JPS643079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、スクリーン印刷、吹付あるいは転写
方法を用いてセラミツク等の絶縁基板に製造容
易、安価にして、かつ諸特性の安定した金属電極
回路を形成する電極回路構成方法に関するもので
ある。 従来からセラミツクス等の絶縁基板の電極回路
構成方法としては、基板素体にAg，Ag−Pd，
Mo−Mn，Ｗ−Mo，Ag−Pt，Ag−Cu等の金属
を焼付ける方法が実用化されているが、近年の貴
金属の高騰にともない、各種メツキ方法が開発さ
れつつある。しかしながら、これら方法には数多
くの欠点がある。例えばアルミナ絶縁基板表面に
金属電極を焼付け、その後、ニツケル電解メツキ
等により電極を設ける事も可能であるが、この方
法では、焼付金属層表面が粗面で、数多くの小孔
が存在するためメツキ処理に於いてメツキ液がこ
の小孔内部に浸透し、焼付け金属層とセラミツク
素体の付着強度を劣化させる欠点がある。 他の方法としては、一般的に知られている無電
解メツキ法が用いられている。この無電解メツキ
法の場合は、メツキ方法そのものは簡単である
が、アルミナ基板に所定の配線印刷等をする場
合、樹脂レジスト等で配線部以外をマスキング
し、次いで無電解メツキを施こし、その後レジス
トを除去する必要があるが、レジストでマスキン
グを施こすため、精度の高い配線パターン等は線
の明瞭さに欠け、さらには活性液のにじみなどに
より、メツキ後の線間絶縁抵抗が低下し、絶縁不
良、高周波ロスの発生が起り信頼性に欠けるもの
である。さらに、製造工数が多くなるため製造メ
リツトが無く、製品コストに高影響を及ぼす。 また他の付与方法としては、スパツタ、メタリ
コン等もあるが、いずれも満足する結果が得られ
ない。即ち従来から知られている電極付与方法で
は電極の密着性が悪く、製造時の量産性、信頼性
を考えると、製造できるものではなかつた。 本発明は上記の様な諸欠点を除去し、アルミナ
基板などのセラミツク、さらにはガラス、単結晶
等の絶縁基板に容易に金属電極回路を構成する方
法を提供するものである。 即ち本発明はAg成分0.49〜94.5重量％Ni成分
0.5〜99.5重量％Pd成分0.01〜５重量％の比率範
囲内より成るメツキ下地用活性金属（電極材料）
と有機質ワニスからなる混合ペイントを、印刷あ
るいは吹付等の方法によつて絶縁基板の必要箇所
に塗布し、その後300℃〜800℃の温度範囲で熱処
理を施こして基板上に1.5μｍ以下（０は含まず）
の金属粒子層を形成し、その後、PdあるいはPt
のイオンの少くとも一方が含まれている溶液中で
置換処理を施こし、しかる後、無電解メツキ液に
より金属粒子層上のみに金属電極を形成すること
を特徴とするものであり、本発明の方法によつて
得た金属電極は、従来の化学還元メツキ方法によ
つて得たものに比べ接着強度、電気特性等の諸特
性に於いて優秀な特性を有するものである。 以下、本発明について更に詳しく説明する。 無電解メツキ下地活性ペイントの作製方法とし
ては、1μ以下のAg粉末、Pd粉末、Ni粉末、ある
いは焼付後金属として生成するPdCl₂，AgNo₃，
Ag₂SO₄等の化合物を用い水あるいはブチルカル
ビトーレ、ターピネオイル、エチルアルコール等
の溶剤を用い、有機質バインダとしては、エチル
セルローズ、サク酸セルローズ、ブチルゴム、ポ
リビニールブチルアル等の樹脂を用い、スクリー
ン印刷用としては粘度（約30000〜60000cps）、吹
付用としては（約100〜400cps）に調整し、無電
解メツキの下地用活性ペイントとした。 次に、この下地用活性ペイントをAl₂O₃セラミ
ツク、ガラス板、シリコン単結晶板等の絶縁基板
の片面に回路パターンを用いて印刷塗布した。塗
布後80゜〜100℃の温度で乾燥し溶剤を蒸発させた
後、電気炉を用い300℃〜800℃の温度範囲で焼付
を行なつた。300℃〜800℃の間で焼付を行なう事
の必要性は絶縁基板の表面に強固な金属粒子層を
形成するためで有り、300℃以下では樹脂成分が
残り、Ni，Cu，Ag，Au等のメツキ付着が悪く
800℃以上では金属粒子が溶融および酸化される
ため好ましくない。 次に、PdあるいはPtイオンが含まれている
0.05wt％溶液中で１分間置換処理を施こし、その
