JPS622404A - 厚膜ペ−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】 星１」２欠■四ｊυＬ 本発明はエレクトロニクス用厚膜ペーストに関する。

エレクトロニクス分野において、電子回路や抵抗、コン
デンサ、ＩＣパッケージ等の部品を製造するために、導
体ペーストや抵抗ペーストなどの厚膜ペーストが使用さ
れている。これは金、銀、白金、パラジウム、ルテニウ
ム等の負金属や銅、ニッケル、アルミニウム、モリブデ
ン、タングステンなどの卑金属やこれらの合金、酸化物
等の粉末を導電成分とし、必要に応じてガラス等の無機
結合剤やその他の添加剤と共に有機ビヒクル中に均一に
混合分散さけてペースト状としたものであり、絶縁基板
上に適用した後高温で焼付けするか、又は比較的低温で
加熱乾燥することによって導体被膜、抵抗被膜を形成す
る。

従来の技術 このような厚膜ペーストに使用される金属粉末としては
、従来より金属化合物の溶液に還元剤を作用させて湿式
還元する方法、金属の溶湯をアトマイズする方法、ある
いは金属を真空中又は不活性ガス中で蒸発さＵて微粉化
する方法で製造されたものなどが使用されている。

発明が解決しようとする問題点 厚膜ペーストに要求される一般的な特性は、形成された
被膜が緻密であること、基板と強固に接着していること
、特に導体ペーストの場合、被膜表面に酸化物やガラス
質成分が少ないことなどである。

このような特性を満たすために、厚膜ペースト用金属粉
末としては、次のような性質を有するものが望まれてい
る。

■緻密で均一な被膜を形成するため、塗料中での分散が
良好であること。

■不純物が少いこと。

不純物が多いと半導体とのオーム接合性、耐腐食性、耐
環境性その他の電気特性に悪影響を及ぼすので、できる
だけ低レベルに抑える必要がある。

■結晶性が良好であること。

特に高温焼成タイプのペーストでは、結晶性が良くない
と焼成過程において金属粉末の焼結が早すぎるため溶け
たガラス質結合剤が基板側に移行せず、接着強度不良と
なったり、ガラスが膜表面に浮いて導電性や半田付は性
を阻害するなどの問題を引起こす。従って結晶性が良く
、結晶の方向が揃っていることが望ましい。

０粒径がほぼ０．１〜１０順の範囲で、粒子形状が揃っ
ていること。

従来の湿式還元法により製造された粉末は、種々の形状
、粒径のものがあるが、分散性、結晶性が共に良好でか
つ高純度の金属粉末が得られない。

アトマイズ法では、生成する粉末の粒径が大きく、微粉
化が困難であるため、薄くて緻密な被膜が得られない。

、又蒸発法では逆に粒径が小さすぎ、塗料化するのが困
難であると共に分散性の良いものが得られない。

従ってこれらの方法で得られた粉末では、厚膜ペースト
に要求される種々の特性を満足させるには限界があった
。

問題点を解決するための 本発明は、１種又は２種以上の金属塩を含む溶液を噴霧
して液滴にし、その液滴を該金属塩の分解温度より高く
かつ金属の融点より高い温度であって、しかも金属の融
点以下の温度で金属が酸化物を形成する場合にはその酸
化物の分解温度より高い温度で加熱することによって製
造された金属粉末を導電成分として用いることを特徴と
する厚膜ペーストである。尚本発明でいう金属粉末は、
単一金属の粉末、合金粉末及びこれらの混合粉末をも含
むものとする。

作用 本発明の特徴は、導電成分として用いる金属粉末にある
。金属の種類としては例えば金、銀、白金、パラジウム
等の貴金属や銅、ニッケル、コバルト、アルミニウム、
モリブデン、タングステン等の卑金底又はこれらの合金
など従来からＩｌｌ成分として使用されているものであ
ればよい。

本発明の厚膜ペーストに使用される粉末を製造するにあ
たって、金属塩としては、加熱分解により目的とする金
属を析出するものであればいかなるものでも良く、−例
としてこれらの金属の硝酸塩、硫酸塩、塩化物、アンモ
ニウム塩、リン酸塩、カルボン酸塩、金属アルコラード
、樹脂酸塩などが挙げられる。単一金属について異なる
複数の塩を併用することもできる。２種以上の金属の塩
を混合使用しても良く、又複塩や錯塩を使用しても良い
。これら金属塩の１種又は２種以上を、水や、アルコー
ル、アセトン、エーテル等の有機溶剤あるいはこれらの
混合溶剤中に溶解し金属塩溶液をを成する。単一の金属
の塩溶液を用いれば純金属粉末が得られるが、合金を形
成する２種以上の金属を溶解した溶液を用いれば合金粉
末を製造することができる。尚混合する２種以上の金属
が合金を生成しないものであれば、混合粉末が得られる
こともある。金属塩溶液は、噴霧器により噴霧して液滴
とし、次いで金属塩の分解温度より高くかつ金属の融点
より高い温度であって、しかも金属の融点以下の温度で
金属が酸化物を形成する場合にはその酸化物の分解温度
より高い温度で加熱を行うことにより、球状で表面の平
滑な金属粉末が生成する。

