(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電ペーストに用いられる溶剤付着粒子の製造方法であって、
金属粒子を準備する工程と、
前記金属粒子を水洗し、金属粒子及び水を含むスラリーを得る工程と、
前記スラリーに、水と相溶性のない第１の溶剤を添加する工程と、
前記スラリーを攪拌し、このとき水と相溶性のある第２の溶剤を加え、前記第１の溶剤の付着した溶剤付着粒子を沈降させる工程と、
次に、水を分離して前記溶剤付着粒子を得る工程とを含む
製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、
前記第１の溶剤は、前記金属粒子の全量を１００重量部として、３〜３０重量部を添加する
製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、
前記第１の溶剤は、テルピネオールであり、前記金属粒子の全量を１００重量部として、３〜３０重量部を添加する
製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、前記第１の溶剤とともに、界面活性剤を添加し、前記界面活性剤は、前記金属粒子の全量を１００重量部として、０．０５〜１０．０重量部を添加する、製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、
前記界面活性剤は、カチオン系界面活性剤である、製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、前記第２の溶剤は、前記金属粒子の全量を１００重量部として、０．３〜３０重量部を添加する、製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、前記第２の溶剤は、アセトンである、製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、前記金属粒子は、平均粒径が１μｍ以下である、製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れかに記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、前記金属粒子は、平均粒径が０．３５μｍ以下である、製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかに記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、前記金属粒子は、Ｎｉ粒子である、製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れかに記載された溶剤付着粒子の製造方法であって、前記金属粒子は、Ａｇ粒子である、製造方法。
【請求項１２】
溶剤付着粒子と、有機成分とを含む導電ペーストの製造方法であって、
前記溶剤付着粒子は、請求項１乃至１１の何れかに記載された製造方法によって得られたものであり、
前記溶剤付着粒子と、前記有機成分とを混合する、
工程を含む製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電ペースト用金属粒子含有組成物、導電ペースト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に伴い、これらに用いられる電子部品もまた小型化が要求されている。なかでもセラミックスを使用したインダクタ、コンデンサ、フィルタ等の機能部品は、多層積層構造により、特性の向上とともに、小型化が図られるようになってきた。
【０００３】
このような積層部品は、セラミックス粉末を有機ビヒクルと混合し、シート法または印刷法等の手段で作製されたグリーンシートに、電極となる導電ペーストを印刷し、積層、圧着及び切断等の工程を経た後、焼成され、更に、外部電極を形成することにより製造される。導電ペーストは、所定の金属粉末を、有機ビヒクル（有機バインダ）及び有機溶剤中に分散させたものからなる。
【０００４】
導電ペーストに用いられる金属粉末の製造方法としては、気相化学反応法、沈殿還元法、還元析出法または熱還元法等と称される種々の方法が知られている。何れの場合も、金属粉末を水洗浄した後、乾燥させて製造される。導電ペーストの調製に当っては、乾燥した金属粉末を、有機ビヒクル及び有機溶剤中に分散させていた。
