(57)【要約】【課題】  導電ペーストに用いられる溶剤を金属粉末に付着させることで、ペースト化した時に悪影響を及ぼすことがなく、かつ容易に乾式分級することができる金属粉末の製造方法を提供する。さらにこの金属粉末を用いて乾式分級することを提供する。【解決手段】  導電ペーストを構成する溶剤Ｉを表面に有する溶剤付金属粉末の製造方法であって、溶剤Ｉの引火点より低い引火点の溶剤ＩＩを用いて、溶剤Ｉを金属粉末表面に付着させる付着工程を経て形成した少なくとも溶剤Ｉが付着した金属粉末を、乾燥処理した乾燥後の金属粉末表面に存在している溶剤Ｉの残留量が、０．５質量％〜１０質量％であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電ペーストを構成する溶剤Ｉを表面に有する溶剤付金属粉末の製造方法であって、
前記溶剤Ｉの引火点より低い引火点の溶剤ＩＩを用いて前記溶剤Ｉを金属粉末表面に付着させる付着工程を経て形成した少なくとも溶剤Ｉが付着した金属粉末を、乾燥処理した乾燥後の金属粉末表面に存在している溶剤Ｉの残留量が、０．５質量％〜１０質量％であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項２】
前記付着工程が、前記金属粉末と溶剤ＩＩとの混合物Ａと、前記溶剤Ｉを混合して形成した混合物Ｂを攪拌して少なくとも前記溶剤Ｉが表面に付着した金属粉末を形成することを特徴とする請求項１記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項３】
前記付着工程が、前記金属粉末と、前記溶剤Ｉと溶剤ＩＩの混合溶剤を混合して形成した混合物Ｃを攪拌して少なくとも前記溶剤Ｉが表面に付着した金属粉末を形成することを特徴とする請求項１記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項４】
前記付着工程が、前記金属粉末と少なくとも溶剤Ｉとの混合物Ｄに、前記溶剤Ｉと溶剤ＩＩの混合溶剤を混合して形成した混合物Ｅを攪拌して少なくとも前記溶剤Ｉが表面に付着した金属粉末を形成することを特徴とする請求項１記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項５】
前記乾燥処理における乾燥温度が、前記溶剤ＩＩの引火点以上、前記溶剤Ｉの引火点より低い温度であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項６】
前記乾燥処理における雰囲気が、不活性ガス雰囲気又は減圧雰囲気で行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項７】
前記乾燥処理後の乾燥後金属粉末に付着した前記溶剤ＩＩの残留量が、０．５質量％未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項８】
前記溶剤Ｉが、ターピネオール、ジヒドロターピネオールから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項９】
前記溶剤ＩＩが、アセトン、メタノール、エタノール、２−プロパノールから選ばれる少なくとも１種以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項１０】
前記金属粉末が、亜鉛、鉛、カドミウム、スズ、銅、ニッケル、コバルト、アルミニウム、銀、パラジウム、白金、金から選ばれる金属群から少なくとも１種の金属、若しくは前記金属群から選択した複数金属の合金であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項１１】
前記金属粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察像から求めた平均粒径が、０．０５μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記乾燥後金属粉末を、乾式分級機を用いて解砕、分級することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項１３】
前記乾式分級機が、流体分級機であることを特徴とする請求項１２に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項１４】
前記流体分級機における解砕、分級が、旋回気流室にガス媒体とともに前記乾燥後金属粉末を供給することにより行い、
前記旋回気流室内温度、及び前記ガス媒体の温度が、前記溶剤Ｉの引火点以上、引火点＋２００℃以下の温度に加熱されていることを特徴とする請求項１３に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【請求項１５】
前記ガス媒体が、空気又は不活性ガスであることを特徴とする請求項１４に記載の溶剤付金属粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板の配線層や電極、電子部品の電極等に用いられ、導電ペーストに使用される金属粉末の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末は、厚膜導電体を作製するための導電ペーストの材料として使用されている。この厚膜導電体は、回路基板の配線層や電極の形成や、積層セラミックコンデンサおよび多層セラミック基板等の積層セラミック部品の電極などに用いられている。
