KR20120099587A - 도전용 은코팅 유리분말 및 그 제조 방법, 및 도전성 페이스트 - Google Patents

도전용 은코팅 유리분말 및 그 제조 방법, 및 도전성 페이스트 Download PDF

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KR20120099587A
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Abstract

표면 처리제를 부착하여 형성되며, 은함유량이 10 질량% 이상인 도전용 은코팅 유리분말을 제공한다. 상기 표면 처리제는 벤조트리아졸류, 지방산 및 그들의 염으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.

Description

도전용 은코팅 유리분말 및 그 제조 방법, 및 도전성 페이스트{Silver-coated glass powder for electrical conduction, method for producing the same, and electrically conductive paste}
본발명은 적층 콘덴서의 내부전극, 회로 기판의 도체 패턴, 태양 전지, 플라즈마 디스플레이 패널용 기판의 전극, 회로 등의 전자 부품에 사용하는 도전용 은코팅 유리분말(硝子粉) 및 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법, 및 도전성 페이스트에 관한 것이다.
종래부터 적층 콘덴서의 내부전극, 회로 기판의 도체 패턴, 태양 전지, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)용 기판의 전극, 회로 등의 전자 부품에 사용하는 도전성 페이스트로서, 은가루를 글래스 프릿(Glass frit)과 함께 유기비어클에 첨가해 혼합하여 제조되는 도전성 페이스트가 사용되고 있다. 이러한 도전성 페이스트는 보다 저저항의 도전성을 갖는 특성이 요구되고 있다. 이로 인해, 도전성 페이스트에 이용하는 도전성분으로서, 은가루의 기타, 은합금, 구리등으로 대표되는 도전성이 높은 재료를 채용하는 수많은 제안들이 행해지고 있다.
이들중에서 유리분말에 은을 코팅한 은코팅 유리분말이 주목받고 있다(일본 특개평 3-94078호 공보, 일본 특개평 8-241049호 공보 및 일본 특개 2002-75252호 공보 참조). 이 은코팅 유리분말은, 은을 사용함으로써 도전성을 확보하고, 은재료의 사용량이 은가루에 비교해 소량이므로 재료비의 비용 절감도 겸할 수 있다.
그러나, 은코팅 유리분말을 그대로 도전성 페이스트에 이용하는 경우에는, 도전성을 얻을 수 없어서 구리분말 등의 도전성분과 혼재시켜, 페이스트의 도전성을 개선할 필요가 있었다(일본 특개평9-296158호 공보참조). 다시 말해, 특개평 9-296158호 공보의 비교 예 2 및 표 1에서는, 「은코팅 유리분말 (입자괴 38μm이하) 100질량부, 에폭시 수지 10질량부, 아민계 경화제 6질량부 및 반응 희석제 5질량부를 혼합했지만, 유동성이 없는 퍼석퍼석한 것이 되고, 페이스트는 되지 않았다. 또, 가열 경화도 시도했지만, 시트상태는 되지 않고, 물성측정은 불가능했다. 」이라고 기재되고 있어, 은코팅 유리분말을 단독으로 이용하면 분산성 및 도전성이 열화되는 것이 명확하다.
또한, 은코팅 유리분말을 소성(燒成) 하면, 은은 소결되고 유리는 연화되어 은코팅 유리분말의 입자형상이 유지되지않기 때문에, 독점적으로 일본 특개평 9-296158호 공보와 같이 수지경화형의 도전성 페이스트에 대한 검토만 되어 있고, 소성(燒成)형의 도전성 페이스트에의 응용에 대해서는 대부분 검토되지 않고 있었다.
따라서, 도전성 페이스트에 이용하는 경우에, 도전성 및 분산성에 뛰어난 도전용 은코팅 유리분말 및 그것을 채용한 도전성 페이스트의 제공이 기대되고 있는 실정이다.
본발명은 도전성 페이스트에 이용하는 경우에, 분산성 및 도전성이 뛰어난 도전용 은코팅 유리분말 및 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법, 및 상기 도전용 은코팅 유리분말을 함유하는 도전성 페이스트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해서 본발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 은 이온을 함유하는 수성반응계로 은입자를 환원 석출시키는 것에 의해 은코팅을 하는 은코팅 유리분말의 습식환원법에 의한 제조 방법에 있어서, 은입자의 환원 코팅전, 환원 코팅중,또는 환원 코팅 후에 표면처리제를 첨가하여 부착시킴으로서, 도전성 페이스트에 적절한 분산성 및 도전성을 갖는 도전용 은코팅 유리분말을 효율적으로 제조할 수 있는 것을 발견했다.
본발명은, 본발명자들에 의한 상기 지식에 기초를 두는 것이며, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 다음과 같다. 다시 말해,
<1> 표면처리제를 부착하여 이루어지며, 은함유량이 10질량%이상인 것을 특징으로 하는 도전용 은코팅 유리분말이다.
<2> 표면처리제는 벤조트리아졸류, 지방산 및 그들의 염으로부터 선택되는 적어도 1종인 상기 <1>에 기재된 도전용 은코팅 유리분말이다.
