导电粉末和其制备方法技术

公开了具有相对值６８体积％或更高的填充密度的导电粉末，优选包括６０－９２ｗｔ％的大体上球形镀银的铜粉和８－４０ｗｔ％的银粉，以大体上球形的铜粉的量为基准，大体上球形和镀银的铜粉的部分表面涂布了３－３０ｗｔ％的银，暴露铜和银的合金的一部分的表面，以大体上球形的镀银的铜粉的量为基准，大体上球形镀银的铜粉的表面用０．０２－１．０ｗｔ％的脂肪族酸涂布。还公开了其制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于接线板电路的形成、屏蔽层的形成、电子零件的电极的形成、带焊料的电极的形成、导电粘合剂、导热粘合剂等的。
技术介绍
作为在印刷接线板上形成导电电路的方法，有如下一种方法使用导电粉末例如金、银、铜和碳，和粘合剂、有机溶剂以及如需要时还和一种或多种添加剂混合制备糊状材料，将该材料应用到板上(见例如“ElectronicMaterial”，第42-46页，No.10，1994)。特别地，在需要高导电率的场合中，一般使用金粉末、银粉、钯粉末或它们的合金粉末。在这些中，含有银粉的导电糊料有良好的导电率，因此它已用作印刷接线板、电子零件等的接线层(导电层)或用于形成电子零件的电路或电极。但是，当在高温高湿度气氛下将电场应用于其上时，在电路或电极中发生所谓的迁移的银电沉积，因此存在在电极或接线之间发生短路的缺陷。为了防止引起迁移，已经研究了一些措施，例如将防湿涂料应用到导电材料的表面或将防腐剂例如含氮化合物添加到导电糊料中，但是这些措施不足以达到效果。当使用银-钯合金粉末代替银粉时，抗迁移性可以被提高，但是银和钯是昂贵的，因此存在必须使用昂贵的银-钯合金粉末的缺陷。另外，为了得到有良好导电电阻的导电材料，必须增加配制的银粉的量，但是银粉是昂贵的，因此存在导电糊料也很昂贵的缺陷。当使用镀银的铜粉时，可以防止迁移和得到廉价的导电糊料。但是，当铜粉的表面用银均匀地涂得很厚时，防止迁移的改进效果是不充分的。而且，当对使用银粉的导电糊料进行焊接时，存在由于银被焊料合金化即银分散和溶解在焊料中消失的现象而不能进行充分的结合。另一方面，存在除银粉外还使用铜粉的情况。但是，使用铜粉的导电糊料在热固化后具有铜容易氧化的性质，含在空气和粘合剂中的氧和铜粉反应在其表面形成氧化膜，因此导电率明显降低。这样，公开了一种添加各种还原剂防止铜粉表面的氧化以稳定导电率的铜糊料。但是，稳定导电率的效果不包括银粉，在高温高湿度试验中导电电阻值增加，因此存在导电电路变成短路状态的缺陷。在现有技术中，当通常知道的导电糊料用作粘合剂时，存在由于和焊料糊料相比导电糊料贵，所以导电糊料也贵的缺点。因此，急切需要开发一种导电性能比铜糊料有更高可靠性、抗迁移性比银糊料优越、并且有和焊料糊料相同的干燥和固化的可操作性的导电粘合剂。此外，在需要有导热率的粘合剂中，有良好的导热率的填充物例如银、铜、氮化硼等的粉末必须以更高的填充比混合，但是如果增加该粉末的配制量，其粘度也增加，其流动性变差，因此存在糊料的生产和使用变困难的缺陷。作为使用导电糊料形成导电电路的方法，其中导电粉末分散在粘合剂中制备糊料状态材料的导电糊料涂布到基片(板)3的表面上或通过如图1所示的穿透孔4填充形成导电层1。顺便提及，图1中的参照数字2是铜箔，5是绝缘层。另外，作为在印刷接线板中形成的穿透孔中形成导电层的另一个方法，有一种将铜镀应用到穿透孔的内表面形成导电层的方法。一般地，当在穿透孔中填充用于填充孔的导电糊料进行夹层连接时，需要高的导电率，然而它是小孔，因此导电糊料尽可能多地填充在孔中，并且导电糊料必须无间隙地埋在其中。这样，填充孔的传统导电糊料需要有高比例的导电粉末，但是当使导电粉末的比高时，导电糊料的粘度变高，对孔的填充性能变差。另一方面，当使粘合剂的比高时，其粘度变低，对孔的填充性能被改进，但是存在导电率降低的缺陷。当提高导电粉末的填充密度时，可使以高比配制导电粉末的导电糊料的粘度低于使用低填充密度的导电粉末的情况，但是在现有技术中，提高其填充密度是困难的。特别地，在有良好导电率的银粉的情况中，在硬度方面银是软的，当聚集的粉末进行颗粒解聚操作时，随着操作粉末形状的变形发生，因此获得高填充密度的导电粉末是困难的。市场可得到的银粉的填充密度相对值一般约为55体积％，最多为65体积％左右，这样，得到稳定地具有68体积％或更高的导电粉末是非常困难的。在本申请中，体积相对填充密度是通过将粉末的振实密度(tapping density)除以粉末的理论密度得到的。
