う
ことを特徴とする金属粉末の製造方法である。
【００２２】
その際、
前記金属ナノ粒子分散液中に分散されている、金属ナノ粒子は、
その平均粒子径ｄnano-av.は、１ｎｍ〜１μｍの範囲に選択されており、
該金属ナノ粒子の表面は、被覆剤で被覆されていることが好ましい。
【００２３】
前記第一の有機溶媒は、
炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素であることがより好ましい。
【００２４】
前記金属ナノ粒子は、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記第一の有機溶媒と親和性を有する被覆剤分子を利用して、その表面に被覆層が形成されていることが好ましい。
【００２５】
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記被覆剤分子の含有量の合計は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、２質量部〜４５質量部の範囲に選択され、
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記第一の有機溶媒の含有量は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、４０質量部〜２５０質量部の範囲に選択され、
前記第一の有機溶媒の含有量：前記被覆剤分子の含有量の合計の比率は、１：１〜１０：１の範囲に選択されることが好ましい。
【００２６】
金属ナノ粒子分散液中における、前記金属ナノ粒子の含有比率は、３０質量％〜７０質量％の範囲に選択されていることが好ましい。
【００２７】
前記金属ナノ粒子は、
金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、インジウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ビスマス、スズ、鉛、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される、一種の金属からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子であることが好ましい。
【００２８】
前記金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.は、
１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に選択されることが好ましい。
【００２９】
前記第二の有機溶媒は、炭素数６以下のアルコールから選択されるが、
前記第二の有機溶媒として、
炭素数６以下の一価のアルコールを用いることがより好ましい。
【００３０】
第二の有機溶媒から、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を単離するための、固液分離手段として、
デカンテーション法を利用することが好ましい。
【００３１】
乾燥に加えて、加熱処理を施すことが望ましく、その際、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物の加熱処理は、１００℃〜３００℃で行うことが好ましい。
【００３２】
前記金属ナノ粒子分散液の液滴の滴下は、ノズル径が０．１μｍ〜１ｍｍのノズルを用いて行うことが好ましい。
【００３３】
また、本発明にかかる金属粉末は、
金属ナノ粒子分散液を原料として作製される金属粉末であって、
該金属粉末は、上記の本発明にかかる金属粉末の製造方法によって作製されている、均一な大きさの金属粉末である
ことを特徴とする金属粉末である。
【００３４】
その際、前記本発明にかかる金属粉末の作製に利用する、上記の本発明にかかる金属粉末の製造方法においては、
前記金属ナノ粒子分散液中に分散されている、金属ナノ粒子は、
その平均粒子径ｄnano-av.は、１ｎｍ〜１μｍの範囲に選択されており、
該金属ナノ粒子の表面は、被覆剤で被覆されていることが好ましい。
【００３５】
前記第一の有機溶媒は、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素または炭素数１０〜１４の脂肪族アルコールから選択されるが、
例えば、前記第一の有機溶媒として、
炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素を用いることが好ましい。
【００３６】
前記金属ナノ粒子は、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記第一の有機溶媒と親和性を有する被覆剤分子を利用して、その表面に被覆層が形成されていることが好ましい。
【００３７】
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記被覆剤分子の含有量の合計は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、
２質量部〜４５質量部の範囲に選択され、
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記第一の有機溶媒の含有量は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、
４０質量部〜２５０質量部の範囲に選択され、
前記第一の有機溶媒の含有量：前記被覆剤分子の含有量の合計の比率は、１：１〜１０：１の範囲に選択されることが好ましい。
【００３８】
金属ナノ粒子分散液中における、前記金属ナノ粒子の含有比率は、３０質量％〜７０質量％の範囲に選択されていることが好ましい。
【００３９】
前記金属ナノ粒子は、
金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、インジウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ビスマス、スズ、鉛、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される、一種の金属からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子であることが好ましい。
【００４０】
前記金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.は、
１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に選択されることが好ましい。
【００４１】
前記第二の有機溶媒は、炭素数６以下のアルコールから選択されるが、
前記第二の有機溶媒として、
炭素数６以下の一価のアルコールを用いることがより好ましい。
【００４２】
第二の有機溶媒から、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を単離するための、固液分離手段として、
デカンテーション法を利用することが好ましい。
【００４３】
乾燥に加えて、加熱処理を施すことが望ましく、その際、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物の加熱処理は、１００℃〜３００℃で行うことが好ましい。
【００４４】
前記金属ナノ粒子分散液の液滴の滴下は、ノズル径が０．１μｍ〜１ｍｍのノズルを用いて行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００４５】