<3> 표면처리제는 벤조트리아졸, 스테아린산(stearic acid), 올레인산(oleic acid), 라우린산 및 그들의 염으로부터 선택되는 적어도 1종인 상기 <1> 내지 <2> 중 어느 하나에 기재된 도전용 은코팅 유리분말이다.
<4> 유리가루를 주석 용액에 의해 센시타이징하는 감수성 부여 공정과, 주석이 표면에 피착(被着)되어 있는 유리가루를 은용액에 침지해 은을 유리가루 표면에 석출시키는 은석출 공정과, 은석출된 유리가루를 포함한 은용액에 은착체화제 및 환원제를 첨가해 은피착 후의 유리가루 표면에 은을 피복하는 은코팅 공정을 포함하고, 은의 코팅전, 은의 코팅중, 및 은의 코팅 후의 적어도 어느 한 공정 중에 표면 처리제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법이다.
<5> 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 도전용 은코팅 유리분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트이다.
<6> 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 도전용 은코팅 유리분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 소성형 도전성 페이스트이다.
본 발명에 의하면, 종래에 있어서의 상기 여러 문제를 해결하고 상기 목적을 달성할 수 있으며, 도전성 페이스트에 이용하는 경우에, 분산성 및 도전성이 뛰어난 도전용 은코팅 유리분말 및 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법, 및 상기 도전용 은코팅 유리분말을 포함하는 도전성 페이스트를 제공할 수 있다.
도 1은 본발명의 상기 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법의 일례를 제시하는 공정도이다.
(도전용 은코팅 유리분말)
본 발명의 도전용 은코팅 유리분말은 표면 처리제를 부착하여 형성되며 은함유량이 10 질량%이상인 것을 특징으로 한다.
상기 도전용 은코팅 유리분말은 유리분말의 표면에 은이 코팅되는 한편, 표면처리제가 부착되어 이루어진다.
<유리 분말 (硝子粉)>
상기 유리분말은 특히 제한은 없고 목적에 따라 적당히 선택할 수 있지만, 환경에 대한 영향을 생각하면 무납유리가 바람직하고, 유리질에 있어서 금속이 혼재하고 있는 것이어도 개의치 않는다. 또, 도전성 페이스트를 도포하고, 건조한 후, 소성할 때의 온도보다도 연화점이 낮은 유리분말이 바람직하다. 상기 유리분말의 연화점은 이용하는 도전성 페이스트의 종류 등에 따라 다르기 때문에 통틀어서는 규정할 수 없지만, 예를 들면, 600 ℃ 이하가 바람직하다.
상기 유리분말로서는, 예를 들면, Bi2O3을 성분으로 하는 저연화점 유리분말, ZnO를 성분으로 하는 저연화점 유리분말, Bi2O3?ZnO를 성분으로 하는 저연화점 유리분말, Bi2O3?SiO2?B2O3을 성분으로 하는 저연화점 유리분말, Bi2O3?B2O3?ZnO를 성분으로 하는 저연화점 유리분말 등을 들 수 있다. 또, 연화점은 약간 높아지지만, SiO2?B2O3?R2O 또는 SiO2?B2O3?RO를 성분으로 하는 유리분말 등도 사용할 수 있다 (다만, R2O는 알칼리 금속 산화물, RO는 알칼리 토류 금속 산화물을 나타낸다. ) .
상기 유리분말의 평균 입경은 100μm이하가 바람직하고, 세선화가 진행되는 도전성 용도에 적용하는 것을 고려하면 10μm이하가 보다 바람직하고, 5μm이하가 더욱 바람직하다.
 여기에서, 상기 유리분말의 평균 입경은, 예를 들면, 레이저 회절식의 입도 분포 측정기로 측정할 수 있다.
<표면처리제>
상기 표면 처리제는 특히 제한은 없고 목적에 따라 적당 선택할 수 있으며, 예를 들면, 지방산, 지방산염, 계면활성제, 유기 금속 화합물, 킬레이트제, 고분자 분산제 등을 들 수 있다.
상기 지방산으로서는, 예를 들면, 프로피온산, 카프릴산, 라우린산, 미리스틴산, 팔미트산(palmitin acid), 스테아린산(stearic acid), 베헨산, 아크릴산(acrylic acid), 올레인산(oleic acid), 리놀산, 아라키돈산 등을 들 수 있다.
상기 지방산염으로서는, 상기 지방산과 금속이 염을 형성한 것을 들 수 있고, 상기 금속으로서는, 예를 들면, 리튬, 나트륨, 칼륨, 바륨, 마그네슘, 칼슘, 알루미늄, 철, 코발트, 망간, 납, 아연, 주석, 스트론튬(strontium), 지르코늄, 은, 구리 등을 들 수 있다.
