JPH03203964A - スクリーン印刷用ペースト - 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） この発明はスクリーン印刷用ペーストに間する。

（従来の技術） 従来より、金属粒子、バインダー及びヒークルの３種の
成分を含むペーストを、スクリーンを用いて基板上に印
刷し、このペーストを乾燥させたのち焼成して基板に導
体パターンを形成することが行なわれている。

基板として例えば、ハイプリ・ノドＩＣ用にセラミック
ス基板やプラズマデイスプレィパネル（ＰＤＰ）用にガ
ラス基板を用いる。金属粒子には導体パターンの使用目
的に応じて例えば、ニッケル（Ｎｉ）粒子、銀（Ａ９）
粒子、金（Ａｕ）粒子或は酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）
粒子を用いる。また通常、バインダーには低融点ガラス
を、及び、ビークルには有機物及び溶剤の混合物を用い
る。

セラミックス基板を用いる場合には金属粒子が互いに焼
結し合うような高い焼成温度で焼成を行なえるが、融点
の低いガラス基板を用いる場合には焼成温度を低くしな
ければならず（通常焼成温度を６００°Ｃ以下とする）
これがため金属粒子は焼結しない、焼成温度を低くした
場合、金属粒子はバインダーにより結合される。

バインダーは金属粒子を基板に固着させ或は金属粒子相
互を結合するために必要不可欠な成分である。

（発明が解決しようとする課ＷＡ） しなしながらバインダーを一般によく用いられる鉛ガラ
スとした従来のスクリーン印刷用ペーストを用いて直流
型のＰＤＰの陰極を形成した場合、鉛ガラスを用いるこ
とにより次の■及び■に述べるような問題があった。（
例えば、文献Ｉ：テレビジョン学会技術報告　Ｖｏｌ、
１２第４３〜４８頁　１９８８年や、文献■：天野芳文
氏博士論文　第８８〜９２頁　慶応義塾大学１９８８年
１１月をを照されたい、） ■陰極に含まれる鉛ガラスの酸化鉛が放電により還元さ
れ還元された鉛が陰極表面に析出し、この析出によりｗ
Ａ接する陰極間の短絡を招く。

■鉛が析出しでまた鉛が放電ｆこよる熱で溶融して電極
表面の物理的化学的な変化を生じ、これにより電極表面
の部分的導通性が向上して陰極の局所的な放電集中を招
いてＦＤＰの寿命を短命化する。

従って船ガラスの使用量をなるべく少なくすることが必
要であるが、理想的には、鉛ガラスを用いないようにす
るのが望ましい。

まな直流型ＦＤＰの陰極形成で現在量も一般的に用いて
られている金属粒子の主材料はＮｉ粒子であるが、Ｎｉ
は鉛ガラスが溶融する５００″Ｃ程度の温度で導電性の
ない酸化物になり、従って金属粒子表面が絶縁物でおお
われてしまうため、この酸化物を還元する還元剤例えば
ホウ素を含むＮｉホウ化物の粒子を金属粒子として用い
る。

このペーストを用いて形成した陰極表面は組成的にはＮ
ｉ、船ガラス及び酸化した還元剤（例えばホウ酸）が混
在する不均一な状態となっており、これに加え電極表面
に放電ガスのアルゴンイオンが衝突したり放電による熱
が加わったり等により電極表面の物理的化学的な変化が
生じて陰極の局所への放電集中が起き易い、この放電集
中により陰極が破損してＦＤＰの寿命が短くなる。

放電集中を起つにくくするには、ペーストが含む元素を
少なくして陰極を組成的に均一化するとよいが、従来の
Ｎｉ粒子（Ｎｉホウ化物粒子）のペーストでは、実用的
な機械的強度及び放電特性を有する陰極を形成するため
Ｎｉのほかに鉛ガラス及び還元剤その他の添加物が必要
であり、従ってペーストが含む元素を少なくすることは
できない。

