JP2002270035A

JP2002270035A - 導体ペースト、該ペースト調製用粉末材料およびセラミック電子部品製造方法

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Publication number: JP2002270035A
Application number: JP2001072382A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nagai; 淳長井; Hideyuki Tomita; 秀幸冨田
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP3637286B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ａｇペースト等の導体ペーストの適用範囲を
拡大すること。【解決手段】焼成アルミナ基板への導体膜形成および
焼成ジルコニア基板への導体膜形成に兼用し得る導体ペ
ーストであって、貴金属または貴金属を主体とする合金
からなる導電性粉末と、酸化ビスマスを主体とする金属
酸化物粉末と、ホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラスを主体
とするガラス質粉末と、有機ビヒクルと、を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基材
に導体膜を形成する用途に用いられる導体ペースト、特
に焼成ジルコニア基材に導体膜を形成するための導体ペ
ースト、当該ペーストを調製するための粉末材料、およ
び当該ペーストを用いたセラミック電子部品の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハイブリッドＩＣ、マルチチップモジ
ュール等を構築するのに用いられるセラミック配線基板
その他のセラミック電子部品等に所定パターンの導体膜
（配線、電極等）を形成する材料として導体ペーストが
使用されている。この導体ペーストは、導体を形成する
主成分たる金属粉末と必要に応じて添加される種々の添
加剤（無機結合剤、ガラスフリット、フィラー等）とを
所定の有機媒質（ビヒクル）に分散させることにより調
製される導体形成材料である。かかる導体ペーストは、
スクリーン印刷等の一般的な手法により、あらかじめ焼
成されたセラミック基材等に印刷・塗布される。次い
で、当該塗布物（塗膜）を適当な温度で焼成する（焼き
付ける）ことにより、当該セラミック基材等のセラミッ
ク電子部品上に所定パターンの導体膜が形成される。こ
のような導体ペーストとして典型的なものに、上記金属
粉末として銀（Ａｇ）を主体に構成されたものがある
（以下「Ａｇペースト」と略称する。）。Ａｇ粉末は金
（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等と比較
して安価に入手できるものであり、さらに電気的抵抗度
も低い。このため、Ａｇペーストは各種電子部品に導体
膜を形成する用途に広く使用されている。

【０００３】他方、上記セラミック基材は、セラミック
電子部品の用途等に応じて様々なものが用いられる。代
表的な基材としては、アルミナ、ジルコニア、ＰＺＴ
（ジルコンチタン酸鉛）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉ
Ｏ_３）等を焼成して得たセラミック基材（以下、「焼成
セラミック基材」という。）が挙げられる。そして、こ
れらの基材に導体膜を形成するにあたっては、セラミッ
ク基材の種類（材質）や用途に応じて、種々の導体ペー
ストから好適なものを選択して使用している。例えばＡ
ｇその他の貴金属を導体形成主成分（導電性粉末）とす
る導体ペースト（Ａｇペースト等）は、その組成に応じ
て種々のタイプの焼成アルミナ基板等に使い分けられて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一種類の
導体ペースト（例えばＡｇペースト）を、二種以上の材
質の異なるセラミック基材に適用することができれば、
セラミック電子部品の多品種少量生産を行う場合に都合
がよい。すなわち、一連のセラミック電子部品多品種少
量生産プロセスにおいて、セラミック基材を変更する毎
に使用する導体ペーストを逐次切り換える手間を省くこ
とができ、ひいては当該多品種少量生産効率を高めるこ
とができるからである。また、様々なタイプの導体ペー
ストを調達したり、在庫管理したりする手間やコストを
削減することもできる。しかしながら、従来の導体ペー
ストは、適用可能なセラミック基材の範囲（材質）が比
較的限定されている。このため、セラミック電子部品の
多品種少量生産効率の向上に寄与し得る導体ペーストの
開発が望まれている。特に、様々な焼成セラミック基材
に利用されている上述のＡｇペーストのような比較的低
温度域（典型的には１０００℃以下）で焼成処理される
タイプのペーストに関する適用範囲の拡大、すなわち、
実用上充分なレベルの機械的特性（接着強度）や電気的
特性を具備した導体膜を種々の焼成セラミック基材上に
形成し得る導体ペーストの開発が望まれている。また、
かかる適用範囲の拡大を阻む一因として、従来の一般的
な焼成セラミック基材上に導体膜を形成するための導体
ペースト（上記Ａｇペースト等）では、焼成ジルコニア
基材上に機械的強度（接着強度等）に優れる導体膜を形
成するのが困難であったことが挙げられる。従って、か
かる用途の導体ペーストの適用範囲拡大を実現するた
め、例えば一般的な焼成セラミック基材の一つである焼
成アルミナ基材に適用した場合と同等かそれに近いレベ
ルの機械的強度を有する導体膜を焼成ジルコニア基材上
にも形成し得る導体ペーストの開発が望まれている。

