JP2001266641A - 導電体組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の導電性被膜の半田付け状態でのエージン
グの場合、銀のみを用いても充分なエージング強度が得
られ、良好な半田性が得られるようにする。 【手段】導電体粉末としてＣｕ０．５〜５．０重量％を
含有する共沈殿物粉末Ａｇ−Ｃｕに、５８０℃の硼硅酸
ガラス粉末にビスマスを主成分とした他の金属酸化物と
から成るフリット並びに銅，マンガン粉末を用いてこれ
らを配合して固形分配量を８０重量％、有機ビヒクル２
０重量部のペーストに生成する。 【効果】高価なＰｄやＰｔの添加を必要とせず、エージ
ング強度が大で良好な半田濡れ性、半田食われ性に優れ
た導電体組成物を得る。

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、電気回路等
を作成するに際し、半田付けをした状態で高温下にて放
置（以下「エージング」と称する）の接着強度を大き
く、半田濡れ性及び半田食われ耐性に優れるようにした
導電性組成物耐性構造の技術分野に属する

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、市民生活，産業社会の高度
の電気，電子技術は見るべきものがあり、したがって、
電気回路等が極度に発達しており、例えば、セラミック
ス基体上に導電回路や電極等の導電被膜を形成する技術
について例示すると、特公昭５５−３３７８８号公報、
特開平１０−１０６３４９号公報並び、特開平１−１３
７５１６号公報発明等があるが、これらの公報発明に見
られる如く、導電体粉末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ビヒクルに分散
させたペースト状組成物が用いられている。

【０００３】かかる組成物を上記の特許公報記載の発明
としてセラミックス等の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〜
９００℃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
粉末はセラミックス基体上に固着するがための結合材と
して機能し、酸化ビスマス粉末は導電体とガラスとがセ
ラミックス基体との間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
をも有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の導電性被
膜は半田付けをした状態でエージングした場合、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あ
り、銀のみではエージング後の接合強度が零近く迄低下
する欠点が分かっており、これらに対処するにＰｄ，又
は，Ｐｔの添加はエージング強度の改善には効果はある
ものの、その使用はコスト上昇を招く不利点があった。

【０００５】このためにＡｇのみでエージング強度が十
分に得られる導電性被膜の開発が要請されていたがまだ
なされていないという難点があった。

【０００６】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上記導電性被膜
の問題点を解決すべき技術的課題とし、導電成分として
銀のみを用いた場合でも充分なるエージング強度が得ら
れ、さらに半田性にも秀れるようにして電気産業におけ
る半田技術利用分野に益する優れた導電性組成物を提供
せんとするものである。

【０００７】

【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、導電体として銀を所定量含有す
る導電体組成物であって、銅を１〜３重量％含む銀と銅
との共沈殿粉末に、ガラスフリットを結合材として含有
していることを基幹とし、而して該導電組成物におい
て、銅粉末の１〜３重量％を添加するようにし、更に
は、マンガン粉末の１〜３重量％をも添加するように
し、加えて上記銅粉末の添加なしにマンガン粉末１〜３
％のみを添加するようにした技術的手段を講じたもので
ある。

【０００８】

【作用】導電体粉末のうち銀粉末中の銅を１〜３重量％
としてＡｇ−Ｃｕ共沈殿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殿粉末に銅粉末の１〜３％、
マンガン粉末１〜３重量％を添加混合した点にもポイン
トがあり、更に上記銅粉末１〜３％を添加なしで、マン
ガン１〜３％のみを添加するようにすることにもポイン
トがあるようにしたものである。

【０００９】

【発明の効果】上述構成において、Ａｇ粉末中にＣｕ粉
末を分散混入させた共沈殿粉末を利用することに特徴が
あり、その銅粉末が分散混入されたＡｇ粉末を得るため
にはＡｇ及びＣｕを含む硝酸溶液を中和してＡｇ及びＣ
ｕの水酸化物を沈殿させ、その共沈殿物を液中で還元す
ることにより得られる。

【００１０】水溶液中のＡｇ及びＣｕ粉末の濃度を適宜
選択することで任意のＣｕ粉末含有率のＡｇ粉が得られ
るようにし、例えば、硝酸銀及び硝酸銅を所定割合で含
有する水溶液に炭酸ソーダを添加して、PH１０にすれば
Ａｇ及びＣｕの水酸化物が共沈殿するようにしたもので
ある。

【００１１】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粉末が分散混入され
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粉末中に分散混入された状態で
得られる。

【００１２】この時、Ａｇ粉末中のＣｕ粉末が１〜３重
量％になるように含有される必要があるが、実験によれ
ばＣｕ粉末が１％以下ではエージング強度が低下し、３
％以上でも半田の濡れ性が悪くなることが知見されるか
らである。

【００１３】尚、Ａｇ−Ｃｕ共沈殿粉末に銅粉末とマン
ガン粉末共に添加することにより半田の有するもう一つ
の特性であるいわゆる半田食われ耐性を改善する効果が
あり、エージング強度、半田濡れ性を維持しながら半田
食われ耐性を向上させるためには、尚、固形分中の導電
体粉末以外のガラスフリット，銅粉末，マンガン粉末、
及び、その他の成分を含む金属酸化物から成るフリット
の合計量が多い場合は、半田性、就中、半田濡れ性が低
下するので、１５重量％以下がよいことが実験から分か
る。

【００１４】更に固形分中の銅粉末の１〜３％及び、マ
ンガンの１〜３％の添加物の組合せがよく、導体粉末と
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
れてペースト状組成になり、この組成物は２００メッシ
ュのステンレススクリーンで基体に対し所定に塗布印刷
される。

