JP2001043733A

JP2001043733A - 導電体組成物

Info

Publication number: JP2001043733A
Application number: JP11215457A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Hasegawa; 成雄長谷川; Yuichi Baba; 雄一馬場
Original assignee: Ishifuku Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Ishifuku Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】基体上に所望の導電被膜を形成するが、半田の
接合力を向上し、濡れ性アップを図るようにする。【手段】導電体として銀、パラジウム、白金を所定量含
有する導電体組成物において、銅を１〜３重量％を含む
銀、銅の共沈殿粉末に、パラジウム、又は、白金粉末の
一種以上を０．１〜１重量％を含み、結合材としてガラ
スフリットを含有して、該導電体組成物において、銅粉
末の１〜３重量％、及び、マンガン粉末の１〜３重量％
を添加する。【効果】Ａｇ粉末にＣｕを共沈澱粉末化させて、Ａｇ−
Ｃｕ共沈澱粉末を用いることにより、低濃度Ｐｄ、又
は、低濃度Ｐｔでもエージング強度が大で、濡れ性を有
し、食われ耐性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、例えば、電気回路を
作成するに当たり、半田付けをした状態を高温下で放置
したエージングの接着強度大きく、半田濡れ性、及び、
半田食われ耐性に優れたようにした導電体組成物の技術
分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、セラミックス基体上に導電回路
や電極等の導電性被膜を形成するため例示するに、特公
昭５５ー３３７８８号公報や特開平１０−１０６３４９
号公報、特開平１−１３７５１６号公報に見られる如
く、導電体粉末として、Ａｇ，Ｐｄ，Ｐｔ等の単体、合
金、混合物を８０〜９８重量％、軟化点４００〜７６０
℃のガラス粉末２〜１０重量％、及び、酸化ビスマス粉
末２〜１０重量％を含有する固形分を有機質のビヒクル
に分散させたぺースト状組成物が用いられている。

【０００３】このような組成物を、前記他の特許発明と
してセラミックス基体上に所望のパターンで、スクリー
ン印刷法、転写法等の手段により塗布し、６００〜９０
０℃の温度で焼成することにより所望の導電性被膜を形
成させるようにしているが、上記組成物中のガラス粉末
は導電体粉末をセラミックス基体上に固着するための結
合材として機能し、酸化ビスマス粉末は導電体粉末とガ
ラス、及び、ガラスとセラミックス基体との濡れ性を改
善すると共に導電性被膜とセラミックス基体との接着強
度を向上させる機能を有してはいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これら従来の導電性被
膜は半田付けをした状態で高温度で放置（エージングと
呼ぶ）した場合、被膜とセラミックス基体との接合力が
低下するのが正常で、Ａｇのみではエージング後の接合
強度が０近く迄低下することが分かっており、これに対
しＰｄ、又は、Ｐｔの添加はエージング後の接合強度の
改善に効果はあるが、その使用はコスト的に高価であ
り、コスト上昇のデメリットを招くために極力Ｐｄ、又
は、Ｐｔの所定量の使用を抑制し、少量の添加でも同様
の改善が得られる組成物を開発することが求められてい
る。

【０００５】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づくＰｄ、又は、Ｐｔ添加の問題点を解決すべき技術
的課題とし、少量１％以下のＰｄ、又は、Ｐｔを混合し
た導電体粉末を用いた場合でも、より充分なエージング
強度や半田性に優れた被膜形成組成物を得ることが出来
るようにして導電体産業に於ける基本技術利用分野に益
する優れた導電体組成物を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述
課題を解決するために、導電体として銀、パラジウム、
白金を所定量含有する導電体組成物において銅を１〜３
重量％を含む銀、銅の共沈澱粉末にパラジウム粉末又は
白金粉末を一種以上の０．１〜１重量％を含み、結合材
としてガラスフリットを含有していることを基幹とし、
更に、該導電体組成物において、銅粉末の１〜３重量
％、及び、マンガン粉末の１〜３重量％を添加するよう
にした技術的手段をも講じたものである。。

【０００７】

【作用】導電体粉末のうちＡｇ粉末中のＣｕを１〜３％
としたＡｇ−Ｃｕ共沈澱粉末としたところにポイントが
あり、さらにこれらの共沈澱粉末にＣｕ粉末１〜３％マ
ンガン粉末１〜３％との添加混合した点にもポイントが
ある。