本発明にかかる金属粉末の製造方法を適用することで、外形形状が球状であり、目標とする球状の外形形状の平均粒径ｄav.が、ミクロンオーダーまたはサブミクロンオーダーの領域の金属粉末を、その平均粒子重量のバラツキが小さく、粒子サイズの均一性が高い金属粉末を、再現性よく作製することができる。特には、前記球状の外形形状の平均粒径ｄav.を、例えば、０．１μｍ〜１００μｍの範囲に選択する際、その平均粒子重量Ｗav.に対する粒子重量の標準偏差σWの比率：σW／Ｗav.を、少なくとも、σW／Ｗav.≦１／２の範囲にする上で、有効な金属粉末の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明にかかる金属粉末の製造方法における、第二の有機溶媒中への金属ナノ粒子分散液の微小液滴の滴下工程；微小な粒子状沈澱物への変換工程の概要を模式的に示す図である。
【図２】図２の（ａ）は、第二の有機溶媒として、メタノールを利用する実施例１において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトであり；  図２の（ｂ）は、実施例１において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物に、さらに加熱処理を施すことで得られる金属粉末を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトである。
【図３】図３の（ａ）は、第二の有機溶媒として、イソプロパノールを利用する実施例２において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトであり；  図３の（ｂ）は、実施例２において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物に、さらに加熱処理を施すことで得られる金属粉末を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトである。
【図４】図４の（ａ）は、第二の有機溶媒として、１−ブタノールを利用する実施例３において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトであり；  図４の（ｂ）は、実施例３において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物に、さらに加熱処理を施すことで得られる金属粉末を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトである。
【図５】図５の（ａ）は、第二の有機溶媒として、２−ブタノールを利用する実施例４において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトであり；  図５の（ｂ）は、実施例４において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物に、さらに加熱処理を施すことで得られる金属粉末を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトである。
【図６】図６の（ａ）は、第二の有機溶媒として、１−ペンタノールを利用する実施例５において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトであり；  図６の（ｂ）は、実施例５において調製される、乾燥済み微小な粒子状沈澱物に、さらに加熱処理を施すことで得られる金属粉末を、ＳＥＭ観測したイメージのプリント・アウトである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に、本発明にかかる金属粉末の製造方法を詳しく説明する。
【００４８】
上記の本発明にかかる金属粉末の製造方法では、
金属ナノ粒子を原料として、金属粉末を製造する際、原料の金属ナノ粒子は、第一の有機溶媒中に前記金属ナノ粒子を分散してなる金属ナノ粒子分散液の形状とする。該金属ナノ粒子として、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、インジウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ビスマス、スズ、鉛、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される、一種の金属からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子を利用する。
【００４９】
該金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.は、１ｎｍ〜１μｍの範囲に選択することが好ましい。一方、金属ナノ粒子分散液中において、金属ナノ粒子同士の融着を防止するため、金属ナノ粒子の表面を被覆剤で被覆する形態とすることが好ましい。
【００５０】
従って、金属ナノ粒子分散液中では、被覆剤分子の含有量の合計は、金属ナノ粒子１００質量部当たり、２質量部〜４５質量部の範囲に選択され、
第一の有機溶媒の含有量は、金属ナノ粒子１００質量部当たり、４０質量部〜２５０質量部の範囲に選択することが好ましい。その際、第一の有機溶媒の含有量：被覆剤分子の含有量の合計の比率を、１：１〜１０：１の範囲に選択することで、第一の有機溶媒中に、適正な濃度で被覆剤分子が溶存しており、金属ナノ粒子表面の被覆層を維持する状態が達成される。
【００５１】
一方、金属ナノ粒子分散液の調製を行う際、分散溶媒として利用する、第一の有機溶媒は、前記金属ナノ粒子分散液の滴下に適する、表面張力、粘度を具えている溶媒であることが必要である。この第一の有機溶媒として、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素または炭素数１０〜１４の脂肪族アルコールを利用することが好ましい。特に、第一の有機溶媒として、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素を利用する形態を選択する事例を下記の実施例に例示する。
【００５２】
該金属ナノ粒子分散液中に含有される、金属ナノ粒子は、均一に分散した状態とした上で、該金属ナノ粒子分散液の液滴を滴下する。
【００５３】
前記金属ナノ粒子分散液の液滴の滴下は、ノズル径が０．１μｍ〜１ｍｍのノズルを用いて行うことができる。滴下される液滴のサイズ（平均径）は、滴下に利用するノズル径を上記の範囲に選択することで、所望の均一な液量を再現性よく達成できる結果、均一なものとできる。また、該滴下される液滴中に含有される金属ナノ粒子の合計量も、所望の均一な液量を再現性よく達成できる結果、均一なものとできる。
【００５４】
滴下する液滴のサイズ（平均径）を、ミクロンオーダーまたはサブミクロンオーダーの領域に調整する場合、例えば、前記金属ナノ粒子分散液の液滴の滴下は、ノズル径が０．２μｍ〜１００μｍのノズルを用いて行うことが好ましい。
【００５５】
本発明にかかる金属粉末の製造方法では、金属ナノ粒子分散液の液滴を、第二の有機溶媒中に滴下して、滴下される金属ナノ粒子分散液の液滴から、金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を形成させる。
【００５６】
そのため、第二の有機溶媒として、炭素数６以下のアルコールを利用することが好ましい。