【０００３】
この厚膜導電体に使用される導電ペーストは、次のように製造されている。
導電ペーストは、金属粉末とエチルセルロース等の樹脂を含むビヒクル、及びターピネオールやジヒドロターピネオール等の有機溶剤とを、分散性や粘度を調製するための微少量の添加剤等と共に混練して作製される。
【０００４】
導電ペーストを用いた厚膜導電体の一例として、金属粉末にニッケル粉末を用いた積層セラミックコンデンサの内部電極について説明する。
まず導電ペーストを誘電体グリーンシート上にスクリーン印刷する。次に印刷された導電ペースト上に誘電体グリーンシートを載せ、その表面への導電ペーストのスクリーン印刷を交互に重なるように積層した後、圧着して積層体を形成する。その後、その積層体を所定の大きさにカットし、有機バインダとして使用したエチルセルロース等の樹脂の燃焼、除去を行うために弱酸化雰囲気にて脱バインダ処理を行った後に、還元雰囲気にて１３００℃まで高温焼成してセラミック体を作製する。この作製したセラミック体に外部電極を取り付けて積層セラミックコンデンサとする。
【０００５】
積層コンデンサにおいて内部電極となる導電ペースト中の金属粉末は、貴金属よりもニッケルなどの卑金属が主流となっていることから、積層体の脱バインダ処理は、ニッケル粉末などを極力酸化させないようにするために、極めて微量の酸素、若しくは水蒸気を含んだ雰囲気にて行われる。
近年、電気回路の高集積化、電子部品の小型化、大容量化が求められ、例えば積層セラミックコンデンサでは、内部電極、誘電体ともに薄層化が、回路基板では配線層の挟ピッチ化や薄膜化が進められている。
【０００６】
こうした状況により、例えば積層セラミックコンデンサの内部電極に使用されるニッケル粉末の平均粒径としては、０．３μｍクラス以下が主流となっており、今後は更に微粒化が進み０．２μｍ以下が主流になることが推定される。
このような内部電極用ニッケル粉末は、所望とする平均粒径であれば良いのではなく、平均粒径の３〜５倍程度の粗大粒子が少ない、若しくは含まれないことが重要な特性の一つとなっており、湿式もしくは乾式分級による粗大粒子の除去方法の検討が盛んに行われている。
【０００７】
このような分級方法の検討の中で、エタノールなどアルコール類やジエチレングリコールモノメチルエーテルなどエーテル類などの液体助剤と混合した粉末を加熱した気流中に投入し、液体助剤を気化させながら分級する方法が提案されている（特許文献１〜３参照）。
【０００８】
エタノールなど引火点が低いアルコールを用いる場合、室温で助剤とニッケル粉末を混合する前処理を行うとアルコールが気化してしまい、ニッケル粉末とアルコールの質量比を一定レベルで保つことが難しく、得られる効果にバラつきが発生し限定的である。こうしたことから引火点が低いアルコールを用いた前処理品は、大量に備蓄して加熱気流中で解砕と分級処理を行うような量産製造工程には不向きである。
【０００９】
一方、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなど、比較的引火点が高いエーテル類を用いる場合、加熱気流中で分級することでニッケル粉末からジエチレングリコールエーテルが大幅に気化除去されているとは言え、微少量残留してしまう。
先にも述べたように積層セラミックコンデンサの内部電極用ニッケル粉末を含むペーストは、ビヒクルとターピネオールやジヒドロターピネオールなどの溶剤と微少量の添加剤等を混合し精密な設計がなされているため、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類が残留していると、ペースト中のニッケル粉末の分散性や粘度などを保つことができないといった問題が発現してしまうことがある。
【００１０】
こうしたことから、加熱気流中で助剤を気化除去する分級手法を積層セラミックコンデンサ用ニッケル粉末に用いる場合は、ペーストで用いるターピネオールやジヒドロターピネオールといった溶剤を助剤とすることが最適である。しかしながら、単純にニッケル粉末とターピネオールやジヒドロターピネオールを混合すると、粘度が高いため少量の添加量ではニッケル粉末に行き渡らせることができず加熱気流中での分級で所望の効果を得ることができない。一方で添加量を増やすと粉末ではなく粘土状態になり分級機内に供給することができないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２０１０−０４７１７５号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１２−１２４４５３号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１１−１３２３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、導電ペーストに用いられる溶剤を金属粉末に付着させることで、ペースト化した時に悪影響を及ぼすことがなく、かつ容易に乾式分級することができる金属粉末の製造方法を提供することにある。