【０００５】そこで本発明は、焼成セラミック基材に用
いられる導体ペーストであって、従来よりも適用範囲を
拡大し得る導体ペースト及びその原料組成物の提供を目
的とする。また、そのことに関連する本発明の他の一つ
の目的は、焼成アルミナ基材に適用した場合と同等かそ
れに近いレベルの機械的強度を有する導体膜を焼成ジル
コニア基材上に形成し得る導体ペースト及びその原料組
成物を提供することである。また、本発明の他の一つの
目的は、そのような導体ペーストを用いてジルコニアそ
の他の焼成セラミック基材に機械的強度に優れる導体膜
が形成されたセラミック電子部品及びその製造方法を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ペースト
に配合する金属酸化物およびガラス質粉末（ガラスフリ
ット）の組み合わせや組成、導電性粉末の粒径等の条件
を検討することにより、焼成アルミナ基材のみならず焼
成ジルコニア基材に対しても実用上十分な性能を示す導
体膜を形成し得る導体ペーストを見出した。さらに、こ
の導体ペーストの調製に好適な粉末材料、およびこの導
体ペーストを用いたセラミック電子部品製造方法を見出
して本発明を完成した。

【０００７】本発明によると、貴金属または貴金属を主
体とする合金からなる導電性粉末と、酸化ビスマスを主
体とする金属酸化物粉末と、ホウケイ酸亜鉛ビスマス系
ガラスを主体とするガラス質粉末と、有機ビヒクルと、
を含有する導体ペーストが提供される。本発明の導体ペ
ーストは、上記ガラス質粉末と金属酸化物粉末とを配合
した結果、焼成アルミナ基材に導体膜を形成する用途お
よび焼成ジルコニア基材に導体膜を形成する用途の双方
に兼用することができ、いずれの用途においても実用上
十分な機械的強度（例えば、それぞれの基材に対する接
着強度）を有する導体膜を形成することができる。

【０００８】かかる構成のペーストとして好ましいもの
は、前記金属酸化物粉末が、酸化銅、酸化鉛、酸化マン
ガン及び酸化ニッケルから成る群から選択される一種又
は二種以上の金属酸化物を含むものである。これら金属
酸化物粉末を酸化ビスマスと組み合わせることによっ
て、焼成ジルコニア基材に対する導体膜の接着強度をさ
らに高めることができる。また、前記金属酸化物粉末
は、少なくとも酸化ビスマスおよび酸化銅を含むことが
好ましく、少なくとも酸化ビスマス、酸化銅および酸化
鉛を含むことがさらに好ましい。

【０００９】また、前記ホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラ
スは、以下の重量割合：Ｂ_２Ｏ_３１５〜４０％；ＺｎＯ５〜２５％；Ｂｉ_２Ｏ_３１５〜７０％；ＳｉＯ_２１〜１０％；酸化銅、酸化マンガン、酸化鉛、酸化ナトリウム、酸化
カリウム，酸化リチウムからなる群から選択される少な
くとも一種の酸化物０〜１０％；の各酸化物を構成要
素とするものであることが好ましい。本構成の導体ペー
ストによると、特に焼成ジルコニア基材に形成された導
体膜の機械的強度（例えば基材に対する接着強度）をよ
り向上させることができる。

