JPH1074419A

JPH1074419A - チップ抵抗体の端子電極用導電性ペースト組成物

Info

Publication number: JPH1074419A
Application number: JP9183216A
Authority: JP
Inventors: Akira Inaba; 明稲葉; Hiroshi Shibata; 浩柴田
Original assignee: Du Pont KK
Current assignee: Celanese KK
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1998-03-17

Abstract

(57)【要約】【課題】Ａｇ系導体成分を用いた導電性ペースト組成
物であっても、導電性および接着力が充分で、はんだ濡
れ性と耐はんだ食われ性などの特性の総てがバランス良
く得られるチップ抵抗体の端子電極を形成することがで
きる導体ペースト組成物を提供することにある。【解決手段】導電成分として優れた導通抵抗、良好な
はんだ濡れ性および酸化焼成可能なＡｇ系導体成分と、
はんだメッキ工程における耐メッキ液性を有したガラス
結合剤と、スズ、イリジウム。ロジウム。ルテニウム、
およびレニウムから選ばれる金属酸化物、パイロクロル
またはホウ化物を単独、または２種以上の導電性無機フ
ィラーを含有することを特徴とするチップ抵抗体の端子
電極用導電性ペースト組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップ部品の端子電極
材料に用いられる導電成分および無機結合剤を有機ベヒ
クルに分散した導電性ペーストに関し、特に導電成分と
して貴金属を用いてもチップ部品の回路基板への実装時
に良好な耐はんだ食われ性を有し、チップ抵抗体の電極
用組成物として好適な導電性ペーストに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子回路の高密度実装化に伴い、
小形化されたチップ抵抗、チップコンデンサといった小
形化された回路部品（チップ部品という）を同時に多
数、回路基板上に実装するチップマウントが広く行われ
ている。これらのチップ部品には、回路基板への実装上
の引出端子電極が必ず設けられている。この端子電極材
料として従来から広く使用されている厚膜導電性ペース
ト組成物は、主要成分として導電成分、結合剤および有
機ベヒクルを含有する。導電成分としては貴金属である
パラジウム(Ｐｄ)、白金(Ｐｔ)または銀(Ａｇ)またはそ
れらの混合物または合金、パラジウムおよび銀の酸化物
またはそれらの混合物の微細粉末が広く用いられてい
る。結合剤としては、ガラス結合剤、有機ベヒクルに
は、不活性有機液体が用いられている。導電成分とガラ
ス結合剤と不活性有機ベヒクルと混合し、そして機械的
混合によって分散させて得られる適当なコンシステンシ
ーおよびレオロジーを有するペースト状組成物として生
成される。

【０００３】また、一般にこのようなチップ部品の回路
基板のパターン表面への取り付けには、はんだ付けが採
用され、印刷回路用銅張り積層板の回路パターンにおい
て、チップ部品の端子が位置するランド部分に溶融した
はんだを以って持続固定を行うものである。したがっ
て、この導電性ペースト組成物は端子電極形成後の接着
強度および導電性は勿論のこと、はんだ付け性が要求さ
れている。この端子電極のはんだ付け性とは、チップ部
品の回路基板への実装あるいは補修時の端子電極に対す
るはんだ処理から要求される良好なはんだ濡れ性と耐は
んだ食われ性である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
の技術を検討した結果、以下の問題点を見出した。これ
らチップ部品の端子電極材料である導電性ペースト組成
物において、導電成分として導通抵抗が小さく、はんだ
濡れ性が良好であって、酸化焼成が可能なＡｇ系導体成
分を用いることが実用的に有利である。しかし、Ａｇ系
導体成分を使用した導電性ペースト組成物を用いて端子
電極を形成した場合には、耐はんだ食われ性が不良とな
る問題があった。更に酸化雰囲気で焼成する必要のある
ＲｕＯ₂系またはパイロクロア系のチップ抵抗体の端子
電極を形成する場合、電極形成後に抵抗値の変動が生じ
る問題もあった。

【０００５】前述の第１の問題点は、従来の導電性ペー
スト組成物をチップ部品の端子電極形成に使用し電極に
直接はんだ付けを行う場合、端子電極の主な導電成分で
あるＡｇがはんだ中に拡散する、いわゆるはんだ食われ
と、はんだの成分の一つである錫(Ｓｎ)が電極中に拡散
する。部品の実装時に電極のはんだ食われが起きると、
接続不良による信頼性の低下が起きる。また、部品の補
修時に電極のはんだ食われが起きると、電極にはほとん
どはんだが濡れなくなり、部品が実装できなくなる問題
があった。電極中への錫の拡散は電極とチップ部品本体
の界面の接着を破壊する。これを避けるために、電極の
導電成分として銀とパラジウムを用い、合金化して銀の
はんだ中への拡散を抑制する方法が採用されることもあ
るが、はんだの温度が高い場合、はんだの種類によって
は上記はんだ食われを防ぐことができず、使用できる条
件が限られる問題もあった。