さらにこの金属粉末を用いて乾式分級することを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の発明は、導電ペーストを構成する溶剤Ｉを表面に有する溶剤付金属粉末の製造方法であって、その溶剤Ｉの引火点より低い引火点の溶剤ＩＩを用いて溶剤Ｉを金属粉末表面に付着させる付着工程を経て形成した少なくとも溶剤Ｉが付着した金属粉末を、乾燥処理した乾燥後の金属粉末表面に存在している溶剤Ｉの残留量が０．５〜１０質量％であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００１４】
本発明の第２の発明は、第１の発明における付着工程が、金属粉末と溶剤ＩＩとの混合物Ａと溶剤Ｉを混合して形成した混合物Ｂを攪拌して少なくとも溶剤Ｉが表面に付着した金属粉末を形成することを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００１５】
本発明の第３の発明は、第１の発明における付着工程が、金属粉末と、溶剤Ｉと溶剤ＩＩの混合溶剤を混合して形成した混合物Ｃを攪拌して少なくとも溶剤Ｉが表面に付着した金属粉末を形成することを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００１６】
本発明の第４の発明は、第１の発明における付着工程が、金属粉末と少なくとも溶剤Ｉとの混合物Ｄに、溶剤Ｉと溶剤ＩＩの混合溶剤を混合して形成した混合物Ｅを攪拌して少なくとも溶剤Ｉが表面に付着した金属粉末を形成することを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００１７】
本発明の第５の発明は、第１から第４の発明における乾燥処理の乾燥温度が、溶剤ＩＩの引火点以上、溶剤Ｉの引火点より低い温度であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００１８】
本発明の第６の発明は、第１から第５の発明における乾燥処理の雰囲気が、不活性ガス雰囲気又は減圧雰囲気で行うことを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００１９】
本発明の第７の発明は、第１〜第６の発明における乾燥処理後の乾燥後金属粉末に付着した溶剤ＩＩの残留量が、０．５質量％未満であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００２０】
本発明の第８の発明は、第１から第７の発明における溶剤Ｉが、ターピネオール、ジヒドロターピネオールから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００２１】
本発明の第９の発明は、第１から第８の発明における溶剤ＩＩが、アセトン、メタノール、エタノール、２−プロパノールから選ばれる少なくとも１種以上であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００２２】
本発明の第１０の発明は、第１から第９の発明における金属粉末が、亜鉛、鉛、カドミウム、スズ、銅、ニッケル、コバルト、アルミニウム、銀、パラジウム、白金、金から選ばれる金属群から少なくとも１種の金属、若しくは前記金属群から選択した複数金属の合金であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００２３】
本発明の第１１の発明は、第１から第１０の発明における金属粉末の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察像から求めた平均粒径が、０．０５μｍ〜５μｍであることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００２４】
本発明の第１２の発明は、第１から第１１の発明における乾燥後金属粉末を、乾式分級機を用いて解砕、分級することを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００２５】
本発明の第１３の発明は、第１２の発明における乾式分級機が、流体分級機であることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００２６】
本発明の第１４の発明は、第１３の発明における流体分級機における解砕、分級が、旋回気流室にガス媒体とともに乾燥後金属粉末を供給することにより行い、その旋回気流室内温度、及びガス媒体の温度が、溶剤Ｉの引火点以上、引火点＋２００℃以下の温度に加熱されていることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【００２７】
本発明の第１５の発明は、第１４の発明におけるガス媒体が、空気又は不活性ガスであることを特徴とする溶剤付金属粉末の製造方法である。
【発明の効果】
【００２８】
