JPH1166957A - 導体組成物。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマディスプレイパネル、ハイブリッド
ＩＣ、積層チップなどの電子部品、特にプラズマディス
プレイパネルの電極形成用貴金属ペーストに関し、貴金
属粒子径を微小化することにより電極膜を最小限度薄く
形成可能とし、膜の平滑性、緻密性を改良する。 【解決手段】 平均粒子径が０．０１〜０．１μｍの貴
金属コロイド微粒子を、エチルセルロースその他の樹脂
組成物とターピネオール等の有機溶剤、あるいは金属石
鹸溶液を添加して調整分散させてなる貴金属導体組成物
（貴金属ペースト）、ならびに、そのペーストを基板上
にスクリーン印刷し、乾燥・焼成後の膜厚が１．５〜
３．０μｍとなるよう形成した平滑かつ緻密な電極形成
用導体組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマディスプ
レイパネル（以下ＰＤＰという）、ハイブリッドＩＣ、
積層チップ部品の内部・外部電極等の電極形成に用いら
れる貴金属コロイド微粒子からなる導体組成物（以下貴
金属ペーストという）に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子工業用貴金属ペーストの応用
技術は急速に拡大して来ており、多種にわたる貴金属が
単一又は複合して活用されている。貴金属ペーストと
は、導電機能材料としての貴金属粉末や貴金属のオルガ
ノメタルを、有機又は無機バインダー、金属酸化物から
なる粘性を付与する媒体に混練分散してペースト状にし
たものである。

【０００３】電子部品の電極及び導体、抵抗体への金属
膜形成方法として、卑金属又は貴金属のオルガノメタル
（インキ）から金属膜を造る方法や、電気メッキに代表
される湿式メッキにより薄膜を形成させる方法、また、
真空蒸着法、化学蒸着法、スパッタリングなどの乾式メ
ッキにより薄膜を形成させる方法、ならびに卑金属又は
貴金属ペーストを用いて金属膜を形成させる厚膜法とが
ある。従来の概念からすれば、オルガノメタルからなる
ペーストで電極膜を形成する場合、１回の印刷で０．５
μｍ以上の焼成膜厚を得ることは難しく、十分な電気伝
導を得ることが出来なかった。

【０００４】本発明は、オルガノメタルに依るものでな
く、又既存の貴金属粉末を用いたペーストに依るもので
もない、いわば新しい方法の選択に係るものである。従
来の電極形成用のペーストは、平均粒子径が０．５〜４
μｍの球状又はフレーク状の貴金属粉を用いるのが常で
あった。それに対し本発明は、ＰＤＰ、各種ハイブリッ
ドＩＣ、積層チップ部品の内部・外部電極などの電極形
成に、特定の粒子径の貴金属コロイド微粒子を選択して
ペーストとしたことに意味がある。

【０００５】従来は、金又は銀等の貴金属ペーストを、
ソーダライム等のガラス基板、あるいはアルミナ等のセ
ラミック基板上にスクリーン印刷した後５００〜１００
０℃に焼成するが、その焼成膜厚を５μｍ以下とするこ
と、及び緻密な焼成膜を得ること、ならびに表面粗さに
ついても中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ以下に抑
えることは困難なことであった。

【０００６】ＰＤＰ製造において、透明電極上に銀ペー
ストを用いて補助電極を形成するが、この補助電極は電
気伝導に支障を与えない限り、薄く且つ平滑に形成させ
ることが好ましい。これは、この補助電極の上に誘電層
としてガラス層が形成されるため、補助電極の膜厚が厚
くなると、実効的にガラス層の厚みを減らしてしまいガ
ラス層の耐電圧を落とす結果につながる。

【０００７】また、補助電極の表面は、同様の理由で可
及的平滑であることが望ましい。しかしながら、従来の
金や銀ペーストでは、焼成膜表面の平滑性に欠け、ま
た、焼成膜厚が５μｍ以下で緻密な焼成膜は得られず、
それに伴って導電抵抗値も高くなる。その原因は、貴金
属ペーストに用いる貴金属の粒子径が０．５〜４μｍと
大きいため、５００℃〜６００℃の範囲で焼成した場
合、焼結が十分に進まず粗面化してピンホールが増加す
るためである。