【００１０】そして、本発明の導体ペーストとして特に
好ましいものは、前記導電性粉末が平均粒径０．１〜
０．５μｍの主粉末と平均粒径０．５〜１．０μｍの副
粉末とを混合して調製されたものであり、その主粉末の
含有率は導電性粉末全体の６０wt％以上であり、副粉末
の含有率は導電性粉末全体の４０wt％以下であるもので
ある。本構成のペーストによると、高充填率すなわち緻
密構造の導体膜を形成することができる。このため、機
械的強度とともに電気的特性にも優れる導体膜を、焼成
ジルコニア基材や焼成アルミナ基材上に形成することが
できる。

【００１１】また、本発明によると、導体ペースト調製
用の粉末材料であって、貴金属または貴金属を主体とす
る合金からなる導電性粉末と、酸化ビスマスを主体とす
る金属酸化物粉末と、ホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラス
を主体とするガラス質粉末と、を主成分とする導体ペー
スト調製用粉末材料が提供される。このような粉末材料
を用いることにより、上述したような適用範囲の拡大さ
れた（特に焼成ジルコニア基材用途に好ましい）本発明
の導体ペーストを容易に調製することができる。

【００１２】さらに、上記目的の実現にかかる本発明の
一側面として、導体膜が形成されたジルコニア基材を含
むセラミック電子部品を製造する方法であって、（ａ）
貴金属または貴金属を主体とする合金からなる導電性粉
末と、酸化ビスマスを主体とする金属酸化物粉末と、ホ
ウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラスを主体とするガラス質粉
末と、有機ビヒクルと、を含有する導体ペーストを焼成
ジルコニア基材に塗布する工程と、（ｂ）その塗布され
たペースト主成分を焼成する工程とを包含するセラミッ
ク電子部品製造方法が提供される。この製造方法では、
上述した本発明の導体ペーストを使用する結果、焼成ジ
ルコニア基材上に、実用上十分なレベルの機械的強度を
有する導体膜を形成することができる。したがって、本
製造方法によると、信頼性の高いジルコニア電子材料を
有する電子部品を製造することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態
について詳細に説明する。本発明における「導電性粉
末」としては、コスト安や電気的抵抗の低さ等の観点か
ら、銀または銀主体の合金（Ａｇ−Ｐｄ合金等）からな
る粉末が好ましい。ただし、銀以外の貴金属または銀以
外の貴金属主体の合金からなる導電性粉末を用いること
もできる。かかる貴金属もしくは貴金属を主体とする合
金としては、Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕおよびこれらの合金（Ｐ
ｔ−Ｐｄ合金等）、ならびにこれら貴金属と他の金属と
の合金等が挙げられる。また、比較的微小な平均粒径
（例えば２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下）を有しか
つ粒径１０μｍ以上（特に好ましくは粒径５μｍ以上）
の粒子を実質的に含まないような導電性粉末が好ましく
用いられる。この導電性粉末の粒子形状は特に限定され
ず、麟片状、円錐状、棒状のもの等も使用できるが、充
填性がよく緻密な導体膜を形成しやすい等の理由から、
球状の粒子を用いることが好ましい。

