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Die
vorliegende Erfindung betrifft leitfähiges Pulver, das zur Bildung
einer Schaltung einer Leiterplatte, Bildung einer Schutzschicht,
Bildung einer Elektrode von elektronischen Teilen, Bildung einer Elektrode
mit Lot, einem leitfähigen
Klebstoff, einem wärmeleitfähigen Klebstoff
usw., verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
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Als
ein Verfahren zur Bildung einer leitfähigen Schaltung auf einer Leiterplatte
gibt es ein Verfahren, bei dem leitfähiges Pulver wie beispielsweise Gold,
Silber, Kupfer und Kohlenstoff verwendet wird und mit einem Bindemittel,
einem organischen Lösungsmittel
und einem Zusatzstoff(en), gegebenenfalls, gemischt wird, um ein
Material im Paste- bzw. Kleisterzustand herzustellen, und das Material
wird auf die Platte aufgebracht (siehe, zum Beispiel, "Electronic Material", Seiten 42-46, Nr.
10, 1994). In dem Gebiet, in dem eine hohe Leitfähigkeit erforderlich ist, wird
im Allgemeinen insbesondere Goldpulver, Silberpulver, Palladiumpulver
oder deren Legierungspulver verwendet.
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Von
diesen weist eine leitfähige
Paste bzw. ein leitfähiger
Kleister, die bzw. der Silberpulver enthält, eine gute Leitfähigkeit
auf, sodass sie bzw. er als eine Verdrahtungsschicht (eine leitfähige Schicht)
für eine
Leiterplatte, elektronische Teile usw. oder zur Bildung einer elektrischen
Schaltung oder Elektroden von elektronischen Teilen verwendet wurde.
Wenn jedoch ein elektrisches Feld unter einer Atmosphäre von hoher
Temperatur und hoher Feuchtigkeit daran angelegt wird, tritt eine
galvanische Abscheidung von Silber, die eine so genannte Migration
ist, in der elektrischen Schaltung oder den Elektroden auf, wodurch ein
Makel vorhanden ist, dass ein Kurzschluss zwischen Elektroden oder
Verdrahtungen auftritt. Um eine Verursachung der Migration zu verhindern,
wurden einige Maßnahmen
untersucht, zum Beispiel, wird eine Beschichtung mit Feuchtigkeitsschutz
auf die Oberfläche
des leitfähigen
Materials aufgebracht oder ein Korrosionsschutzmittel, wie beispielsweise eine
Stickstoff-haltige Verbindung, wird einer leitfähigen Paste bzw. einem leitfähigem Kleister
zugegeben, aber diese Maßnahmen
sind unausreichend, um einen Effekt zu erhalten. Wenn ein Silber-Palladium-Legierungspulver
anstelle eines Silberpulvers verwendet wird, kann der Migrationswiderstand
erhöht
werden, aber Silber und Palladium sind teuer, sodass ein Makel vorhanden
ist, dass teures Silber-Palladium-Legierungspulver verwendet werden muss.
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Um
ein leitfähiges
Material mit gutem Leitwiderstand zu erhalten, muss eine Menge zu
formulierenden Silberpulvers ebenfalls erhöht sein, aber das Silberpulver
ist teuer, sodass ein Makel vorhanden ist, dass die leitfähige Paste
bzw. der leitfähige
Kleister ebenfalls teuer ist. Wenn mit Silber überzogenes Kupferpulver verwendet
wird, kann eine Migration verhindert werden und eine billige leitfähige Paste bzw.
ein billiger leitfähiger
Kleister kann erhalten werden. Wenn die Oberfläche des Kupferpulvers jedoch mit
Silber gleichmäßig und
dick beschichtet ist, ist ein verbesserter Effekt bei der Verhinderung
von Migration nicht ausreichend. Wenn zudem Löten zu einer leitfähigen Paste
bzw. einem leitfähigen
Kleister unter Verwendung von Silberpulver ausgeführt wird,
ist ein Makel vorhanden, dass eine ausreichende Konjugation nicht
ausgeführt
werden kann, weil Silber mit dem Lot legiert wird, was ein Phänomen ist,
dass Silber in das Lot abgeführt
und gelöst
wird, um zu verschwinden.
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Andererseits
gibt es den Fall, bei dem Kupferpulver zusätzlich zu dem Silberpulver
verwendet wird. JP-2001131655 beschreibt ein Pulver aus einer Kupferlegierung,
bei dem die Temperatur des Sinterbeginns erhöht, die Oxidationsbeständigkeit
verbessert und die Wärmebeständigkeit
herausragend ist. Das Pulver aus einer Kupferlegierung besteht aus
80 bis 99,9 Gew.-% Kupfer und ein oder mehr weiteren Elementen ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Silber, Chrom und Zirkonium, und weist
eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,1 bis 1 μm auf. JP-H-11092805
beschreibt die Herstellung eines Pulvers aus einer Kupferlegierung
mit einem Silber-Kupfer-Gewichtsverhältnis von 1 bis 75 zu 25 bis
99. Es weist eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit
und Migrationswiderstand auf. Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt 0,1 bis
10 μm.
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Die
Pulver aus Kupfer-Silber-Legierungen gemäß JP-2001131655 oder JP-H-11092805
können für Leitpasten
verwendet werden. Eine leitfähige Paste
bzw. ein leitfähiger
Kleister unter Verwendung des Kupferpulvers weist jedoch eine leicht
oxidierbare Eigenschaft von Kupfer nach Wärmehärten auf, und in Luft und in
einem Bindemittel enthaltener Sauerstoff und das Kupferpulver reagieren,
um einen oxidierten Film auf der Oberfläche davon zu bilden, wodurch
die Leitfähigkeit
beträchtlich
verringert wird. Es ist deshalb eine Kupferpaste bzw. ein Kupferkleister offenbart,
zu der bzw. dem verschiedene Arten von Reduktionsmittel(n) zugegeben
werden, um zur Stabilisierung der Leitfähigkeit eine Oxidation auf
der Oberfläche
des Kupferpulvers zu verhindern. Ein Effekt zur Stabilisierung der
Leitfähigkeit
deckt jedoch nicht das Silberpulver ab, und ein elektrischer Widerstand
wird in einem Test bei einer hohen Temperatur und hohen Feuchtigkeit
erhöht,
wodurch ein Makel vorhanden ist, dass die leitfähige Schaltung ein kurzgeschlossener
Zustand wird.