ターピネオールやジヒドロターピネオールといった導電ペーストの溶剤を金属粉末に付着させることで、導電ペーストにおいて保管中の粘度変動などに悪影響を及ぼすことなく、乾式分級時に装置内に金属粉末が付着せず容易に解砕、分級することが可能となる。この金属粉末を用いて解砕、分級することで、粗大粒子が除去され、高集積化、小型化、大容量化された回路基板の配線層や電子部品の電極に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、導電ペーストに含まれる溶剤Ｉを表面に有する溶剤付金属粉末の製造方法で、その溶剤Ｉより引火点の低い溶剤ＩＩを用いて溶剤Ｉを金属粉末表面に付着させる付着工程を経て形成した少なくとも溶剤Ｉ及び溶剤ＩＩが付着した金属粉末を、乾燥処理することにより溶剤ＩＩを気化除去して溶剤Ｉを表面に有する溶剤付金属粉末を製造するものである。
ところで、付着工程における溶剤Ｉは溶剤ＩＩと共に金属粉末表面に付着し、次の乾燥処理において引火点の低い溶剤ＩＩが気化除去させて、溶剤Ｉを金属粉末表面に残留させることで溶剤付金属粉末を形成するものである。
【００３０】
ここで、溶剤Ｉは導電ペーストを構成する溶剤で、この溶剤Ｉは、室温よりも引火点、沸点が高くペースト製造時には取り扱いが容易で、かつ加熱してバインダ除去工程に入る前に気化除去させやすく、印刷時の所望の特性を得ることができる特徴を有することが望ましく、ターピネオール、ジヒドロターピネオールから選ばれる少なくとも１種以上とするのが好ましい。
【００３１】
一方、溶剤Ｉと共に用いる溶剤ＩＩは、溶剤Ｉより引火点が低く、乾燥処理にて溶剤Ｉを金属粉末表面に残留させつつ気化除去できるものであり、溶剤Ｉより粘度が低く、溶剤Ｉと共に使用でき、溶剤Ｉを分散させることが可能な溶剤であり、このような特性を持つ溶剤ＩＩと共に用いることで、その結果、溶剤ＩＩを気化除去した後の金属粉末の表面に溶剤Ｉが均質に存在できる効果も有する。
【００３２】
［金属粉末］
用意する金属粉末は、ニッケル粉末を例に挙げると、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法といった気相還元法、液中でヒドラジンや水素化ホウ素ナトリウムとニッケル塩などを混合しニッケルを析出させる湿式還元法、液中で水酸化ナトリウムとニッケル塩などを混合し水酸化ニッケルを析出した後に、水酸化ニッケルを焙焼し酸化ニッケルを得て水素ガス雰囲気で還元しニッケル粉末を得る方法などで合成できるが、いずれの方法で合成されたものでも本手法を用いることができる。
さらに、これらの手法で合成したニッケル粉末は不純物を含んでいるため、原料であるニッケル粉末は、水、有機酸や無機酸や炭酸ガスを含む酸性の水溶液で洗浄した後に乾燥したニッケル粉末、若しくは、こうした洗浄が完了したスラリーでも良く、また、焼結や触媒活性の制御をするためにその他の元素をニッケル粉末の表面に含有させるために気相処理をしたニッケル粉末、或いは、その他元素をニッケル粉末表面に含有させるための湿式処理をした後に乾燥したニッケル粉末やその他元素をニッケル粉末表面に含有させるための湿式処理をしたニッケル粉末を含むスラリーのままでも良く、他の金属粉末についても同様な手法で処理された粉末又はスラリーを用いる。
【００３３】
以上、用いる金属粉末に関してニッケル粉末を例に説明したが、ニッケル粉末に限定されることはなく、導電ペーストに用いられる金属粉末であれば、いずれの金属種でもかまわない。
好ましい金属種としては、亜鉛、鉛、カドミウム、スズ、銅、ニッケル、コバルト、アルミニウム、銀、パラジウム、白金、金から選ばれる少なくとも１元素以上を含む金属あるいはそれらの合金から構成されている。またこれら列記した中から選ばれる少なくとも１元素以上を含む金属あるいはそれらの合金を、別の金属種からなる金属粉末の表面に被覆したものでもよい。
【００３４】
本発明に使用する金属粉末の平均粒径の領域は、０．０５μｍ以上が適している。
０．０５μｍよりも小さい平均粒径の場合、単分散の乾燥粉末を得ること自体の難易度が高く、本手法を適用することは困難である。
一方、平均粒径の上限は特に限定されることはないが、本発明の趣旨が乾式分級に適した金属粉末を得ることであるから、乾式分級を行う金属粉末に適用することが好ましく、それらの金属粉末の平均粒径としては概ね５μｍ以下となる。もちろん平均粒径が５μｍを超える金属粉末や乾式分級を行わない金属粉末に本発明を用いることは妨げない。
なお平均粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の観察像から求めた各粒子の直径の平均値を求めて算出する。この平均値を求める方法として、画像解析ソフトを用いて粒子形状の全様が見える粒子の面積と個数を計測し、これらのデータから各粒子の直径を計算し、その平均値により算出する方法等を用いればよい。さらにＳＥＭの観察像は、倍率を１０００倍〜３００００倍、より好ましくは３０００倍〜２００００倍とすればよい。
【００３５】
［付着工程］
次に、用意した金属粉末と、溶剤Ｉと溶剤ＩＩとを混合する。ここで、金属粉末表面に付着させる溶剤Ｉが複数の溶剤から構成される場合には、その付着させる全ての種類の溶剤Ｉを混合する。