【０００５】
しかしながら、乾燥した金属粉末は凝集し易く、金属粉末が本来持っている粒径よりも大きな粒径の金属凝集粒子を生成してしまう。特に、最近は、電極膜厚の薄膜化に対応して、金属粉末の微粉化が進行しており、金属粉末の凝集が発生し易くなっている。
【０００６】
金属粉末の凝集が発生すると、この金属粉末を、有機ビヒクル及び有機溶剤中に分散させて、導電ペーストを調製した場合、導電ペーストに大きな金属凝集粒子が内在することになってしまう。金属凝集粒子の内在する導電ペーストを用いて電子部品の電極を形成した場合、電子部品の信頼性及び歩留を著しく低下させる。例えば、セラミック積層部品の内部電極を形成した場合、図１に示すように、内部電極１に金属凝集粒子１１が発生することがある。金属凝集粒子１１の粒径が、内部電極１の膜厚よりも大きくなると、内部電極１ー１間のセラミックス２の部分を極端に圧迫し、信頼性を著しく低下させるとともに、歩留まりを低下させる。
【０００７】
金属凝集粒子を、元の金属粒子に分離するためには、導電ペースト製造における混合分散に長時間をかけなければならず、必然的に、工程効率の低下、コストアップを招いてしまう。
【０００８】
更に、従来、導電ペーストは、金属粉末をビヒクル及び有機溶剤と混合したのち、三本ロールを用い、混練分散させていたが、三本ロールによる分散作業には、機械的な構造から種々の危険性を伴い、作業自体も熟練度が要求されるなど、製造時に適切に管理しなければならない点が多く、煩雑である。しかも、分散作業時間が長いことからコストアップも招く。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、金属粒子の凝集を起こさない金属粒子含有組成物、及び、導電ペーストを提供することである。
【００１０】
本発明のもう一つの課題は、電子部品の信頼性及び歩留を著しく向上させ得る金属粒子含有組成物、及び、導電ペーストを提供することである。
【００１１】
本発明の更にもう一つの課題は、上述した金属粒子含有組成物、及び、導電ペーストを、安価に製造する方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る導電ペースト用金属粒子含有組成物は、導電ペーストに含まれるべき有機成分と相溶性を持つ溶剤で湿潤された金属粒子または金属化合物粒子を含む。
【００１３】
上述したように、本発明に係る導電ペースト用金属粒子含有組成物は、溶剤で湿潤された金属粒子または金属化合物粒子を含むから、従来の乾燥した金属粉末と異なって、金属粒子または金属化合物粒子（以下金属粒子と称する）が、１μｍ以下、例えば、０．２μｍ以下の粒径に微小化されても、凝集することがない。このため、金属粉末の凝集に起因する種々の問題が解決され、信頼性、及び、歩留まりが著しく向上する。
【００１４】
しかも、金属粒子の凝集が発生しないのに加えて、溶剤が導電ペーストに含まれるべき有機成分と相溶性を持つため、導電ペースト製造時に、金属粒子含有組成物を、有機ビヒクル及び溶剤に極めて円滑、均一、かつ、迅速に分散させることができる。このため、混合分散に要する作業時間が著しく短縮され、工程効率が向上し、コストダウンが図られる。
【００１５】
金属粒子を湿潤する溶剤は、金属粒子を１００重量部として、２〜１００重量部含まれる。この溶剤は、有機ビヒクルを含む。
【００１６】
本発明に係る導電ペースト用金属粒子含有組成物は、水洗浄を経て生成された未乾燥の金属粒子に、導電ペーストに含まれるべき有機成分と相溶性を持ち、かつ、水と相溶性のない溶剤を加え、水分を溶剤によって置換することによって製造することができる。
【００１７】
この工程には、金属粒子または金属化合物粒子を乾燥させる工程が含まれない。従って、金属粒子または金属化合物粒子の凝集を生じることがない。
【００１８】
水洗浄を経て生成された未乾燥の金属粒子に加えられる溶剤は、水とは相溶性がないので、水から分離され、金属粒子に付着する。図１は、この状態を模式的に示す図で、金属粒子１２の周りに、溶剤１３が付着している状態を示している。このため、溶剤１３の付着した金属粒子１２が沈殿し、水から分離される。
【００１９】