【００１４】また、本発明の導体ペーストに用いられる
上記導電性粉末として、以下の二つの平均粒径の粉末：（１）平均粒径が０．５〜１．０μｍの範囲にある粉
末；（２）平均粒径が０．１〜０．５μｍの範囲にある粉
末；を所定の配合比で混合したものは、充填率の向上すなわ
ち高密度導体膜を形成するという観点から好ましい。典
型的には、上記（１）の粉末（主粉末）と上記（２）の
粉末との混合比を６０：４０〜９０：１０とする。かか
る粒度配合とすることで、高密度充填構造の導体膜を形
成することができる。上記混合比が６５：３５〜７５：
２５となる粒度配合が特に好ましい。また、かかる充填
率の向上の観点からは、主粉末及び副粉末として使用す
る導電性粉末はそれぞれ粒度分布のシャープなものが好
ましい。シャープな（狭い）粒度分布のものほど適正な
粒度配合をより正確に行うことができるからである。特
に限定するものではないが、全体の略７０％又はそれ以
上の粒子が平均粒径の６０〜１４０％の粒径範囲（好ま
しくは当該平均粒径の８０〜１２０％の粒径範囲）に属
するようなシャープな粒度分布のものが望ましい。この
ように粒径が異なる導電性粉末を併用することにより、
得られる導体膜がより緻密なものとなりやすく、ひいて
はこの導体膜の各種基材への接着強度を向上させること
ができる。

【００１５】本発明における「金属酸化物粉末」は、酸
化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）を必須成分とし、好ましくは
酸化銅（ＣｕＯ，Ｃｕ_２Ｏ）、酸化鉛（Ｐｂ_３Ｏ_４）、
酸化マンガン（ＭｎＯ，ＭｎＯ_２，Ｍｎ_２Ｏ_３，Ｍｎ_３
Ｏ_４）および酸化ニッケル（ＮｉＯ）からなる群から選
択される一種または二種以上が添加される。ガラス質粉
末として後述するホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラスを含
むペースト組成において、かかる構成の金属酸化物粉末
を用いることにより、例えば焼成アルミナ基材に形成さ
れた導体膜の機械的強度と同等の機械的強度を、焼成ジ
ルコニア基材に形成された導体膜についても実現するこ
とができる。特に、焼成ジルコニア基材への接着強度を
改善する効果が得られる。この効果をさらに高めるため
には、少なくとも酸化ビスマスおよび酸化銅を含む金属
酸化物粉末を用いることが好ましく、少なくとも酸化ビ
スマス、酸化銅および酸化鉛を含む金属酸化物粉末を用
いることがさらに好ましい。

【００１６】なお、本発明の導体ペーストに使用される
金属酸化物粉末として酸化ビスマス、酸化銅および酸化
鉛を用いる場合、当該粉末の全体重量に占める酸化ビス
マス、酸化銅および酸化鉛の各々好ましい含有量は、酸
化ビスマス１０〜９５ｗｔ％（より好ましくは４０〜８
５ｗｔ％）、酸化銅１〜８５ｗｔ％（より好ましくは１
０〜５０ｗｔ％）、酸化鉛１〜６０ｗｔ％（より好まし
くは５〜３０ｗｔ％）の範囲である。また、他の酸化物
を添加する場合においては、使用される金属酸化物粉末
の全体重量に占める酸化ビスマス、酸化銅および酸化鉛
の合計重量が５０ｗｔ％以上であることが好ましく、よ
り好ましくは７５ｗｔ％、さらに好ましくは９０ｗｔ％
以上である。この金属酸化物粉末の形状としては、平均
粒径が２μｍ以下（より好ましくは１μｍ以下）の粉末
が好ましい。また、前記導電性粉末の平均粒径よりも、
この金属酸化物粉末の平均粒径が小さいことが好まし
い。