また、ＦＤＰの表示画素の高精細化に伴ない電極も高精
細化が必要となるが、高精細な電極をスクリーン印刷す
るにはスクリーンのメツシュを細かくする必要があり、
従ってこのメツシュサイズに合せてＮｉ粒子の粒径も小
さくしなければならない、しかしながらＮｉ粒子は粒径
が微細になると化学的に不安定で発火し易くなり、従っ
てＮ１粒子の微細化は困難でありまた微細な粒子を形成
するためのコストが非常に高くなる。しかも微細化に伴
ないＮｉ粒子の比面積（表面積／体積）は増加するが、
比面積の大きいＮｉ粒子同士をしっかりと結合するため
には鉛ガラスの量を増やさなければならず、従って陰極
中において放電に寄与するＮｉ粒子の密度は粗となって
放電面積が減りＮｉ粒子が局在するため放電集中が起き
やすくなる。また船ガラスの量が多くなると粒子間抵抗
が非常に大きくなりＦＤＰの陰極陽極間での放電が得ら
れなくなる。

この発明の目的は上述した従来の問題点を解決し、組成
的により均一な導体パターンを形成できしかもより高精
細な導体パターンを形成できるスクリーン印刷用ペース
トラ提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明のスクリーン印刷
用ペーストは、導電性粒子をバインダー層を介し結合し
て成る導体パターンを形成するためのペーストにおいて
、耐酸化性を有する材料から成る導電性粒子と、バイン
ダー層を形成する材料を含むバインダー形成液とを含ん
で成り、バインダー形成液が含む、バインダー層を形成
する材料は、バインダー層中では導電性粒子を構成する
耐酸化性材料と同じ種類の材料であることを特徴とする
。

（作用） このような構成のスクリーン印刷用ペーストによれば、
ペーストが含む粒子は、耐酸化性を有する材料から成る
ので、従来のＮｉ粒子を含むペーストとは異なり、粒子
の導電性を回復するための還元剤は不要であるし粒径を
微細化しても発火のおそれがない。

またバインダー形成液が含む、バインダー層を形成する
材料は、バインダー層中では導電性粒子を構成する耐酸
化性材料と同じｔｉ類の材料である。従って形成された
導体パターン中の導電性粒子及びバインダー層は同じｆ
ｉ類の耐酸化性材料を含む。

またこの発明のペーストは液体であるバインダー形成液
と固体である粒子とを含んで成るので、粒子を微細化し
た場合でも粒子相互を結合するバインダーの量を減らせ
る。

（実施例） 以下、図面ＩＦｒ参照し、この発明の実施例につき説明
する。尚、図面はこの発明が理解できる程度に、各構成
成分の形状、寸法及び配設位置を概略的に示しであるに
すぎず、従ってこの発明は図示例に限定されるものでは
ない。

募：ＪむＥ倒 第−実施例のスクリーン印刷用ペーストは、耐酸化性材
料として金属酸化物例えば二重化錫（ＳｎＯ２）から成
る導電性粒子と、バインダー層を形成する材料を含むバ
インダー形成液とを含んでなる。このバインダー形成液
が含む、バインダー層を形成する材料は、バインダー層
中では導電性粒子を構成する耐酸化性材料と同じ種類の
材料、この例ではＳｎＯ２である。

しかもＳｎＯ２粒子及びバインダー形成液はそれぞれＳ
ｎ○２粒子の抵抗値調整用のドーパント及びバインダー
層の抵抗値調整用のドーパントを含む、　以下、より詳
細にこの実施例（こつき説明する。１−１施例のペース
トは次に述べるようにしてＳｎＯ２粒子、バインダー形
成液及びビークルを混合して作ったものである。

この実施例では、５ｎＯｚ粒子の抵抗値調整用のドーパ
ント及びバインダー層の抵抗値調整用のドーパントとし
てアシチモン（Ｓｂ）！用いる。

そして８７ｗｔ％のＳ　ｎ　Ｏ２に対して１３ｗｔ％の
ｓｂを例えばイオン注入等によりドーピングして形成し
たＳ　ｎ　Ｏ２を用意し、このＳｎＯ２を微粉末化して
ＳｎＯ□粒子を得る。この微粉末の平均粒径は０．５μ
ｍとした。