水又は水溶液で、洗浄や表面処理をした金属粉末を含むスラリーを用いる場合には、溶剤ＩＩを用いてデカンテーションを繰り返し、洗浄や表面処理した際の溶媒成分（水分）を除去したスラリーとするか、または固液分離を行い極力洗浄や表面処理した際の溶媒成分を除去した後に、溶剤ＩＩを用いてデカンテーションを繰り返し、洗浄や表面処理した際の溶媒成分を除去したスラリーとすれば良い。
このようにして、実質的に非水系のスラリーとするのが好ましい。
【００３６】
金属粉末とスラリーを形成する溶剤ＩＩは、一般に導電ペーストを構成する溶剤Ｉに、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、若しくはその両方が用いられていることから、アセトンまたはメタノール、エタノール、２−プロパノール、ブタノールなどのアルコールが良く、更にはアセトン、メタノール、エタノール、２−プロパノールのいずれかが好ましく、エタノールまたはアセトンがより好ましい。
【００３７】
本発明における金属粉末と溶剤Ｉと溶剤ＩＩとの混合は、金属粉末と溶剤Ｉを混合した後に、溶剤ＩＩのみを混合する方法以外であれば良い。
その理由は、最初に溶剤Ｉと金属粉末とを混合すると局所的に金属粉末の表面に溶剤Ｉが吸着してしまい、その後に溶剤ＩＩを混合しても、溶剤Ｉを金属粉末表面に均一に行き渡らせることができないためである。
望ましい混合方法としては、第一に金属粉末と溶剤ＩＩを混合した混合物Ａの形成後に溶剤Ｉを混合（混合物Ｂの形成）する方法（請求項２記載の方法）、第二に溶剤Ｉと溶剤ＩＩの混合溶剤と金属粉末とを混合（混合物Ｃの形成）する方法（請求項３記載の方法）、第三に金属粉末と溶剤Ｉを混合した混合物Ｄの形成後に、溶剤Ｉと溶剤ＩＩの混合溶剤を添加して混合（混合物Ｅの形成）する方法（請求項４記載の方法）のいずれかを採用して行う。
【００３８】
ターピネオールやジヒドロターピネオールで代表される溶剤Ｉの添加量は、溶剤ＩＩを気化除去した後に、加熱気流中で解砕と分級する処理機に定量供給するフィーダー内で粘土状態にならず定量的に処理機に供給できる状態にできる程度であればよく、金属粉末に対して０．５質量％〜１０質量％が好ましく、更には１．０質量％〜５質量％が好ましい。溶剤Ｉの添加量が１０質量％より多くなると、処理する際のフィーダー内で粘土状態となり加熱気流装置の供給口から装置機内へ供給することが困難となる。また加熱気流中で処理した後に金属粉末に残留する溶剤Ｉが多くなり、ペースト設計の自由度を制限してしまう。溶剤Ｉの添加量が０．５質量％より少ない場合は、分級機の内壁に金属粉末が付着してしまい、粗大粒子を含む粗粉側への分配率が高くなり、所望の微粉収率が低下することがある。
【００３９】
アセトンやアルコールで代表される溶剤ＩＩの添加量は、金属粉末と溶剤Ｉを混合する時に、撹拌可能な流動性を保持できる程度であれば良い。それよりも多い量の溶剤ＩＩを添加すると、気化除去するための時間が長くなるだけある。
【００４０】
［乾燥処理］
次の工程として、金属粉末と、溶剤Ｉであるターピネオールまたはジヒドロターピネオールと、溶剤ＩＩであるアセトンまたはアルコールとが混合されたスラリーを、減圧雰囲気中もしくは不活性ガス雰囲気中で、溶剤ＩＩの引火点以上、且つ溶剤Ｉの引火点よりも低い温度で乾燥処理する。この乾燥温度を上記範囲とすることで、乾燥処理中に溶剤ＩＩの気化除去が優先的に進行し、金属粉末の表面には溶剤Ｉが残留する。
乾燥温度は、残留させたい溶剤Ｉを気化させないために、気化除去したい溶剤ＩＩの引火点に近い温度域であることがより好ましい。
【００４１】
乾燥処理の雰囲気は、空気雰囲気で溶剤ＩＩを気化、除去しても良いが、安全面への配慮および金属粉末の酸化を極力避けるために、不活性ガス雰囲気や減圧雰囲気で乾燥処理することが好ましい。
用いる不活性ガスとしては、窒素ガスやアルゴンガスが好ましく、その減圧雰囲気は、９０ｋＰａ以下とするのが好ましい。
【００４２】
この乾燥処理の際には、静置若しくは撹拌しながらの、いずれでも良く、乾燥時間は、適宜選択すれば良く、乾燥処理後における金属粉末中の溶剤ＩＩである被気化除去溶剤の残留量は、０．５質量％以下が良い。
その理由としては、金属粉末表面にアルコールやアセトンが残っていると、ニッケル粉末の場合では積層後にシートアタック現象を起こしてしまうなどの不具合を生じることがあるためである。
【００４３】
［乾式分級工程］
乾燥処理を行うことで溶剤ＩＩが気化除去され、溶剤Ｉが残留している金属粉末は乾式分級が行われることで、その粗大粒子の除去が施される。
用いられる乾式分級機としては、旋回気流室に加圧されたガス媒体とともに金属粉末を供給する流体分級機とするのが好ましく、この装置を用いることで解砕と分級が同時に行われる。
金属粉末は、旋回気流室自体が加温され、加熱したガス媒体が流動している旋回気流室内へ投入されて処理される。なお、ガス媒体としては空気もしくは不活性ガスが好ましく、また、不活性ガスとしては、窒素ガスやアルゴンガスが好ましい。
【００４４】
その際に、加熱されたガス媒体と旋回気流室は、ターピネオールやジヒドロターピネオールで代表される溶剤Ｉの引火点以上、且つ沸点以下とすることで、効率よく処理することができる。