【０００６】第２の問題点は、チップ抵抗器などの製造
工程において、導電性ペースト組成物を用いて焼成によ
ってチップ抵抗器の端子電極を形成する際、抵抗体と端
子電極との間に相互拡散や熱ストレスが発生し、抵抗体
の抵抗値を大きく変動させるものである。

【０００７】本発明の目的は、導電性ペースト組成物に
おいて、上記有効な特性を有するＡｇまたはＡｇと他の
貴金属との混合物または合金などのＡｇ系導体成分を用
いて、端子電極として要求される導電性、接着性、上記
基板上にはんだ付けする際に要求されるはんだ濡れ性お
よび耐はんだ食われ性などのすべてがバランス良く得る
ことができ、チップ抵抗体の端子電極を形成することが
できる導電性ペースト組成物を提供することにある。本
発明の他の目的は、上記導電成分と、はんだメッキ工程
における耐メッキ液性を有したガラス結合剤と、スズ、
イリジウム、ロジウム、ルテニウム、およびレニウムか
ら選ばれる金属酸化物、パイロクロルまたはホウ化物を
単独、または２種以上の導電性無機フィラーとを含有す
ることによって、はんだ付け時の問題を解決したチップ
抵抗体の端子電極を形成することができる導電性ペース
ト組成物を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記Ａｇ系導
体成分、耐メッキ液性を有したガラス結合剤および導電
性無機フィラーを含有する場合、上記導電性、接着性、
はんだ濡れ性および耐はんだ食われ性などのすべてがバ
ランス良く得られるチップ抵抗体の端子電極を形成する
ことができることを見出し本発明を完成した。本願の第
１の発明に従う金属粉末からなる導電成分と無機結合剤
とをベヒクル中に分散させたチップ抵抗体の端子電極用
導電性ペースト組成物は、銀単体、銀と他の貴金属粉末
の混合物および合金よりなる群から選ばれる少なくとも
１種を、５０〜８７重量％含有し、無機結合剤としてＰ
ｂＯおよびＳｉＯ₂を主成分として含有し、Ｂｉ₂Ｏ₃を
含まないガラス結合剤を、３〜１０重量％、且つスズ、
イリジウム、ロジウム、ルテニウム、およびレニウムか
ら選ばれる金属酸化物、パイロクロルまたはホウ化物を
単独、または２種以上を０.１〜１５重量％含有するこ
とを特徴とする。本願の第２の発明に従うチップ抵抗体
の端子電極用導電性ペースト組成物は、第１の発明に従
う導電性ペースト組成物において、ガラス結合剤の成分
に、更にＢ₂Ｏ₃を含有することを特徴とする。

【０００９】本発明の導電性ペースト組成物において
は、端子電極形成後にＡｇ系導電成分がはんだに食われ
ても、導電性無機フィラーが端子電極を形成する導体厚
膜中に残ることによって、充分な導電性および接着力が
保持されるものであり、はんだ食われによる接続不良に
よる信頼性低下、及びはんだ濡れ性の劣化によるチップ
部品が実装できなくなることを防止することができる。
本発明に使用される導電成分は、低い導通抵抗、良好な
はんだ濡れ性を具備し、更には酸化焼成可能な銀、パラ
ジウムおよびそれらの混合物およびそれらの合金よりな
る群から選ばれる少なくとも１種が使用され得る。ま
た、これらと他の貴金属粉末と混合したものも使用でき
る。これら導電成分は微細粉末の形態で使用される。こ
の導電性金属粉末の粒径は適用される方法（通常はスク
リーン印刷である）に適したサイズであれば特に重要で
はないが、約０.１〜５ミクロンの範囲にあるのが好ま
しい。