상기 계면활성제로서는, 예를 들면, 알킬 벤젠 설폰산염, 폴리옥시 에틸렌 알킬 에테르린산염 등의 음이온 계면활성제, 지방족 4급 암모늄염 등의 양이온 계면활성제, 이미다졸리늄베타인 등의 양성 계면활성제, 폴리옥시 에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시 에틸렌 지방산 에스테르 등의 비이온 계면활성제등을 들 수 있다.
상기 유기 금속 화합물로서는, 예를 들면, 아세틸 아세톤 트리 부톡시 지르코늄, 구연산 마그네슘, 디에틸 아연, 디부틸 주석 옥사이드, 디메틸 아연, 테트라 n-부톡시 지르코늄, 트리 에틸 인듐, 트리 에틸 갈륨, 트리 메틸 인듐, 트리 메틸 갈륨, 모노부틸 주석 옥사이드, 테트라 이소시아네이트실란, 테트라 메틸실란, 테트라 메톡시실란, 폴리 메톡시 실록산, 모노 메틸 트리 이소시아네이트실란, 실란 커플링제, 티타네이트계 커플링제, 알루미늄계 커플링제등을 들 수 있다.
상기 킬레이트제로서는, 예를 들면, 이미다졸, 옥사졸, 치아졸, 세레나졸, 피라졸, 이소옥사졸, 이소치아졸, 1H-1,2,3-트리아졸, 2H-1,2,3-트리아졸, 1H-1,2,4-트리아졸, 4H-1,2,4-트리아졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,2,5-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸, 1,2,3-치아디아졸, 1,2,4-치아디아졸, 1,2,5-치아디아졸, 1,3,4-치아디아졸, 1H-1,2,3,4-테트라졸, 1,2,3,4-옥사트리아졸, 1,2,3,4-치아트리아졸, 2H-1,2,3,4-테트라졸, 1,2,3,5-옥사트리아졸, 1,2,3,5-치아트리아졸, 인다졸, 벤조이미다졸, 벤조트리아졸, 옥살산, 호박산, 마론산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 스베르산, 아젤라산, 세바스산, 도데칸이산, 말레산, 프말산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 글리콜산, 유산, 옥시낙산, 글리세린산, 주석산, 사과산, 타르트론산, 히드로 아크릴산, 만델산, 구연산, 아스코르브산 또는 그들의 염 등을 들 수 있다.
상기 고분자 분산제로서는, 예를 들면, 펩티드, 젤라틴, 콜라겐 펩티드, 알부민, 아라비아 고무(gum arabic), 프로타르빈산, 리사루빈산 등을 들 수 있다.
상기 표면처리제는 1종 단독으로 사용해도 좋고 2종 이상을 병용해도 좋다.
이 중에서도, 벤조트리아졸류, 지방산 및 그들의 염으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 벤조트리아졸, 올레인산(oleic acid), 스테아린산(stearic acid), 라우린산 및 그들의 염으로부터 선택되는 적어도 1종이 보다 바람직하다
상기 표면 처리제들로부터 1종 이상을 적절히 선택하여, 은의 환원 코팅전 또는 환원 코팅 후 혹은 환원 코팅 중의 슬러리(slurry) 상태의 반응계에 첨가시킴으로써, 표면 처리제가 부착된 은코팅 유리분말을 얻을 수 있으며, 상기 은코팅 유리분말의 도전성 페이스트에의 친화도가 좋아지고, 도전성 페이스트를 도포, 건조, 소성하여 얻을 수 있는 도전막을 저저항으로 할 수 있다.
상기 유리분말에의 은코팅의 태양에 대해서는 특히 제한은 없고 목적에 따라 적당히 선택할 수 있지만, 은으로 유리분말 표면의 전체 면적을 완전하게 덮지 않아도 좋고, 은코팅에 구멍, 틈이 있어 유리분말 표면이 일부 노출하고 있어도 좋고, 유리분말 표면에 은가루를 부착한 간헐적인 은 코팅도 좋다. 상기 도전성 페이스트에 이용하는 경우에는 은코팅 상태와 유리분말 및 표면처리제가 복잡하게 상호작용하는 것을 고려하면, 은코팅의 미세한 불균질성은 그다지 영향이 없다.
한편, 은코팅 유리분말에 표면 처리제가 부착되어 있는 것은, 예를 들면, (1) 푸리에 변환 적외 분광법(FT-IR)에 따른 표면 처리제종의 정성 분석, (2) 은코팅 유리분말의 은성분을 초산으로 용해하고 클로로포름 등으로 용매 추출하여 탄소 자동 분석기, 가스 크로마토그래피 질량 분석(GC-MS)에 의해 측정하는 방법, (3) 은코팅 유리분말을 염산과 혼합 가열하여 얻은 용액의 흡광도로부터 산출하는 방법 등에 의해 분석하는 것이 가능하다.
(도전용 은코팅 유리분말의 제조방법)
본 발명의 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법은, 감수성 부여 공정과 은석출 공정과 은코팅 공정을 포함하며, 더욱 필요에 따라서 그 외의 다른 공정을 포함할 수 있다.
여기서, 도 1은 본 발명의 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법의 일례를 나타내는 공정도이다.
