導電性ペーストの微細分散を実現する方法 ZYE三ロールミルは、粒子径を50μmから12μmまで細かくします
電子情報、新エネルギー、半導体、先端パッケージングなどの各産業が高性能かつ高信頼性のソリューションへと進化を続けるなか、材料特性とデバイス製造プロセスを結びつける重要な素材である導電性ペーストには、分散均一性、粒子の微細さ、ならびに加工安定性に関するより高い要求が課されています。
特に導電性接着剤や電子ペーストといった材料系では、導電性フィラーを樹脂や添加剤などの各成分と十分に分散させる必要があります。材料内部に存在する大きな凝集体は、ペーストの均一性を損なうだけでなく、その後の塗布、印刷、ディスペンス工程および電気伝導性の安定性にも悪影響を及ぼします。
さらに精密な加工を要する導電性ペーストにおいては、大きな粒子や凝集体が複数のプロセス上の課題を引き起こす可能性があります。
1. 材料分散の均一性が不十分
導電性フィラーの凝集は、局所的な材料状態の不均一を招きやすく、分散性能の向上が求められる。
2. 粒度のさらなる最適化の余地
初期試験の結果、粒度は50μmであることが示されました。クライアントは、さらに粉砕することで粒子径を小さくし、下流工程向けにより細かく均一なペーストを得ることを期待しています。
3. 研削中は安定した材料供給が確保されなければならない。
導電性ペーストは一般に、一定の粘度と特殊な材料特性を備えています。微細化に加えて、材料の漏れや吐出の不均一を防ぐため、ローラーによる安定した材料の通過が確保されなければなりません。
解決策：
最近、上海市の材料メーカーは、分散性の向上と微細粉砕による粒子の内部粒度の低減を図るため、導電性ペーストの実験検証を実施しました。ZYEテクノロジーは、試験にZYTR‑50T型三軸ロールミルを導入しました。3段階の分散・粉砕工程を経て、原料の粒度は当初の50μmから12μmまで低下し、今後のプロセス最適化および量産化に向けた実証結果を得ました。
お客様の導電性ペーストについて、ZYEテクノロジーはZYTR‑50T三ロールミルを用い、グラインドゲージと併せて試験を実施しました。ミルローラー間のギャップ調整およびせん断力の制御により、段階的な分散・粉砕が可能となり、材料中の大粒子や凝集体を微細化しました。
テスト概要：
クライアント：上海に拠点を置く素材メーカー
試験材料：導電性ペースト
試験装置：ZYTR‑50T 三ロールミル＋研磨ゲージ
▲ ZYEテクノロジー ZYTR‑50T 三ロールミル
試験目的：三ロールミルによる処理により、材料の分散状態をより均一にし、内部粒子の微細化を抑制する。
試験手順：
1、初期測定：グラインドゲージの指示値＝50 μm
▲ グラインドゲージによる予備研磨時の測定
▲ 研削前の導電性接着材料
2、分散プロセス：
ZYTR‑50T型三ロールミルは、粒子径を小さくするため、ペーストの分散および粉砕を3段階で行いました。
- 粗混合段階：ローラー間隙 50〜20 μm
- 一次微粉砕：ローラー間隙 20〜10 μm
- 二次微粉砕：ローラー間隙 15〜8 μm
ローラー間隙をさらに狭くした精密な処理により、材料の均一性が一段と向上し、残留する大きな粒子も細かく粉砕されます。
現場での観察により、ZYTR‑50Tは運転中に明らかな漏れもなく均一な吐出を実現し、導電性ペーストの安定した多段階研磨が可能であることが確認されました。
▲ 研削後の導電性接着材料
3、研削後の測定：グラインドゲージの指示値＝12 μm
▲ グラインドゲージによる研削後の測定
ZYE ZYTR‑50T型三ロールミルの試験結果は、グラインドゲージの測定値から示される通りである：
1. 細粒化の成功：50 μmから12 μmへ、76％の低下。
2. プロセス上の利点
- 一次微粉砕を一回行うだけで、細度は最小値に達します。さらに三次目の微粉砕を行うことで、均一な粒度の粉末が得られます。パラメータは配合の最適化と併せてさらに調整可能であり、プロセス条件は量産規模へのスケールアップにも適用可能です。
- ローラーは、高精度の研磨を施した輸入のナノグレードセラミック製です。着色導電性接着剤の加工時にも、お手入れが容易です。
導電性ペーストや導電性接着剤などの材料においては、粒子サイズの微細化はあくまで第一歩にすぎません。より重要なのは、それぞれの材料配合に適した粉砕プロセスの開発です。
ラボスケールの装置を用いた予備的な検証は、材料企業が重要な課題に答えるうえで役立ちます。
1. 当該材料が三ロールミル加工に適しているかどうか。
2. 適切なローラー間隙の範囲；
3. 研削パスの必要回数；
4. 材料の達成可能な微細度レベル；
5. 研削中の放電安定性；
6. その後の量産工程におけるパラメータスケーリング戦略。
これは、材料の研究開発段階において、装置を用いた実験による検証の重要性を強調しています。
電子化学品、先端パッケージング材料、新エネルギー材料などの各産業は、高性能材料および製造プロセスの高度化を引き続き推進しています。導電性ペーストをはじめとする機能性材料の精密加工に対する需要は、今後も拡大し続ける見込みです。
上海の材料メーカーによる本導電性ペースト試験において、ZYTR‑50T型三ロールミルを用いることで、研磨後の粒度は50 μmから12 μmへと低下し（約76％の削減）、当該材料系における多段階粉砕の性能が実証されました。また、本試験は今後の配合最適化およびプロセスのスケールアップに向けた参考情報を提供するものでもあります。
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Shenzhen ZYE Technology Co., Ltd.
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