專利名稱：銀粉及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銀粉及其制造方法，更詳細(xì)而言，涉及作為銀糊劑(silver paste)的主成分的銀粉及其制造方法，該銀糊劑用于形成電子儀器的配線層、電極等。本申請基于2011年6月16日在日本申請的日本專利申請?zhí)柼卦?011-134337而主張優(yōu)先權(quán)，參照這些申請，并將其援引至本申請。
背景技術(shù)：
電子儀器中的配線層、電極等的形成多使用樹脂型銀糊劑、煅燒型銀糊劑之類的銀糊劑。通過將這些銀糊劑涂布或印刷在各種基材上，然后進(jìn)行加熱固化或加熱煅燒，可以形成成為配線層、電極等的導(dǎo)電膜。例如，樹脂型銀糊劑由銀粉、樹脂、固化劑、溶劑等組成，將其印刷在導(dǎo)電體電路圖案或端子上，以100°c 20(TC進(jìn)行加熱固化制成導(dǎo)電膜，從而形成配線層、電極。另外，煅燒型銀糊劑由銀粉、玻璃、溶劑等組成，將其印刷在導(dǎo)電體電路圖案或端子上，加熱至600°C 80(TC并煅燒制成導(dǎo)電膜，從而形成配線層、電極。用這些銀糊劑形成的配線層、電極中，通過銀粉的連接而形成電連接的電流通路。這些銀糊劑所使用的銀粉的粒徑為0.1 y m 數(shù)y m，所使用的銀粉的粒徑因要形成的配線層的粗細(xì)、電極的厚度等而異。另外，通過使銀粉均勻地分散在銀糊劑中，可以形成粗細(xì)均勻的配線層、厚度均勻的電極。通常，制造銀糊劑的方法中，計(jì)量各構(gòu)成要素并放入規(guī)定的容器中，使用萬能攪拌器、捏合機(jī)等進(jìn)行預(yù)混煉后，用三輥磨等進(jìn)行主混煉。預(yù)混煉中，將各構(gòu)成要素彼此充分地潤濕使其分散是重要的，通過充分地進(jìn)行該預(yù)混煉，可以防止主混煉中產(chǎn)生銀箔，使銀糊劑中的銀粉的粒度迅速降至目標(biāo)粒度，使銀粉均一地分散在銀糊劑中。因此，對銀糊劑中占重量的大部分的銀粉不僅要求粒徑均一且聚集少，還要求對由溶劑、樹脂等組成的賦形劑的親合性良好，在銀糊劑中的分散性高這樣的特性。這種特性不僅隨著體積密度、粒度分布這樣的粉體結(jié)構(gòu)方面的性質(zhì)而變化，還隨著粉體表面的滑動容易度、親水性、疏水性這樣的銀粉表面的化學(xué)性質(zhì)而變化。針對銀糊劑所使用的銀粉，例如在專利文獻(xiàn)I中記載了 由于球形銀粉具有特定的體積密度和成形體密度，因而與賦形劑或樹脂的相容性良好。然而，專利文獻(xiàn)I中并無表面化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)記載，僅通過這種結(jié)構(gòu)方面的參數(shù)難以控制其與賦形劑、樹脂的相容性。另外，專利文獻(xiàn)I中針對銀粉的制造方法，對于對上述表面化學(xué)性質(zhì)有較大影響的銀粉的破碎方法等制造方法并無記載。另一方面，專利文獻(xiàn)2中記載了 以通過粒度分布測定得到的D50值與通過圖像分析得到的粒徑DIA之比D50/DIA作為粉體聚集度的基準(zhǔn)，如果該比值為特定值以下，則為低聚集性。確實(shí)，可以認(rèn)為該值小則粉體中的聚集物的數(shù)量少。然而，專利文獻(xiàn)2與專利文獻(xiàn)I同樣，并無影響制成糊劑時(shí)的與賦形劑、樹脂的相容性的銀粉表面化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)記載、影響化學(xué)性質(zhì)的制造方法的相關(guān)記載。
針對銀糊劑中使用的銀粉，如專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2那樣，僅通過體積密度、成形體密度、粉體聚集度等結(jié)構(gòu)方面的性質(zhì)，無法充分地優(yōu)化與銀糊劑的溶劑、樹脂等的相容性、分散性。因此，對銀粉要求相容性和分散性的進(jìn)一步提升?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-097086公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2004-100013公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題因而，本發(fā)明的目的在于，鑒于上述現(xiàn)有情況，提供一種與銀糊劑的溶劑、樹脂等的相容性和分散性優(yōu)異的銀粉及其制造方法。