상기 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법에 대해서는, 유리분말을 무전해 은도금 할 때에 표면 처리제를 첨가함으로써, 도전성 페이스트용의 양호한 분산성 및 도전성을 부여할 수 있는 도전용 은코팅 유리분말을 생성할 수 있다.
< 감수성 부여(센시타이징) 공정>
상기 감수성 부여 공정은 유리가루를 염화주석 용액(SnCl2)에 침지하여 유리분말 표면에 주석을 피착시킨 후, 여과하고 유리분말을 순수(純水)로 세정하는 공정이다.
과잉의 염소분말이 잔존하면 다음 이후의 공정에서 은과 반응하여 염화은을 생성하는 등에 의해 반응에 영향을 미치므로, 상기 전도율이 15 ms/m 이하가 될 때까지 세정한다.
<은 석출 공정>
상기 은석출 공정은, 상기 감수성 부여 공정으로 얻게 된 표면에 주석이 피착된 유리분말을 은용액에서 교반하면서 침지하여, 유리분말에 은을 석출시키는 공정이다. 상기 은석출 공정에서는 석출되는 은의 양은 지극히 적기 때문에, 다음의 은코팅 공정에서 은을 추가적으로 증량시키기 위한 코팅을 실시한다. 여기서, 은용액, 즉 은이온을 함유하는 수성 반응계로서는 질산은, 은착체 또는 은중간체를 함유하는 수용액 또는 슬러리(slurry)를 사용할 수 있지만 질산은을 이용하는 것이 바람직하다.
<은 코팅 공정>
상기 은코팅 공정은, 상기 은석출 공정에서 은이 유리분말에 석출되고 있는 액체에 은착체화제 및 환원제를 첨가해 은을 유리가루에 코팅하는 공정이다.
상기 은 코팅 공정에 있어서, 상기 표면 처리제의 첨가의 타이밍은 환원제의 첨가전, 환원제의 첨가중, 및 환원제의 첨가후의 어느 때라도 상관없다. 즉, 은의 코팅전, 은의 코팅중, 및 은의 코팅 후의 적어도 어느 때에 표면 처리제를 첨가한다. 한편, 교반, 온도 조정은 적절히 실시한다.
상기 은착체화제로서는, 예를 들면, 암모니아수, 암모늄염, 킬레이트 화합물등을 질산은 수용액에 첨가하는 것으로써 생성할 수 있다. 이중에서도 질산은 수용액에 암모니아수를 첨가해 얻을 수 있는 암민 착체 수용액이 바람직하다. 한편, 은을 중간체화해도 좋고, 수산화나트륨, 염화나트륨, 탄산나트륨 등을 질산은 수용액에 첨가시켜 생성할 수 있다. 암민 착체 중의 암모니아의 배위수를 2로 하기 위해, 은 1몰 당 암모니아 2 몰 이상을 첨가한다. 또, 암모니아의 첨가량이 너무 많으면 착체가 과도하게 안정화되어, 환원이 진행되기 어려워지므로, 암모니아의 첨가량은 은 1몰당 8 몰 이하인 것이 바람직하다. 한편, 환원제의 첨가량을 많이 하는 등의 조정을 실시하면, 암모니아의 첨가량이 8 몰을 넘어도 은코팅 유리분말을 얻는 것은 가능하다.
상기 환원제로서는 특히 제한은 없고 목적에 따라 적당히 선택할 수 있으며, 예를 들면, 아스코르빈산, 아황산염, 알칸올 아민, 과산화수소수, 포름산, 포름산암모늄, 포름산나트륨, 글리옥살, 주석산, 인산 나트륨, 수소화 붕소 나트륨, 히드로퀴논, 히드라진, 히드라진 화합물, 피로갈롤, 포도당, 몰식자산, 포르말린, 무수 아황산 나트륨, 롱갈리트(rongalite) 등을 들 수 있다. 이것들은, 1종 단독으로 사용해도 괜찮고, 2종 이상을 병용 해도 괜찮다. 이중에서도, 아스코르빈산, 알칸올 아민, 수소화 붕소 나트륨, 히드로퀴논, 히드라진, 포르말린이 바람직하고, 포르말린, 히드라진이 보다 바람직하고, 히드라진이 특히 바람직하다.
상기 환원제의 첨가량은 은의 반응수율을 올리기 위해서 은에 대해서 1당량 이상인 것이 바람직하다. 환원력이 약한 환원제를 사용하는 경우에는, 은에 대해서 2 당량 이상의 환원제, 예를 들면, 10당량?20당량의 환원제를 첨가해도 좋다. 또, 환원시에는 피복이 균일하게 되도록 반응액을 고속으로 교반하는 것이 바람직하다.
상기 표면 처리제의 첨가량은, 수성 반응계에 담겨진 은에 대해서 0.05질량%?2질량%의 사이에 은분말이 원하는 특성이 되도록 조정하면 좋고, 또한 각각의 표면 처리제의 첨가량의 비율은 은분말이 원하는 특성이 되도록 조정하면 좋다.