【００５７】
例えば、第二の有機溶媒として、炭素数６以下の一価のアルコールを利用することがより好ましい。
【００５８】
前記第一の有機溶媒を分散溶媒とする金属ナノ粒子分散液を、第二の有機溶媒中に滴下すると、金属ナノ粒子分散液の微小液滴は、該第二の有機溶媒中で「ミセル」様の液滴となって、分散している状態となる。その後、該「ミセル」様の液滴中に含まれる第一の有機溶媒が、その液滴の周囲を取り囲んでいる、第二の有機溶媒中に徐々に拡散する。従って、「ミセル」様の液滴のサイズは、徐々に減少する。その際、「ミセル」様の液滴中に含まれている金属ナノ粒子は、その表面は被覆剤で覆われており、残余している第二の有機溶媒中に留まっている。また、第一の有機溶媒中に溶解していた被覆剤分子も、大半は残余している第一の有機溶媒中に留まっている。結果的に、「ミセル」様の液滴中に含まれている金属ナノ粒子と被覆剤が濃縮された状態となり、その表面が被覆剤で覆われている金属ナノ粒子と、濃縮された被覆剤によって、前記金属ナノ粒子集合体が生成される。最終的に、この金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物が形成され、該第二の有機溶媒の底に沈澱される。
【００５９】
すなわち、金属ナノ粒子集合体は、全体としては、表面が被覆剤で覆われている金属ナノ粒子の集合体の隙間に、被覆剤が充填されている状態となっていると、推定される。その後、粒子状沈澱物の表面近くの金属ナノ粒子は、第二の有機溶媒に接しており、その表面を覆っている被覆剤が徐々に離脱する。その結果、粒子状沈澱物の表面近くの金属ナノ粒子の表面の一部は、被覆剤が部分的に除去された状態に至ると、表面近くの金属ナノ粒子相互の融着（低温焼結）が開始する。従って、第二の有機溶媒中に浸された状態に長時間放置すると、粒子状沈澱物の表面近くの金属ナノ粒子の相当部分が、金属ナノ粒子相互の融着（低温焼結）を起こした状態となる。
【００６０】
液滴中に含まれている金属ナノ粒子と被覆剤が濃縮された状態となるため、理想的には、滴下された液滴中に含有されている、金属ナノ粒子は全て、上記の金属ナノ粒子集合体の形成に利用されることになる。すなわち、原理的には、粒子状沈澱物中に含まれる金属の量は、滴下された液滴中に含有されている、金属ナノ粒子の金属量の合計に相当することになる。
【００６１】
前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物は、該第二の有機溶媒の底に沈澱するため、上澄み層を構成している第二の有機溶媒を除去すると、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を単離することができる。粒子状沈澱物は、第二の有機溶媒で濡れた状態となっているが、第二の有機溶媒を蒸散させると、粒子状沈澱物のみが単離される。
【００６２】
第二の有機溶媒として、利用される、炭素数６以下のアルコールは、０．１ｍｍＨｇ〜１００ｍｍＨｇの減圧下で蒸散させ、簡単に除去を行うことができる。すなわち、前記の減圧蒸散法を適用することで、例えば、室温において、粒子状沈澱物に付着している第二の有機溶媒を除去することができる。
【００６３】
この第二の有機溶媒を蒸散除去する過程でも、粒子状沈澱物の表面近くの金属ナノ粒子では、その表面を覆っている被覆剤の蒸散が部分的に起こる。その結果、粒子状沈澱物の表面近くの金属ナノ粒子の表面の一部は、被覆剤が部分的に除去された状態に至ると、表面近くの金属ナノ粒子相互の融着（低温焼結）が部分的に引き起こされる。
【００６４】
粒子状沈澱物の表面近くの金属ナノ粒子相互の融着（低温焼結）が部分的に進行すると、乾燥処理を施した粒子状沈澱物は、その内部は、表面が被覆剤で覆われている金属ナノ粒子の集合体の隙間に、被覆剤が充填されている状態であるが、表面は、金属ナノ粒子相互の融着（低温焼結）による網目状の表皮構造で固定化された状態となっている。
【００６５】
前記の乾燥処理を施した後、前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物を加熱処理すると、金属ナノ粒子の表面を被覆する被覆剤の離脱が促進される結果、粒子状沈澱物全体にわたって、金属ナノ粒子相互の低温焼結が進行し、各粒子状沈澱物から金属粉末が形成される。従って、滴下される金属ナノ粒子分散液の液滴の液量を均一にすることで、均一な大きさの金属粉末の作製を行うことができる。前記金属ナノ粒子集合体からなる粒子状沈澱物の加熱処理は、一般に、１００℃〜３００℃の範囲、例えば、１００℃〜２５０℃の範囲に選択される温度で行うことが好ましい。乾燥処理を施した粒子状沈澱物中に残余している被覆剤の蒸散除去を速やかに行うためには、２００℃以上の温度で加熱処理を行うことがより好ましい。
【００６６】
以下に、本発明における好ましい一形態の構成の一例を示す。
【００６７】
例えば、本発明にかかる金属粉末の製造方法の好ましい一形態は、
金属ナノ粒子分散液を原料として、粒子サイズが均一な金属粉末を製造する方法であって、
該粒子サイズが均一な金属粉末は、
その外形形状は球状であり、
その平均粒子重量Ｗav.に対する粒子重量の標準偏差σWの比率：σW／Ｗav.は、少なくとも、σW／Ｗav.≦１／２の範囲に選択され、
前記球状の外形形状の平均粒径ｄav.は、０．１μｍ〜１００μｍの範囲に選択され；
原料の金属ナノ粒子分散液は、
金属ナノ粒子と、その分散溶媒として、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素、および炭素数１０〜１４の一価の脂肪族アルコールからなる群から選択される、第一の有機溶媒を含み、
前記金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.は、該金属粉末の平均粒径ｄav.を基準として、ｄnano-av.／ｄav.≦1/5の範囲に選択され、
前記金属ナノ粒子は、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記第一の有機溶媒と親和性を有する被覆剤分子を利用して、その表面に被覆層が形成されており、
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記被覆剤分子の含有量の合計は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、２質量部〜４５質量部の範囲に選択され、
該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、前記第一の有機溶媒の含有量は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、４０質量部〜２５０質量部の範囲に選択され、
前記第一の有機溶媒の含有量：前記被覆剤分子の含有量の合計の比率は、１：１〜１０：１の範囲に選択され；
該金属粉末を製造する方法は、
炭素数１〜６の一価の脂肪族アルコールからなる群から選択される第二の有機溶媒を利用し、
原料の金属ナノ粒子分散液を、前記金属粉末の平均粒子重量Ｗav.の金属量に相当する、金属ナノ粒子の量を含む平均液量の液滴として、前記第二の有機溶媒中に滴下する工程；
滴下された金属ナノ粒子分散液の液滴中に含まれる、前記第一の有機溶媒を前記第二の有機溶媒中に溶出させ、該液滴中に含まれる金属ナノ粒子で構成される、微小な粒子状沈澱物を形成する工程；
形成される微小な粒子状沈澱物を、前記第二の有機溶媒と分離して、回収する工程；
回収された微小な粒子状沈澱物を、更に第二の有機溶媒を利用して、洗浄する工程；
