11/27 金属ナノ粒子・微粒子の合成・設計、構造解析、分散・ペースト化、焼結と応用

金属ナノ粒子・微粒子の合成・設計、構造解析、分散・ペースト化、焼結と応用

～粒径・形状制御、合成の再現性・スケールアップ、分散安定化など、材料設計・プロセスの実用知識～
～ペースト調製・評価、低温焼結、接合技術から先端半導体実装への応用まで～

講師

北海道大学大学院　工学研究院　材料科学部門　マテリアル設計分野　工学博士　教授　米澤 徹　氏
専門：金属ナノ粒子の合成と応用、電子材料
ホームページ： https://nanoparticle.hokkaido.university

■略歴
東京大学　工学系　工業化学専攻　博士修了・博士（工学）
日本学術振興会　特別研究員　（DC、PD）
九州大学　工学部　助手　（国武豊喜先生）
さきがけ２１「秩序と物性」研究員（兼任）
名古屋大学　大学院工学研究科　応用化学専攻　助教授　
東京大学　大学院理学系研究科　化学専攻　助教授・准教授
北海道大学　大学院工学研究科　材料科学専攻　教授
北海道大学　大学院工学研究院　材料科学部門　教授（現職）
スイス　ローザンヌ連邦工科大学　訪問教授
アメリカ　ジョージタウン大学　訪問教授
2015　中国　北京大学　訪問教授
2017　タイ王国　チュラロンコン大学　訪問教授

受賞歴
日本化学会　コロイドおよび界面化学部会　科学奨励賞
高分子学会関西支部　ヤングサイエンティスト講演賞
2010.6 Chemistry Letters, Editors Choice
2011 高分子学会「日立化成賞」
2011 Hot Article Award, Analytical Sciences
2011 Most Cited Paper Award, Analytical Sciences
2015.4 Xingda 講演賞(2015.4.24), 北京大学
2015.10 Bulletin of Chemical Society of Japan, Selected Paper (88(10))
2016 英国王立化学会フェロー (FRSC)
2017 北海道大学　教育総長賞　奨励賞（2017.1）

セミナー趣旨

本講演では、金属ナノ粒子・微粒子に関する設計から応用までを、化学的合成法を中心に俯瞰し、現場で役立つ実践的な知識として提供します。粒径や形状の制御、表面劣化・酸化防止および保護膜の設計、分散安定化処理、低温焼結接合材料の開発まで幅広く取り上げ、特に湿式還元法による銅粒子の合成手法と再現性確保・スケールアップの工夫、反応性表面層を利用した銅ナノ・サブミクロン粒子の短時間・低温焼結メカニズムと接合技術、スラリー乾燥から焼結に至るプロセスでの留意点、ナノ粒子の分散安定化技術および評価法、そしてエレクトロニクス材料や接合材、先端半導体実装への応用例について詳しく解説します。あわせて、当研究室における150℃級を含む最新の粒子合成および焼結プロセスの研究成果を交え、ナノ粒子を実用材料へと“つなぐ”ための技術を体系的に整理し、参加者の皆様の実務に資する知見を提供します。

セミナー講演内容

１．金属ナノ粒子・微粒子とは
　1.1 ナノ粒子の定義と特性
　1.2 ナノ粒子のサイズ効果とその機能
　1.3 様々な金属種（Ag, Cu, Ni, Pd, Ptなど）と応用分野

２．ナノ粒子の化学的合成法とその選択指針
　2.1 溶液還元法、熱分解法、ボトムアップ法の特徴と使い分け
　2.2 Cuナノ・サブミクロン粒子の湿式還元合成プロセス
　2.3 前駆体、還元剤、pH、温度、濃度などの反応パラメータの影響
　2.4 合成の再現性確保・スケールアップとトラブル対応（沈殿・凝集など）

３．粒子の回収、洗浄、乾燥と粉末化プロセス
　3.1 コロイド系からの粒子回収（遠心分離・ろ過）と注意点
　3.2 洗浄による残留イオンの除去と界面安定性の制御
　3.3 乾燥プロセスでの粒子凝集抑制の工夫
　3.4 再分散に向けた回収の手法

４．分散液・ペーストの調製と評価
　4.1 ペーストに求められる性状と構成成分（分散媒、添加剤）
　4.2 表面修飾と分散安定化：カルボン酸・アミン・ポリマー系
　4.3 分散性評価手法（DLS、Zeta電位、沈降試験、粘度・レオロジー）
　4.4 スラリー状態と焼結性の相関（印刷性・フィルム形成性）
　4.5 ペーストを焼結する際の塗膜の乾燥・脱溶媒処理
　4.6 ナノ粒子ペーストの分散性・分散安定化
　4.7 ナノ粒子ペーストの評価

５．焼結プロセスとメカニズム
　5.1 金属ナノ粒子の焼結メカニズム（ネック形成、拡散）
　5.2 低温焼結銅微粒子の極意：反応性表面層と120℃級プロセス
　5.3 銅ナノ粒子の酸化とその制御
　5.4 焼結開始温度と粒子径・表面状態の関係、昇温条件の最適化
　5.5 in situ XRD・TEMによる焼結挙動の直接観察法

６．焼結後の構造評価と接合材料としての応用
　6.1 焼結後構造のSEM・XRDによる観察・解析
　6.2 シア強度・電気抵抗測定による接合特性評価
　6.3 低温焼結接合の産業応用（パワーデバイス、先端半導体パッケージ）

７．金属ナノ粒子ペーストの産業応用と将来展望
　7.1 プリンテッドエレクトロニクスへの適用：導電インク、アンテナ、ヒーター
　7.2 熱伝導性ペースト、接合材、放熱シート等への展開
　7.3 銀代替材料としての銅ナノペーストの技術課題と解決方向
　7.4 スケーラブル製造、再現性・信頼性評価と社会実装課題

８．Q&A・個別課題への応用展開のヒント
　参加者からの技術的質問に対する解説
　使用装置・分析例の紹介（DLS, TEM, SEM, XRD, TG-DTA, レオロジーほか）

※満席・日程終了などで参加が難しい場合は、下記「お問い合わせ」ボタンより再開催のリクエストを承っております