加熱されたガス媒体が入り込み、旋回気流室自体も加熱された室内で処理される際に、金属粉末表面に存在する溶剤Ｉが気化することで、旋回気流室の壁面に、その金属粉末が付着することを防止し、且つ金属粉末の凝集が発生しにくい状況となり、粉砕と分級がなされる。
【００４５】
その際の加熱温度が溶剤Ｉの引火点以下では、溶剤Ｉの気化が不十分であり、旋回気流室の壁面に金属粉末が付着したり、金属粉末の凝集が発生したりすることがある。なお、引火による爆発を避けるために、溶剤Ｉがガス化した際のガス量と、加熱されたガス媒体の量を勘案して爆発範囲外となるように調整しなければならない。
【実施例】
【００４６】
次に、実施例と比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
以下、評価項目およびその方法について説明する。
【００４７】
［金属粉末の平均粒径の測定方法］
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、倍率１００００倍のＳＥＭ像を得る。
そのＳＥＭ像を、画像解析ソフト（Ｍａｃ  Ｖｉｅｗ、株式会社マウンテック社製）を用いて、粒子形状の全様が見える粒子の面積と個数を計測し、これらから各粒子の直径を求め、その平均値により算出した。
【００４８】
［金属粉末への溶剤残留状態の確認］
溶剤を含む金属粉末をＴＧ−ＤＴＡにセットして、窒素雰囲気にて、室温から２℃／ｍｉｎで溶剤ＩＩの沸点まで昇温した後、１時間保持し、その時点までに減少した重量を、溶剤ＩＩの残留量と規定した。その後、２℃／ｍｉｎで溶剤Ｉの沸点まで昇温後、１時間保持し、溶剤ＩＩの残留量を規定した時点から保持時間終了時点までに減少した重量を溶剤Ｉの残留量と規定した。
【００４９】
溶剤Ｉのみを含む金属粉末の場合は、金属粉末をＴＧ−ＤＴＡにセットして、窒素雰囲気にて、室温から２℃／ｍｉｎで溶剤Ｉの沸点まで昇温した後、１時間保持し、その時点までに減少した重量を、溶剤Ｉの残留量と規定した。
【００５０】
［溶剤Ｉと金属粉末の均等具合の確認］
溶剤ＩＩを用いた試料については乾燥処理後に、溶剤Ｉのみ用いた試料については溶剤Ｉを混合処理後に、金属粉末の色ムラを目視で確認し、色ムラが無い場合は溶剤Ｉが、金属粉末に均等に存在していると判定した。
【００５１】
［分級処理時の運転状況の確認］
運転状況は、旋回気流室内に給粉するフィーダー内での金属粉末の状態、分級機内への供給状況、分級機内での付着状況を確認することで行った。
供給フィーダー内で金属粉末が粘土状態になっていないこと、フィーダーから分級機内に金属粉末が連続して供給されていること、分級終了後の機内に金属粉末が付着していないことを目視で確認した。
【００５２】
［ペースト乾燥膜の表面状態の観察］
本方法で得られた溶剤付金属粉末１２ｇと、エチルセルロース２０質量％とターピネオール８０質量％とを混合し溶解したビヒクル４ｇと、ターピネオール７ｇを自公転ミキサーで混合撹拌して導電ペーストを作製した。
その導電ペーストを、ＦＯＧゲージで２μｍの厚みでガラス板に印刷、塗布し、１２０℃で１時間乾燥させて乾燥膜を作製した。
レーザー顕微鏡で、その印刷面の表面に突起物（金属粉末の凝集体）が存在しているか否かを確認した。
【実施例１】
【００５３】
金属粉末として平均粒径０．２μｍのニッケル粉末１０００ｇと、溶剤ＩＩとしてエタノール（引火点：１８℃）４００ｇをビーカーに計量し、攪拌機で撹拌、混合してニッケル粉末のエタノールスラリー（混合物Ａ）を作製した。その後、溶剤Ｉとしてターピネオール（引火点：８２℃）をニッケル粉末に対して０．８質量％になるように添加し、ガラス棒で撹拌、混合（混合物Ｂ）後、窒素雰囲気で４０℃に保持して４８時間乾燥処理した。
【００５４】
乾燥処理により得られた乾燥後ニッケル粉末は、溶剤残留状態と金属粉末の色ムラを確認後、遠心力と向心力を利用し、解砕と分級効果を有する旋回気流式ジェットミル（株式会社パウレック製）にて、旋回気流室をリボンヒーターで１２０℃に保温し、１５０℃に加熱した空気を粉砕圧０．５０ＭＰａ、供給圧０．５５ＭＰａで供給し、給粉量５０ｇ／ｍｉｎとして乾式分級処理した。
【００５５】
分級処理時の運転状況として、旋回気流室内に給粉するフィーダー内でのニッケル粉末の状態、ニッケル粉末の旋回気流室内への供給状況、旋回気流式ジェットミル内でのニッケル粉末の付着状況について確認した。
さらに分級処理後のニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させ乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例２】
【００５６】
溶剤Ｉのターピネオールをニッケル粉末に対して１０質量％になるように添加したこと以外は、実施例１と同様の条件で乾燥後ニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況を確認した。また、分級処理したニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させた乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例３】