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Wenn
die herkömmlich
bekannte leitfähige Paste
bzw. Kleister als ein Klebstoff verwendet wird, weist sie bzw. er
in dem Stand der Technik einen Nachteil auf, dass die leitfähige Paste
bzw. der leitfähige
Kleister teuer ist, weil das leitfähige Pulver im Vergleich mit
einer Lotpaste bzw. einem Lotkleister teuer ist. Dementsprechend
wird ernstlich gewünscht,
einen leitfähigen
Klebstoff zu entwickeln, der eine höhere Zuverlässigkeit bei der leitfähigen Eigenschaft
als die der Kupferpaste bzw. der Kupferkleister, einen überlegenen
Migrationswiderstand als die Silberpaste bzw. der Silberkleister
aufweist und die gleiche Funktionsfähigkeit beim Trocknen und Härten wie
die der Lotpaste bzw. des Lotkleisters aufweist.
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In
einem Klebstoff, der Wärmeleitfähigkeit aufweisen
muss, muss ebenfalls ein Füllstoff
mit guter Wärmeleitfähigkeit,
wie beispielsweise Pulver aus Silber, Kupfer, Bornitrid usw. mit
einem höheren
Füllungsverhältnis gemischt
werden, aber wenn eine Formulierungsmenge des Pulvers erhöht ist,
ist dessen Viskosität
ebenfalls erhöht,
und dessen Fluidität wird
schlecht, sodass ein Makel vorhanden ist, dass Herstellung und Verwendung
der Paste bzw. des Kleisters schwierig wird.
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Als
ein Verfahren zur Bildung einer leitfähigen Schaltung unter Verwendung
einer leitfähigen Paste
bzw. eines leitfähigen
Kleisters, wird eine leitfähige
Paste bzw. ein leitfähiger
Kleister, in der bzw. dem leitfähiges
Pulver in einem Bindemittel dispergiert ist, um ein Material in
einem Pasten- bzw. Kleisterzustand herzustellen, auf die Oberfläche eines Substrats
(eine Platte) 3 aufgebracht oder in ein Durchgangsloch 4 gefüllt, wie
in 1 gezeigt ist, um eine leitfähige Schicht 1 zu
bilden. Das Bezugszeichen 2 in 1 ist übrigens
eine Kupferfolie und 5 ist eine Isolierschicht.
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Als
ein anderes Verfahren zur Bildung einer leitfähigen Schicht in einem Durchgangsloch,
das in einer Leiterplatte gebildet ist, gibt es ein Verfahren, in dem
eine Verkupferung auf eine innere Oberfläche des Durchgangslochs aufgebracht
wird, um eine leitfähige
Schicht zu bilden.
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Wenn
eine Zwischenschichtverbindung durch Füllen einer leitfähigen Paste
bzw. eines leitfähigen
Kleister zum Füllen
eines Lochs in ein Durchgangsloch ausgeführt wird, ist im allgemeinen
eine hohe Leitfähigkeit
erforderlich, während
es ein kleines Loch ist, sodass die leitfähige Paste bzw. der leitfähige Kleister
in das Loch soweit wie möglich
gefüllt wird,
und die leitfähige
Paste bzw. der leitfähige Kleister
muss ohne Zwischenraum darin vergraben werden. Die herkömmliche
leitfähige
Paste bzw. Kleister zum Füllen
eines Lochs muss deshalb ein hohes Verhältnis bzw. einen hohen Anteil
an dem leitfähigen
Pulver aufweisen, aber wenn das Verhältnis bzw. der Anteil des leitfähigen Pulvers
hoch gemacht wird, wird eine Viskosität der leitfähigen Paste bzw. des leitfähigen Kleisters
hoch, und eine Fülleigenschaft
des Lochs wird schlecht. Wenn ein Verhältnis bzw. Anteil des Bindemittels
hoch gemacht wird, wird andererseits eine Viskosität desselben
schlecht, und eine Fülleigenschaft
des Lochs wird verbessert, aber es ist ein Makel vorhanden, dass
die Leitfähigkeit
verringert ist.
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Wenn
eine Packungsdichte des leitfähigen Pulvers
erhöht
ist, kann eine Viskosität
der leitfähigen Paste
bzw. des leitfähigen
Kleisters, in der bzw. dem das leitfähige Pulver mit einem hohem
Verhältnis bzw.
Anteil formuliert ist, niedriger gemacht werden als in dem Fall,
in dem leitfähiges
Pulver mit einer niedrigen Packungsdichte verwendet wird, aber in den
Techniken vom Stand der Technik war es schwierig, seine Packungsdichte
zu erhöhen.
Insbesondere in dem Fall von Silberpulver mit guter Leitfähigkeit weist
Silber eine weiche Härte
auf und wenn agglomeriertes Pulver einer Disagglomeration unterworfen wird,
tritt eine Verformung der Gestalt des Pulvers die Tätigkeit
begleitend auf, sodass es schwierig war, leitfähiges Pulver mit hoher Packungsdichte
zu erhalten. Eine Packungsdichte käuflich erwerbbaren Silberpulvers
ist im Allgemeinen in einem relativen Wert etwa 55 Vol.-%, und meistens
65 Vol.-% oder so, und es ist deshalb extrem schwierig, ein leitfähiges Pulver mit
68 Vol.-% oder gefestigter bzw. stabiler zu erhalten. In der vorliegenden
Beschreibung wird die relative Volumen-Packungsdichte durch Teilen
einer Schütt-
bzw. Rütteldichte
des Pulvers durch eine theoretische Dichte des Pulvers berechnet.
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Die
erste und zweite Erfindung sind dazu da, um ein leitfähiges Pulver
bereit zu stellen, das zur Formulierung bzw. Konfektionierung mit
einem höheren
Verhältnis
bzw. Anteil fähig
ist, in der Zuverlässigkeit
der Leitfähigkeit
oder dem Migrationswiderstand hervorragend ist und durch Reduzieren
der Menge an zu verwendendem Silber die Wettbewerbsfähigkeit
erhöhen
kann.
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Die
dritte Erfindung soll ein leitfähiges
Pulver bereitstellen, das zusätzlich
zu der ersten und zweiten Erfindung eine hervorragende hohe Packungseigenschaft
und Riesel- bzw. Schütt-
bzw. Fließfähigkeit
aufweist.
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Die
vierte Erfindung soll ein leitfähiges
Pulver bereitstellen, das zusätzlich
zu der dritten Erfindung in der Lage ist, hoch gepackt zu sein.
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Die
fünfte
Erfindung soll ein Verfahrens zur Herstellung eines leitfähigen Pulvers
bereitstellen, das zur Formulierung mit höherem Verhältnis bzw. Anteil fähig ist,
in der Zuverlässigkeit
der Leitfähigkeit oder
dem Migrationswiderstand hervorragend ist, und eine Preiswettbewerbsleistung
durch Reduzieren einer Menge an zu verwendendem Silber erhöhen kann.