技术实现思路
第一个和第二个专利技术是提供能以更高的比配制的、导电率可靠性或抗迁移性优越并能通过减少使用银的量提高价格竞争能力的导电粉末。除第一个和第二个专利技术外，第三个专利技术是提供高填充性能和流动性都优越的导电粉末。除第三个专利技术外，第四个专利技术是提供能高度填充(high packaging)的导电粉末。第五个专利技术是提供一种制备能以更高的比配制、导电率可靠性或抗迁移性优越并能通过减少使用银的量提高价格竞争能力的导电粉末的方法。第一个专利技术涉及填充密度相对值为68体积％或更高的的导电粉末。第二个专利技术也涉及导电粉末，其中导电粉末包括60-92wt％的大体上球形的镀银的铜粉，以大体上球形的铜粉的量为基准其部分表面已经涂布了3-30wt％的银，暴露铜与银的合金的一部分的表面，以大体上球形的镀银的铜粉的量为基准其表面用0.02-1.0wt％的脂肪族酸涂布，镀银的表面已经进行了平滑处理。和8-40wt％的银粉。第三个专利技术进一步涉及导电粉末，其中大体上球形的镀银的铜粉有2-15μm的平均颗粒尺寸。第四个专利技术进一步涉及导电粉末，其中银粉有大体上球形或块状的形状和有大体上球形的镀银的铜粉的1/15-2/5的平均颗粒尺寸。而且，第五个专利技术涉及一种制备导电粉末的方法，包括步骤当暴露大体上球形的铜粉的部分和铜和银的合金部分时，以铜粉的量为基准，用银以3-30wt％的银涂布大体上球形的铜粉的表面的至少一部分，制备大体上球形的镀银的铜粉，还以大体上球形的镀银的铜粉的量为基准，用脂肪族酸以0.02-1.0wt％的脂肪族酸的量进一步涂布大体上球形的镀银的铜粉的表面，进行银的涂布层的表面平滑处理，和均匀地混合60-92wt％量的大体上球形的涂布银和脂肪族酸的铜粉和8-40wt％量的银粉。附图说明图1是表示用导电糊料连接穿透孔和接线板表面的状态的截面图。图2是表示在聚酰亚胺膜上形成测试图案的状态的平面图。具体实施例方式以有大体上球形形状的铜粉的量为基准，在有大体上球形形状的铜粉的表面上银的涂布量优选在3-30wt％的范围内，更优选5-22wt％，进一步优选7.5-22wt％。如果该量超过30wt％，导电率和其它性能不被改进，成本变高，但是如果它低于3wt％，导电率消失。就处理例如印刷、分配、包装性能等和成本而言，大体上球形的用银涂布的铜粉的平均颗粒尺寸优选在2-15μm的范围内，更优选4-7μm。另外，银粉的形状优选为大体上球形或块状(大块)，这是由于可以阻止得到的糊料的粘度增加。如果银粉的形状是鳞片状，填充密度降低，因此当它和大体上球形的镀银的铜粉组合使用时，流动性趋于降低。银粉的平均颗粒尺寸优选在大体上球形的镀银的铜粉的平均颗粒尺寸的1/15-2/5的范围内。在本说明书中这里提到的平均颗粒尺寸可以用激光散射型颗粒尺寸分布测定设备测定。在本专利技术中，使用MASTERSIZER(由日本MALVERN生产)作为测定设备进行测定。在本专利技术中，词语“大体上球形的”意思是颗粒并不是严格意义上的球形而是可以具有很多不平整处的基本球形，并具有优选在1-1.5范围内，更优选1-1.3，进一步优选1-1.2，的纵横比。纵横比的意思是大体上球形的镀银的铜粉的较长直径和其较短直径的比(本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有相对值６８体积％或更高的填充密度的导电粉末。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑岛秀次，
申请(专利权)人：日立化成工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]