洗浄された微小な粒子状沈澱物を回収し、付着する第二の有機溶媒を蒸散させ、乾燥済の微小な粒子状沈澱物とする工程；  および
乾燥済の微小な粒子状沈澱物を、加熱処理して、該微小な粒子状沈澱物中に含まれる金属ナノ粒子相互の低温焼結を進めて、金属ナノ粒子の焼結体からなる金属粉末に変換する工程
を具えている
ことを特徴とする金属粉末の製造方法である。
【００６８】
前記の好ましい一形態を採用する際、
前記第一の有機溶媒は、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素からなる群から選択され、
前記第二の有機溶媒は、炭素数１〜６の一価の脂肪族アルコールからなる群から選択されることが好ましい。
【００６９】
金属ナノ粒子分散液中における、前記金属ナノ粒子の含有比率は、３０質量％〜７０質量％の範囲に選択されていることが好ましい。
【００７０】
前記金属粉末の平均粒子重量Ｗav.は、０．１ｐｇ〜１５０ｎｇの範囲に選択されることが望ましい。
【００７１】
それに伴って、金属ナノ粒子分散液の液滴の平均液量を、０．１ｆｌ〜１００ｐｌの範囲に選択することが望ましい。
【００７２】
上記の本発明にかかる金属粉末の製造方法の好ましい一形態では、
形成される微小な粒子状沈澱物を、第二の有機溶媒と分離するための、固液分離手段として、
デカンテーション法を利用することが可能である。
【００７３】
付着する第二の有機溶媒を蒸散させ、乾燥する工程において、蒸散、乾燥手段として、
減圧乾燥法を利用することが好ましい。
【００７４】
特には、前記金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.は、３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に選択されることが望ましい。
【００７５】
また、前記金属ナノ粒子は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、インジウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ビスマス、スズ、鉛、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される、一種の金属からなるナノ粒子、または、二種以上の金属種からなるナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子である形態とすることができる。
【００７６】
前記加熱処理の温度は、１００℃〜３００℃の範囲に選択される形態とすることができる。
【００７７】
さらに、本発明は、上述の本発明にかかる金属粉末の製造方法の好ましい一形態を適用することで作製可能な、粒子サイズが均一な金属粉末の発明をも提供する。
【００７８】
すなわち、本発明にかかる金属粉末の好ましい一形態は、
金属ナノ粒子分散液を原料として作製される金属粉末であって、
該金属粉末は、
その外形形状は球状であり、
その平均粒子重量Ｗav.に対する粒子重量の標準偏差σWの比率：σW／Ｗav.は、少なくとも、σW／Ｗav.≦１／２の範囲に選択され、
前記球状の外形形状の平均粒径ｄav.は、０．１μｍ〜１００μｍの範囲に選択されており、
該金属粉末は、上述の本発明にかかる金属粉末の製造方法の好ましい一形態によって、作製されている
ことを特徴とする金属粉末である。
【００７９】
その際、上述の本発明にかかる金属粉末の製造方法の好ましい一形態では、
前記第一の有機溶媒は、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素からなる群から選択され、
前記第二の有機溶媒は、炭素数１〜６の一価の脂肪族アルコールからなる群から選択されることが好ましい。
【００８０】
金属ナノ粒子分散液中における、前記金属ナノ粒子の含有比率は、３０質量％〜７０質量％の範囲に選択されていることが好ましい。
【００８１】
前記金属粉末の平均粒子重量Ｗav.は、０．１ｐｇ〜１５０ｎｇの範囲に選択されることが望ましい。
【００８２】
それに伴って、金属ナノ粒子分散液の液滴の平均液量を、０．１ｆｌ〜１００ｐｌの範囲に選択することが好ましい。
【００８３】
利用されている、上述の本発明にかかる金属粉末の製造方法の好ましい一形態では、
形成される微小な粒子状沈澱物を、第二の有機溶媒と分離するための、固液分離手段として、
デカンテーション法を利用することができる。
【００８４】
付着する第二の有機溶媒を蒸散させ、乾燥する工程において、蒸散、乾燥手段として、
減圧乾燥法を利用することが好ましい。
【００８５】
特には、前記金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.は、３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に選択されることが望ましい。
【００８６】
また、前記金属ナノ粒子は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、インジウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ビスマス、スズ、鉛、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される、一種の金属からなるナノ粒子、または、二種以上の金属種からなるナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子である形態とすることができる。
【００８７】
前記加熱処理の温度は、１００℃〜３００℃の範囲に選択される形態とすることができる。
【００８８】
以下に、本発明の好ましい一形態を例に採り、本発明の技術思想と、その具体的な形態の構成を説明する。
【００８９】
本発明にかかる金属粉末の製造方法では、原料として、金属ナノ粒子分散液を用い、この金属ナノ粒子分散液の微細な液滴を形成し、その液滴中に含まれる分散溶媒を除去し、金属ナノ粒子の集合体粒子を一旦作製し、この金属ナノ粒子の集合体粒子に加熱処理を施し、金属ナノ粒子相互の低温焼結を行うことで、金属粉末を作製している。
【００９０】
その際、金属ナノ粒子分散液の微細な液滴の液量は、該液滴の滴下条件を一定に保持することで、液滴の液量のバラツキを低減することが可能であるという特徴を利用して、最終的に作製される金属粉末の粒子サイズ、特には、該金属粉末の粒子重量のバラツキを低減している。
【００９１】
具体的には、本発明にかかる金属粉末の製造方法では、相対的に粘性の低い液体状原料を利用し、所定の開口径を有する微細なノズル先端から、該液体状原料を滴下する場合、形成される液滴の液量は、ノズルの開口径、該液体状原料の平均密度、表面張力、粘度に依存して決定されるという特徴を利用している。すなわち、ノズルの開口径、該液体状原料の平均密度、表面張力、粘度を一定に維持すると、形成される液滴の液量は、高い再現性、すなわち、高い均一性を示すという特徴を利用している。
【００９２】
まず、該液体状原料の平均密度、表面張力、粘度を一定に維持するという要件を満足する原料として、金属ナノ粒子分散液を選択している。
【００９３】
この原料の金属ナノ粒子分散液は、所定の平均粒子径の金属ナノ粒子が、その分散溶媒中に所定の分散密度で均一に分散しているものである。従って、該金属ナノ粒子分散液の所定の液量中に含まれる、金属ナノ粒子の重量の総和は、実質的に一定となる。
【００９４】