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Die
erste Erfindung betrifft leitfähiges
Pulver mit einer Packungsdichte in einem relativen Wert von 68 Vol.-%
oder mehr.
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Die
zweite Erfindung betrifft ebenfalls leitfähiges Pulver, wobei das leitfähige Pulver 60 bis
92 Gew.-% annähernd
kugelförmiges
und mit Silber überzogenes
Kupferpulver, von dessen Oberfläche ein
Teil mit 3 bis 30 Gew.-% Silber, basierend auf einer Menge annähernd kugelförmigen Kupferpulvers beschichtet
wurde, wobei eine Oberfläche
eines Teils einer Legierung aus Kupfer mit Silber belichtet wird, und
dessen Oberfläche
mit 0,02 bis 1,0 Gew.-% einer aliphatischen Säure, basierend auf einer Menge
des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers beschichtet ist, und wobei die Oberfläche des
Silberüberzugs einer
Glättungsbehandlung
bzw. einem Polieren unterworfen wurde und 8 bis 40 Gew.-% Silberpulver
enthält.
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Die
dritte Erfindung betrifft weiterhin leitfähiges Pulver, wobei das annähernd kugelförmige und mit
Silber überzogene
Kupferpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 bis 15 μm aufweist.
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Die
vierte Erfindung betrifft weiterhin leitfähiges Pulver, wobei das Silberpulver
eine annähernd kugelförmige oder
große
Form aufweist und eine durchschnittliche Partikelgröße von 1/15
bis 2/5 zu der des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers aufweist.
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Die
fünfte
Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Pulvers,
das die Schritte umfasst:
Beschichten wenigstens eines Teils
einer Oberfläche annähernd kugelförmigen Kupferpulvers
mit Silber in einer Menge von 3 bis 30 Gew.-% Silber, basierend auf
einer Menge des Kupferpulvers, während
wenigstens eine Oberfläche
eines Teils der Legierung aus Silber und Kupfer belichtet wird,
um annähernd kugelförmiges und
mit Silber überzogenes
Kupferpulver herzustellen,
weiterhin Beschichten einer Oberfläche des
annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen Kupferpulvers
mit einer aliphatischen Säure
in einer Menge von 0,02 bis 1,0 Gew.-% der aliphatischen Säure, basierend
auf der Menge des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers,
Unterwerfen der beschichteten Schicht aus dem
Silber einer Oberflächenglättungsbehandlung,
und
gleichmäßiges Mischen
des Kupferpulvers, das annähernd
kupferförmig
und mit Silber und einer aliphatischen Säure beschichtet ist, in einer
Menge von 60 bis 92 Gew.-%, mit Silberpulver in einer Menge von
8 bis 40 Gew.-%.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht, die den Zustand zeigt, in dem ein Durchgangsloch
und eine Oberfläche
einer Leiterplatte mit einer leitfähigen Paste bzw. einem leitfähigen Kleister
verbunden sind.
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2 ist
eine Draufsicht, die den Zustand zeigt, in dem ein Testmuster auf
einem Polyimidfilm gebildet ist.
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Eine
beschichtete Menge von Silber auf der Oberfläche des Kupferpulvers mit annähernd kugelförmiger Gestalt
liegt bevorzugt in dem Bereich von 3 bis 30 Gew.-%, bevorzugt im
Bereich von 5 bis 22 Gew.-%, noch bevorzugter im Bereich von 7,5
bis 22 Gew.-%, basierend auf der Menge des Kupferpulvers mit annähernd kugelförmiger Gestalt.
Wenn die Menge 30 Gew.-% überschreitet,
werden die Leitfähigkeit und
andere Eigenschaften nicht verbessert, und die Kosten werden hoch,
während
die Leitfähigkeit
verloren geht, wenn sie weniger als 3 Gew.-% ist.
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Eine
durchschnittliche Partikelgröße des Kupferpulvers,
das eine annähernd
kugelförmige
Gestalt aufweist und mit Silber beschichtet ist, ist bevorzugt in
dem Bereich von 2 bis 15 μm,
bevorzugter 4 bis 7 μm
in den Punkten der Handhabung wie beispielsweise Druck-, Verteil-
und Packungseigenschaft usw. und den Kosten.
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Eine
Form des Silberpulvers ist ebenfalls bevorzugt annähernd kupferförmig oder
voluminös (massiv),
weil ein Anstieg in der Viskosität
einer resultierenden Paste bzw. eines resultierenden Kleisters verhindert
werden kann. Wenn die Gestalt des Silberpulvers schuppig ist, ist
die Packungsdichte verringert, sodass die Fluidität bzw. Fließfähigkeit dazu
neigt, verringert zu werden, wenn es in Kombination mit dem annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulver verwendet wird.
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Eine
durchschnittliche Partikelgröße des Silberpulvers
ist bevorzugt in dem Bereich von 1/15 bis 2/5, relativ zu einer
durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers.
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Die
hier in der vorliegenden Beschreibung erwähnte durchschnittliche Partikelgröße kann
durch eine Partikelgrößenverteilungsmessvorrichtung
vom Laserstreuungstyp gemessen werden. In der vorliegenden Erfindung
kann eine Messung durch Verwendung von MASTERSIZER (hergestellt
von MALVERN, Japan) als eine Messvorrichtung ausgeführt werden.
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In
der vorliegenden Beschreibung bedeuten die Ausdrücke "annähernd
kupferförmig", dass das Partikel
keine genau richtige Kugel ist, aber im wesentlichen eine Kugelgestalt
aufweist, die viele Unebenheiten aufweisen kann, und ein Höhe-Breite-Verhältnis bevorzugt
in dem Bereich von 1 bis 1,5, bevorzugter 1 bis 1,3, weiterhin bevorzugt
1 bis 1,2 aufweist.
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Das
Höhe-Breiten-Verhältnis bedeutet
ein Verhältnis
des längeren
Durchmessers eines Partikels des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers zu dem kürzeren
Durchmesser des Selben (der längere
Durchmesser/der kürzere
Durchmesser). In der vorliegenden Erfindung kann das Höhe-Breite-Verhältnis durch
ein Verfahren erhalten werden, in dem Partikel des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers mit einem vernetzbaren Harz mit einer niedrigen Viskosität gut gemischt
werden, dem Gemisch erlaubt wird, zur Sedimentation der Partikel
zu stehen, das Harz als solches vernetzt bzw. gehärtet wird,
und das resultierende vernetzte bzw. gehärtete Produkt in eine senkrechte
Richtung geschnitten wird. Dann wird die Gestalt der Partikel, die
an der Schnittoberfläche
erscheinen, durch Längen
mit einem Elektronenmikroskop beobachtet, und der längere Durchmesser/der
kürzere
Durchmesser wird in Bezug auf jedes Partikel gemessen mit einer
Anzahl von wenigstens 100 Partikeln, und ein durchschnittlicher Wert
davon wird zu dem Höhe-Breite-Verhältnis gemacht.