またバインダー形成液としてこの液の４ｗｔ％程度の割
合でＳｂを含むＦＡＴ○（日本化学産業株式会社製）を
用意する。このＦＡＴ○から、ｓｂをドーピングしたＳ
ｎＯ２薄膜（或は層）を形成できる。このほかバインダ
ー形成液として、有機錫例えばアセチルアセトン錫（Ｓ
ｎ（Ｃ４Ｈｓ　）　２　　（Ｃ６Ｈ７０２）　）を、ア
ルコール溶液例えばブタノール溶液中に溶解させたもの
を用いでもよい、バインダー形成液にドーパシトを添加
すればドーパント含有のＳｎＯ２層をまたドーパシトを
添加しなければノンドープのＳ　ｎ　０２層を形成でき
る。

さらにペーストの印刷性を向上するためのビークルとし
てＥＳＬ−＄４０５　（Ｅｌｅｃｔ　ｒｏ−ｓｃｉｅｎ
ｃｅ　　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製）を用意する。

そしてこれらＳｎＯ□粒子、バインダー形成液及びビー
クルを５０ｗｔ％、１０ｗｔ％及び４０ｗｔ％の割合で
混合し、セラミック３本ロールミルと称する装置（弁上
製作所社製）を用いて混合攪拌しペースト化し、これら
粒子、形成液及びビークルから成る第−実施例のペース
トを得る。

導体パターンの形成は従来と同様であり、第−実施例の
ペーストを基板に所定のパターン形状でスクリーン印刷
し、このペーストを乾燥したのち焼成することによって
導体パターンを得る。

バインダー層となるＳｎＯ，層はペーストが焼成された
ときバインダー形成液から得られる層である。

第１図に、この実施例のペーストを用いて基板１０に形
成した導体パターン１２の様子を断面図で概略的ζこ示
す。

導体パターン１２は第１図にも示すように、主としてＳ
ｎＯ２粒子（導電性金属酸化物の粒子）］４とＳｎＯ２
バインダー層１６とから成る０粒子１４の構成成分と同
じｆｌ類の導電性金属酸化物の層であるＳｎＯ２バイン
ダー層１６は焼成工程を経てバインダー形成液から形成
される。上述したようにこの実施例の８１１０２バイン
ダ一層１６は抵抗調整用のｓｂドーパシトを含み、従っ
てこの実施例によれば導体パターン１２を主として錫（
Ｓｎ）　、酸素（０）及びアンチモン（Ｓｂ）の３種の
元素から構成することができ、従来のＮｉ粒子のペース
トによる導体パターンよりも構成成分を少なくすること
ができる。従って導体パターン１２の組成的な均一性を
従来よりも高くできる。

第２図に、従来のＮｉ粒子のペーストを用いて基板］０
に形成した導体パターン１８の様子を断面図で概略的に
示す、第２図（Ａ）は比較的大きな粒径例えば５〜１０
μｍのＮｉ粒子を用いた例及び第２図（Ｂ）は比較的小
さな粒径のＮｉ粒子を用いた例である。

従来の導体パターン１８は、土として鉛ガラス２０及び
Ｎｉ粒子２２から成る。

従来では、Ｎｉ粒子２２を微細化した場合に、粒子相互
をしっかりと結合するためにバインダーである鉛ガラス
２ｏの量を多くしなければならず従って第２図（Ｂ）に
も示すようＩこ導体パターン１８中のＮｉ粒子２２の密
度が粗となる。

一方、この実施例のペーストは、液体であるバインダー
形成液と固体である粒子とを含んで成るので、固体であ
る鉛ガラスと固体である粒子とを含んで成る従来ペース
トと比較して、ＳｎＯ２粒子を微細化した場合でも、粒
子相互を結合するバインダーのｌｆ！多くせずとも粒子
相互をしっかりと結合でき、この結果、第１図にも示す
ように導体パターン１２中の５ｎＯｚ粒子のと度を記と
することができる。これがため、導体パターン１２をＦ
ＤＰの陰極とした場合には放電特性に大きな影響を与え
る陰極表面の状態は放電に寄与するＳｎＯ２粒子が占め
る面積の割合が増えて放電面積が大きくなり粒子の局在
を従来より緩和でき、この結果放電集中を起きにくくす
ることができる。またバインダー量を少なくできるので
、粒子間抵抗を従来より小さくできる。