【００１５】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以下が適していることが実験
により分かった。

【００１６】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。

【００１７】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中の錫が被膜中に拡散し
て銀との金属間化合物を形成するためであり、これに対
してＡｇとＣｕの共沈殿粉末は、Ｓｎ−Ａｇの化合物の
生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。

【００１８】

【発明が実施しようとする形態】次ぎに、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。

【００１９】まず、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殿粉末Ａｇ−Ｃｕと軟
化点５８０℃の硼硅酸ガラス粉末にビスマスを主成分と
した他の金属酸化物とから成るフリット並びに銅、マン
ガン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。

【００２０】有機ビヒクルには溶媒としてターピネオー
ルを、樹脂としてはエチルセルローズを用い、又この出
願の発明との比較のために従来の組成の銀粉末に銅，マ
ンガン粉末を混合したペーストを比較例として作成し
た。

【００２１】上記ペースト組成物をアルミナ基板上に所
定のテストパターンでスクリーン印刷し、ピーク温度８
５０℃、ピーク時間１０分、全サイクル６０分でベルト
焼成炉で焼成し、そのテストパターン焼成膜については
次のような試験を行う。

【００２２】（イ）接着強度 ２ｍｍ角のパターン上に直径０．６ｍｍφ中の錫メッキ
銅線を３７Ｐｂ／６３Ｓｎの半田を用いて半田付けをし
て垂直方向に引張って剥離した時の張力を得るようにす
る。

【００２３】（ロ）エージング強度 上述同様に錫メッキ銅線を半田付けしてから基板を１５
０℃の恒温槽中に２４〜２００時間放置した後に前述態
様と同様の剥離試験に供する。

【００２４】（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ＦＡ
Ｌ−４：商品名）を塗布して直径２ｍｍφの３７Ｐｂ／
６３Ｓｎの半田ボールを乗せ、２２０℃の半田浴上にそ
の基板を浮かべて、該半田ボールが溶け始めてから２０
秒間保持した後に冷却してから拡大鏡下ノギスで２カ所
の径の測定を行い、平均値Ｘより拡がりの面積を次式よ
り求める。 （Ｘ − ２．０）／２．０ ｘ １００ ＝ 拡が
り （％）

【００２５】（ニ）半田の食われ耐性 ８５０℃で焼成したテストピースを複数枚作製して試験
に供する。

【００２６】該テストピースの一枚を２２０℃に設定し
た３７Ｐｂ／６３Ｓｎ半田浴上に置き、余熱してから半
田浴中に浸漬する。

【００２７】浸漬時間を１回１秒として浸漬回数毎に導
体回路の抵抗値測定をする。その抵抗値が無限大になっ
た時の浸漬回数で食われ耐性の比較をする。

【００２８】尚、各試験の項目における合格点は接着強
度４ｋｇ以上、エージング強度２ｋｇ以上（２００時
間）、半田濡れ性７０％以上、半田食われ耐性１０回以
上にする。

【００２９】以上、ペーストの組成と試験の結果につい
てはまとめて次の表１に示した。

【表１】

【００３０】該表１より、Ａｇ−Ｃｕ共沈殿粉末中のＣ
ｕが０．５％ではエージング強度が低く（試料Ｎｏ．１
１）、又、Ｃｕが４％を超えると半田の濡れ性が低下し
てくるので（試料Ｎｏ．１３）、Ｃｕは１〜３％がよい
（試料Ｎｏ．１〜３）。

【００３１】そして、Ａｇ−Ｃｕ共沈殿粉末のＣｕが１
〜３％の導電体粉末に銅粉末及びマンガン粉末を添加す
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．４〜８）

【００３２】特に、マンガンの方を増やすと、食われ耐
性がより改善される傾向が見られる。（試料Ｎｏ．９〜
１０）

【００３３】この場合、銅粉末とマンガン粉末の添加の
合計が６％を超えると半田濡れ性が低下する。（試料Ｎ
ｏ．１２）

【００３４】又、比較例として、銀粉末に銅，マンガン
粉末を混合した場合は、この出願の発明よりエージング
強度が劣る。（試料Ｎｏ．１４）

【００３５】

【発明の効果】以上、この発明によれば、ＡｇとＣｕを
共沈殿して生じたＡｇ−Ｃｕの共沈殿粉末を用いた導電
体組成物と、更にこの組成物に銅粉末及びマンガン粉末
を添加、組合せることにより、高価なＰｄ又はＰｔの添
加を必要とせずに、エージング強度の大きい、半田濡れ
性の良好な、且、半田食われ耐性に優れた導電体組成物
がえられるという効果が奏される。

【００３６】尚、試料Ｎｏ．９，１０の如く銅粉末の添
加なしでマンガンのみの添加でも半田の耐性はマンガン
なしに比べて改善されるという優れた効果が奏される。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G026 BA03 BB03 BF02 BF34 BF38 BF44 5E319 AC04 BB01 BB05 CC33 CD29 GG03 5G301 DA03 DA06 DA08 DA34 DD01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電体として銀を所定量含有する導体組成
   物において、銅粉体を１〜３重量％含む銀と銅との共沈
   殿粉末に、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。
2. 【請求項２】上記銅と銀の共沈殿粉末に銅粉末の１〜３
   重量％及びマンガン粉末の１〜３重量％を添加したこと
   を特徴とする請求項１記載の導電体組成物。
3. 【請求項３】上記銅と銀の共沈殿粉末に上記銅粉末の添
   加なしで、マンガン粉末のみを１〜３重量％添加したこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の導電体組成物。