【００１７】本発明においてガラス質粉末として用いら
れる「ホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラス」は、Ｂ
_２Ｏ_３、ＺｎＯ、Ｂｉ_２Ｏ_３およびＳｉＯ_２を必須構成
要素とする。上記必須成分以外に、各種アルカリ金属酸
化物、各種アルカリ土類金属酸化物、酸化銅、酸化マン
ガン、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ス
ズ、酸化ジルコニウム等の酸化物、あるいは各種ハロゲ
ン化物等を含有することができる。このうち、酸化銅
（ＣｕＯ，Ｃｕ_２Ｏ）、酸化マンガン（ＭｎＯ，ＭｎＯ
_２，Ｍｎ_２Ｏ_３，Ｍｎ_３Ｏ_４）、酸化鉛（ＰｂＯ，Ｐｂ
_３Ｏ_４等）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウ
ム（Ｋ_２Ｏ），酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）からなる群か
ら選択される少なくとも一種の酸化物を含有することが
好ましい。このような副成分を含有することにより、ガ
ラス軟化点の調整、ガラス安定性の向上、ガラス強度の
向上等の効果を得ることが可能である。なお、このガラ
ス質粉末の好適な軟化点は導体ペーストの焼成温度等に
よって異なるが、例えば導体ペーストの焼成温度が６０
０〜９００℃である場合には、ガラス質粉末の軟化点が
３５０〜６５０℃（より好ましくは４００〜６００℃）
の範囲にあることが好ましい。

【００１８】これらの必須成分および副成分の好ましい
含有量は、重量割合で、Ｂ_２Ｏ_３が１５〜４０％（より
好ましくは２０〜３０％）、ＺｎＯが５〜２５％（より
好ましくは１０〜２０％）、Ｂｉ_２Ｏ_３が１５〜７０％
（より好ましくは３５〜６０％）、ＳｉＯ_２が１〜１０
％（より好ましくは２〜１０％）、上記副成分（例え
ば、酸化銅、酸化マンガン、酸化鉛、酸化ナトリウム、
酸化カリウム，酸化リチウムからなる群から選択される
少なくとも一種の酸化物）が０〜１０％の範囲である。
上記ガラス質粉末の平均粒径は２μｍ以下（より好まし
くは１μｍ以下）であることが好ましい。また、前記導
電性粉末の平均粒径よりも、このガラス質粉末の平均粒
径が小さいことが好ましい。

【００１９】本発明における「導体ペースト調製用粉末
材料」は、上記導電性粉末、上記金属酸化物粉末、およ
び上記ガラス質粉末を主成分とする。この粉末材料は、
本発明のいずれかの目的を達成しうる限りにおいて、該
主成分以外の無機粉末および／または有機粉末（後述す
る無機添加剤および有機添加剤のうち粉末状のもの等）
を副成分として含有することができる。導体ペースト調
製用粉末材料の全体に占める上記主成分の割合は８０ｗ
ｔ％以上であることが好ましく、９０ｗｔ％以上である
ことがより好ましく、９５ｗｔ％以上であることがさら
に好ましい。

【００２０】上記導体ペースト調製用粉末材料を分散さ
せる「有機ビヒクル」としては、従来の導体ペーストに
用いられているもの等を特に制限なく使用することがで
きる。例えば、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース等のセルロース系高分子、ポリブチルメタクリ
レート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタク
リレート等のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、アルキド樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビ
ニルブチラール等をベースとする有機バインダー；ブチ
ルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテー
ト等のエステル系溶剤、ブチルカルビトール等のエーテ
ル系溶剤、エチレングリコール及びジエチレングリコー
ル誘導体、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット、
ターピネオール等の高沸点有機溶媒等を用いることがで
きる。

【００２１】本発明の導体ペーストおよび粉末材料に
は、本発明のいずれかの目的を達成しうる限りにおい
て、種々の無機添加剤および／または有機添加剤を副成
分として含ませることができる。この無機添加剤の例と
しては、ガラス質その他のセラミック粉末、その他種々
のフィラー等が挙げられる。また、有機添加剤の例とし
ては、セラミック基材との密着性向上を目的としたシリ
コン系、チタネート系及びアルミニウム系等の各種カッ
プリング剤等が挙げられる。さらに、本発明の導体ペー
ストに光硬化性（感光性）を付与したい場合には、種々
の光重合性化合物及び光重合開始剤を適宜添加してもよ
い。なお、上記の他にも本発明の導体ペーストには、必
要に応じて界面活性剤、消泡剤、可塑剤、増粘剤、酸化
防止剤、分散剤、重合禁止剤等を適宜添加することがで
きる。これら添加剤は、従来の導体ペーストの調製に用
いられ得るものであればよく、詳細な説明は省略する。