상기 은함유 슬러리(slurry)를 여과하고 세정함으로써, 유동성이 거의 없는 덩어리진 상태의 케이크를 얻을 수 있다. 이 케이크의 건조를 빠르게 하거나 건조시의 응집을 막기 위해서, 케이크 중의 수분을 저급 알코올이나 폴리올 등으로 치환해도 좋다. 얻을 수 있던 케이크를 강제 순환식 대기 건조기, 진공 건조기, 기류 건조 장치 등의 건조기에 의해서 건조시킨 후 분쇄함으로써, 은코팅 유리분말을 얻을 수 있다. 분쇄하는 것 대신에, 입자를 기계적으로 유동화시킬 수 있는 장치에 은입자를 투입하고, 입자들끼리 기계적으로 충돌시키는 것에 의해서, 입자 표면의 요철 및 모난 부분을 매끄럽게 하는 표면 평활화 처리를 실시해도 좋다. 또한, 해쇄(解碎)나 표면 평활화 처리후에 분급 처리를 실시해도 좋다. 한편 건조, 분쇄 및 분급을 실시할 수 있는 일체형의 장치(예를 들면, 주식회사 호소카와 미크론의 제품인 드라이 마이스터, 미크론 드라이어 등)를 이용해 건조, 분쇄 및 분급을 실시해도 좋다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말의 탭밀도(tap density)는 1 g/cm3 이상이 바람직하다.
상기 탭 밀도는, 예를 들면, 탭 비중 측정기(시바야마 과학 주식회사 제품인 부피 비중 측정기, SS-DA-2형)를 이용해 측정할 수 있다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말에 있어서의 레이저 회절법에 따른 평균 입경은 100μm 이하가 바람직하고, 0.01μm?100μm이 보다 바람직하다.
상기 평균 입경은, 예를 들면, 마이크로 트랙 입도 분포 측정 장치〔하니웰(Haneywell)-닛키소 주식회사제, 9320 HRA(X-100)〕를 이용해 측정할 수 있다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말의 BET비표면적은, 0.1m2/g?30m2/g가 바람직하다.
상기 BET비 표면적은, 예를 들면, 모노소브(퀀터 크롬(Quanta Chrome) 사의 제품)를 이용해 질소 흡착에 의한 BET1점법으로 측정할 수 있다.
상기 도전용 은코팅 유리분말에서의 은함유량은, 은코팅 유리가루 전체에 대해 10 질량% 이상이며, 30 질량% 이상이 바람직하고, 50 질량% 이상이 보다 바람직하다. 상기 은함유량이 10 질량% 미만이면 충분한 도전성을 얻을 수 없는 것이 있다.
상기 도전용 은코팅 유리분말의 은함유량은, 반응액에 잔류하는 은이온이 없는 경우 반응에 제공하는 은량과 유리분말량으로부터 산출된 값이 될 수 있지만, 은코팅 유리분말의 은성분을 초산으로 용해하고 유리 성분을 여과에 의해 제거하는 것으로써, 유도 결합 플라스마(ICP) 발광 분석등에 의해 직접 측정할 수도 있다.
(도전성 페이스트)
본 발명의 도전성 페이스트는 본 발명의 상기 도전용 은코팅 유리분말을 함유하여 이루어지며, 수지, 또한 필요에 따라서는 그 외의 다른 성분을 함유하여 이루어진다.
상기 도전성 페이스트의 제작 방법은 특히 제한은 없고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, 본 발명의 상기 도전용 은코팅 유리분말과 수지를 혼합함으로써 제작할 수 있다.
상기 수지는 특히 제한은 없고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리에스텔 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 페녹시 수지, 실리콘 수지, 에틸 셀룰로오스등을 들 수 있다. 이것들은 1종 단독으로 사용해도 좋고 2종 이상을 병용해도 좋다.
상기 도전성 페이스트에서의 상기 도전용 은코팅 유리분말의 함유량은 특히 제한은 없고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
상기 그 외의 성분은, 예를 들면, 분산제, 점도 조정제등을 들 수 있다.
상기 도전성 페이스트의 점도는 특히 제한은 없고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 25 ℃에서 30 Pa?s? 1,000 Pa?s가 바람직하다. 상기 도전성 페이스트의 점도가 30 Pa?s 미만이면 인쇄시에 「번짐」이 발생할 수 있으며, 1,000 Pa?s를 넘으면 인쇄 얼룩이 발생할 수 있다.
본 발명의 도전성 페이스트는 종래의 도전성 페이스트와 비교하여 낮은 은함유량에 대해서도 도전성이 뛰어난 도전막을 형성할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 도전성 페이스트는 여러 가지의 전자 부품의 전극이나 회로, 전자파 차폐재를 형성하기 위한 도전성 페이스트로서 매우 적합하게 이용 가능하다. 한편, 본 발명의 도전용 은코팅 유리분말에 의하여, 종래보다 적은 페이스트에의 은함유량으로, 양호한 도전성을 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 도전용 은코팅 유리분말은 소성형 도전성 페이스트에 매우 적합하게 이용된다.