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Der
vorstehend erwähnte
kürzere
Durchmesser kann wie folgt bestimmt werden. In Bezug auf Partikel,
die in der vorstehend erwähnten
Schnittoberfläche
erscheinen, werden verschiedene Arten paralleler Linien, die mit
der Außenoberfläche der Partikel
in Kontakt kommen, gezogen, und ein Abstand zwischen parallelen
Linien mit dem kürzesten Abstand
dieser parallelen Linien wird als der kürzere Durchmesser ausgewählt. Andererseits
ist der längere
Durchmesser ein Durchmesser, der von parallelen Linien, die senkrecht
zu den parallelen Linien sind, die den kürzeren Durchmesser bestimmen,
und den parallelen Linien erhalten wird, die mit der Außenoberfläche des
Partikels in Kontakt kommen und den längsten Abstand zwischen parallelen
Linien aufweisen. Ein Rechteck, das von diesen zwei parallelen Linien
gebildet wird, weist eine Größe auf,
in der das Partikel darin enthalten ist.
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Das
spezifische Verfahren, das in der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,
wird übrigens später beschrieben
werden.
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In
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Überziehen
der Oberfläche
des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers
mit Silber nicht spezifisch eingeschränkt, und es kann, zum Beispiel,
ein Verdrängungsaufbring-
bzw. Displacement-plating-Verfahren, ein Galvanisier-Verfahren, ein außenstromloses
Pattier-Verfahren usw. erwähnt
werden. Von diesen wird das Verdrängungsaufbring-Verfahren in
den Punkten bevorzugt verwendet, dass eine Kohäsionsfestigkeit zwischen dem
annähernd
kugelförmigen
Kupferpulver und Silber hoch ist, und laufende Kosten billig sind.
Das Silber bildet teilweise während
des vorstehend erwähnten
Beschichtungsschrittes eine Legierung mit dem annähernd kugelförmigen Kupferpulver.
In der vorliegenden Erfindung wird das Silber in einem derartigen
Zustand aufgetragen, dass die Oberfläche des Legierungsabschnitts des
Silbers und Kupfers, und die Oberfläche wenigstens eines Teils
des annähernd
kugelförmigen
Kupferpulvers frei gelegt sind. Es wird folglich Silber-Elektromigration
in der Oberfläche
des Legierungsabschnitts verhindert, der das Silber und Kupfer enthält.
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An
einem Abschnitt des annähernd
kugelförmigen
Kupferpulvers wird teilweise eine Silber-Kupfer-Legierung an der Oberfläche des
annähernd
kugelförmigen
Kupferpulvers gebildet, wenn das Silber auf das annähernd kugelförmige Kupferpulver
plattiert wird bzw. das annähernd
kugelförmige
Kupferpulver mit Silber überzogen
wird, und wenigstens ein Teil der Oberfläche der Silber-Kupfer-Legierung
und wenigstens ein Teil der Oberfläche des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers
sind in Zuständen,
dass sie ohne Silberüberzug
bzw. Plattierung mit Silber zur Außenseite frei liegen. In anderen
Worten, an der Oberfläche
des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers zusätzlich
zu der Oberfläche
des Silberüberzugs
bzw. des plattierten Silbers sind wenigstens ein Teil der Oberfläche der Silber-Kupfer-Legierung,
die an dem Silberüberzug gebildet
ist, und wenigstens ein Teil der Oberfläche des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers
frei liegend. Der freiliegende Abschnitt aus Silber- Kupfer-Legierung
an der Oberfläche
des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers verhindert Silber-Elektromigration.
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In
der vorliegenden Erfindung wird auf der Oberfläche des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, in der die Oberfläche
des annähernd
kugelförmigen
Kupferpulvers mit Silber bedeckt ist, weiterhin eine aliphatische Säure aufgebracht.
Als die in der vorliegenden Erfindung zu verwendende aliphatische
Säure wird
eine gesättigte
aliphatische Säure
wie beispielsweise Stearinsäwe,
Lauinsäure,
Caprinsäure,
Palmitinsäure usw.,
und eine ungesättigte
aliphatische Säure
wie beispielsweise Oleinsäure,
Linolsäure,
Linolensäure, Sorbinsäure usw.
verwendet.
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Eine
Beschichtungsmenge der aliphatischen Säure auf der Oberfläche des
annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers ist bevorzugt in dem Bereich von 0,02 bis 1,0 Gew.-%,
bevorzugter 0,02 bis 0,5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 0,02 bis 0,3
Gew.-%, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers. Wenn die Beschichtungsmenge der aliphatischen Säure 1,0
Gew.-% überschreitet, werden
die mit Silber überzogenen
Kupferpulverpartikel durch die Gegenwart der aliphatischen Säure wahrscheinlich
agglomeriert, sodass eine Disagglomeration schwierig wird, und eine
Kohäsionsfestigkeit
verringert wird, weil die aliphatische Säure als ein inneres Gleitmittel
wirkt. Wenn andererseits eine Beschichtungsmenge der aliphatischen
Säure weniger als
0,02 Gew.-% ist, wird es schwierig, agglomerierte Partikel der mit
Silber überzogenen
Kupferpulverpartikel voneinander zu trennen.
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Ein
Oberflächenzustand
des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers nach dem Silberüberzug
ist nicht eben, weil viele Partikelkörner des abgeschiedenen (oder
aufgebrachten) Silbers an der Oberfläche davon vorhanden sind. Wenn
es zu einer Paste bzw. einem Kleister verarbeitet wird, neigt eine
Viskosität
der Paste bzw. des Kleisters dazu, erhöht zu werden. Die Partikel werden
ebenfalls wahrscheinlich während
dem Plattierbehandlungs- oder Trocknungsschritt davon agglomeriert,
und eine Packungsdichte ist nicht so hoch, das heißt, im allgemeinen
mit einem relativen Wert von 60 Vol.-% oder weniger, insbesondere
55 Vol.-% oder weniger. Wenn das Kupferpulver einer Dissoziationsbehandlung
unter Verwendung von Zirconiumdioxidkugeln, Glaskugeln, Aluminiumoxidkugeln
usw. unterworfen wird, um die koagulierten Partikel zu disagglomerieren
und die Oberfläche
davon zu glätten,
kann eine Packungsdichte auf einen relativen Wert von 60 bis 65
Vol.-% erhöht
werden, wodurch leitfähiges
Pulver erhalten werden kann, das ebenfalls in der Fluidität bzw. Fließfähigkeit
verbessert ist. Es war jedoch extrem schwierig, die Packungsdichte
auf einen relativen Wert von 68 Vol.-% oder mehr zu erhöhen. Die
Glättung
der Oberfläche des
aufgebrachten Silbers kann übrigens
durch Verwendung, zum Beispiel, einer Kugelmühle usw. durchgeführt werden.