尚、粉末の製法において加熱温度が金属の融点より低温
であると、球状粉末ができず、密度も低いのでペースト
用には好ましくない。従って少くとも融点より高温で加
熱する必要がある。望ましくは目的金属の融点より１０
０℃以上高温で加熱を行うのがよい。又金属塩が分解す
る際、あるいは分解した後、金属の融点より低い温度で
酸化物を形成するような金属においては、少くとも該酸
化物が分解する温度まで加熱することが必要である。尚
、合金を形成する２種以上の金Ｒ塩を形成する場合には
、加熱温度は塩の分解温度以上であってかつ該金属を構
成成分とする合金の融点より高い温度であればよい。金
属粉末の粒径は金属塩の濃度、溶媒の種類及び混合比、
噴霧速度、噴霧液滴の大きさ、及び加熱温度に依存する
ので、これらの条件を適宜設定することにより容易にコ
ントロールすることができる。特に粒径に直接関係する
とみられる噴霧液滴のサイズについては、噴霧した液体
を更に固体の障害物や回転体に衝突させることによって
小さくすることができる。又溶媒の沸点が低いと加熱時
の沸騰により液滴の分裂が起こり易く、液滴が微細化す
るため、生成する金属粉末の粒径が小さくなると考えら
れる。

本発明の厚膜ペーストは、上記製法で得られた金属粉末
を導電成分として用いるもので、常法に従い、必要に応
じて無機結合剤やその他の添加剤を加え、有機ビヒクル
中に均一に分散させたものである。

上記製法で得られた粉末は結晶性が非常に良く、分散性
も極めて良好であるため、この粉末を導電成分としした
厚膜ペーストは、薄くて緻密かつ基板と強固に接着した
被膜を形成することができる。

特に導体ペーストの場合、被膜表面に酸化物やガラス質
成分が少なくなるため、半田付は性、ワイヤボンディン
グ性、ダイボンディング性の優れたものが得られる。

ＵＬ 次に実施例及び比較例をあげて本発明を具体的に説明す
る。

実施例１ ＡＱＮＯｓ結晶をエタノール８０％を含むエタノール−
水混合溶媒に溶解し、０．５ｍｏｌ／βの溶液を作成し
た。この溶液を二重管式噴霧器を用いて二流体ノズル内
筒より２．０ｍｌ／分の流量で流出させると同時に外筒
より１０１／分の流量で圧縮空気を流し、電気炉で１１
００℃に加熱されたセラミック管中に溶液を噴霧したこ
のとき二流体ノズルの外側に二次流として２０（７分の
割合で空気を流して、噴霧された液滴がうまく加熱ゾー
ンに導かれるようにする。液滴は加熱ゾーンを通って加
熱分解され、サイクロン及びガラスフィルターで捕集さ
れた。得られた粉末は最大粒径１．７周、最小粒径０．
５ＡＩで、非常に結晶性が良く表面平滑な完全球形のＡ
ｇ粉末であった。

この粉末を用い、以下の配合で導体ペーストを作成した
。

ＡＱ粉末　　　　　　　　　１００ｇ ガラスフリット　　　　　　　　５ｇ Ｂｉｚ０３　　　　　　　　　８Ｑ 有機ビヒクル　　　　　　　　３０（Ｊ比較例１ 加熱温度を９００℃とする以外は実施例１と同様にして
、Ａａ粉末を製造した。球形の粒子は得られず、不定形
で最大粒径１０周、最小粒径１肩であった。この粉末を
用い、実施例１と同一配合で導体ペーストを作成した。

比較例２ 湿式還元法で作った最大粒径１．５肩、最小粒径０．５
＾ｌのＡｇ粉末を用い、実施例１と同一配合で導体ペー
ストを作成した。

比較試験 実施例１、比較例１及び比較例２で得た３種のペースト
をそれぞれアルミナ基板上に印刷し、８００℃で焼成し
、通常の厚膜導体の評価方法で試験を行った結果を表１
に示す。