【００５７】
溶剤Ｉのターピネオールをジヒドロターピネオール（引火点：９０℃）とした以外は、実施例１と同様の条件で乾燥後ニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理し、分級処理時の運転状況を確認した。また、分級処理したニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させた乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例４】
【００５８】
溶剤Ｉのターピネオールを、ジヒドロターピネオールとした以外は、実施例２と同様の条件で乾燥後ニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況を確認した。また、分級処理したニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させ乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例５】
【００５９】
溶剤ＩＩのエタノールをアセトン（引火点：−２０℃）としたこと以外は、実施例１と同様の条件で乾燥後ニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況を確認した。また、分級処理したニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させ乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例６】
【００６０】
溶剤ＩＩのエタノールをアセトンとしたこと以外は、実施例２と同様の条件で乾燥後ニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況を確認した。また、分級処理したニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させ乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例７】
【００６１】
金属粉末として平均粒径０．２μｍのニッケル粉末１０００ｇと、ニッケル粉末に対して０．８質量％となるように計量した溶剤Ｉであるターピネオールと４００ｇ計量した溶剤ＩＩであるエタノールとを混合した溶液とを、攪拌機で撹拌、混合した。
その後、窒素雰囲気で４０℃に保持して４８時間乾燥処理した。乾燥処理によって得られたニッケル粉末は、その溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況を確認した。また、分級処理したニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させた乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例８】
【００６２】
金属粉末として平均粒径０．２μｍのニッケル粉末１０００ｇと、ニッケル粉末に対して０．４質量％となるように計量した溶剤Ｉであるターピネオールとを混合した。その後、ターピネオールとニッケル粉末との予備混合物と、ニッケル粉末に対して０．４質量％となるように計量した溶剤Ｉであるターピネオールと４００ｇ計量した溶剤ＩＩであるエタノールとを混合した溶液とを、攪拌機で撹拌、混合した。
その後、窒素雰囲気で４０℃に保持して４８時間乾燥処理した。乾燥処理によって得られたニッケル粉末は、その溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況を確認した。また、分級処理したニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させた乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例９】
【００６３】
金属粉末を平均粒径１．５μｍの銀粉末とした以外は、実施例１と同様の条件で乾燥後銀粉末を作製した。作製した銀粉末の溶剤残留状態と銀粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級時の運転状況を確認した。また、分級処理した銀粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させ乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【実施例１０】
【００６４】
金属粉末を平均粒径０．５μｍの銅粉末とした以外は、実施例１と同様の条件で乾燥後銅粉末を作製した。作製した銅粉末の溶剤残留状態と銅粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級時の運転状況を確認した。また、分級処理した銅粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させ乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【００６５】
（比較例１）