【００２２】次に、本発明の導体ペーストを調製する際
の操作について説明する。本発明の導体ペーストは、従
来の導体ペーストと同様、典型的には上記導体ペースト
調製用粉末材料と上記有機ビヒクルを混和することによ
って容易に調製することができる。なお、導電性粉末、
金属酸化物、ガラス質粉末等を別々に有機ビヒクルに添
加してもよい。このとき、必要に応じて上述したような
添加剤を添加・混合するとよい。例えば、三本ロールミ
ルその他の混練機を用いて、上記粉末材料および各種添
加剤を有機ビヒクルとともに所定の配合比で直接混合
し、相互に練り合わせることにより、本発明の導体ペー
ストが調製され得る。

【００２３】特に限定するものではないが、好ましく
は、導体ペースト調製用粉末材料（すなわち、導電性粉
末、金属酸化物粉末およびガラス質粉末の合量）の含有
率がペースト全体の６０〜９５ｗｔ％となるように各材
料を混練するのがよく、７０〜９０ｗｔ％となるように
混練するのが特に好ましい。この粉末材料を構成する導
電性粉末、金属酸化物粉末およびガラス質粉末の含有率
は、それぞれペースト全体の４０〜９０ｗｔ％（より好
ましくは５０〜８５％）、０．１〜５ｗｔ％（より好ま
しくは０．５〜２．５ｗｔ％）および０．５〜１０ｗｔ
％（より好ましくは２〜５ｗｔ％）とすることが好まし
い。また、有機ビヒクルの使用量は、ペースト全体のほ
ぼ１〜４０ｗｔ％となる量が適当であり、１〜２０ｗｔ
％となる量が特に好ましい。なお、各成分の含有率に係
る上記数値範囲は厳密に解釈すべきでなく、本発明の目
的を達成し得る限りかかる範囲からの若干の逸脱を許容
するものである。

【００２４】次に、本発明の導体ペーストを用いた導体
膜形成に係る好適例について説明する。本発明の導体ペ
ーストは、セラミック製の基材（焼成アルミナ基板、焼
成ジルコニア基板等）上に配線、電極等の膜状導体を形
成するのに従来用いられてきた導体ペーストと同様に取
り扱うことができ、従来公知の方法を特に制限なく採用
することができる。典型的には、スクリーン印刷法やデ
ィスペンサー塗布法等によって、所望する形状・厚みと
なるようにして導体ペーストを基材（典型的には、焼成
されたセラミック基材）に塗りつける。次いで、好まし
くは乾燥後、加熱器中で適当な加熱条件（焼成セラミッ
ク基材を用いた場合、最高焼成温度が概ね５００〜１０
００℃、好ましくは６００〜９００℃）で所定時間加熱
することによって、その塗りつけられたペースト成分を
焼成（焼き付け）・硬化させる。この一連の処理を行う
ことによって、目的の導体膜（配線、電極等）が形成さ
れたセラミック電子部品（例えばハイブリッドＩＣやマ
ルチチップモジュールの構築用セラミック配線基板）が
得られる。さらに、当該セラミック電子部品を組み立て
材料として用いつつ従来公知の構築方法を適用すること
によってさらに高度なセラミック電子部品（例えばハイ
ブリッドＩＣやマルチチップモジュール）を得ることが
できる。なお、かかる構築方法自体は、特に本発明を特
徴付けるものではないため、詳細な説明は省略する。