第３図に、この実施例のペーストにより形成した導体パ
ターン１２０表面の導電物質Ｓｎの分布状態を示し、ま
た第４図に従来のＮｉ粒子のペーストにより形成した導
体パターン１８の表面の導電物質Ｎｉの分布状態を示す
、第３図及び第４図の横軸に導体パターン表面上の分析
ラインＬに沿う方向の距Ｎｘを、また第３図及び第４図
の縦軸に距離Ｘにおける導体パターン表面のＳｎ及びＮ
ｉの存在率の相対値を取って示した。尚、菓３図はエー
ジングにより導体パターン表面の鉛ガラス等を除去した
状態の分布状態を示す。

従来のペーストｌこよる導体パターン１８では、第４図
からも理解できるように、Ｎｉ粒子２２が露出しでいな
い部分ではＮｉが存在せず、従って導体パターン表面で
のＮｉの濃度の不均一性が高く組成的に不均一である。

一方、この実施例のペーストによる導体パターン１２で
は、第３図からも理解できるように、Ｓｎ粒子１４及び
バインダー層１６の組成的な相違はｓｂトド−ントの含
有量の差のみであるので、導体パターン表面のＳｎの濃
度の均一性が高く組成的に均一である０組成的な均一性
を高めることによって導体パターン１２ｆｒＰＤＰの陰
極としで用いた場合ｔこ物理的化学的な変化の度合を小
ざくし放電集中を起きにくくすることができる。

また、従来のように鉛ガラス２０をバインダーとした場
合、鉛ガラス２０の量を増やすと鉛ガラス２０は絶縁体
であるのでＮｉ粒子２２闇の抵抗か高まり、導体パター
ン１８を例えばＦＤＰの陰極として用いるには不都合で
ある。そこで鉛ガラス２ｏに導電性物質を添加して抵抗
を下げることも考えられる。しかし抵抗を下げすぎると
粒子２２内を通る電子の量が少なくなり、導電性物質を
添加した鉛ガラス２２が放電に寄与することも考えられ
る。そこで粒子の粒径及び抵抗と、鉛ガラス２２への導
電性物質の添加量とを調整することが必要となるが、従
来のペーストでは抵抗値の最適化が難しい。

一方この実施例では、Ｓ　ｎ　０２粒子１４に対するｓ
ｂのドープ量及びバインダー層１６に対するｓｂのドー
プ量を調整することによって、粒子１４の抵抗及びバイ
ンダー層１６の抵抗を可変的に調整できるので、粒子１
４及びバインダー層１６相互の抵抗値の間係の調整が簡
単に行なえ抵抗の最適化が容易であり、従ってペースト
の設計が簡単に行なえる。

尚、この実施例では粒子１４及びバインダー層１６の双
方に対してドーパントを添加するようにしたが、これら
１４及び１６のいずれか一方に対してのみドーパントを
添加するようにしてもよい。

簾ｆｆｌ倒 以下、第−実施例と相違する点につき説明し、第−実施
例と同様の点についてはその詳細な説明を省略する。

第二実施例では、耐酸化性を有する導電性粒子を工Ｔ○
（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）の粒子とし、バ
インダー形成液ｊｉ；ＩＴＯバインダー層を形成する材
料を含むバインダー形成液とする。ドーパントには５ｎ
Ｏｚを用い、ＩＴＯ粒子の平均粒径を０．１μｍ以下と
する。