後水洗し、Niメツキとしては、硫酸ニツケルに
次亜燐酸ナトリウム（又はヒドラジン、水素化ホ
ウ素化合物等）を含むメツキ液に浸漬してニツケ
ル膜を形成した。また銅メツキとしては、硫酸
銅、還元剤としてホルマリン、錯化剤としてロツ
セル塩、アルカリ剤として水酸化ナトリウムを用
い銅膜を形成した。また金メツキとしては、シア
ン化金カリ、エチレンジアミンテトラ酢酸２ナト
リウム、塩化アンモニア緩衝剤を用い金膜を形成
した。 本発明の無電解メツキ下地活性金属材料は金属
の粒子層が1.5μｍ以下存在しておれば下地金属層
として充分にその機能を発揮することができるも
ので、例えば絶縁基板として誘電体材料を用い、
これに電極を形成した場合、1.5μｍ以上では従来
の焼付銀（銀厚み5μ〜20μ）と比較して価格的に
も特長が無く、特に湿中負荷寿命特性に於いて
Agのイオンマイグレシヨーンが発生し好ましく
ない。さらに低い温度での熱処理が困難になるた
め好ましくない。またメツキの接着強度が低下す
るため機能材料の特性を全て発揮する事が困難で
ある。 本発明に於いてペースト焼付後の金属粒子層の
上にPt，Pd等の金属イオンを析出させ、さらに
Ni，Cu，Au，Ag等のメツキを行なう事によつ
て電極としての機能が生ずるものである。従来か
らコンデンサ等の電極材料として用いられている
焼付銀は焼付後の膜厚が３〜20μｍと厚く形成さ
れており、その膜層自体が電極層として利用出来
るものであるが、本発明の下地金属粒子層は1.5μ
ｍ以下と著しく薄く、粒子層自体では電極として
の機能もなく、又、半田付等も出来ないものであ
り、本発明の方法によつてNi，Cu，Ag，Auメ
ツキにより金属膜を形成してはじめて電極機能と
して利用出来、又、半田による端子付も可能にな
るものである。また基板材料として、Al₂O₃セラ
ミツク基板、ガラス、単結晶に対してスクリーン
印刷により線間巾100μ、線の太さ50μの電極回路
を印刷し、本発明の方法により金属電極膜を形成
した。これらはいずれも精度良く、従来の浸漬無
電解メツキ法（SnCl₂，PdCl₂液に浸漬後メツキ
液に浸漬する方法）とは全く異なる新しいメツキ
形成方法で有り、特に局部メツキに用いると効果
が充分に発揮出来るものである。 なお、本発明の成分範囲に於いてAg成分
94.5wt％以上、Ni成分0.5wt％以下、Pd成分5wt
％以上の比率では基板とメツキ（金属）との接着
強度が低下し好ましくない、またAg成分0.49wt
％以下、Ni成分99.5wt％以上Pd成分0.01wt％以
下の比率では酸化膜が出来易く、メツキが困難に
なり、電気特性が悪化しさらには基板との接着強
度も低下するため好ましくない。また、本発明の
Ag−Ni−Pd成分の活性金属範囲内の温度で焼付
後、有キ酸、アンモニア水、硝酸、硫酸の１種あ
るいは混合液に約１分浸漬し、その後、Pdイオ
ンあるいはPtイオン及び混合イオンが含まれて
いる溶液中に浸漬するとメツキの寸法精度および
不要部分へのメツキ付着が防止出来る。また、本
発明において300℃〜900℃の温度範囲で軟化する
ガラス粉末を5wt％以下添加する事によつて接着
強度を向上させる事も可能である。さらに本発明
のAg−Ni−Pd成分に於いて、Cu，Zn，Cr，Ti
等の金属あるいは合金粉末を少量添加し、メツキ
附着を良好にする事も可能である。

【表】

【表】

【表】

【表】 第１表は機能材料としてSrTiO₃−CaTiO₃系誘
電体磁器を用いた場合の実施例であり、No.１，
２，11，12，17，23，28は本発明外の実施例ある
いは比較例である。No.１〜11はAg−Ni−Pd成分
の比率割合を変化させ、焼付条件及び粒子層の厚
みを一定にした場合の実施例で有り、本願範囲内
の実施例は良好な特性を示している。なお、Ag
−Ni−Pd成分比率ではAg成分14.2〜34.5wt％、
Ni成分65〜85.5wt％、Pd成分0.3〜0.5wt％の付
近がコンデンサ用セラミツク基板への接着強度さ
らには誘電特性も良好であつた。No.12〜17は熱処
理条件を変化した場合の実施例であり、熱処理温
度が300℃未満では、Niメツキの形成状態が著し
く悪く、目的とする電極は得られず特性も悪いも
のであつた。またNo.17は焼付温度が高く一部融解
現象が発生しており、メツキ形成付着状態も悪く