실시예들
이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예1)
평균 입경 1.1μm로 Bi2O3?SiO2?B2O3를 성분으로 하는 유리분말로서 아사히 유리 주식회사제의 ASF-1094를 173 g준비했다
우선, 염화 제일주석의 염산 산성 수용액에 이 유리분말을 침지했다. 침지 후 여과?세정하여 Sn2 가 피착한 유리분말을 얻었다(감수성 부여 공정).
이러한 Sn2 가 피착한 유리분말을 순수(純水)가 교반되고 있는 상태의 반응조에 넣었다. 이러한 Sn2 가 피착된 유리분말을 교반하고, 분산되어 있는 반응조에 은 173 g을 포함한 질산은 수용액 600 g를 투입하여, 유리분말의 표면에 은을 석출시켰다(은석출 공정).
계속해서, 이 반응조에 28 질량%의 암모니아수 400 g과, 20 질량%의 수산화 나트륨 수용액 40 g를 첨가해, 은 암민 착염 수용액을 얻었다. 이 은 암민 착염 수용액의 액체의 온도를 20 ℃으로 해 8 질량%의 히드라진 수화물 수용액 350 g를 더하고, 은입자를 유리분말 상에 석출시켜 은코팅했다(은코팅 공정).
유리분말 표면에 은이 충분히 석출하여, 은코팅 한 후에, 표면 처리제로서 농도 20 질량%의 올레인산의 에탄올 용액 1.2 g를 첨가했다. 얻을 수 있던 은코팅 유리분말 함유 슬러리(slurry)를 여과하고 세정하여 케이크를 얻었다. 얻을 수 있던 은코팅 유리분말 중의 은함유량은 50 질량% 였다.
그 다음, 얻을 수 있던 케이크를 75 ℃의 진공 건조기에서 10시간 건조시켜, 건조된 은코팅 유리분말을 얻었다. 커피 분쇄기에 의한 분쇄를 실시해, 실시예 1의 도전용 은코팅 유리분말을 얻었다.
얻을 수 있던 실시예 1의 도전용 은코팅 유리분말에 대해서 아래와 같이 실시하고, 탭 밀도, 평균 입경, BET비 표면적 및 강열감량치의 측정을 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<탭 밀도의 측정>
도전용 은코팅 유리분말의 탭 밀도는, 탭 비중 측정기(시바야마 과학 주식회사제의 부피 비중 측정기, SS-DA-2형)를 사용해, 은코팅 유리분말 15 g를 계량하고, 용기(20 mL 시험관)에 넣어 낙차 20 mm로 1,000회 탭핑해, 탭 밀도=시료 질량(15 g)/탭핑 후의 시료 체적(cm3) 으로부터 산출했다.
< 평균 입경의 측정>
레이저 회절식의 입도 분포 측정은, 도전용 은코팅 유리분말 0.3 g를 이소프로필 알코올 30 mL에 넣어 출력 50 W의 초음파 세정기에 의해 5분간 분산시켜, 마이크로 트랙 입도 분포 측정 장치〔하니웰(Haneywell)-닛키소 주식회사제, 9320 HRA(X-100)〕를 이용하여 은코팅 유리분말의 평균 입경을 측정했다.
< BET비 표면적의 측정>
도전용 은코팅 유리분말의 BET비 표면적은 모노소브(퀀타 크롬(Quanta Chrome) 사의 제품)를 이용해 질소 흡착에 의한 BET1점법으로 측정했다. 한편, BET비 표면적의 측정에 있어서, 측정전의 탈기조건은 60℃에서 10분간으로 했다.
< 강열 감량치의 측정>
도전용 은코팅 유리분말의 강열 감량치는, 은분말 시료 2 g를 측량(w1)해 자성 도가니에 넣어 800℃으로 항량이 될 때까지 강열한 후, 냉각하고, 다시 측량(w2) 하는 것으로써, 아래와 같이 수식 1으로부터 구했다.
강열 감량치(질량%)=〔(w1-w2)/w1〕×100 ??? 수식 1
(실시예2)
평균 입경 1.6μm로 Bi2O3?B2O3?ZnO를 성분으로 하는 유리분말로써, 오쿠노 제약공업 주식회사제의 GF-3520를 173g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시해, 실시예 2의 도전용 은코팅 유리분말을 얻었다. 얻을 수 있던 은코팅 유리분말 중의 은함유량은 50 질량%였다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말에 대해서, 실시예 1과 같게 하고, 탭 밀도, 평균 입경, BET비 표면적 및 강열 감량치의 측정을 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예3)
평균 입경 4.5μm의 SiO2?B2O3?CaO?Al2O3를 성분으로 하는 입자 형상이 원형의 유리가루로서 폿타즈?바로티니 주식회사제의 EMB-10를 173 g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시해, 실시예 3의 도전용 은코팅 유리분말을 얻었다. 얻을 수 있던 은코팅 유리분말 중의 은함유량은 50 질량%였다.