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In
der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Beschichtens der
Oberfläche
des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers mit einer aliphatischen Säure wie folgt ausgeführt. Das
heißt,
nach Plattierung mit Silber bzw. Silberüberzug wird Waschwasser durch
Dekantierung verworfen, und dann wird ein wasserlösliches
organisches Lösungsmittel
zu dem nassen Pulver zugegeben, und das Gemisch wird gerührt und
absetzen gelassen. Das Gemisch aus Wasser und organischem Lösungsmittel
wird durch Dekantierung verworfen, und diese Tätigkeit wird zwei- oder dreimal
wiederholt. Dann wird ein organisches Lösungsmittel, das eine vorbestimmte
Menge einer aliphatischen Säure enthält, zu dem
nassen mit Silber überzogenen
Kupferpulver zugegeben, und das organische Lösungsmittel wird durch Erwärmen getrocknet,
um ein Pulver zu erhalten, das mit einer aliphatischen Säure beschichtet
ist.
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Wenn
die Oberfläche
des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, können die
folgenden Vorzüge
erhalten werden. Das heißt, wenn
das annähernd
kugelförmige
Kupferpulver einer Silberplattierung bzw. einem Silberüberzug unterworfen
wird, wird eine in dem Kupferpulver enthaltene Wasserkomponente
in dem anschließenden Trocknungsschritt
getrocknet. Wenn die Wasserkomponente zu dieser Zeit direkt getrocknet
wird, ist jedoch eine latente Wärme
bzw. Umwandlungswärme zur
Verdampfung von Wasser groß,
sodass eine längere
Zeit zum Trocknen erforderlich ist, und leitfähige Pulverpartikel miteinander
agglomeriert sind. Wenn die Wasserkomponente jedoch vorher durch
ein hydrophiles organisches Lösungsmittel
wie beispielsweise Alkohol, Aceton usw. ersetzt wird, und das organische
Lösungsmittel
entfernt wird, dann kann eine Trocknung leicht ausgeführt werden
und eine Agglomeration der leitfähigen
Pulverpartikel wird ebenfalls verringert. Die vorliegende Erfindung
verwendet die vorstehende Tatsache, und die aliphatische Säure wird
mit dem vorstehend erwähnten
organischen Lösungsmittel
formuliert, um eine Trocknung leicht zu machen. Zudem kann durch
Festsetzen der Beschichtungsmenge der aliphatischen Säure in den Bereich,
wie vorstehend erwähnt,
und gleichmäßiges Beschichten
eine Agglomeration der annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulverpartikel leicht getrennt werden und kann ein annähernd kugelförmiges und
mit Silber überzogenes Kupferpulver,
das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, das eine
hohe Packungsdichte aufweist, erhalten werden, ohne eine Kohäsionsfestigkeit
zu erniedrigen. Zudem kann ein annähernd kugelförmiges und
mit Silber überzogenes
Kupferpulver erhalten werden, das weiterhin mit einer aliphatischen
Säure beschichtet
ist, das mit einer Harzlösung
leicht benetzbar ist.
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Als
das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende leitfähige Pulver
werden das vorstehend erwähnte
annähernd
kugelförmige
und mit Silber überzogenes
Kupferpulver, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet
ist, und Silberpulver verwendet.
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Ein
Formulierungsanteil bzw. -verhältnis
des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet
ist, und des Silberpulvers ist bevorzugt 60 bis 92 Gew.-% des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet
ist, und 8 bis 40 Gew.-% des Silberpulvers, bevorzugter 65 bis 80
Gew.-% des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist,
und 20 bis 35 Gew.-% des Silberpulvers. Wenn eine Menge des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet
ist, weniger als 60 Gew.-% ist und die des Silberpulvers 40 Gew.-% überschreitet,
verursacht die Zuverlässigkeit
in der Leitfähigkeitseigenschaft
kein Problem, aber der Migrationswiderstand ist manchmal erniedrigt,
und die Packungsdichte neigt dazu, erniedrigt zu sein. Wenn andererseits
eine Menge des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist,
92 Gew.-% überschreitet
und die des Silberpulvers weniger als 8 Gew.-% ist, ist der Migrationswiderstand
gut, aber die Packungsdichte neigt dazu, erniedrigt zu sein.
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Die
Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers ist ebenfalls
in einem relativen Wert 68 Vol.-% oder mehr. Wenn die Packungsdichte
weniger als 68 Vol.-% ist, ist die Packungsdichte gering, sodass
ein Formulierungsverhältnis
bzw. -anteil des leitfähigen
Pulvers hoch sein muss. Wenn das Formulierungsverhältnis bzw.
-anteil des leitfähigen
Pulvers hoch gemacht ist, wird eine Viskosität der leitfähigen Paste hoch. Wenn andererseits
ein Formulierungsverhältnis
bzw. -anteil des leitfähigen
Pulvers gering gemacht wird, neigen eine ausreichende Leitfähigkeit
und Zuverlässigkeit
dazu, nicht erhalten zu werden.
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Ein
relativer Wert der Packungsdichte bedeutet übrigens ein Wert, der durch
Teilen einer Rütteldichte,
die aus einem Volumen und einem Gewicht durch 100-maliges Ausführen des
Klopfens mit einem Schlag von 25 mm berechnet wird, durch eine tatsächliche
Dichte oder theoretische Dichte eines Partikels.
