JPH0282408A - 導電ペースト用金属粉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、低温焼成多層セラミック基板などに用いられ
る導電ペーストの導電性を付与するための金属粉に関す
るものである。

「従来の技術」 従来より、低温焼成多層セラミ−ツク基板を製造すると
きには、セラミック生シートの上に導電ペーストを用い
て電極回路を形成し、これらのセラミック生シートを積
層し真空加熱圧着を行ないセラミック生基板が形成され
る。圧着成形されたセラミック生基板は脱脂の後、９５
０℃、１５〜３０分間焼成される。この焼成後のセラミ
ック基板が、低温焼成多層セラミック基板である。この
低温焼成多層セラミック基板の表面にチップ部品等の電
子部品素子を半田付けすることにより、電子部品、ユニ
ット部品となる。

第１図は、この低温焼成多層セラミック基板の断面図で
ある。図中符号ｌはセラミックであり、２は表面電極、
３は内部電極で、４がバイア電極を示す。ここに示す表
面電極２上に、チップ部品等の電子部品素子が半田付け
されるのである。第２図は、この表面電極２上に電子部
品素子の端子が半田付けされている状態を示す図で、図
中符号５はセラミックｌ上に電極とセラミックとを接着
する接合層である。その上に表面電極２があり、この表
面電極２に、半田６によってチップ部品等の端子７が半
田付けされているのである。

この表面電極２のような低温焼成多層セラミッり基板の
電極用に用いられる導電ペーストは、従来より一般に、
アルミナ基板に用いられる厚膜ハイブリットＩＣ用導電
ペーストを転用しているのが現状である。

「発明が解決しようとする課題」 上記表面電極に要求される基本特性として重要なしのに
、熱エージング特性がある。この熱ニーソング特性とは
、低温焼成多層セラミック基板の表面電極にチップ部品
等の電子部品素子の半田付けを行ない、この電子部品を
熱雰囲気下に放置し、セラミック部と表面電極部との接
着強度の経時変化を言うものである。熱エージング特性
の悪いもの、つまり熱雰囲気下におけろセラミック部と
表面電極部との接着強度が時間と共に大きく低下するら
のは、その電子部品としての信頼性の」−で大きな問題
となる。

厚膜ハイブリットｔＣ用導電ペーストにおいては、現在
多くの種類のものが市販されているが、一般に低温焼成
多層セラミック基板の表面電極用に転用されているのは
、コスト等の関係から銀パラジウム系の導電ペーストで
ある。ところが、この一般に最も多く転用されている銀
−パラジウム系の厚膜ハイブリットＩＣ用の導電ペース
トは、上記熱エージング特性に問題がある。この導電ペ
ーストの熱エージング特性の低下の機構については明ら
かではないが、予想される機構を第２図を用いて説明す
る。

この銀−パラジウム系の導電ペーストを、第２図中の表
面電極２に用い熱雰囲気中に放置した場合、図中符号８
の矢印で示ｌ−ように半田６中のスズが、熱拡散し表面
電極２中に移行する。この移行したスズは、表面電極２
内に存在する銀と、銀スズ金属間化合物を形成ずろ。こ
の形成された銀−スズ金属間化合物の体積膨張率が接合
層５の膨張率と大きく異なることにより、接合ｊｎ５と
表面電極２との間において接着力の低下もしくは剥離が
起こる。これはつまり、表面電極とセラミック基数との
接着力の低下となる。

「課題を解決するための手段」 本発明では、ニッケル（Ｎ　ｉ）が３．６〜６．０重量
％、スズ（Ｓｎ）が０．９〜１．５ｆｆｉ爪％、パラジ
ウム（Ｐｄ）が４０〜５．０重量％、銀（Ａｇ）が８７
．５〜９１．５重量％からなる組成を有する金属粉を導
電ペースト用金属粉とすることで、その解決手段とした
。