얻을 수 있었던 전기 전도용 은피복 유리분에 대해서, 실시예 1과 같이 하고, 탭 밀도, 평균 입경, BET비 표면적 및 강열감량치의 측정을 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또, 주사형 전자현미경(일본전자 주식회사제, JSM-6100)을 사용하여 도전용 은피복 유리분말의 형상을 관찰한 바, 은코팅전의 원형의 입자형상을 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 4)
표면 처리제로서 농도 40 질량%의 1, 2, 3 벤조트리아졸나트륨 수용액 0.9 g를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시해, 실시예 4의 도전용 은코팅 유리분말을 얻었다. 얻을 수 있던 은코팅 유리분말 중의 은함유량은 50 질량%였다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말에 대해서, 실시예 1과 같게 하고, 탭 밀도, 평균 입경, 및 BET비 표면적의 측정을 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예5)
표면 처리제로서 농도 15.5 질량%의 스테아린산 에멀젼 수용액 2.3 g를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시해, 실시예 5의 도전용 은코팅 유리분말을 얻었다. 얻을 수 있던 은코팅 유리분말 중의 은함유량은 50 질량%였다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말에 대해서, 실시예 1과 같게 하고, 탭 밀도, 평균 입경, 및 BET비 표면적의 측정을 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예6)
표면 처리제로서 농도 20 질량%의 라우린산의 에탄올 용액 1.2 g를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시해, 실시예 6의 도전용 은코팅 유리분말을 얻었다.얻을 수 있던 은코팅 유리분말 중의 은함유량은 50 질량%였다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말에 대해서, 실시예 1과 같게 하고, 탭 밀도, 평균 입경, 및 BET비 표면적의 측정을 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예7)
실시예 2의 Sn2 가 피착된 유리분말 173 g를 사용하고, 은의 석출 및 코팅에 사용하는 원재료의 중량을 3/7배로 한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시해, 실시예 7의 도전용 은코팅 유리분말을 얻었다. 얻을 수 있던 은코팅 유리분말 중의 은함유량은 50 질량%였다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말에 대해서, 실시예 1과 같게 하고, 탭 밀도, 평균 입경, 및 BET비 표면적의 측정을 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 1)
실시예 2의 Sn2 가 피착된 유리분말 173 g를 사용하고, 은의 석출 및 코팅에 사용하는 원재료의 중량을 1/19배로 한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시해, 비교예 1의 도전용 은코팅 유리분말을 얻었다. 얻을 수 있던 은코팅 유리분말 중의 은함유량은 5 질량%였다.
얻을 수 있던 도전용 은코팅 유리분말에 대해서, 실시예 1과 같게 하고, 탭 밀도, 평균 입경, 및 BET비 표면적의 측정을 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 2)
실시예 2에 있어서, 감수성 부여 공정을 실시하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 실시했다. 그 결과, 유리분말 표면의 은코팅이 충분히 진행되지 않고, 반응 종료 후도 은이온이 반응액에 용해된 채로 있었다. 은이온이 반응액에 용해된 채로 있으면, 폐수의 처리 공정을 증가하여야 되므로 이는 비용 증가로 연결된다.
비교예 2의 결과로부터 감수성 부여 공정을 거치지 않으면 은을 유리분말 표면에 낭비없이 코팅할 수 없다는 것을 알 수 있다.
Figure pat00001
< 도전성 페이스트의 제작>
얻을 수 있던 실시예 1?7 및 비교예 1의 도전용 은코팅 유리분말, 수지, 및 용제로 이루어지는 조성물을, 아래에 기재된 조성비로 혼연함으로서, 도전성 페이스트를 제작했다. 구체적으로는, 아래와 같은 조성의 조성물을, 프로펠러리스 자동 공전식 교반탈포장치(신키사의 제품, AR250)를 이용해 30초간 2회로 혼합하고, 3개 롤(오트 허먼 사의 제품, EXAKT80S)을 이용하고, 롤 갭을 100μm에서 20μm까지 통과시켜 혼연처리를 실시하는 것으로, 각각 도전성 페이스트를 얻었다. 얻을 수 있던 실시예 1?7 및 비교예 1의 도전성 페이스트는 완전하게 혼연되고 있었다.
[페이스트 조성]
- 도전용 은코팅 유리분말 : 70.8 질량%
- 수지(에틸 셀룰로오스, 100 cps, 와코 순약공업 주식회사제) : 1.0 질량%
- 용제(테르피네올, 와코 순약공업 주식회사제) : 28.2 질량%
(비교예 3)
- 도전성 페이스트의 제작 -
은코팅 유리분말 70.8 질량% 대신에, 실시예 3으로 사용한 평균 입경 4.5μm의 SiO2?B2O3?CaO?Al2O3를 성분으로 하는 원형의 유리분말 35.4 질량%(70.8 질량%의 반)과 구원형 은분말(AG-2-1C, DOWA 엘렉트로닉스 주식회사제) 35.4 질량%(70.8 질량%의 반)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 도전성 페이스트의 제작과 같게 하고, 비교예 3의 도전성 페이스트를 제작했다. 얻을 수 있던 도전성 페이스트는 완전하게 혼연되고 있었다.