ターピネオール０．３質量％である以外は、実施例１と同様の条件で乾燥後ニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況について評価した。
これらの結果を表１に示す。
【００６６】
（比較例２）
ターピネオール１５質量％である以外は、実施例１と同様の条件で乾燥後ニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況について評価した。
これらの結果を表１に示す。
【００６７】
（比較例３）
平均粒径０．２μｍニッケル粉末１０００ｇを、７０℃に加温したウォーターバス内に置かれたステンレス製容器に入れ、ターピネオールが０．８質量％になるように少量ずつ添加して混合した。
溶剤残留状態と金属粉末の色ムラを確認後、均一に混合したニッケル粉末を、遠心力と向心力を利用し、解砕と分級効果を有する旋回気流式ジェットミル（株式会社パウレック製）にて、旋回気流室をリボンヒーターで１２０℃に保温し、１５０℃に加熱した空気を粉砕圧０．５０ＭＰａ、供給圧０．５５ＭＰａで供給し、給粉量５０ｇ／ｍｉｎとして処理した。
【００６８】
分級処理時の運転状況として、旋回気流室内に給粉するフィーダー内でのニッケル粉末の状態、ニッケル粉末の旋回気流室内への供給状況、旋回気流式ジェットミル内でのニッケル粉末の付着状況について確認した。
これらの結果を表１に示す。
【００６９】
（比較例４）
ニッケル粉末に加えるターピネオールを１０質量％としたこと以外は、比較例３と同様の条件で混合させたニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理し、分級処理時の運転状況について評価した。
これらの結果を表１に示す。
【００７０】
（比較例５）
ニッケル粉末に加えるターピネオールを２０質量％としたこと以外は、比較例３と同様の条件で混合させたニッケル粉末を作製した。作製したニッケル粉末の溶剤残留状態とニッケル粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様に分級処理して分級処理時の運転状況について評価した。
これらの結果を表１に示す。
【００７１】
（比較例６）
平均粒径０．２μｍニッケル粉末１０００ｇを、７０℃に加温したウォーターバス内に置かれたステンレス製容器に入れ、ジエチレングリコールモノメチルエーテルを５質量％になるように少量ずつ添加して混合した。
溶剤残留状態と金属粉末の色ムラを確認後、均一に混合したニッケル粉末を、遠心力と向心力を利用し、解砕と分級効果を有する旋回気流式ジェットミル（株式会社パウレック製）にて、旋回気流室をリボンヒーターで１２０℃に保温し、１５０℃に加熱した空気を粉砕圧０．５０ＭＰａ、供給圧０．５５ＭＰａで供給し、給粉量５０ｇ／ｍｉｎとして処理した。
分級処理時の運転状況として、旋回気流室内に給粉するフィーダー内でのニッケル粉末の状態、ニッケル粉末の旋回気流室内への供給状況、旋回気流式ジェットミル内でのニッケル粉末の運転状況について確認した。また、分級処理したニッケル粉末をペースト化し、ガラス板に印刷、塗布して乾燥させ乾燥膜を作製し、その表面を観察した。
これらの結果を表１に示す。
【００７２】
（比較例７）
金属粉末を平均粒径１．５μｍの銀粉末とした以外は、比較例３と同様の条件で混合させた銀粉末を作製した。作製した銀粉末の溶剤残留状態と銀粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様の条件で分級処理して分級処理時の運転状況について評価した。
これらの結果を表１に示す。
【００７３】
（比較例８）
金属粉末を平均粒径０．５μｍの銅粉末とした以外は、比較例３と同様の条件で混合させた銅粉末を作製した。作製した銅粉末の溶剤残留状態と銅粉末の色ムラを確認後、実施例１と同様の条件で分級処理して分級処理時の運転状況について評価した。
これらの結果を表１に示す。
【００７４】
本発明の範囲内である実施例１〜８については、分級処理時の運転状況で不具合はなく、またペースト化後に保管しても特に粘度変化は見られていない。
【００７５】
一方、乾燥処理後の溶剤Ｉの残留量が本発明の下限より少ない比較例１は旋回気流式ジェットミル内にニッケル粉末が付着し、乾燥処理後の溶剤Ｉの残留量が本発明の上限より多い比較例２では、ニッケル粉末が粘土状態となり、ニッケル粉末をフィードすることができない状態であった。
【００７６】
また、溶剤ＩＩを用いずに作製した比較例３〜５及び比較例７、８では、ターピネオールの仕込み量が少ない場合は色ムラが見られ、また旋回気流式ジェットミル内に付着が発生し、ターピネオールの仕込み量が多い場合は粘土状態となり、フィードできない状態であった。
【００７７】
さらに、溶剤Ｉに導電ペーストを構成する溶剤とは異なったジエチレングリコールモノメチルエーテルを用いた比較例６は、分級処理は良好であったが、分級処理したニッケル粉末をペースト化した後、乾燥膜を作製し、その表面を観察した結果、多数の突起物が見られた。これはペースト中でニッケル粉末が凝集した結果生じたものと考えられる。
【００７８】
【表１】
2017082259.tif 000002