本発明に係る導電ペースト用金属粒子含有組成物の製造工程において用いられる溶剤、即ち、水と相溶性のない溶剤としては、この種の溶剤として従来より周知のものであれば、使用することができる。具体的一例としては、例えば、テルピネオール等を挙げることができる。この溶剤は、金属粒子の全量を１００重量部として、３〜３０重量部加えられる。
【００２０】
更に、金属粒子に対する溶剤の湿潤性を高めるため、溶剤とともに、界面活性剤を加えることが好ましい。界面活性剤としては、カチオン系、ノニオン系、アニオン系等の公知のものはいずれも使用可能である。界面活性剤は、金属粒子の全量を１００重量部として、０．０５〜１０．０重量部加える。図２は、界面活性剤を加えた場合の金属粒子の状態を模式的に示す図で、金属粒子１２の周りに、界面活性剤１４が付着し、その周りに、溶剤１３が付着している。
【００２１】
更に好ましくは、上述した溶剤とは別に、水と相溶性のある第２の溶剤を加えることのできる。図３は第２の溶剤を加えた後の金属粒子の状態を模式的に示す図である。図３に示すように、この第２の溶剤１６を加えることにより、僅かではあるが、金属粒子１２上に残っている水分１５を、第２の溶剤１６によって、金属粒子上から完全に、かつ、迅速に除去することができる。
【００２２】
第２の溶剤は、前記金属粒子の全量を１００重量部として、０．３〜３０重量部を添加する。第２の溶剤として用い得る具体的一例は、アセトンである。アセトンは揮発性が極めて高く、水と反応して、水を揮発させる。
【００２３】
金属粒子は、従来より周知の製造方法、例えば、気相化学反応法、沈殿還元法、還元析出法または熱還元法等によって製造できる。但し、これらの製造方法において、通常採用される乾燥工程は含まない。即ち、水洗浄後に乾燥させることなく、溶剤を加えて、金属粒子を溶剤によって湿潤させる。本発明の適用される金属粒子には、材料上の制限は殆どない。Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅまたはこれらの合金等の粒子に、広く適用できる。
【００２４】
本発明に係る導電ペーストの製造方法では、上述した金属粒子含有組成物と、有機成分、具体的には、有機ビヒクル及び溶剤とを混合する。
【００２５】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。但し、本発明はかかる事例に限定されるものではない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
＜実施例１＞
ａ．金属粒子含有組成物の製造方法
気相化学反応法により得られたＮｉ金属粒子を水洗浄し、平均粒径０．３５μｍのＮｉ金属粒子及び水を含むスラリーを得た。このスラリーは、Ｎｉ金属粒子１００重量部に対して、水が８０重量部含まれていた。
【００２７】
上述のスラリーに対し、溶剤としてテルピネオール３〜３０重量部、カチオン系界面活性剤０．０５〜１０．０重量部を混合し、撹幹し、Ｎｉ金属粒子を凝集沈降させ、水を分離した。このとき、第２の溶剤として、アセトン０．３〜３０重量部を添加することにより、Ｎｉ金属粒子の凝集沈降速度を促進させ、スラリー中の水を効果的に排除し、テルピネオールに置換することができる。
【００２８】
得られた金属粒子含有組成物は、平均粒径０．３５μｍのＮｉ金属粒子１００重量部に対して、４３重量部の有機成分を含む。
【００２９】
ｂ．導電ペーストの製造方法
上記工程によって得られた金属粒子含有組成物を用い、Ｎｉ金属粒子含有率５０ｗｔ％、及び、所定の粘度になるように、有機ビヒクル及び有機溶剤を加えて混合し、導電ペーストを製造した。この導電ペーストを、ドクターブレード法によりシート化し、乾燥させた。これを試料No.１とする。
【００３０】
＜比較例１＞
ａ．金属粉末の製造方法
気相化学反応法により得られたＮｉ金属粒子を水洗浄し、更に、乾燥させて、平均粒径０．３５μｍのＮｉ金属粒子（乾燥Ｎｉ金属粉末）を得た。
【００３１】
ｂ．導電ペーストの製造方法
上記工程によって得られたＮｉ金属粉末を用い、Ｎｉ金属粒子含有率５０ｗｔ％、及び、所定の粘度になるように有機ビヒクル及び有機溶剤を加えて混合し、導電ペーストを製造した。この導電ペーストを、ドクターブレード法によりシート化し、乾燥させた。これを試料Ｎｏ．２とする。
【００３２】
＜評価方法及ぴ評価結果＞
試料１、２について、乾燥シートの密度、及び、表面粗さについて評価した。乾燥シートの密度は、乾燥させたンシートを所定の大きさに切断し、その体積と重量から算出した値を評価した。
【００３３】