（以下余白） ７／′ 表１ ＊接着強度は１．５ｎロバターンで評価した。

エージング強度は１５０℃２４時間放置後の値である。

表１から明らかなように、本発明の厚膜ペーストは優れ
た特性を示す。実施例１のペーストは、スクリーン印刷
のためには理想的な粘度特性を有しており、印刷性が良
好である。又従来より半田濡れ性と接着強度とは相反す
る特性として知られていたが、この結果かられかるよう
に、従来法である湿式還元法で製造した粉末を用いた場
合よりも半田濡れ性、接着強度共に優れていることがわ
かる。これは本発明で用いたＡＱ粉末が凝集がなく、ペ
ースト中での分散性に優れているため緻密な膜を作るこ
とができ、なおかつ個々の粒子の結晶性が良いのでペー
スト焼成過程で焼結を遅くすることができ、その結果ガ
ラスの基板への移行がスムーズに行われたためと思われ
る。

実施例２ ＡＣＩＮＯ３及びＰｄ（ＮＯ３）２を、メタノール５０
％を含むメタノール−水混合溶媒に溶解し、０．５ｉｏ
１／βの溶液を作った。但しＡＣ１ＮＯ３とＰｄ（ＮＯ
３）２の混合割合は、Ａ（ＪとＰｄの重量比が８：２と
なるようにした。この溶液を、実施例１と同様にして、
電気炉で１２００℃に加熱されたセラミック管中に噴霧
し、捕集した。得られた粉末は最大粒径２．５肩、最小
粒径１．５肩で結晶性の良い表面平滑な球状Ａｇ／Ｐｄ
合金粉末であった。

この合金粉末を用い、以下の配合で導体ベース］・を作
成した。

△ａ　／Ｐｄ合金粉末　　　　１００ｇ有機ビヒクル　
　　　　　　　８２ｇ このペーストをセラミックシート上に印刷し、１１００
℃で焼成したところ、膜厚１．２．ｏで穴の少ない緻密
な膜が得られた。比抵抗は約２０μΩ・〔であった。

比較例３ 湿式還元法で作った最大粒径１．５肩、最小粒径０．５
＾１のへ〇粉末及び平均粒径０．２肩のＰｄ粉末を用い
、以下の配合で導体ペーストを作成した。

Ａ１１ｌ粉末　　　　　　　　　　８０（ＪＰｄ粉末　
　　　　　　　　　２０゜ 有機ビヒクル　　　　　　　　８２ａ このペーストをセラミックシート上に印刷し、１１００
℃で焼成したところ、膜厚１．２剌では連続膜が得られ
なかった。

実施例３ ｌ−ＩＡＬＪｃ１４結晶をエダノールに溶解し、０゜５
ｍｏｌ／βの溶液を作成した。この溶液を、実施例２と
同様にして噴霧熱分解し、最大粒径１．０肩、最小粒径
０．５４１で結晶性の良い球状ＡＬＩ粉末を得た。

この粉末を用い、以下の配合で導体ペーストを作成した
。

へ〇粉末　　　　　　　　　１００ｇ ガラスフリット　　　　　　　　３ｇ ｃｕｏ　　　　　　　　　　　　　１（］有機ビヒクル
　　　　　　　　１３（Ｊこのペーストをアルミナ基板
上に印刷し、９００℃で焼成したところ、膜厚７＾１で
緻密な膜が得られた。この股上にＴＵＳ法でソイ１フボ
ンデイングを行ったが、２０００シヨツトでボンディン
グ不良は全くなかった。

効果 実施例からも明らかな通り、本発明のペーストは球状で
結晶性が良く、しかも高分散性の金属粉末を使用してい
るため、薄くて緻密かつ基板と強固に接着した被膜を形
成することができる。特に導体ペーストの場合、被膜表
面に酸化物やガラス質成分が少なくなるため、半田付は
性、ワイヤボンディング性、ダイボンディング性の優れ
たものが得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　１種又は２種以上の金属塩を含む溶液を噴霧して液
   滴にし、その液滴を該金属塩の分解温度より高くかつ金
   属の融点より高い温度であつて、しかも金属の融点以下
   の温度で金属が酸化物を形成する場合にはその酸化物の
   分解温度より高い温度で加熱することによって製造され
   た金属粉末を導電成分として用いることを特徴とする厚
   膜ペースト。 ２　金属粉末が単一金属の粉末、合金粉末及びこれらの
   混合粉末から選ばれる特許請求の範囲第１項記載の厚膜
   ペースト。