< 도전막의 형성 및 평가>
슬라이드 글라스(Slide glass) 상에 스크린 인쇄에 의해, 제작한 각 도전성 페이스트로부터 이루어지는 상기 도전막을 형성했다. 스크린 인쇄 조건은 아래와 같다.
- 인쇄 장치:주식회사 무라카미제 MS-300
- 인쇄 조건:스키지압 0.3 MPa
- 막은, 폭 500μm, 길이 37.5 mm의 회로 형성을 했다.
얻을 수 있던 막을, 대기 순환식 건조기를 이용해 200℃, 20분간의 조건으로 건조 후, 박스화로에서 580℃으로 10분간의 조건으로 가열 처리해, 상기 도전막을 제작했다.
얻을 수 있던 각 도전막에 대해서, 아래와 같이 하고, 막두께 및 부피 저항율을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
- 도전막의 두께 -
얻을 수 있던 각 도전막을, 표면 거칠기계(주식회사 고사카연구소제, SE-30D)를 이용하고, 슬라이드 글라스상에서 도전막이 인쇄되지 않은 부분과 도전막의 부분의 단차를 측정함으로서, 도전막의 막두께를 측정했다.
- 도전막의 부피 저항율 -
얻을 수 있던 각 도전막의 저항은, 디지털 멀티미터(ADVANTEST 사제, R6551)를 이용하고, 도전막의 길이(간격)의 위치의 저항값을 측정했다. 도전막의 사이즈(막두께, 폭, 길이)보다, 도전막의 부피를 구해 이 부피와 측정한 저항치로부터 비저항(부피 저항율)을 구했다.
실시예 1?7에서는, 부피 저항율이 10-4Ω?cm 오더 이하를 달성할 수 있는 것에 비해, 비교예 3에서는 도전성 페이스트중의 무기 성분의 반이 은인 것에도 불구하고 부피 저항율은 10-3Ω?cm오더가 되었다.
이상의 결과로부터, 종래에 제공되었던 도전용 은코팅 유리분말 및 도전성 페이스트를 얻을 수 있는 것으로 나타났다.
또한, 실시예 3의 도전용 은코팅 유리분말은 원형의 입자 형상인 것으로부터 배선 형성이 감광성 타입의 도전성 페이스트로서도 사용될 수 있다
실시예 1~7에 의하여, 본 발명에 따른 도전성이 우수한 페이스트용의 원재료가 되는 도전용 은코팅 유리분말을 얻을 수 있다.
실시예에서는, 도전용 은코팅 유리분말의 탭 밀도가 1.5 g/cm3 이상이다. 탭밀도가 1 g/cm3 이상이 바람직하며, 1.5 g/cm3 이상이라면 더욱 바람직함을 알 수 있다.
도전용 은코팅 유리분말의 평균입경은 1.4 μm ~ 5.5 μm 이며, 1 μm 이상이고 10 μm 이하이면 더욱 효과적이라는 것을 알 수 있다.
본 발명의 도전용 은코팅 유리분말을 이용해 제작되는 도전성 페이스트는, 여러 가지의 전자 부품의 전극이나 회로를 형성하기 위한 도전성 페이스트로서 매우 적합하게 이용 가능하다.

Claims (6)

  1. 표면 처리제를 부착하여 이루어지며 은함유량이 10 질량%이상인 것을 특징으로 하는 도전용 은코팅 유리분말.
  2. 제 1항에 있어서, 표면 처리제는, 벤조트리아졸류, 지방산 및 그들의 염으로부터 선택되는 적어도 1종인 도전용 은코팅 유리분말.
  3. 제 1항에 있어서, 표면 처리제는 벤조트리아졸, 스테아린산, 올레인산, 라우린산 및 그들의 염으로부터 선택되는 적어도 1종인 도전용 은코팅 유리분말.
  4. 유리분말을 주석 용액에 의해 센시타이징하는 감수성 부여 공정과,
    주석이 표면에 피착된 유리분말을 은용액 중에 침지하여 은을 유리분말의 표면에 석출시키는 은석출 공정과,
    은석출된 유리분말을 포함한 은용액에 은착체화제 및 환원제를 첨가해 은석출후의 유리분말 표면에 은을 코팅하는 은코팅 공정;을 포함하고,
    은의 코팅전, 은의 코팅중, 및 은의 코팅 후의 적어도 어느 한 공정 중에 표면 처리제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 도전용 은코팅 유리분말의 제조 방법.
  5. 표면 처리제를 부착하여 형성되며, 은함유량이 10 질량%이상인 도전용 은코팅 유리분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트.
  6. 표면 처리제를 부착하여 형성되며, 은함유량이 10 질량%이상인 도전용 은코팅 유리분말을 함유하는 것을 특징으로 하는 소성형 도전성 페이스트.

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