第二実施例でも、第−実施例と同様の効果が得られる。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、従って各構成成分の形成材料、数値的条件、形成方
法及びその他の条件を任意好適に変更することかできる
０例えば導電性粒子を耐酸化性を有する金属例えばＡｕ
から形成してもよい、また粒子の形状は球状、粉状、針
状そのほかの任意好適な形状とすることができる。また
バインダー形成液として上述以外の任意好適なものを用
いることができ、例えば塗布焼成型金属酸化膜形成液Ｍ
ＯＦＣ東京応化株式会社製）を用いてもよい、この場合
も、ペーストの焼成によりＭＯＦからバインダー層を得
ることができる。ＭＯＦによれば、例えばＳｉ、４１％
Ｔｉ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ
、Ｓｅ、Ｇ。

及びＭｏのなかから選んだいずれかひとつの元素の酸化
物の層をバインダー層として形成できる。

しかもバインダー層にこの層の抵抗値を調整するための
ドーパントを含ませることができる。酸化物の層を形成
する元素の性質に応じて例えばＢ、Ｐ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｃ
ａ％Ａｕ及びＰｔのなかから任意好適に選択した１つ又
は複数の元素をドーパントとすることができる。尚、バ
インダー形成液として薄膜形成に用いられるものを用い
るのがよい。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明のスクリ
ーン印刷用ペーストによれば、導電性粒子は耐酸化性を
有するので、従来のＮｉ粒子を含むペーストとは具なり
、粒子の導電性を回復するための還元剤は不要であるし
粒径を微細化しても発火のおそれがなく微細な粒子を作
成するためのコストを低減できる。

またバインダー形成液が含む、バインダー層を形成する
材料は、バインダー層中では導電性粒子を構成する耐酸
化性材料と同じ種類の材料であり、従って導電性粒子及
びバインダー層は同じ種類の耐酸化性材料を含むので導
体パクーンの組成的な均一化を図れる。

従って還元剤が不要であり粒子及びバインダー層が同じ
種類の材料を含むので導体パターン特にその表面の組成
的な均一性を従来より高くすることかでき、また船ガラ
スを用いていないので、例えば導体パターン！ＦＤＰの
陰極として用いた場合に、放電による導体パターン表面
の物理的化学的な変化を少なくして従来よりも放電集中
を起りにくくすることかできる。

またバインダー形成液は液体なので微細な導電性粒子を
用いた場合でも粒子相互を結合するバインダーの量を減
らせ、従って形成された導体パターン中にお：する粒子
密度を従来よりち密とすることかでき、これかため導体
パターンをＰＤＰの陰極として用いた場合に放電に寄与
する粒子が導体パターン表面において占める面積（放電
面積）を広くし粒子の局在を従来よりも緩和できるので
、放電集中を起こりにくくすることができる。

またバインダー量を少なくできるので粒子を微細化した
場合に粒子間抵抗を従来よりも小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例のペーストを用いて形成した
導体パターンの様子を概略的に示す断面図、 第２図（Ａ）〜（Ｂ）は従来のペーストを用いて形成し
た導体パターンの様子を概略的に示す断面図、 第３図はこの発明の実施例のペーストを用いて形成した
導体パターンの表面のＳｎの分布状態を概略的に示す図
、 第４図は従来のペーストを用いて形成した導体パターン
の表面のＮｉの分布状態を概略的に示す図である。 １４・・・導電性粒子 １６・・・バインダー層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性粒子をバインダー層を介し結合して成る導
   体パターンを形成するためのペーストにおいて、 耐酸化性を有する材料から成る導電性粒子と、前記バイ
   ンダー層を形成する材料を含むバインダー形成液とを含
   んで成り、 前記バインダー形成液が含む、バインダー層を形成する
   材料は、前記バインダー層中では前記導電性粒子を構成
   する耐酸化性材料と同じ種類の材料であることを特徴と
   するスクリーン印刷用ペースト。
2. （２）前記導電性粒子及びバインダー層の双方又はいず
   れか一方の抵抗調整用のドーパントを含んで成ることを
   特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷用ペースト
   。
3. （３）前記バインダー層はペーストの焼成により前記バ
   インダー形成液から得られる層であることを特徴とする
   請求項１又は２に記載のスクリーン印刷用ペースト。