作製される金属粉末は、金属ナノ粒子Ｎ個が集合してなる金属ナノ粒子の集合体粒子に加熱処理を施し、金属ナノ粒子相互の低温焼結を行うことで、金属粉末としたものである。作製される金属粉末の外形の平均粒径ｄav.に対して、金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.を、ｄnano-av.／ｄav.≦1/5の範囲、好ましくは、ｄnano-av.／ｄav.≦1/8の範囲、より好ましくは、ｄnano-av.／ｄav.≦1/10の範囲に選択することで、前記の金属ナノ粒子の集合体粒子を構成する金属ナノ粒子の個数Ｎは、Ｎ≧５3＝１２５の範囲、好ましくは、Ｎ≧８3＝５１２の範囲、より好ましくは、Ｎ≧１０3＝１０００の範囲としている。金属ナノ粒子の集合体粒子を構成する金属ナノ粒子の個数Ｎの標準偏差は、通常、（Ｎ）1/2程度である。すなわち、金属ナノ粒子の集合体粒子を構成する金属ナノ粒子の個数Ｎのバラツキの程度：（Ｎ）1/2／Ｎ＝1/（Ｎ）1/2は、Ｎ≧５3＝１２５の場合、1/（Ｎ）1/2≦1/11、好ましくは、Ｎ≧８3＝５１２の場合、1/（Ｎ）1/2≦1/22、より好ましくは、Ｎ≧１０3＝１０００の場合、1/（Ｎ）1/2≦1/32となる。
【００９５】
従って、本発明の好ましい一形態において、作製される金属粉末の外形の平均粒径ｄav.を、０．１μｍ〜１００μｍの範囲に選択する場合、上記の比率ｄnano-av.／ｄav.の範囲内で、金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnano-av.を、３ｎｍ〜１００ｎｍの範囲、好ましくは、４ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に選択することが望ましい。
【００９６】
一方、原料である金属ナノ粒子分散液中において、含有される金属ナノ粒子は、凝集せず、均一な分散状態であることが、前記のバラツキの程度に維持するための必須条件となる。そのため、被覆剤分子を利用して、金属ナノ粒子の表面に被覆層を形成している。この被覆剤分子として、分散溶媒との親和性を有する分子を選択することで、該被覆層で表面を覆われた金属ナノ粒子は、分散溶媒中で良好な分散性を示すものとなっている。
【００９７】
本発明の好ましい一形態では、分散溶媒として、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素、および炭素数１０〜１４の一価の脂肪族アルコールからなる群から選択される第一の有機溶媒、例えば、炭素数８〜１６の脂肪族炭化水素からなる群から選択される第一の有機溶媒を用い、それに対して、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記第一の有機溶媒と親和性を有する被覆剤分子を利用している。
【００９８】
すなわち、脂肪族モノカルボン酸は、そのカルボキシル基の部分を利用して、金属ナノ粒子の表面に配位することで、被覆剤分子として機能する。脂肪族モノアミンまたはジアミンは、そのアミノ基の窒素原子の孤立電子対を利用して、金属ナノ粒子の表面に配位することで、被覆剤分子として機能する。
【００９９】
一方、脂肪族モノカルボン酸中の炭化水素鎖部分は、脂肪族炭化水素、一価の脂肪族アルコールの炭化水素鎖部分との間で、疎水的相互作用をすることで、親和性を示す。脂肪族モノアミンまたはジアミン中の炭化水素鎖部分も、脂肪族炭化水素、一価の脂肪族アルコールの炭化水素鎖部分との間で、疎水的相互作用をすることで、親和性を示す。
【０１００】
前記被覆剤分子の含有量は、被覆すべき金属ナノ粒子の表面積の総和に依存して決定される。上述の本発明の好ましい一形態にかかる金属粉末の製造方法で利用する金属ナノ粒子分散液においては、前記被覆剤分子の含有量の合計は、該金属ナノ粒子分散液中に含有される、金属ナノ粒子１００質量部当たり、２質量部〜４５質量部の範囲、好ましくは、１０質量部〜２５質量部の範囲に選択する。
【０１０１】
一方、分散溶媒として使用される、前記第一の有機溶媒の含有量は、該金属ナノ粒子分散液中に含まれる、金属ナノ粒子の分散密度を決定する。従って、前記第一の有機溶媒の含有量は、該金属ナノ粒子分散液中に含有される、金属ナノ粒子の含有量に依存して決定される。前記第一の有機溶媒の含有量は、該金属ナノ粒子分散液中の金属ナノ粒子１００質量部当たり、４０質量部〜２５０質量部の範囲、好ましくは、６０質量部〜１５０質量部の範囲に選択する。
【０１０２】
金属ナノ粒子分散液中では、前記被覆剤分子は、分散溶媒中にも溶解しており、分散溶媒中に溶解している被覆剤分子と、金属ナノ粒子の表面を被覆している被覆剤分子とは、平衡状態となっている。その平衡状態において、被覆剤分子が、金属ナノ粒子の表面全面を被覆する上では、前記第一の有機溶媒の含有量：前記被覆剤分子の含有量の合計の比率は、少なくとも、１０：１〜１：１の範囲、好ましくは、７：１〜２：１の範囲に選択することが望ましい。その結果、金属ナノ粒子分散液の液相は、第一の有機溶媒中に、相当の濃度で前記被覆剤分子が溶解している状態となっている。
【０１０３】
原料の金属ナノ粒子分散液を、前記金属粉末の平均粒子重量Ｗav.の金属量に相当する、金属ナノ粒子の量を含む平均液量の液滴として、第二の有機溶媒中に滴下する。
【０１０４】
金属ナノ粒子分散液中の金属ナノ粒子の含有比率をＣmetal重量％とすると、滴下する液滴の平均重量は、｛100・Ｗav./Ｃmetal｝に選択する。金属ナノ粒子分散液の平均密度をρav.  ｇ/ｃｍ3とすると、滴下する液滴の平均液量Ｖは、｛100・Ｗav./Ｃmetal｝/ρav.  ｍｌに選択する。
【０１０５】
金属ナノ粒子分散液中における、金属ナノ粒子の含有比率：Ｃmetal重量％は、３０質量％〜７０質量％の範囲、望ましくは、４０質量％〜６０質量％の範囲に選択されていることが好ましい。一方、金属ナノ粒子分散液の平均密度：ρav.  ｇ/ｃｍ3は、金属ナノ粒子分散液の組成、金属ナノ粒子の金属の密度ρmetal、第一の有機溶媒の密度ρ1、前記被覆剤分子の平均密度ρcoatingに依って決まる。第一の有機溶媒の密度ρ1、前記被覆剤分子の平均密度ρcoatingは、いずれも、有機化合物であるので、１前後である。従って、金属ナノ粒子の含有比率：Ｃmetal重量％が、前記の範囲の場合、金属ナノ粒子分散液の平均密度：ρav.  ｇ/ｃｍ3は、近似的に、
（100/ρav.）≒（Ｃmetal/ρmetal）＋（100−Ｃmetal）と表すことができる。すなわち、（ρmetal/ρav.）≒（Ｃmetal/100）＋ρmetal（100−Ｃmetal）/100と近似できる。
【０１０６】
上述の本発明の好ましい一形態にかかる金属粉末の製造方法では、金属ナノ粒子の含有比率：Ｃmetal重量％が、前記の範囲の場合、金属粉末の平均粒子重量Ｗav.を、０．１ｐｇ〜１５０ｎｇの範囲、より好ましくは、１ｐｇ〜１００ｎｇの範囲に選択することが望ましい。
【０１０７】
それに伴って、金属ナノ粒子分散液の液滴の平均液量Ｖを、０．１ｆｌ〜１００ｐｌの範囲、より好ましくは、１ｆｌ〜７０ｐｌの範囲に選択することが望ましい。
【０１０８】
例えば、金属ナノ粒子分散液の平均密度ρav.を、２ｇ／ｃｍ3、金属成分の含有比率を５０質量％と仮定すると、金属ナノ粒子分散液の液滴の平均液量Ｖが、０．１ｆｌ〜１００ｐｌの範囲である場合、該液滴中に含有される金属成分の平均重量は、０．１ｐｇ〜１００ｐｇの範囲となる。金属ナノ粒子分散液の液滴の平均液量Ｖが、１ｆｌ〜７０ｐｌの範囲である場合、該液滴中に含有される金属成分の平均重量は、１ｐｇ〜７０ｎｇの範囲になる。