用于解決問題的方案實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的銀粉的特征在于，內(nèi)摩擦角為20°以下，且與甲醇50體積％水溶液的接觸角為100°以上。實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的銀粉的制造方法的特征在于，通過對銀顆粒進(jìn)行表面處理而在表面形成有機(jī)覆膜層后，在不損傷有機(jī)覆膜層的程度下進(jìn)行充分的破碎處理。發(fā)明的效果本發(fā)明中，銀粉的內(nèi)摩擦角為20°以下，且與甲醇50體積％水溶液的接觸角為100°以上，因而與溶劑、樹脂等的相容性高、分散性優(yōu)異、能夠容易地制成糊劑。由此，本發(fā)明中，可以提聞銀糊劑的品質(zhì)和生廣率。


圖1為針對銀顆粒形態(tài)和顆粒表面狀態(tài)的模式性示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，針對適用本發(fā)明的銀粉和銀粉的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，本發(fā)明在沒有特別限定的情況下，不限定于以下的詳細(xì)說明。圖1所示的銀粉I包含在由固化劑、樹脂、溶劑等構(gòu)成的樹脂型銀糊劑中，或由玻璃、溶劑等構(gòu)成的煅燒型銀糊劑中。含有銀粉I的樹脂型銀糊劑、煅燒型銀糊劑用于形成配線層、電極。因此，銀粉I為了實(shí)現(xiàn)電連接，需要與銀糊劑的溶劑、樹脂的相容性良好，且均一地分散在糊劑中。銀粉I特別適合于使用了疏水性溶劑的銀糊劑。銀粉I的內(nèi)摩擦角為20°以下，且與甲醇50體積％水溶液的接觸角為100°以上。進(jìn)而，銀粉I通過丙酮滴定法測定的表面SP值優(yōu)選為18以下。該銀粉I通過將粉體表面的化學(xué)性質(zhì)制為低親水性且優(yōu)化滑動性，從而使與銀糊劑的溶劑、樹脂這樣的賦形劑的相容性良好。需要說明的是，銀粉I除了一次顆粒之外，還包含二次顆粒和聚集物。此處，如圖1的(A)所示那樣，一次顆粒是指單個(gè)的球形銀顆粒2，如圖1的⑶所示那樣，多個(gè)一次顆粒通過熔接、粘著等連結(jié)而成的銀顆粒2稱為二次顆粒。如圖1的(C)所示那樣，這些一次顆粒、二次顆粒的銀顆粒2聚集而成的物質(zhì)稱為聚集物。
銀粉I優(yōu)選一次顆粒的平均粒徑為0.1 U nTl. 5 ii m的范圍。由于一次顆粒的平均粒徑為0.1ym以上，可以在制成銀糊劑(導(dǎo)電性糊劑)時(shí)不產(chǎn)生電阻而使導(dǎo)電性良好。另夕卜，通過使一次顆粒的平均粒徑為1. 5 y m以下，從而使分散性不會惡化，混煉時(shí)不會產(chǎn)生片狀銀粉，印刷性也變得良好。一次顆粒的平均粒徑可以通過掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察進(jìn)行測定。另外，銀粉I的粒度按使用激光衍射散射法測定的D50 (體積積算50%徑)計(jì)優(yōu)選為0. 5 ii nT5 u m,更優(yōu)選為1. 0 ii nT4. Oum0通過使D50為該范圍，作為銀糊劑用是優(yōu)選的，內(nèi)摩擦角得以最優(yōu)化，糊劑中的分散性得以改善。銀粉I的內(nèi)摩擦角是表示粉體的滑動容易度的參數(shù)，可以通過市售的粉體層剪切力測定裝置進(jìn)行測定。在用于銀糊劑的銀粉I的情況下，內(nèi)摩擦角超過20°時(shí)，顆粒(銀粉I中獨(dú)立存在的一次顆粒、二次顆?；蚓奂?間的滑動變差。其結(jié)果，制成糊劑時(shí)，溶劑、樹脂無法進(jìn)入銀粉I的顆粒之間，僅能潤濕銀粉I的表面的一部分。在這種狀態(tài)下，即使進(jìn)行攪拌，顆粒彼此也難以散開，銀粉I的分散性差。對于分散性差的銀粉I而言，不僅用于潤濕各構(gòu)成要素彼此而使其分散的預(yù)混煉耗時(shí)，且通過三輥磨等進(jìn)行主混煉時(shí)已聚集的銀粉I被碾碎，而容易產(chǎn)生片狀銀粉。因此，銀粉I通過使內(nèi)摩擦角為20°以下，使滑動變得良好，溶劑、樹脂進(jìn)入顆粒之間，相容性變得良好，因此銀糊劑中的分散性變得良好。另外，銀粉I的剛制造完成后的內(nèi)摩擦角為20°以下是理所當(dāng)然的，優(yōu)選的是，即使在制造后內(nèi)摩擦角也維持在20°以下，即使在與溶劑、樹脂混合而制成糊劑時(shí)也達(dá)到20°以下。