【００１０】本発明において使用される無機結合剤とし
てのガラス結合剤は、その耐メッキ液性が高く、先に述
べた導電成分と反応せず、焼成工程における導電成分を
形成する金属粒子の焼結を助けるためその焼成温度で十
分な粘度とガラス流動性を有するものであれば使用でき
る。従って、慣用のガラス形成性およびガラス変性成分
を含有する広範な種類の酸化物ガラスが使用できるが、
特に鉛ボロシリケートおよび鉛シリケート自体のような
ガラスは、約４５０〜６００℃の範囲の軟化点を具備
し、耐メッキ液性の見地から優れているので、このよう
なＰｂＯ−ＳｉＯ₂系ガラスフリットおよびＰｂＯ−Ｓ
ｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系ガラスフリットを使用するのが好まし
い。ガラス組成にＢｉ₂Ｏ₃を含有するガラス結合剤を使
用する場合、耐メッキ液性が低いものとなり、本発明に
おける導電性ペースト組成物に使用することはできな
い。ガラス結合剤の粒径は特に臨界値があるわけではな
い。しかしながらガラス粒子は０.１〜１０ミクロン
（好ましくは０.５〜５ミクロン）の範囲で平均粒径は
２〜３ミクロンであるべきである。０.１ミクロン未満
の微細ガラスは表面が非常に大きく印刷用ペーストとし
て適当な流動性を得るには大量の有機媒体を必要とす
る。一方、１０ミクロンより大きい粒子の場合、印刷の
障害となる。

【００１１】本発明で用いる導電性無機フィラーとは、 (１) イリジウム酸化物：Ｉｒ₂Ｏ₃，ＩｒＯ₂（イリジ
ウム系パイロクロア：Ｐｂ₂Ｉｒ₂Ｏ_7-x，Ｂｉ₂Ｉｒ₂Ｏ
_7-x，Ｌｕ₂Ｉｒ₂Ｏ₇） (２) ロジウム酸化物：Ｒｈ₂Ｏ₃，ＲｈＯ₂，ＲｈＯ
₃（ロジウム系パイロクロア：Ｐｂ₂Ｒｈ₂Ｏ_7-x，Ｂｉ₂
Ｒｈ₂Ｏ_7-x，Ｔｌ₂Ｒｈ₂Ｏ₇） (３) ルテニウム酸化物：ＲｕＯ₂，ＲｕＯ₃，ＲｕＯ₄
（ルテニウム系パイロクロア：Ｐｂ₂Ｒｕ₂Ｏ_7-x，Ｂｉ₂
Ｒｕ₂Ｏ_7-x，Ｔｌ₂Ｒｕ₂Ｏ₇） (４) レニウム酸化物：Ｒｅ₂Ｏ₃，ＲｅＯ₃，Ｒｅ₂Ｏ₇ (５) スズ酸化物：ＳｎＯ₂ (６) ホウ化物：ＬａＢ₆，Ｎｉ₃Ｂ，Ｎｉ₂Ｂである。

【００１２】本発明においては、導電性ペースト組成物
の全体重量を基準として、無機固型成分の導電成分を５
０〜８７重量％、ガラス結合剤を３〜１０重量％、導電
性無機フィラーを０.１〜１５重量％含有する。本発明
においては、上記の導電性粉末ならびにガラス結合剤お
よびその他の無機フィラーとを有機ベヒクルに分散さ
せ、普通半流動性の軟度を具備する「ペースト」と称さ
れる分散物として製造することができる。本発明の厚膜
導電性ペースト組成物における有機ベヒクル：分散物中
の無機固形分の比は、ペーストの塗布方法および使用さ
れる有機媒体の種類に依存し、変動し得る。通常、良好
な被覆を得るには分散物は無機固形分５０〜９０重量％
およびベヒクル５０〜１０重量％を含有する。

【００１３】すべての不活性液体をベヒクルとして使用
することができる。濃厚化剤および／または安定剤およ
び／またはその他の一般的添加剤を加えたかまたはこれ
らを加えていない水または種々の有機液体のいずれか一
つをベヒクルとして使用することができる。使用しうる
有機液体の例は脂肪族アルコール、そのようなアルコー
ルのエステル例えばアセテートおよびプロピオネート、
テルペン例えば松根油、テルピネオールその他、溶媒例
えば松根油およびエチレングリコールモノアセテートの
モノブチルエーテル中の樹脂例えば低級アルコールのポ
リメタクリレートの溶液またはエチルセルロースの溶液
である。ベヒクルには基板への適用後の迅速な固化を促
進させるための揮発性液体を含有させることができるし
またはベヒクルはこれより構成されていることもでき
る。好ましいベヒクルはエチルセルロースおよびβ−テ
ルピネオールをベースとするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施の形態を詳細
に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はない。成分割合を表す数字は特記しない限り重量％で
ある。以下の実施例および比較例において無機結合剤と
して使用したガラスは、ＰｂＯ−ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃系の
組成のガラスフリットを混合したものである。