【０１０９】
金属ナノ粒子分散液の液滴の平均液量Ｖを前述の範囲に選択する場合、金属ナノ粒子分散液の粘度を、３ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの範囲に選択することが好ましい。すなわち、滴下する液滴の平均径（直径）を０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定する場合、粘度が高いと、極端な場合、先端部は球形部の体積よりも、裾部分の体積が大きい状態となり、裾部分の絞り込みの程度にバラツキを生じる要因となる。金属ナノ粒子分散液の粘度を、前記の範囲に選択することで、前記のバラツキの要因を排除できる。
【０１１０】
また、金属ナノ粒子分散液の粘度を、３ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの範囲に選択することで、金属ナノ粒子分散液の液滴の形成手段として、インクジェット法を利用することも可能となる。
【０１１１】
通常のノズル先端から、液滴を滴下する形態では、液滴の平均径（直径）を０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定する場合、ノズル先端の開口径は、その液滴の平均径（直径）の１／２程度に選択される。金属ナノ粒子分散液の液滴の形成手段として、インクジェット法を利用する形態では、液滴の平均径（直径）を０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定する場合、液滴の吐出に利用するノズル先端の開口径は、０．２５μｍ〜１００μｍの範囲に選択することが望ましい。
【０１１２】
通常のノズル先端から、液滴を滴下する形態、液滴の形成手段として、インクジェット法を利用する形態のいずれにおいても、金属ナノ粒子分散液の粘度を、３ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの範囲に選択することで、形成される液滴の平均液量Ｖに対する、標準偏差σVは、大きくとも、σV／Ｖ≦１／３の範囲、通常、σV／Ｖ＝１／６程度に制御することが可能である。
【０１１３】
一方、上述の本発明の好ましい一形態にかかる金属粉末の製造方法では、金属ナノ粒子分散液の微細な液滴が滴下される第二の有機溶媒を、炭素数１〜６の一価の脂肪族アルコールからなる群から選択している。
【０１１４】
炭素数１〜６の一価の脂肪族アルコールは、いずれも、親水性の極性溶媒である。
【０１１５】
それに対して、金属ナノ粒子分散液中に含まれる第一の有機溶媒に利用される、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素、および炭素数１０〜１４の一価の脂肪族アルコールは、疎水的な非極性溶媒、あるいは、低極性溶媒である。
【０１１６】
さらに、金属ナノ粒子分散液中に含まれる第一の有機溶媒中には、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、被覆剤分子が、相当の濃度で溶解している。炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンは、疎水的な非極性溶媒、あるいは、低極性溶媒である、第一の有機溶媒に対する親和性に加えて、親水性の極性溶媒である、第二の有機溶媒に対する親和性を有している。
【０１１７】
疎水的な非極性溶媒、あるいは、低極性溶媒である、第一の有機溶媒は、親水性の極性溶媒である、第二の有機溶媒に溶解可能であるが、親和性は低い。
【０１１８】
そのため、第二の有機溶媒中に滴下された、金属ナノ粒子分散液の微細な液滴中では、第二の有機溶媒との界面に、前記被覆剤分子が集積し、液滴の内部に第一の有機溶媒が局在する、「ミセル」様の液滴に変換される。すなわち、前記被覆剤分子の極性を示す官能基、カルボキシル基、あるいは、アミノ基は、親水性の極性溶媒である、第二の有機溶媒に接し、一方、前記被覆剤分子の疎水的な炭化水素鎖部分は、第一の有機溶媒に接する形態で、第二の有機溶媒との界面に、前記被覆剤分子が境界を形成する。
【０１１９】
「ミセル」様の液滴をより確実に形成する上では、
第一の有機溶媒を、炭素数６〜１６の脂肪族炭化水素からなる群から選択する、特には、炭素数８〜１６の脂肪族炭化水素からなる群から選択する場合、
第二の有機溶媒は、炭素数１〜６の一価の脂肪族アルコールからなる群から選択することが好ましい。
【０１２０】
なお、金属ナノ粒子分散液の微細な液滴を、第二の有機溶媒中に滴下する際、液滴の平均径（直径）を０．５μｍ〜２００μｍの範囲に設定することで、滴下の衝撃によって、液滴の形状は一旦変形するが、液滴が複数の断片に分離する現象を回避できる。
【０１２１】
具体的には、第二の有機溶媒の液面の上方、２０ｍｍ程度から滴下する際、空気抵抗によって、滴下速度は低減され、滴下の衝撃自体、低減されている。さらに、第二の有機溶媒は相対的に粘度が低く、金属ナノ粒子分散液の粘度は相対的に高いため、滴下の衝撃に起因する、液滴の形状変化の程度が低減される。その後、液滴の形状は、第二の有機溶媒中における、金属ナノ粒子分散液の表面張力によって、球形の形状に回復される。
【０１２２】
この「ミセル」様の液滴形状が形成されると、表面に前記被覆剤分子による被覆層を有する金属ナノ粒子は、「ミセル」様の液滴内に保持された状態となる。但し、第一の有機溶媒、被覆剤分子は、第二の有機溶媒に徐々に溶出するため、「ミセル」様の液滴のサイズは徐々に減少する。最終的には、表面に前記被覆剤分子による被覆層を有する金属ナノ粒子が集積され、被覆層相互が接触し、その隙間に第一の有機溶媒が充填されている、金属ナノ粒子の集合体粒子が形成される。
【０１２３】
「ミセル」様の液滴を形成する、金属ナノ粒子分散液の密度：ρav.は、第二の有機溶媒の密度ρ2より大きいため、「ミセル」様の液滴は、第二の有機溶媒を入れた容器の底に沈降している。この沈降した「ミセル」様の液滴から形成される、金属ナノ粒子の集合体粒子の外形は、実質的に球形形状となる。勿論、金属ナノ粒子の集合体粒子のサイズ（体積）は、滴下された液滴から、含まれる第一の有機溶媒、それに溶解している被覆剤分子を除いた体積に相当している。
【０１２４】
被覆層相互が接触し、その隙間に第一の有機溶媒が充填されている、金属ナノ粒子の集合体粒子は、第二の有機溶媒中では安定であり、第二の有機溶媒をデカンテーションで除去し、新たな第二の有機溶媒を加える、浸漬形態の洗浄を行うことができる。
【０１２５】
洗浄を終えた後、少量の第二の有機溶媒を加え、金属ナノ粒子の集合体粒子を懸濁させ、この懸濁液の状態で容器から回収することが可能である。
【０１２６】
回収された懸濁液に含まれる、第二の有機溶媒をデカンテーションで除去し、金属ナノ粒子の集合体粒子の表面に付着している第二の有機溶媒を蒸散させると、乾燥済の金属ナノ粒子の凝集体粒子が得られる。
【０１２７】
上記の回収工程、洗浄工程において、微小な粒子状沈澱物、すなわち、金属ナノ粒子の集合体粒子を、第二の有機溶媒と分離するための、固液分離手段として、デカンテーション法を利用することが望ましい。
【０１２８】
さらに、乾燥工程において、付着する第二の有機溶媒を蒸散させ、乾燥する手段として、減圧乾燥法を利用することが好ましい。微小な粒子状沈澱物、すなわち、金属ナノ粒子の集合体粒子においては、それを構成する金属ナノ粒子相互の隙間にも、液体成分が含浸されている。その後、金属ナノ粒子の集合体粒子を加熱処理する際、金属ナノ粒子相互の隙間に液体成分が残留すると、該液体成分が急激に気化する結果、金属ナノ粒子の集合体粒子の破砕が生じることが懸念される。減圧乾燥法を利用することで、液体成分の残留を回避できる。