【０００８】また、幅５０μｍ以下の微細なパターンを
フォトエッチング法により形成する場合、焼成膜の緻密
性は、より完全でなければならない。ピンホールの多い
焼成膜では、加工しようとするパターンが微細になるほ
ど断線が生じ易くなり、たとえ断線が生じない場合で
も、形成するパターンの導電抵抗値を増大させてしまう
ことになる。

【０００９】貴金属ペーストを用いた導電性パターン電
極について、特開平３−２３４０８５号公報に開示され
ているものは、有機ビヒクルからなる金属ペーストを用
いて平板印刷法により、印刷、焼成して導電性パターン
電極を形成するものであるが、これは電極表面を粗面化
させて電極上部に形成する他の材料との密着性を高める
ためのもので、ピンホールや平滑性は特に問題としない
ものである。両者は、貴金属印刷物組成は似ているが、
本発明とは貴金属ペーストの使用目的も実施の形態も無
関係である。

【００１０】また、特開平８−２６２９０６号公報に
は、プリンタ等の電子写真製造におけるトナー定着用ヒ
ートローラの電極リングが開示され、その導電層形成用
ペーストに、金その他銀コロイドを用いる旨記載されて
いる。このものは、クラック防止、接合を課題としてい
るもので、ペースト焼成膜は導電抵抗の高いもので、ペ
ースト組成及び金属粒子に関する詳細についてはふれて
いない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記したそ
れら種々の問題を解決し、従来法におけるオルガノメタ
ル（インキ）での膜厚では薄過ぎ、また厚膜法では厚過
ぎていた１．５〜３μｍの焼成膜厚であっても十分な緻
密性を有し、かつ、ピンホールのない表面平滑性に優れ
た焼成膜を形成することができる貴金属ペーストを提供
することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の解決手段は下記
のとおりである。 １ 電子部品の導体用、抵抗体用、電極形成用の貴金属
ペーストにおいて、貴金属コロイド微粒子を有機ビヒク
ルに分散させてなる導体組成物。 ２ 貴金属コロイド微粒子は、銀であることを特徴とす
る前項１に記載の導体組成物。 ３ 貴金属コロイド微粒子は、金、パラジウム、銀・パ
ラジウム合金、銀とパラジウムの混合粉であることを特
徴とする前項１記載の導体組成物。 ４ 貴金属コロイド微粒子は、平均粒子径が０．０１〜
０．１μｍであることを特徴とする前項１〜３のいずれ
かに記載の導体組成物。 ５ 貴金属コロイド微粒子は、その粒子形状が不定形で
あることを特徴とする前項１〜４のいずれかに記載の導
体組成物。 ６ 貴金属コロイド微粒子は、導体組成物中の貴金属成
分中の５０重量部以上であることを特徴とする前項１〜
５のいずれかに記載の導体組成物。 ７ 貴金属コロイド微粒子は、導体組成物中４０〜７０
重量部含むことを特徴とする前項１〜６のいずれかに記
載の導体組成物。 ８ 導体組成物は、金属石鹸溶液を含むものであること
を特徴とする前項１記載の導体組成物。 ９ 金属石鹸溶液は、オクチル酸系、ナフテン酸系の金
属塩であることを特徴とする前項１、８のいずれかに記
載の導体組成物。 １０ 金属石鹸溶液は、オクチル酸系が鉛、亜鉛、ジル
コニウム、錫、鉄、カドミウム、ニッケル、ビスマス、
マンガン、コバルト金属の何れか一つ以上からなること
を特徴とする前項１、８、９のいずれかに記載の導体組
成物。 １１ 金属石鹸溶液は、ナフテン酸系が鉛、亜鉛、鉄、
カドミウム、リチウム、マグネシウム、ビスマス、マン
ガン、コバルト、銅金属の何れか一つ以上からなること
を特徴とする前項１、８〜１０のいずれかに記載の導体
組成物。 １２ 金属石鹸溶液は、貴金属１００重量部に対して、
金属換算で０．１〜１０重量部であることを特徴とする
前項１、８〜１１のいずれかに記載の導体組成物。 １３ 有機ビヒクルは、エチルセルロース、ニトロセル
ロース、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、
感光性樹脂等の樹脂成分を、ブチルカルビトール、パイ
ンオイル、ターピネオール、ジエチルフタレート等の有
機溶剤に溶解したものであることを特徴とする前項１〜
１２のいずれかに記載の導体組成物。 １４ 有機ビヒクルは、貴金属１００重量部に対して、
４０〜１１０重量部用いることを特徴とする前項１〜１
３のいずれかに記載の導体組成物。 １５ 導体組成物は、プラズマディスプレイパネルの電
極形成用貴金属ペーストであることを特徴とする前項１
〜１４のいずれかに記載の導体組成物。 １６ 導体組成物は、焼成膜厚１．５〜３μｍ、表面粗
さが０．１μｍ以下で、さらに上面をガラスで被覆す
る、プラズマディスプレイパネルの電極形成用貴金属ペ
ーストであることを特徴とする前項１〜１５のいずれか
に記載の導体組成物。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明において、金属石鹸溶液
は、密着強度向上、ガラス基板を用いた場合の裏面での
発色のコントロール、コロイド微粒子の焼結のコントロ
ール等の付加的な効果を与える目的で添加するが、これ
は貴金属１００重量部に対し、金属換算で０．１〜１０
重量部であることが望ましく、また、貴金属コロイド微
粒子は、粒子径が０．０１〜０．１μｍであることが望
ましい。