【０００８】上記構成において、Ａｇ粉末中にＣｕを分
散混入させた共沈澱粉末を利用することで、Ｃｕが分散
混入されたＡｇ粉末はＡｇ、及び、Ｃｕを含む酸性溶液
を中和してＡｇ、及び、Ｃｕの水酸化物を共沈澱させ、
その共沈澱物を液中で還元することにより得られた水溶
液中のＡｇ、及び、Ｃｕ濃度を適宜選択することで任意
のＣｕ含有率のＡｇ粉末が得られるようにし、例えば、
硝酸銀、及び、硝酸銅を所定の割合で含有する水溶液に
炭酸ソーダを添加して、ＰＨ１０とすれば、Ａｇ、及
び、Ｃｕの水酸化物が共沈澱するようにしたものであ
る。

【０００９】次いで、この溶液にナトリウムボロハライ
ド等を加えれば還元されて、Ｃｕが分散混入されたＡｇ
粉末が得られるようになり、この方法によれば、Ｃｕは
メタルの形でＡｇ粉末中に分散混入した状態で得られ
る。

【００１０】この時、Ａｇ粉末中にＣｕが１〜３重量％
になるように含有される必要があるが、Ｃｕが１％以下
ではエージング性が低下し、３％以上で半田の濡れ性が
悪くなるからということが実験により知見されたからで
ある。

【００１１】尚、Ａｇ−Ｃｕ共沈澱粉末にＣｕ粉末とマ
ンガン粉末を添加することによって半田の有するもう一
つの特性である所謂半田食われ性の改善する効果があ
り、エージング特性、半田濡れ性を維持しながら半田の
食われ性をも向上させるためには、猶、固形分中の導電
体粉末以外のガラスフリット、Ｃｕ粉末、Ｍｎ粉末、及
び、その他の組成を含む金属酸化物からなるフリットの
合計の量が多い場合は半田性、特に、半田の濡れ性が低
下するので、１５重量％以下がよいものである。

【００１２】更に、固形分中Ｃｕメタル粉末の１〜３
％、及び、Ｍｎ粉末の１〜３％の添加組合わせがよく、
導電体粉末とガラス粉末、及び、その他の添加物は有機
ビヒクルと混練されてペースト状の組成となり、この組
成物は２００メッシュのステンレスクリーンで基体に所
定に塗布印刷される。

【００１３】したがって、用いる粉末は１０μｍ以下の
粒径からなる、平均で２μｍ以下が適しているものであ
る。

【００１４】尚、有機ビヒクルとしてはターピネオール
等の溶媒にエチルセルローズを溶かしたものを使用す
る。

【００１５】又、上述構成において、エージング強度が
低下する原因としては半田成分の錫が被膜中に拡散して
Ａｇ金属間化合物を形成して、Ｓｎ−Ａｇの化合物が生
長してガラス層を破壊するものと考えられているが、こ
の出願の発明の方法によると、ＣｕがＡｇ粉末中に取り
込まれているためにＳｎ−Ａｇの化合物の形成を阻害し
て、その結果としてエージング強度の低下が防がれて改
善されるものと思考される。

【００１６】

【発明が実施しようとする形態】次に、この出願の発明
の実施しようとする形態を実施例の態様として説明すれ
ば以下の通りである。

【００１７】導電体粉末として、Ｃｕの０．５〜５．０
重量％を含有する各種共沈澱粉末Ａｇ−Ｃｕと少量のＰ
ｄ、又は、Ｐｔの０．５重量％、及びフリットとしては
軟化点５８０℃の硼珪酸ガラスの粉末にビスマスを主成
分とした他の金属酸化物からなるフリット、並びに、Ｃ
ｕ、Ｍｎの粉末を用いて、これら固形分を各種の割合で
配合し、固形分配合を８０重量部、有機ビヒクル２０重
量部のペーストを作成した。

【００１８】有機ビヒクルには溶媒としてターピネオー
ルを樹脂としてエチルセルローズを用い、又、本願発明
との比較のために従来組成のＡｇ粉末にＣｕとＭｎ粉末
を混合したペーストを作成した。