【０１２９】
減圧乾燥法を利用する場合、付着する第二の有機溶媒の蒸散は速やかに進行するが、金属ナノ粒子の表面を被覆している被覆剤分子の解離は進行しない条件を選択することが望ましい。従って、室温またはそれ以下の温度、例えば、１５℃〜３０℃の範囲において、圧力を、０．１ｍｍＨｇ〜１００ｍｍＨｇの範囲、好ましくは、１ｍｍＨｇ〜５０ｍｍＨｇの範囲の選択する減圧条件を採用することが望ましい。
【０１３０】
乾燥済の金属ナノ粒子の凝集体粒子を加熱処理すると、該凝集体粒子の内部に残余していた被覆剤分子の除去がなされる。すなわち、該凝集体粒子の内部においても、金属ナノ粒子の表面を被覆している被覆剤分子は、解離され、金属ナノ粒子の金属面が接触する状態となる。その結果、金属ナノ粒子相互の低温焼結が、該凝集体粒子全体にわたって進行し、金属ナノ粒子の焼結体からなる金属粉末に変換される。
【０１３１】
前記加熱処理の温度は、一般に、１００℃〜２５０℃の範囲、例えば、１００℃〜２５０℃の範囲、好ましくは、１５０℃〜２３０℃の範囲に選択される形態とすることができる。その際、金属ナノ粒子の酸化を回避するため、不活性ガス雰囲気、あるいは、還元性雰囲気下において、加熱処理を行うことが好ましい。乾燥処理を施した粒子状沈澱物中に残余している被覆剤の蒸散除去を速やかに行うためには、２００℃以上の温度で加熱処理を行うことがより好ましい。
【０１３２】
本発明にかかる金属粉末の製造方法は、金属ナノ粒子相互の低温焼結を利用するため、利用する金属ナノ粒子は、上記の加熱温度において、焼結可能である限り、その種類に制限はない。
【０１３３】
従って、金属ナノ粒子は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、インジウム、チタン、ケイ素、亜鉛、ビスマス、スズ、鉛、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される、一種の金属からなるナノ粒子、または、二種以上の金属種からなるナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子である形態とすることができる。
【０１３４】
例えば、作製される金属粉末を、導電性ペースト中に配合する導電性フィラーに使用する場合には、電気伝導率を考慮して、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムからなる群から選択される、一種の金属からなるナノ粒子が好適に利用される。
【実施例】
【０１３５】
以下に、具体例を示し、本発明をより具体的に説明する。これらの具体例は、本発明にかかる最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明は、これら具体例に示す形態に限定されるものではない。
【０１３６】
（実施例１）
実施例１に、銀ナノ粒子分散液を原料として、サブミクロンオーダーの平均粒径を有する銀粉末を作製する工程の一例を示す。
【０１３７】
原料として使用する、銀ナノ粒子分散液は、ナノペースト：ＮＰＳ−Ｊ（ＨＰタイプ）である。該銀ナノ粒子分散液は、Ａｇ：６４．３％、ジブチルアミノプロピルアミン：５．８％、オレイン酸：５．０％、テトラデカン：２４．９％を含んでいる。含有される銀ナノ粒子の平均粒子径は５ｎｍである。該銀ナノ粒子表面の被覆と保護の用途に、オレイン酸、ならびに、ジブチルアミノプロピルアミンが利用されている。該銀ナノ粒子分散液の粘度は、９ｍＰａ・ｓであり、インクジェット法による微細な液滴の形成に適合する粘度となっている。該銀ナノ粒子分散液の平均密度ρは、２ｇ／ｃｍ3となっている。
【０１３８】
シャーレに、それぞれ、次の５種の一価の脂肪族アルコール；メタノール（沸点：６５℃）、イソプロピルアルコール（沸点：８２℃）、１−ブタノール（沸点：１１７℃）、２−ブタノール（沸点：９８．５℃／７４０ｍｍＨｇ）、１−ペンタノール（沸点：１３８℃）を入れる。その液の深さは、５ｍｍとなっている。
【０１３９】
シャーレ中の液面の上方２０ｍｍから、該一価の脂肪族アルコール中に、銀ナノ粒子分散液の微小な液滴を滴下する。この微小液滴の平均液量Ｖは、１５ｐｌであり、その標準偏差σVは、前記平均液量Ｖの２０％であった。従って、滴下される微小液滴の平均径（直径）ｄは、３０μｍであり、その標準偏差σdは、前記平均径（直径）ｄの６％である。適下される微小液滴中に含有される銀ナノ粒子の重量総和の平均は、前記平均液量Ｖから、（Ｖ・ρ・０．６４３）と見積もられ、すなわち、１５ｐｌ×２g/ｍｌ×０．６４３≒１９ｎｇと見積もられる。
【０１４０】
なお、該銀ナノ粒子分散液の微小な液滴を、インクジェット法を適用して形成することで、液滴液量のバラツキ：σV／Ｖを、σV／Ｖ≦１／５の範囲に低減できている。
【０１４１】
滴下される微小液滴は、該一価の脂肪族アルコール中を静かに沈降し、シャーレの底に達する。同じ滴下条件で、多数の微小液滴を滴下すると、各微小液滴に由来する沈降物は、相互に凝集することなく、個別の微小な沈降物粒子となっている。その状態で１０分間静置した後、沈降物を観察すると、微小な沈殿物粒子に変換されていた。
【０１４２】
その後、一価の脂肪族アルコールを除去デカントで除去し、同じ量の一価の脂肪族アルコールで、微小な沈殿物粒子を３回洗浄する。この洗浄を終えた微小な沈殿物粒子は、少量の一価の脂肪族アルコールを加えて、懸濁液とした上で、ピペットを用いて、該懸濁液を回収する。
【０１４３】
回収された懸濁液を、ナス型フラスコに移し、該懸濁液中に含まれる、一価の脂肪族アルコールを減圧除去し、微小な沈殿物粒子の乾燥物とする。
【０１４４】
この乾燥済の微小な沈殿物粒子の外観を、ＳＥＭ観察した。
【０１４５】
さらに、乾燥済の微小な沈殿物粒子を、スライドガラス上に載せて、ホットプレート上で、２２０℃、１時間の加熱処理を施す。加熱処理を施した後の微小な粒子の外観を、ＳＥＭ観察した。
【０１４６】
図２〜図６に、一価の脂肪族アルコールとして、メタノール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール、２−ブタノール、１−ペンタノールをそれぞれ使用した際、乾燥済の微小な沈殿物粒子と、加熱処理を施した後の微小な粒子の外観をＳＥＭ観察した結果を対比して示す。
【０１４７】
乾燥済の微小な沈殿物粒子に、前記加熱処理を施すと、僅かに、粒子サイズが減少しており、該加熱処理の間に、銀ナノ粒子の低温焼結が進行し、焼結体型金属粉末となっていると判断される。
【０１４８】
得られた焼結体型金属粉末の外形サイズのバラツキは、平均粒径ｄpowderに対する、その標準偏差σd-powderは、平均粒径ｄpowderの７％に相当していた。得られた焼結体型金属粉末の平均重量Ｗpowder（金属量）は、１５ｎｇ／個であり、外形サイズのバラツキの基づき、平均重量Ｗpowder（金属量）に対する標準偏差σW-powderは、σW-powder／Ｗpowder≦１／４の範囲と推定される。
【０１４９】
得られた焼結体型金属粉末の平均重量Ｗpowder（金属量）と、適下される微小液滴中に含有される銀ナノ粒子の重量総和の平均との比率は、１５ｎｇ／１９ｇであった。
【０１５０】
従って、銀ナノ粒子分散液を原料として、サブミクロンオーダーの平均粒径を有する銀粉末が、高い均一性で作製できることが検証される。
【０１５１】
（比較例１）