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Das
leitfähige
Pulver der vorliegenden Erfindung enthält Pulver, in dem die Oberfläche des
annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen Kupferpulvers
mit 0,02 bis 1,0 Gew.-% einer aliphatischen Säure, basierend auf einer Menge
des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen Kupferpulvers
beschichtet ist, und der Silberüberzug auf
dem annähernd
kugelförmigen
Kupferpulver wurde einer Glättungsbehandlung
unterworfen. Silberpulver und das annähernd kugelförmige und
mit Silber überzogenes
Kupferpulver mit gleicher durchschnittlicher Partikelgröße zu der
des Silberpulvers werden als Dispersionsmedia verwendet, und gemischt
und dispergiert, wobei eine Verformung des Silberpulvers zu dem
Zeitpunkt der Dissoziation bzw. Trennung von Partikeln der feinen
agglomerierten Silberpulverpartikel verhindert werden kann, und eine
Disagglomeration der koagulierten Partikel und gleichmäßiges Mischen
gleichzeitig ausgeführt
werden kann. Es ist dementsprechend nicht notwendig, eine Tätigkeit
des Trennens der Dispersionsmedia und des Mischpulvers auszuführen. Die
feinen Silberpulverpartikel neigen dazu, leicht agglomeriert zu werden
und verursachen wahrscheinlich eine Re-Agglomeration, sogar wenn
eine Dissoziationsbehandlung ausgeführt wird. In der vorliegenden
Erfindung werden jedoch die Dissoziationstätigkeit und die Mischtätigkeit
zweier Arten an Pulvern gleichzeitig ausgeführt, sodass ein leitfähiges Mischpulver
mit einer hohen Packungsdichte hergestellt werden kann, ohne eine
Verformung der feinen Silberpulverpartikel zu verursachen.
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Eine
Dispersions- und Mischtätigkeit
kann unter Verwendung einer Rotations- oder Vibrationsenergie, wie
beispielsweise einer Kugelmühle,
einer Pochmühle,
einem V Mischer, einer Schwingmühle usw.
leicht ausgeführt
werden. Durch Verwendung einer gleichen Vorrichtung wie vorstehend
erwähnt, können agglomerierte
feine Silberpulverpartikel durch Verwendung des annähernd kugelförmigen mit Silber überzogenen
Kupferpulvers nach Dissoziation in einem Dispersionsmedium dispergiert
und dissoziiert werden und gleichzeitig dispergiert werden. Eine Vorrichtung
und ein Verfahren, die auf das Vorstehende anzuwenden sind, sind
nicht besonders eingeschränkt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele
erläutert.
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Beispiel 1
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Ein
annähernd
kugelförmiges
und mit Silber überzogenes
Kupferpulver (680 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.,
GB05K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 5,5 μm, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0,
ein relativer Wert einer Packungsdichte: 63 Vol.-%), das hergestellt
ist durch Beschichten mit einer Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf
annähernd
kugelförmiges
Kupferpulver, anschließend
Beschichten mit Stearinsäure,
die eine aliphatische Säure
ist, darauf in einer Menge von 0,2 Gew.-%, basierend auf einer Menge
des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht
aus Silber durch eine Kugelmühle
zu einer Oberflächenbehandlung,
und 320 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers
mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 μm (hergestellt von Metalor Technologies,
U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte:
58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen
von 3 Litern gefüllt,
und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit
einer Drehzahl von 65 min–1 100 Stunden lang gemischt und
dispergiert, um ein leitfähiges
Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert einer Packungsdichte des
resultierenden leitfähigen
Pulvers war 71 Vol.-%. Ein Verhältnis
einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers
und der des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen Kupferpulvers
war ebenfalls 1,4/5,5.
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Andererseits
wurden 38 Gewichtsteile eines Alkoxylgruppen-haltigen Phenolharz
vom Resoltyp (ein Probeprodukt, das von Hitachi Chemical Co., Ltd.
hergestellt ist, wobei eine Kohlenstoffanzahl der Alkoxylgruppe 4 ist,
ein Alkoxylationsgrad: 65 %, massegemittelte Molekülmasse:
1.200), 57 Gewichtsteile eines Epoxyharzes vom Bisphenol F-Typ mit
einem Epoxyequivalent von 170 g/eq (erhältlich von Mitsui Chemicals
Inc., Epomic R110, Markenname) und 5 Gewichtsteile 2-Phenyl-4-methylimidazol (erhältlich von
Shikoku Corp., Curesol 2P4MZ, Markenname) gleichmäßig gemischt,
um ein Bindemittel herzustellen.
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Zu
50 g des vorstehend erhaltenen Bindemittels wurden 450 g des vorstehend
erhaltenen leitfähigen
Pulvers und 15 g Ethylcarbitol als ein Lösungsmittel zugegeben, und
das Gemisch wurde mit einem Rührer
und drei Mischwalzen gemischt und dispergiert, um eine leitfähige Paste
bzw. einen leitfähigen Kleister
zu erhalten. Eine Viskosität
der leitfähigen Paste
bzw. des leitfähigen
Kleisters war 350 dPa·s bei
25 °C, und
ihre bzw. seine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index
von 4,6.
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Dann
wurde durch Verwendung der leitfähigen
Paste bzw. des leitfähigen
Kleisters, die bzw. der wie vorstehend erwähnt erhalten, ein Testmuster 7 auf
einen Polyimidfilm 6 gedruckt, in 2 gezeigt, und
nach Platzierung des Materials in einen Ofen, wurde er über 13 Minuten
auf 170 °C
erwärmt
und einer Wärmebehandlung
bei der gleichen Temperatur für
1 Stunde unterworfen, um ein Testsubstrat herzustellen.
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Wenn
ein Folienwiderstand des Leiters in Bezug auf das resultierende
Testsubstrat gemessen wurde, betrug er 95 mΩ/sq. Dieses Testsubstrat wurde
zu einem Vertrauenstest in einem Test mit einer konstanten Temperatur
und konstanten Feuchtigkeit für
4.000 Stunden und einem Gasphasen-Wärmeschocktest für 3.00 Zyklen
unterworfen. Als eine Folge waren geänderte Verhältnisse des Schaltungswiderstands
10,4 % bzw. 9,1 %. In dem vorstehend erwähnten Test mit konstanter Temperatur
und konstanter Feuchtigkeit wurde das Substrat bei 85 °C und 85
relativer Feuchtigkeit gelagert, und der Gasphasen-Wärmeschocktest
wurde bei –65 °C für 30 Minuten
und 125 °C
für 30
Minuten als ein Zyklus (hierin nachstehend der gleiche) durchgeführt.
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Auf
einem Glassubstrat mit einer Dicke von 1,0 mm wurde ebenfalls ein
Muster für
einen Migrationswiderstandstest von Blatt- bzw. Kamm-förmigen Elektroden
mit einem Abstand zwischen Elektroden von 2,0 mm gedruckt, und eine
Wärmebehandlung wurde
unter den gleichen Bedingungen, wie vorstehend erwähnt, ausgeführt, um
den Film zu vernetzen bzw. zu härten,
und ein Substrat für
einen Migrationswiderstandsfilm herzustellen. Der Migrationswiderstand
des Testsubstrats wurde durch ein Wassertropfenverfahren (hier nachstehend
das gleiche) getestet. Das heißt,
ein Filterpapier wird auf die Elektroden des Testsubstrats platziert
und nach Benetzung des Filterpapiers durch tropfenweise Zugeben
von destilliertem Wasser wurde ein Kurzschlussstrom durch Anlegen
einer Gittervorspannung von 20 V an die Elektroden gemessen. Als
eine Folge des Messens war eine Zeit, bis der Kurzschlussstrom 500
mA (hierin nachstehend als "Kurzschlusszeit" bezeichnet) wurde,
5 Minuten und 50 Sekunden, die ungefähr 13 Mal einer Silberpaste
(26 Sekunden) unter Verwendung von Silberpulver als das leitfähige Pulver
war, wodurch gute Resultate erhalten werden können.