乾燥シートの表面粗さは、表面粗さ計（（株）東京精密製サーフ］ム５７０Ａルビー端子０．８ｍｍＲ）を用いて測定し、評価した。表１に評価結果を示す。表１中の数値はサンプル数１Ｏ個の平均である。
0003722275.tif 000002
表１に示されているように、本発明の実施例１で得られた試料No.１は、乾燥シート表面粗さＲａ、Ｒｍａｘが、比較例１で得られた試料No.２のそれの約半分の値になっており、極めて表面性のよい電極膜が得られていることが解る。
【００３４】
＜実施例２＞
ａ．金属粒子含有組成物の製造方法
気相化学反応法により得られたＡｇ金属粒子を水洗浄し、平均粒径０．１５μｍのＡｇ金属粒子及び水を含むスラリーを得た。このスラリーは、Ａｇ金属粒子１００重量部に対して、水が８０重量部含まれていた。
【００３５】
上述のスラリーに対し、溶剤としてテルピネオール３〜３０重量部、カチオン系界面活性剤０．０５〜１０．０重量部を混合し、撹幹し、Ａｇ金属粒子を凝集沈降させ、水を分離した。このとき、第２の溶剤として、アセトン０．３〜３０重量部を添加することにより、Ａｇ金属粒子の凝集沈降速度を促進させ、スラリー中の水を効果的に排除し、テルピネオールに置換することができる。
【００３６】
得られた金属粒子含有組成物は、平均粒径０．１５μｍのＡｇ金属粒子１００重量部に対して、４３重量部の有機成分を含む。
【００３７】
ｂ．導電ペーストの製造方法
上記工程によって得られた金属粒子含有組成物を用い、Ａｇ金属粒子含有率８０ｗｔ％、及び、所定の粘度になるように、有機ビヒクル及び有機溶剤を加えて混合し、導電ペーストを製造した。この導電ペーストを、ドクターブレード法によりシート化し、乾燥させた。これを試料No.３とする。
【００３８】
＜比較例２＞
ａ．金属粉末の製造方法
気相化学反応法により得られたＡｇ金属粒子を水洗浄し、更に、乾燥させて、平均粒径０．１５μｍのＡｇ金属粒子（乾燥Ａｇ金属粉末）を得た。
【００３９】
ｂ．導電ペーストの製造方法
上記工程によって得られたＡｇ金属粉末を用い、Ａｇ金属粒子含有率８０ｗｔ％、及び、所定の粘度になるように有機ビヒクル及び有機溶剤を加えて混合し、導電ペーストを製造した。この導電ペーストを、ドクターブレード法によりシート化し、乾燥させた。これを試料No.４とする。
【００４０】
＜評価方法及ぴ評価結果＞
試料３、４について、乾燥シートの密度、及び、表面粗さについて評価した。乾燥シートの密度は、乾燥させたンシートを所定の大きさに切断し、その体積と重量から算出した値を評価した。乾燥シートの表面粗さは、表面粗さ計（（株）東京精密製サーフ］ム５７０Ａルビー端子０．８ｍｍＲ）を用いて測定し、評価した。表２に評価結果を示す。表１中の数値はサンプル数１０個の平均である。
0003722275.tif 000003
表２に示されているように、本発明の実施例２で得られた試料No.３は、乾燥シート表面粗さＲａ、Ｒｍａｘが、比較例４で得られた試料No.４の約半分の値になっており、極めて表面性のよい電極膜が得られていることが解る。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）金属粒子の凝集を起こさない金属粒子含有組成物、及び、導電ペーストを提供することができる。
（ｂ）電子部品の信頼性及び歩留を著しく向上させ得る金属粒子含有組成物、及び、導電ペーストを提供することができる。
（ｃ）上述した金属粒子含有組成物、及び、導電ペーストを、安価に製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法において、水洗浄を経て生成された未乾燥の金属粒子に溶剤が付着した状態を模式的に示す図である。
【図２】本発明に係る製造方法において、界面活性剤を加えた場合の金属粒子の状態を模式的に示す図である。
【図３】本発明に係る製造方法において、第２の溶剤を加えた後の金属粒子の状態を模式的に示す図である。
【図４】従来技術の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１２              金属粒子
１３              溶剤
【図１】
0003722275.tif 000004
【図２】
0003722275.tif 000005
【図３】
0003722275.tif 000006
【図４】
0003722275.tif 000007