比較例１に、銀ナノ粒子分散液を原料として、一価の脂肪族アルコールに代えて、二価の脂肪族アルコールを利用して、サブミクロンオーダーの平均粒径を有する銀粉末の作製を試みた一例を示す。
【０１５２】
原料として使用する、銀ナノ粒子分散液は、実施例１と同じく、ナノペースト：ＮＰＳ−Ｊ（ＨＰタイプ）である。
【０１５３】
シャーレに、二価の脂肪族アルコールである、エチレングリコール（沸点：１９８℃）を入れる。その液の深さは、５ｍｍとなっている。
【０１５４】
シャーレ中の液面の上方２０ｍｍから、該エチレングリコール中に、銀ナノ粒子分散液の微小な液滴を滴下する。この微小液滴を滴下する条件自体は、上記実施例１と同じに選択している。
【０１５５】
滴下される微小液滴は、エチレングリコール中で分散され、シャーレの底に、微小液滴に由来する粒子状の沈降物が沈澱することはなかった。
【０１５６】
（実施例２）
実施例２に、水添ロジンを含み、錫ナノ粒子、銀ナノ粒子、銅ナノ粒子が含まれている分散液を原料として、サブミクロンオーダーの平均粒径を有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金粉末を作製する工程の一例を示す。
【０１５７】
１００ｍｌのナス型フラスコ中に、錫ナノコロイド（Ｓｎ１０ｗｔ％含有、分散溶媒：トルエン）３０質量部、銀超微粒子分散液Ａｇ１Ｔ（Ａｇ４０．２ｗｔ％含有、分散溶媒：トルエン）０．２２質量部、銅超微粒子分散液Ｃｕ１Ｔ（Ｃｕ３０．４ｗｔ％含有、分散溶媒：トルエン）０．０５質量部、水添ロジンのトルエン溶液（濃度２２．９ｗｔ％）１．６７質量部を加え、混合し、４０℃で１時間攪拌する。攪拌終了後、減圧濃縮により、分散溶媒のトルエンを脱溶剤する。前記脱溶剤後の混合物は、錫ナノ粒子３質量部当たり、銀ナノ粒子０．０９質量部、銅ナノ粒子０．０１５質量部、ドデシルアミン０．４６質量部、水添ロジン０．３８質量部が含まれている。
【０１５８】
錫ナノ粒子の平均粒子径ｄ１は、４２ｎｍであり、その表面には、ドデシルアミンによって被覆剤分子層が形成されている。また、銀ナノ粒子の平均粒子径ｄ２は、３ｎｍであり、その表面には、ドデシルアミンによって被覆剤分子層が形成されている。
【０１５９】
この脱溶剤後の混合物３．９５質量部当たり、分散溶媒として、Ｎ１４（テトラデカン、粘度２．０〜２．３ ｍＰａ・ｓ（２０℃）、融点５．８６℃、沸点２５３．５７℃、比重ｄ420＝０．７９２４、日鉱石油化学製）を２７．３質量部添加する。その後、室温（２５℃）で攪拌して、均一な分散液とする。攪拌終了後、０．２μｍメンブランフィルターで分散液の濾過を行った。該分散液は、錫ナノ粒子３質量部、銀ナノ粒子０．０９質量部、銅ナノ粒子０．０１５質量部、ドデシルアミン０．４６質量部、水添ロジン０．３８質量部、Ｎ１４（テトラデカン）２７．３質量部からなっている。
【０１６０】
得られる分散液は、液粘度（Ｂ型回転粘度計、測定温度２０℃）１０ｍＰａ・ｓの高流動性組成物であり、均一な黒色のインク状の組成物である。Ｎ１４を加えて粘度調整された、該インク状の組成物の平均密度ρは、１．８ｇ／ｃｍ3となっている。含有される金属成分（Ｓｎ、Ａｇ，Ｃｕ）の総和は、該インク状の組成物の１３．０質量％に相当している。該インク状の組成物中に含まれる、前記被覆剤分子ドデシルアミンの含有量の合計は、含有される金属ナノ粒子（錫ナノ粒子と銀ナノ粒子と銅ナノ粒子）の合計、１００質量部当たり、１４．８質量部に相当している。該インク状の組成物中に含まれる、Ｎ１４の含有量と、前記被覆剤分子ドデシルアミンの含有量の合計との比率は、５９．３：１に相当している。
【０１６１】
該組成物中における、錫ナノ粒子、銀ナノ粒子、銅ナノ粒子の配合比率：ＷSn：ＷAg：ＷCuは、９６．５：３：０．５であり、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金ハンダに適する比率となっている。金属錫の融点２３２℃に対して、この比率のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金の融点は、２１９℃である。錫の密度（２０℃）：７．２６５ｇ・ｃｍ-3、銀の密度（２０℃）：１０．４９ｇ・ｃｍ-3、錫ナノ粒子の平均粒子径ｄ１＝４２ｎｍと銀ナノ粒子の平均粒子径ｄ２＝３ｎｍの比率ｄ１：ｄ２＝４２：３を考慮すると、錫ナノ粒子の個数Ｎ１と銀ナノ粒子の個数Ｎ２の比率：Ｎ１：Ｎ２は、１８：１０６０と見積もられる。インク状のハンダ組成物中、錫ナノ粒子、銀ナノ粒子、銅ナノ粒子と、分散溶媒の体積比率は、０．４：３５である。
【０１６２】
シャーレに、メタノール（沸点：６５℃）を深さ５ｍｍになるように加え、液面の上方２０ｍｍから、メタノール中に、ハンダ組成物の微小な液滴を滴下する。この微小液滴の平均液量Ｖは、１５ｐｌであり、その標準偏差σVは、前記平均液量Ｖの２０％であった。従って、滴下される微小液滴の平均径（直径）ｄは、３０μｍであり、その標準偏差σdは、前記平均径（直径）ｄの６％である。適下される微小液滴中に含有される金属成分（Ｓｎ、Ａｇ，Ｃｕ）の重量総和の平均は、前記平均液量Ｖから、（Ｖ・ρ・０．１３０）と見積もられ、すなわち、１５ｐｌ×１．８g/ｍｌ×０．１３０≒３．５ｎｇと見積もられる。
【０１６３】
なお、該インク状の組成物の微小な液滴を、インクジェット法を適用して形成することで、液滴液量のバラツキ：σV／Ｖを、σV／Ｖ≦１／５の範囲に低減できている。
【０１６４】
滴下される微小液滴は、メタノール中を静かに沈降し、シャーレの底に達する。同じ滴下条件で、多数の微小液滴を滴下すると、各微小液滴に由来する沈降物は、相互に凝集することなく、個別の微小な沈降物粒子となっている。その状態で１０分間静置した後、沈降物を観察すると、微小な沈殿物粒子に変換されていた。
【０１６５】
その後、メタノールを除去デカントで除去し、同じ量のメタノールで、微小な沈殿物粒子を３回洗浄する。この洗浄を終えた微小な沈殿物粒子は、少量のメタノールを加えて、懸濁液とした上で、ピペットを用いて、該懸濁液を回収する。
【０１６６】
回収された懸濁液を、ナス型フラスコに移し、該懸濁液中に含まれる、メタノールを減圧除去し、微小な沈殿物粒子の乾燥物とする。
【０１６７】
さらに、乾燥済の微小な沈殿物粒子を、スライドガラス上に載せて、ホットプレート上で、２２０℃、１時間の加熱処理を施す。その際、錫ナノ粒子、銀ナノ粒子、銅ナノ粒子を含む沈殿物粒子において、水添ロジン存在下における銅ナノ粒子表面の酸化膜の還元、錫ナノ粒子と銀ナノ粒子と銅ナノ粒子の低温焼結が併行して進行する。その結果、前記粒子の合金化が進行し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金粉末となっていると判断される。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明にかかる金属粉末の製造方法は、サブミクロンオーダー、あるいは、ミクロンオーダーの領域に選択される平均粒径を有する金属粉末に関して、作製される金属粉末のサイズに関して、高い均一性を達成する際、好適に利用される。また、本発明にかかる金属粉末の製造方法で作製される、球状の外形形状を有し、そのサイズの均一性の高い金属粉末は、例えば、導電性ペーストに配合される導電性媒体として利用可能である。
【符号の説明】
【０１６９】
１  滴下ノズル
２  金属ナノ粒子分散液の液滴
３  第二の有機溶媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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