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Ein
spezifisches Messverfahren des Höhe-Breite-Verhältnisses
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist übrigens
nachstehend gezeigt. 8 g eines Hauptmittels (Nr. 10-8130) eines
Epoxyharzes (erhältlich
von BUHLER Co.) mit einer geringen Viskosität und 8 g eines Härtungs-
bzw. Vernetzungsmittels (Nr. 10-8132) werden gemischt, 2 g leitfähiges Pulver wurde
damit gemischt, und das resultierende Gemisch wurde gut dispergiert.
Das Gemisch wurde als solches unter Vakuum bei 25 °C entgast
und dann wurde ihm erlaubt, unter den Bedingungen bei 25 °C 10 Stunden
lang zu stehen, um Partikel abscheiden zu lassen, und das Gemisch
wurde vernetzt bzw. gehärtet.
Danach wurde das resultierende gehärtete bzw. vernetzte Produkt
in die senkrechte Richtung geschnitten, die Schnittfläche wurde
durch ein Elektronenmikroskop aufs 1000-fache vergrößert und
in Bezug auf 150 Partikel, die an der Schnittfläche erschienen, wurden ihr
längerer
Durchmesser/kürzerer Durchmesser
erhalten. Der durchschnittliche Wert davon wurde zu einem Höhe-Breite-Verhältnis gemacht.
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Beispiel 2
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610
g des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt
war, und 390 g annähernd
kugelförmigen
Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0.95 μm (erhältlich von
Tokuriki Kagaku Kenkyusho, AgS-052L, Markenname, relativer Wert
einer Packungsdichte: 51 Vol.-%) wurden ausgewogen, und Mischen
und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die
gleich ist zu der in Beispiel 1 verwendeten, unter den gleichen
Bedingungen wie die von Beispiel 1 150 Stunden lang ausgeführt, um leitfähiges Pulver
zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers
betrug in einem relativen Wert 69 Vol.-%. Ein Verhältnis einer durchschnittlichen
Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers
und der des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers war 0,95/5,5.
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Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand des leitfähigen
Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats 86 mΩ/sq.
Geänderte Verhältnisse
der Schaltungswiderstände
nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit
und dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 8,7 % bzw. 7,3 %.
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Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
9 Minuten und 10 Sekunden, was ebenfalls 20-fach oder noch länger als
die der Silberpaste bzw. des Silberkleisters war.
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Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste
bzw. Kleisters war 470 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,9.
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Beispiel 3
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770
g des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt
war, und 230 g annähernd
kugelförmigen
Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,0 μm (erhältlich von
FUKUDA METAL FOIL & POWDER
CO., LTD., AgC-1561, Markenname, relativer Wert einer Packungsdichte:
56 Vol.-%) wurden ausgewogen, und Mischen und Dispergieren wurde
durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die gleich zu der in Beispiel
1 verwendeten ist, unter den gleichen Bedingungen wie die von Beispiel
1 200 Stunden lang ausgeführt,
um leitfähiges
Pulver zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers
betrug in einem relativen Wert 71 Vol.-%. Ein Verhältnis einer
durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers
und der des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers war 1,0/5,5.
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Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand des leitfähigen
Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats 90 mΩ/sq.
Geänderte Verhältnisse
der Schaltungswiderstände
nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit
und dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 8,9 % bzw. 7,8 %.
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Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
9 Minuten und 40 Sekunden, was ebenfalls 20-fach oder noch länger als
die der Silberpaste bzw. -kleisters war.
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Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste
bzw. Kleisters war 330 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,5.
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Beispiel 4
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Ein
annähernd
kugelförmiges
und mit Silber überzogenes
Kupferpulver (700 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.,
GB10K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 10,8 μm, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0,
ein relativer Wert einer Packungsdichte: 64 Vol.-%), das hergestellt
ist durch Beschichten mit einer Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf
annähernd
kugelförmiges
Kupferpulver, anschließend
Beschichten mit Stearinsäure,
die eine aliphatische Säure
ist, darauf in einer Menge von 0,05 Gew.-%, basierend auf einer
Menge des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht
aus Silber durch eine Kugelmühle
zu einer Oberflächenbehandlung,
und 300 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers
mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 μm (hergestellt von Metalor Technologies,
U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte:
58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen
von 2 Litern gefüllt,
und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit
einer Drehzahl von 56 min–1 90 Stunden lang gemischt
und dispergiert, um ein leitfähiges
Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert einer Packungsdichte des
resultierenden leitfähigen
Pulvers war 76 Vol.-%. Ein Verhältnis einer
durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers
und der des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen Kupferpulvers
war ebenfalls 1,4/10,8.
-
Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand der leitfähigen
Paste bzw. Kleister wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats 75 mΩ/sq.
Geänderte
Verhältnisse
der Schaltungswiderstände
nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit
und dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 6,5 % bzw. 5,8 %.
-
Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
9 Minuten und 50 Sekunden, was ebenfalls 20-fach oder noch länger als
die der Silberpaste bzw. des Silberkleisters war.
-
Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste
bzw. Kleister war 420 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,3.
-
Beispiel 5
-
Ein
annähernd
kugelförmiges
und mit Silber überzogenes
Kupferpulver (800 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.,
GB10K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 11,2 μm, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0,
ein relativer Wert einer Packungsdichte: 63 Vol.-%), das hergestellt
ist durch Beschichten mit einer Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf
annähernd
kugelförmiges
Kupferpulver, anschließend
Beschichten mit Oleinsäure,
die eine aliphatische Säure
ist, darauf in einer Menge von 0,1 Gew.-%, basierend auf einer Menge
des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht
aus Silber durch eine Kugelmühle
zu einer Oberflächenbehandlung,
und 200 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers
mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 μm (hergestellt von Metalor Technologies,
U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte:
58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen
von 2 Litern gefüllt,
und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit
einer Drehzahl von 56 min–1 90 Stunden lang gemischt
und dispergiert, um ein leitfähiges
Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert der Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers
war 76 Vol.-%. Ein Verhältnis
einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers
und der des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers war ebenfalls 1,4/11,2.