「作用　」 銀、パラジウム、ニッケル、スズを上記の組成で含む本
発明の金属粉を分散した導電ペーストを表面電極に用い
ることにより、半田付は後の熱エノング時に半田に含ま
れるスズの表面電極内への拡散速度を、一般に使用され
ている銀−パラジウム系の導電ペーストを用いた場合と
比較して低下させることができる。これは、表面電極内
での銀−スズ金属間化合物の形成をおさえることになり
、この銀−スズ金属間化合物に起因する熱エージング時
の表面電極層と接合層との剥離もしくは接着力の低下を
防止することができる。

さらに、本発明の金属粉を分散させた導電ペーストから
なる表面電極層は、一般に使用されている銀−パラジウ
ム系導電ペーストからなる表面電極層に比較して、接合
層との熱膨張率の差が少ないため、これら熱エージング
時の表面電極層と接合層との剥離らしくは接着力の低下
の防止に寄与している。

以下、本発明の導電ペースト用金属粉について詳しく説
明ずろ。

本発明の導電ペースト用金属粉は、ニッケルが３６〜６
０重量％、スズが０９〜１５重９％、パラジウムが４．
０〜５．０重量％、銀か８７．５〜９１．５重量％とい
う組成であることを特徴とする金属粉である。これらの
組成中ニッケルどスズは、前述したように熱エージング
時に半田からのスズの熱拡散速度の低下、接合層と表面
７Ｔｉ極層との熱膨張率の近似化に寄与するしので、ニ
ッケルにおいてはその組成か３６玉虫％未満であると上
記効果が発現せず、６０重量％を越えると焼成時に酸化
物が増加し半田の濡れが悪くなる。スズにおいてら同様
に０９重量％未満であると上記効果が発現せず、１５重
量％を越えろと焼成時に酸化物が増加し半田の濡れが悪
くなる。パラジウムにおいては、４．０重量％未満では
、９５０°Ｃでの焼成時に電極が溶解してしまい、５．
０重量％以上であるとコスト高になり好ましくない。銀
においては、その組成が８７．５重量％未満では、結果
的にニッケル、スズの組成が上記範囲を越え、半田の濡
れが悪くなる。また、９１．５重量％を越えると同様に
ニッケル、スズの組成が上記範囲未満となってしまい熱
エージング特性が低下すると共に、９５０℃でのセラミ
ック生基板の焼成時に電極が溶融する不具合が発生する
。

本発明の導電ペースト用金属粉の作製方法の一例を以下
に示す。

銀、ニッケル、スズ、パラジウムの各金属を上記組成に
なるように配合し、これらを不活性ガス（アルゴン、窒
素など）中で抵抗加熱、高周波加熱、アーク溶解等で溶
融し合金化する。この合金を真空中で微粉化したり、ま
たはアトマイズ法で微粉化する。このようにして微粉化
された金属粉末の粒径は、数μｍ以下に調整される。

本発明の金属粉には、セラミック基板との接着性向上の
ため、酸化銅、酸化ビスマス、酸化マンガン、酸化クロ
ムなどの金属酸化物粉末、あるいはガラスフッリドなど
を必要に応じて添加する。

これらの粉末は、Ｖ型混合機等の粉体混合装置にて十分
に混合される。

本発明の金属粉を分散させて導電ペーストとするビヒク
ルには、樹脂粘結体としては、エチルセルロース、ニト
ロセルロース、アクリル樹脂、フチラール樹脂の内少な
くとも１種類以上の樹脂を本発明の金属粉１００重量部
に対し０．５〜３゜０重量部程度用いるのが好適であり
、溶剤としては、ブチルカルピトール、ターピネオール
、ブチルカルピトールアセード等の内少なくとも１種類
以上の高沸点溶剤を９．０〜２８．５重量部程度用いる
のが好適である。さらにこのビヒクルには、必要に応じ
てパラフィンワックス、マイクロワックス等のワックス
類、ジオクチルフタレート等の可塑剤、ソルビタン酸モ
ノステアレート等の界面活性剤などを適宜添加してもよ
い。