【００１４】また、有機ビヒクルは、エチルセルロー
ス、ニトロセルロース、アクリル酸エステル、メタクリ
ル酸エステル、感光性樹脂等の樹脂を、ブチルカルビト
ール、パインオイル、ターピネオール、ジエチルフタレ
ート等の有機溶剤に溶解したものが望ましい。それらの
配合量は、良好なスクリーン印刷性を保ちつつ、１回の
印刷・焼成工程で焼成膜厚１．５〜３．０μｍを形成す
るように選択され、ペースト中４０〜１１０重量部の範
囲で用いるのが好ましい。

【００１５】上記構成からなる本発明の貴金属ペースト
は、ガラスあるいはセラミック基板上に印刷し、乾燥
し、後５００〜１０００℃で焼成することにより、焼成
膜厚１．５〜３．０μｍで、平滑かつ緻密な貴金属膜を
形成することができる。いわば、貴金属ペーストによる
厚膜法を用いた薄膜形成である。さらに印刷・乾燥を繰
り返すことにより、それ以上の所望の焼成膜厚のものを
得ることも可能である。また、金属石鹸溶液を添加する
ことにより、コロイド微粒子の焼結をコントロールし、
過焼結を抑制し、薄く緻密な焼成膜を得ることができ
る。

【００１６】金属石鹸溶液として、オクチル酸系が、
鉛、亜鉛、ジルコニウム、錫、鉄、カドミウム、ニッケ
ル、ビスマス、マンガン、コバルト金属の何れか一つ以
上からなり、ナフテン酸系が鉛、亜鉛、鉄、カドミウ
ム、リチウム、マグネシウム、ビスマス、マンガン、コ
バルト、銅金属の何れか一つ以上であり、主としてオク
チル酸鉛やナフテン酸ビスマスを多用している。また、
仮に金属石鹸溶液を添加しない場合でも、テープピール
試験程度の密着強度は確保できる。

【００１７】貴金属コロイド微粒子を、４０〜７０重量
部としたことは、４０重量部以下だと電極基板に平滑な
連続皮膜が形成されにくく、穴空き部分が発生したり、
導体抵抗も高まって好ましくなく、また、７０重量部を
越えると膜厚が不必要に厚くなり、電気的にも経済的に
も無駄が増加する。その他、均一な意図する貴金属コロ
イド液が得られない。