-
Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand der leitfähigen
Paste bzw. Kleisters wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats 84 mΩ/sq.
Geänderte
Verhältnisse
der Schaltungswiderstände
nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit
und dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 8,6 % bzw. 7,9 %.
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Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
9 Minuten und 50 Sekunden, was ebenfalls 20-fach oder noch länger als
die der Silberpaste bzw. -kleisters war.
-
Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste
bzw. Kleisters war 400 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,2.
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Beispiel 6
-
Ein
annähernd
kugelförmiges
und mit Silber überzogenes
Kupferpulver (910 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.,
GB10K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 11,6 μm, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0,
ein relativer Wert einer Packungsdichte: 64 Vol.-%), das hergestellt
ist durch Beschichten mit einem Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf
annähernd
kugelförmiges
Kupferpulver, anschließend
Beschichten mit Stearinsäure,
die eine aliphatische Säure
ist, darauf in einer Menge von 0,05 Gew.-%, basierend auf einer
Menge des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht
aus Silber durch eine Kugelmühle
zu einer Oberflächenbehandlung,
und 90 g annähernd
kugelförmigen
Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 μm (hergestellt
von Metalor Technologies, U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer
Wert einer Packungsdichte: 58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine
Kugelmühle
mit einem Innenvolumen von 2 Litern gefüllt, und die Materialien wurden
durch Drehen der Kugelmühle
mit einer Drehzahl von 56 min–1 90 Stunden lang gemischt
und dispergiert, um ein leitfähiges
Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert der Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers
war 68 Vol.-%. Ein Verhältnis
einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers
und der des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers war ebenfalls 1,4/11,6.
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Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand des leitfähigen
Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats 97 mΩ/sq.
Geänderte Verhältnisse
der Schaltungswiderstände
nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit
und dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 9,6 % bzw. 9,7 %.
-
Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
14 Minuten und 30 Sekunden, was ebenfalls 30-fach oder noch länger als
die der Silberpaste bzw. -kleisters war.
-
Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste
bzw. Kleisters war 400 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 3,5.
-
Beispiel 7
-
Ein
annähernd
kugelförmiges
und mit Silber überzogenes
Kupferpulver (600 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd.,
GB10K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 10,8 μm, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0,
ein relativer Wert einer Packungsdichte: 63 Vol.-%), das hergestellt ist
durch Beschichten mit einer Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf
annähernd
kugelförmiges
Kupferpulver, anschließend
Beschichten mit Stearinsäure,
die eine aliphatische Säure
ist, darauf in einer Menge von 0,3 Gew.-%, basierend auf einer Menge
des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht
aus Silber durch eine Kugelmühle
zu einer Oberflächenbehandlung,
und 400 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers
mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 μm (hergestellt von Metalor Technologies,
U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte:
58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen
von 2 Litern gefüllt,
und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit
einer Drehzahl von 56 min–1 90 Stunden lang gemischt
und dispergiert, um ein leitfähiges
Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert der Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers
war 74 Vol.-%. Ein Verhältnis
einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers
und der des annähernd kugelförmigen und
mit Silber überzogenen
Kupferpulvers war ebenfalls 1,4/10,8.
-
Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand des leitfähigen
Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats 68 mΩ/sq.
Geänderte Verhältnisse
der Schaltungswiderstände
nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit
und dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 4,7 % bzw. 5,2 %.
-
Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
6 Minuten und 50 Sekunden, was ebenfalls 15-fach oder noch länger als
die der Silberpaste bzw. -kleisters war.
-
Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste
bzw. Kleisters war 510 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,5.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
450
g des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt
war, und 50 g annähernd
kugelförmigen,
in Beispiel 1 verwendeten Silberpulvers wurden ausgewogen, und Mischen
und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die
gleich zu der in Beispiel 1 verwendeten ist, unter den gleichen
Bedingungen wie die von Beispiel 1 100 Stunden lang ausgeführt, um
leitfähiges
Pulver zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers betrug
in einem relativen Wert 60 Vol.-%.
-
Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand des leitfähigen
Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats so extrem hoch wie 340 mΩ/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach
dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und
dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 88,2 % bzw. 105,3 %, die beträchtlich hohe Werte im Vergleich
zu jenen der Beispiele 1 bis 3 sind.
-
Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
13 Minuten und 50 Sekunden, was ebenfalls 30-fach oder noch länger als
die der Silberpaste bzw. -kleisters war.
-
Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste
bzw. Kleisters war 420 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 3,5.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
900
g des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt
war, und 100 g annähernd
kugelförmigen,
in Beispiel 3 verwendeten Silberpulvers wurden ausgewogen, und Mischen
und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die
gleich zu der in Beispiel 1 verwendeten ist, unter den gleichen
Bedingungen wie die von Beispiel 1 200 Stunden lang ausgeführt, um leitfähiges Pulver
zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers betrug
in einem relativen Wert 67 Vol.-%.
-
Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand des leitfähigen
Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats 70 mΩ/sq.
Geänderte Verhältnisse
der Schaltungswiderstände
nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit
und dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 5,1 % bzw. 4,5 %.
-
Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
4 Minuten und 40 Sekunden, was ebenfalls etwa 10-fach oder noch
länger
als die der Silberpaste bzw. -kleisters war.
-
Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen Leitfähigen Paste
bzw. Kleisters war 520 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 3,9.
-
Vergleichsbeispiel 3
-
550
g des annähernd
kugelförmigen
und mit Silber überzogenen
Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt
war, und 450 g annähernd
kugelförmiges,
in Beispiel 2 verwendetes Silberpulver wurden ausgewogen, und Mischen
und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die
gleich zu der in Beispiel 1 verwendeten ist, unter den gleichen
Bedingungen wie die von Beispiel 1 200 Stunden lang ausgeführt, um
leitfähiges
Pulver zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers betrug
in einem relativen Wert 63 Vol.-%.
-
Unter
Verwendung des leitfähigen
Pulvers, das wie vorstehend erwähnt
erhalten wurde, wurde eine leitfähige
Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und
Migrationswiderstand des leitfähigen
Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand
des Testsubstrats 70 mΩ/sq.
Geänderte Verhältnisse
der Schaltungswiderstände
nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit
und dem Gasphasen-Wärmeschocktest,
die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden,
waren 5,1 % bzw. 4,5 %.
-
Wenn
das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit
4 Minuten und 40 Sekunden, was 10-fach oder noch länger als
die der Silberpaste war.
-
Eine
Viskosität
der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste
bzw. Kleister war 870 dPa·s
bei 25 °C,
und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 5,3.