このようなビヒクル中に本発明の金属粉と金属酸化物粉
末等を混合した粉末を加え、少量ならば乳鉢等、多量な
らば万能混合撹拌機あるいはライカイ機等の混合機で良
く徂練りをする。さらに、三本ロールで良く混椋し粉体
の粒径を整えた後、導電ペーストとして使用に供する。

「実施例」 本発明の実施例を第１表に示す。

（以下、余白） 第　　１　　表 上記１０種類の実施例と１種類の比較例の金属粉に、セ
ラミック基板との接着性向上のため、金属粉１００重量
部に対してＣｕＯを１．０重量部、Ｍ　ｎ　Ｏｔを０．
３重量部、Ｂ　ｉｔ　Ｏ３を２７重量部加えそれぞれＶ
型混合機を用いて混合した。さらにこれを、樹脂粘結体
としてニトロセルロース樹脂を３．０重量部、溶剤とし
てプチルヵルヒトール、ターピネオールをそれぞれ１２
．０重量部、さらにソルビタン酸モノステアレートを０
．２重量部配合したビヒクル中に分散させ導電ペースト
とした。他の比較例としては、市販の銀−パラジウム系
導電ペースト２種類を比較例２、比較例３とした。

これらの導電ペーストを用いて、２ｍｍＸ２ｍｍの電極
をセラミック生シートに印刷し、脱脂の後９５０℃にて
焼成を行なった。さらにスズ６２重量％、鉛３６重里％
、銀２重量％からなる半田にて半田付けを行ない、これ
を１５０℃の恒温層にて熱エージングを行なった後、そ
れぞれセラミック基板との接着強度を測定したのが第３
図である。

図中符号Ａにて示す曲線は、実施例３の金属粉を用いた
導電ペーストによる表面電極と接合層との熱エージング
後の接着強度の変化を示す曲線である。他の実施例につ
いてもほぼ同じ曲線を示すので図中においては省略する
。曲線Ｂし同しく比較例１の金属粉を用いた導電ペース
トによる表面電極のらのである。曲線Ｃは市販の導電ペ
ーストである比較例２の乙ので、曲線りも同様に比較例
３の乙のである。

第３図より明らかであるように、実施例は比較例と比−
・て熱エージング中の接着強度の低下率が小さい。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の導電ペースト用金属粉は
、ニッケルか３６〜６０重量％、スズが０．９〜１．５
重１％、パラジウムか４．０〜５０重量％、銀が８７．
５〜９１５重１％の組成を有するものであるので、この
金属粉を分散させた導電ペーストをセラミック基板等の
表面電極に用いると、半田付けされた状態での熱エージ
ング時において、表面電極と接合層との熱膨張率を近似
化させることができ、接合層と表面電極との接着強度の
熱劣化が抑制され、熱エージング特性が改良される。こ
れにより、本発明の金属粉を分散させた導電ペーストを
表面電極に用いろことにより、電子部品の熱雰囲気下に
おける信頼性が向上し、さらには溶融樹脂による実装樹
脂封止時などにおける実装部品の信頼性、歩どまりが向
上し、また自動車部品等の高温にて使用される基板部品
への応用が可能になるなどの効果も何ろ。

また、本発明の金属粉は、銀、パラジウムといった貴金
属の含有率か低いため、導電ペーストのコストダウンに
らなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は低温焼成多層セラミック堰板を示す概略断面図
、第２図は表面電極での１４田付けの状態を示す概略断
面図、第３図は実施例における表面電極と接着層との熱
エージング時間に対する接着強度の変化を示すグラフで
ある。 第１図 ？

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｎｉ３．６〜６．０重量％ Ｓｎ０．９〜１．５重量％ Ｐｄ４．０〜５．０重量％ Ａｇ８７．５〜９１．５重量％ からなる組成を有することを特徴とする導電ペースト用
   金属粉。