【００１５】

【実施例】

実施例１〜１２Ａｇ粉末（１μｍ以下の粒径に微粉砕したもの）、Ｐｄ
粉末、ガラス粉末、エチルセルロース、テルピネオール
を混練しペースト状とし、ミキサーによって混合した
後、ミル処理することによって、導体ペースト組成物を
調製した。各成分の割合は次の通りである

【００１６】

【表１】

【００１７】

【比較例】

比較例１〜３次の成分を使用して実施例１と同様の方法で比較例１〜
３の導電性ペースト組成物を調製した。

【００１８】

【表２】

【００１９】これらの実施例および比較例の導電性ペー
スト組成物について、次の方法ではんだ付け時のはんだ
食われによる導電性(導通不良の発生有無）の評価を調
べた。実施例および比較例の導電性ペースト組成物を９
６％アルミナ基板１を用いて図１に示す導体ペースト組
成物を印刷、乾燥、焼成後のはんだ食われと導電性との
関係を評価するための測定用回路において、図示するパ
ターン２に１５０℃、１０分間乾燥時、厚膜２０〜２４
ミクロンになるように印刷後、８５０℃、１０分間保持
の条件で通常の電気式ベルト炉中で全焼成時間が３０分
前後となるように酸化雰囲気焼成した。

【００２０】このように焼成された実施例および比較例
の導電性ペースト組成物を約２８０℃に保たれた溶融共
晶はんだ（Ｓｎ：Ｐｂ＝６３：３７）に、５秒、１０
秒、１５秒および２０秒間浸漬したときの基板上に形成
された厚膜導体の抵抗値を、図１にあるように一般に使
用されている４端子法による抵抗値測定法を用いて測定
した。測定は、図１において、基板上に形成された厚膜
導体パターン２に電気的に接続された抵抗測定器（例え
ば、ADVANTEST R6871 DIGITAL MULTIMETER）３を使用し
た。結果を次の表３に示す。表３から、本発明に従った
Ａｇ系導体成分を使用した導体ペースト組成物であっ
て、更に、導電性無機フィラーを含有するペーストがは
んだ食われによる導通不良を抑制することがわかる。も
ちろん、このような導電性ペースト組成物に求められる
他の基本的性能特性、例えば導電性、接着性、その他の
いずれもが実用上問題ない程度以上であることを確認し
ている。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【発明の効果】本発明の代表的なものによって得られる
効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。導電成分
の金属粉末と無機結合剤とベヒクルとを含むチップ抵抗
体の端子電極用導電性ペースト組成物に、Ａｇ系導体成
分、はんだメッキ工程における耐メッキ液性を有したガ
ラス結合剤と、スズ、イリジウム、ロジウム、ルテニウ
ムおよびレニウムから選ばれる金属酸化物、パイロクロ
ルまたはホウ化物を単独、または２種以上の導電性無機
フィラーを含有させることによって、たとえＡｇ系導電
成分がはんだに食われても導通を維持することができ
た。また、導電性ならびに接着力が十分で、はんだ濡れ
性および耐はんだ食われ性のすべての特性がバランスよ
く得られるチップ抵抗体の端子電極を形成することがで
きる導電性ペースト組成物が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】導電性ペースト組成物を印刷、乾燥、焼成後の
はんだ食われによる導電性の評価に用いられる測定用回
路を示す。

【符号の説明】

１アルミナ基板２導電性ペースト組成物印刷、焼成パターン３４端子法による抵抗値測定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉末からなる導電成分と無機結合剤
とをベヒクル中に分散させたチップ抵抗体の端子電極用
導電性ペースト組成物において、Ａｇ単体、Ａｇと他の
貴金属粉末の混合物および合金よりなる群から選ばれる
少なくとも１種を、５０〜８７重量％含有し、無機結合
剤としてＰｂＯおよびＳｉＯ₂を主成分として含有し、
Ｂｉ₂Ｏ₃を含まないガラス結合剤を、３〜１０重量％、
且つスズ、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、および
レニウムから選ばれる金属酸化物、パイロクロルまたは
ホウ化物を単独、または２種以上を０.１〜１５重量％
含有することを特徴とするチップ抵抗体の端子電極用導
電性ペースト組成物。
【請求項２】ガラス結合剤の成分は、更にＢ₂Ｏ₃を含
有することを特徴とする請求項１記載のチップ抵抗体の
端子電極用導電性ペースト組成物。