例如，在制造銀粉I后，例如即使在室溫下經(jīng)過I個(gè)月后，銀粉I的內(nèi)摩擦角也為20°以下。內(nèi)摩擦角是隨顆粒的聚集而變化的參數(shù)，即使是剛制造完成后聚集程度低的粉體，由于顆粒間的聚集經(jīng)時(shí)性地推進(jìn)，內(nèi)摩擦角有時(shí)也會變大。經(jīng)時(shí)性地變化而內(nèi)摩擦角超過20°時(shí)，會引起制成糊劑時(shí)分散性降低、銀粉I聚集等各種問題。因而，若能夠維持20°以下的內(nèi)摩擦角，則可以抑制聚集的推進(jìn)，因此能夠防止制成糊劑時(shí)出現(xiàn)問題。接著，針對銀粉I的接觸角進(jìn)行說明。銀粉I與甲醇50體積％水溶液的接觸角為100°以上。接觸角是表示銀粉I的表面相對于溶劑的潤濕容易度的參數(shù)，例如，相對于水的接觸角越大，則越容易被疏水性的糊劑溶劑潤濕。相反地，相對于水的接觸角越小，則越具有親水性，相對于疏水性的糊劑溶劑的潤濕變差。銀粉I的接觸角通常在已成形的表面上測定，用水測定時(shí)，對于疏水性大的粉體而言，水滴在成形粉體表面上呈真球形，水滴會滑動，因而難以精密地進(jìn)行測量。因此，實(shí)施向水中加入甲醇等極性低的溶劑、降低溶劑的極性來進(jìn)行測定的方法。制作銀糊劑時(shí)，通常多使用疏水性的溶劑。因此，銀粉I具有接觸角不足100°的親水性的表面時(shí)，與糊劑的溶劑、樹脂的相容性差，銀粉I與溶劑、樹脂不會產(chǎn)生潤濕，難以制成糊劑。另外，強(qiáng)行混煉制成糊劑時(shí)，分散穩(wěn)定性差，因再聚集而容易產(chǎn)生糊劑的分離。接著，針對銀粉I的表面SP值進(jìn)行說明。銀粉I的表面SP值為18以下。表面SP值是表示銀粉I表面的極性的參數(shù)，越小則越具疏水性，越大則越具親水性。該表面SP值能夠用市售的粉體潤濕性試驗(yàn)儀等進(jìn)行測定，也能夠簡易地如“色料，62 (9) 524-528”所記載的通過丙酮滴定法進(jìn)行測定。該丙酮滴定法中，在水(A[ml])中加入疏水性的粉體并使其浮游。邊用攪拌器緩慢地?cái)嚢瑁呌?jì)測用試管滴加丙酮直至粉體潤濕并沉降所需的丙酮滴加量(B[ml])。水的SP值為23. 43、丙酮的SP值為9. 75，通過所使用的水的體積和所使用的丙酮的體積根據(jù)下述式I計(jì)算已沉降的丙酮溶液的SP值，將該值作為銀粉I的表面SP值。[數(shù)學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.一種銀粉，其特征在于，內(nèi)摩擦角為20°以下，且與甲醇50體積％水溶液的接觸角為100。以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀粉，其特征在于，其通過丙酮滴定法測定的表面SP值為18以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的銀粉，其特征在于，與銀糊劑的溶劑混合時(shí)的所述內(nèi)摩擦角為20°以下。
4.一種銀粉的制造方法，其特征在于，通過對使用濕式還原法合成的銀顆粒進(jìn)行表面處理而在表面形成有機(jī)覆膜層后，在不損傷所述有機(jī)覆膜層的程度下進(jìn)行充分的破碎處理，來制造內(nèi)摩擦角為20°以下、且與甲醇50體積％水溶液的接觸角為100°以上的銀粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銀粉的制造方法，其特征在于，所述破碎處理的方法使用高速攪拌機(jī)，其條件為攪拌葉片的圓周速度為IOm/秒鐘以上且40m/秒鐘以下。
全文摘要
為了提供與銀糊劑的溶劑、樹脂等的相容性和分散性優(yōu)異的銀粉及其制造方法，本發(fā)明的銀粉在銀粉表面形成有機(jī)覆膜層，內(nèi)摩擦角為20°以下，且與甲醇50體積%水溶液的接觸角為100°以上，本發(fā)明的銀粉的制造方法中，通過對銀顆粒進(jìn)行表面處理而在表面形成有機(jī)覆膜層后，在不損傷有機(jī)覆膜層的程度下進(jìn)行充分的破碎處理。
文檔編號B22F1/02GK103079730SQ201280002704
公開日2013年5月1日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者井上雅仁, 川上裕二, 二瓶知倫, 寺尾俊昭 申請人:住友金屬礦山株式會社