他の諸特性も悪いものであつた。焼付処理温度と
しては400℃前後が特に良好であつた。 No.18〜23は焼付処理後の金属粒子層の厚みを変
化させた実施例であり、No.23の様に2μｍに成る
と無電解メツキの形成状態が悪く、また諸特性も
悪いものであつた。良好な範囲は平均厚みが0.1
〜0.8μｍ前後が安定した特性を有している。No.24
〜26は下地活性処理条件を最適にし、無電解メツ
キの種類を変化させたものでNiメツキに比べ少
し低下するが使用上問題は無い。No.27は本発明の
Ag−Ni−Pd成分に焼結剤として低融点ガラスを
添加した実施例で接着強度は向上する傾向が認め
られた。No.28は従来から知られているSnCl₂と
PdCl₂の溶液を用い化学還元方法により活性化処
理を行ない、その後全面にNiメツキを施こし、
さらに周辺部を研磨により金属を除去した試料で
ある。なお、実施例には示していないが、No.７と
No.28さらに従来例のNo.29を同時に85℃85％
RH1000時間の同じ条件で負荷寿命を測定した結
果、顕著な差が現われた。 第２表は構造材料としてAl₂O₃セラミツク、ガ
ラス、単結晶等を用いた実施例でありNo.１，２，
11，12，17，23は本発明外の実施例である。No.１
〜11はAg−Ni−Pd成分の比率割合を変化させ、
焼付条件及び粒子層の厚みを一定にした場合の実
施例であり、本発明の範囲内の実施例は良好な特
性を示しており、特にNo.７は接着強度が優秀なも
のであつた。No.12〜17は熱処理温度を変化した場
合の実施例であり、温度の低いNo.12、又逆に温度
の高いNo.17は目的とする接着性が得られなかつ
た。No.18〜23は焼付処理後の金属粒子層の厚みを
変化させた実施例で、膜厚の厚いNo.23は満足な結
果が得られなかつた。No.24〜26は無電解メツキ液
をAg，Cu，Auに変えたもので、これらも良好な
特性を得た。No.27〜28は窯業製品の種類をガラ
ス、及びSi単結晶に変え局部メツキを施こした実
施例で、Al₂O₃セラミツクに比べ少し低い接着強
度を示した。これは基板表面粗さが0.5μｍと小さ
なため低下したものと考える。No.29はNo.28のSi単
結晶基板面を硝酸でエツチング処理を行ない表面
粗さを1.5μｍとした実施例で、その効果は顕著に
出ている。 以上の様に、本発明の電極回路構成方法を採用
することにより、従来困難とされていたセラミツ
ク、ガラス、Si単結晶等への局部メツキが容易に
でき、電極回路として十分にその機能を発揮する
ことが可能になつた。また、本発明の電極回路構
成方法は従来の焼付銀電極に比べ価格的にも著る
しく安価であり、特性的にも良好で現在の貴金属
の高騰に十分対処でき、量産化に適した産業的価
値の大なるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ag成分0.49〜94.5重量％、Ni成分0.5〜99.5
   重量％、Pd成分0.01〜５重量％の比率範囲内より
   成る電極材料と、有機質ワニスとからなる混合ペ
   イントを、絶縁基板の必要個所に付与し、その
   後、300゜〜800℃の温度範囲で熱処理を施こして、
   前記基板上に1.5μｍ以下（０は含まず）の金属粒
   子層を形成し、その後PdおよびPtイオンの少く
   とも一方が含まれる溶液中で置換処理を施こし、
   しかる後、無電解メツキ液により、前記金属粒子
   層上のみに、Ni，Cu，Au，Agの中から一種ま
   たは一種以上の金属電極を形成する事を特徴とす
   る電極回路構成方法。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、絶縁
   基板として化学的処理あるいは機械的処理により
   表面を粗くした基板を用いることを特徴とする電
   極回路構成方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項の記載に
   おいて、300℃〜800℃の温度範囲での熱処理後、
   有機酸、アンモニア水、硝酸、硫酸の一種あるい
   は混合溶液に浸漬し、しかる後、Pd，Ptイオン
   の少くとも一方が含まれる溶液中で置換処理を施
   こすことを特徴とする電極回路構成方法。