【００１９】上記ペースト組成物をアルミナ基板上にテ
ストパターンでスクリーン印刷し、ピーク温度８５０
℃、ピーク時間１０分、全焼成サイクル６０分でベルト
式焼成炉で焼成し、テストパターン焼成膜について次ぎ
のような試験を行った。（イ）接着強度２mm角のパターン上に直径０．６mmφの錫メッキ銅線を
３７Ｐｂ／６３Ｓｎ半田を用いて半田付けをして垂直方
向へ引張って、剥離して剥離時に引張力を得る。
（ロ）エージング強度上述と同様にして錫メッキ銅線を半田付けした基板を１
５０℃恒温槽中に２４〜２００時間放置した後に前記と
同様の剥離試験に供する。（ハ）半田の濡れ性１０mm角のパターン上にフラックス（タムラ化研ＦＡＬ
ー４）（商品名）を塗布して直径２mmφの３７Ｐｂ／６
３Ｓｎｄ半田ボールをのせ、２２０℃の半田浴上に浮か
べて半田が溶け始めてから２０秒保持した後、冷却して
から拡大鏡下ノギスで２ケ所の径の測定を行い、平均値
χより拡がりの面積を次式より求める。 χ−２．０／２．０×１００＝拡がり（％）（ニ）半田食れ耐性８５０℃焼成したテストピースを複数枚作製して試験に
供した。テストピースの一つを２２０℃に設定した３７
Ｐｂ／６３Ｓｎ半田浴上に置き、余熱してから半田浴に
浸漬する。浸漬時間を１回１秒として、浸漬回数毎に導
体回路の抵抗値を測定する。抵抗値が無限大になった時
の浸漬回数で食れ耐性の比較をした。各試験の項目にお
ける合格点は、接着強度４・以上、エージング強度２・
以上（２００時間）、半田濡れ性７０％以上、半田食わ
れ耐性は１０回以上である。

【００２０】以上、ぺースト組成、及び、試験結果をま
とめて、次の表１に示した。

【表１】

【００２１】表１より、Ａｇ−Ｃｕ共沈澱粉末中のＣｕ
％が０．５％ではエージング強度低く（試料Ｎｏ．１
０）、又、Ｃｕが４％を超えると、半田濡れ性が低下し
てくるので（試料Ｎｏ．１２）、Ｃｕ１〜３％が良い。
（試料Ｎｏ．１〜３）

【００２２】更に、Ａｇ−Ｃｕ共沈澱粉末のＣｕが１〜
３％の導電体粉末に、Ｃｕ、及び、更にＭｎ粉末の添加
をすると、添加しない場合より半田食われ耐性が向上す
ることが分かる。（試料Ｎｏ．４〜９）この場合、ＣｕとＭｎの添加の合計が６％を超えると、
半田濡れ性は低下する。（試料Ｎｏ．１１）又、Ｐｄの代わりにＰｔを加えた場合もＰｄ混合と同様
に高い特性が得られた。（試料Ｎｏ．９）比較例としてＡｇ粉末にＣｕ、及び、Ｍｎと粉末を混合
した場合は本願発明よりエージング特性が劣る。（試料
Ｎｏ．１３）

【００２３】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、Ａｇ粉
末にＣｕを共沈澱粉末化させてからなるＡｇ−Ｃｕ共沈
澱粉末を用いた導電体組成物と、更に、この組成物にＣ
ｕ粉末、及び、Ｍｎ粉末を添加組合わせることにより、
低濃度Ｐｄ、又は、低濃度のＰｔでもエージング強度大
きく、半田濡れ性や半田食われ耐性に優れた導電体組成
物が得られた。

【００２４】尚、この出願の発明が従来の高Ｐｄ、高Ｐ
ｔでも、又は、ＡｇやＰｄ、及び、ＡｇやＰｔの合金の
形での添加でも同様の効果を有することは言うまでもな
い。

フロントページの続きＦターム(参考） 4E351 AA07 BB01 BB31 CC12 CC22 DD04 DD05 DD18 DD20 DD21 DD52 EE02 EE10 EE27 GG15 GG16 5G301 DA03 DA06 DA08 DA11 DA12 DA34 DD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電体として銀、パラジウム、白金を所定
量含有する導電体組成物において、銅を１〜３重量％を
含む銀、銅の共沈殿粉末に、パラジウム、又は、白金粉
末の一種以上を０．１〜１重量％を含み、結合材として
ガラスフリットを含有して成ることを特徴とする導電体
組成物。
【請求項２】上記請求項１記載の導電体組成物におい
て、銅粉末の１〜３重量％、及び、マンガン粉末の１〜
３重量％を添加したことを特徴とする導電体組成物。