【００１８】また、本発明におけるペーストに用いる貴
金属は、金、銀、パラジウム、銀・パラジウム合金、銀
とパラジウムとの混合粉であっても、何れも均等な効果
をもたらす。最も好ましい実施の形態は銀であるが、コ
ロイド成分中に貴金属が５０重量部以上含有しているも
のであれば同様の効果が得られる。

【００１９】本発明において特筆する点は、０．０１〜
０．１μｍの銀コロイド微粒子を用いることで、従来の
概念からすれば非常に困難とされていた厚み１〜３μｍ
でピンホールのない、しかも平滑性に富む焼成電極膜を
容易に形成できたことである。実施に際し用いる貴金属
コロイド微粒子形状は不定形であり、フレーク状、球
状、その他の形状の粒子及び粒子径が混在するものでも
良く、重要な点は微粒子の粒子径にあることは前記のと
おりである。

【００２０】用途の面についてみれば、本発明はＰＤＰ
の電極用貴金属ペーストであるが、例えば、焼成膜厚
１．５〜３μｍで、表面粗さが０．１μｍ以下で、さら
に上面をガラスで被覆する補助電極等にも好適であり、
その他の用途としては、ハイブリッドＩＣ、積層チップ
部品の内部・外部電極等の電極形成にも用いられるのは
言うまでもない。

【００２１】

【実施例】銀粒子径が０．１μｍの銀コロイド粒子、有
機ビヒクル、金属石鹸溶液を、表１に記載した割合で混
合しペースト状にした。有機ビヒクルはエチルセルロー
スをターピネオールに溶解したものを用いた。また、金
属石鹸溶液はオクチル酸鉛石鹸をミネラルスピリットに
溶解したものを使用する。これらの銀ペーストをスクリ
ーンメッシュ＃３２５で、ソーダライムガラス基板上に
印刷し、１２０℃で乾燥後５５０℃で焼成し、焼成膜厚
１．５〜３．０μｍとなるよう銀膜を形成した。

【００２２】これらの銀膜に関し、膜の緻密さを透過型
電子顕微鏡により評価し、膜の平滑性を表面粗さ計を用
いて調べ、中心線表面粗さ（Ｒａ）で評価した。また、
密着性はテープピールテストにより評価した。この結果
を下記の表１（次頁）に示す。この結果から見て、本発
明の実施例によって作製した銀膜は何れも膜厚が３．０
μｍ以下で、Ｒａが０．１μｍ以下の極めて平滑で、か
つ膜の緻密性に優れた良好なものである。これに対し
て、比較例のものについては膜厚、表面平滑性、緻密性
がともに劣っていることが判る。なお、この実施例は一
例として銀電極について評価したが、前記した他の貴金
属についても用途、仕様により均等な効果を奏し、それ
も本発明に含まれる。

【００２３】また、図１〜図３として、本発明の実施例
で用いる銀コロイド微粒子からなる銀ペーストの透過型
電子顕微鏡写真を示した。図１は倍率５万倍、図２及び
図３は夫々２０万倍に拡大した銀コロイド微粒子で、そ
れらの微粒子径は０．０１〜０．１μｍで、粒状は不定
形であることが窺知できる。

【００２４】

【表１】 ＊１ ビスマスの金属石鹸溶液（ビスマス濃度２５％）

【００２５】

【発明の効果】以上に詳記したとおり、本発明による貴
金属、特に銀を用いた場合は特定のコロイド微粒子を含
むペーストを用いたことにより、スクリーン印刷した電
極は、焼成膜厚が１．５〜３μｍと極めて薄く、しかも
平滑性と緻密性に優れピンホールのない、断線や電気的
ロスもなく導電抵抗値が低いという特別顕著な作用効果
を奏し、その他の貴金属コロイド微粒子からなる導体組
成物も、その用途、仕様により０．０１〜０．１μｍの
粒子径の範囲にあれば薄膜形成が可能であり、銀と同様
に均等な作用効果を奏する。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

図１ 本発明の実施例における導体組成物（貴金属ペースト）
の透過型電子顕微鏡写真（倍率５万倍） 図２ 同写真（倍率２０万倍） 図３ 同写真（倍率２０万倍）

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品の導体用、抵抗体用、電極形成
   用の貴金属ペーストにおいて、貴金属コロイド微粒子を
   有機ビヒクルに分散させてなる導体組成物。
2. 【請求項２】 貴金属コロイド微粒子は、銀であること
   を特徴とする請求項１に記載の導体組成物。
3. 【請求項３】 貴金属コロイド微粒子は、金、パラジウ
   ム、銀・パラジウム合金、銀とパラジウムの混合粉であ
   ることを特徴とする請求項１記載の導体組成物。
4. 【請求項４】 貴金属コロイド微粒子は、平均粒子径が
   ０．０１〜０．１μｍであることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の導体組成物。
5. 【請求項５】 貴金属コロイド微粒子は、その粒子形状
   が不定形であることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   かに記載の導体組成物。
6. 【請求項６】 貴金属コロイド微粒子は、コロイド溶液
   中の金属成分中の５０重量部以上であることを特徴とす
   る請求項１〜５のいずれかに記載の導体組成物。
7. 【請求項７】 貴金属コロイド微粒子は、導体組成物中
   ４０〜７０重量部含むことを特徴とする請求項１〜６の
   いずれかに記載の導体組成物。
8. 【請求項８】 導体組成物は、金属石鹸溶液を含むもの
   であることを特徴とする請求項１記載の導体組成物。
9. 【請求項９】 金属石鹸溶液は、オクチル酸系、ナフテ
   ン酸系の金属塩であることを特徴とする請求項１、８の
   いずれかに記載の導体組成物。
10. 【請求項１０】 金属石鹸溶液は、オクチル酸系が鉛、
    亜鉛、ジルコニウム、錫、鉄、カドミウム、ニッケル、
    ビスマス、マンガン、コバルト金属の何れか一つ以上か
    らなることを特徴とする請求項１、８、９のいずれかに
    記載の導体組成物。
11. 【請求項１１】 金属石鹸溶液は、ナフテン酸系が鉛、
    亜鉛、鉄、カドミウム、リチウム、マグネシウム、ビス
    マス、マンガン、コバルト、銅金属の何れか一つ以上か
    らなることを特徴とする請求項１、８〜１０のいずれか
    に記載の導体組成物。
12. 【請求項１２】 金属石鹸溶液は、貴金属１００重量部
    に対して、金属換算で０．１〜１０重量部であることを
    特徴とする請求項１、８〜１１のいずれかに記載の導体
    組成物。
13. 【請求項１３】 有機ビヒクルは、エチルセルロース、
    ニトロセルロース、アクリル酸エステル、メタクリル酸
    エステル、感光性樹脂等の樹脂成分を、ブチルカルビト
    ール、パインオイル、ターピネオール、ジエチルフタレ
    ート等の有機溶剤に溶解したものであることを特徴とす
    る請求項１〜１２のいずれかに記載の導体組成物。
14. 【請求項１４】 有機ビヒクルは、貴金属１００重量部
    に対して、４０〜１１０重量部用いることを特徴とする
    請求項１〜１３のいずれかに記載の導体組成物。
15. 【請求項１５】 導体組成物は、プラズマディスプレイ
    パネルの電極形成用貴金属ペーストであることを特徴と
    する請求項１〜１４のいずれかに記載の導体組成物。
16. 【請求項１６】 導体組成物は、焼成膜厚１．５〜３μ
    ｍ、表面粗さが０．１μｍ以下で、さらに上面をガラス
    で被覆する、プラズマディスプレイパネルの電極形成用
    貴金属ペーストであることを特徴とする請求項１〜１５
    のいずれかに記載の導体組成物。