【００２５】本発明の導体ペーストによると、上記基材
が焼成アルミナ基板である場合およびジルコニア基板で
ある場合のいずれにも、これらの基板表面に実用上十分
な性能を有する導体膜を形成することができる。例え
ば、以下の方法で測定された導体膜の接着強度が、基材
がアルミナ基板である場合およびジルコニア基板である
場合のいずれにおいても９．８Ｎ（１．０ｋｇｆ）／２
ｍｍ角以上、好ましくは１９．６Ｎ（２．０ｋｇｆ）／
２ｍｍ角以上、より好ましくは２９．４Ｎ（３．０ｋｇ
ｆ）／２ｍｍ角以上、さらに好ましくは３９．２Ｎ
（４．０ｋｇｆ）／２ｍｍ角以上であるような導体膜を
形成することができる。あるいは、この方法で測定され
たアルミナ基板に対する接着強度が３９．２Ｎ（４．０
ｋｇｆ）／２ｍｍ角以上であり、ジルコニア基板に対す
る接着強度が９．８Ｎ（１．０ｋｇｆ）／２ｍｍ角以
上、好ましくは１９．６Ｎ（２．０ｋｇｆ）／２ｍｍ角
以上、より好ましくは２９．４Ｎ（３．０ｋｇｆ）／２
ｍｍ角以上、さらに好ましくは３９．２Ｎ（４．０ｋｇ
ｆ）／２ｍｍ角以上であるような導体膜を形成すること
ができる。［接着強度測定方法］基板に焼き付き形成された導体膜
に評価用リード線を半田付けし、このリード線を基板の
面方向とは垂直方向に所定の力で引っ張る。この引張強
度試験試験において接合面が破壊（分断）された時の負
荷から導体膜２ｍｍ角当たりの引張強度を算出し、これ
を導体膜の接着強度（Ｎ／２ｍｍ角）とする。

【００２６】

【実施例】以下、本発明に関するいくつかの実施例を
説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定す
ることを意図したものではない。

【００２７】＜実施例１：本発明の導体ペーストの調製
（１）＞本実施例では、導電性粉末として、平均粒径
０．５〜１．０μｍのＡｇ粉末７０ｗｔ％（使用するＡ
ｇ粉末全体に対する重量割合。以下同じ。）および平均
粒径０．１〜０．５μｍのＡｇ粉末３０ｗｔ％を使用し
た。また、このＡｇ粉末全体を１００ｗｔ％として、金
属酸化物粉末としてのＢｉ_２Ｏ_３、Ｃｕ_２ＯおよびＰｂ
_３Ｏ_４を、それぞれ１ｗｔ％（使用する導電性粉末全体
に対する重量割合。以下同じ。）、０．５ｗｔ％および
０．５ｗｔ％の割合で使用した。金属酸化物粉末全体に
対する各金属酸化物粉末の重量割合は、それぞれＢｉ_２
Ｏ_３５０ｗｔ％、Ｃｕ_２Ｏ２５ｗｔ％およびＰｂ_３Ｏ_４
２５ｗｔ％である。なお、各金属酸化物粉末の平均粒径
はいずれも５〜１０μｍである。また、ガラス質粉末と
しては、Ｂ_２Ｏ_３を２０ｗｔ％（使用するガラス質粉
末全体に対する重量割合。以下同じ。）、ＺｎＯを１５
ｗｔ％、Ｂｉ_２Ｏ_３を５８％、ＳｉＯ_２を５％、そして
ＭｎＯ_２を２ｗｔ％の割合で含有する、平均粒径２μｍ
のホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラス粉末を使用した。有
機ビヒクルとしては、エチルセルロースをターピネオー
ルに溶解させたものを用いた。この有機ビヒクルにおけ
るエチルセルロースの濃度は２０ｗｔ％である。これら
の材料を、Ａｇ粉末：８５重量部、金属酸化物粉末：１
〜２重量部、ガラス質粉末：４重量部、有機ビヒクル１
０重量部の割合となるように秤量し、三本ロールミルを
用いて混練することにより、実施例１の導体ペーストを
調製した。

【００２８】＜実施例２：本発明の導体ペーストの調製
（２）＞導電性粉末として平均粒径０．５〜１．０μｍ
のＡｇ粉末のみを使用し、かつ金属酸化物粉末としてＢ
ｉ₂Ｏ₃のみを使用した（すなわち、金属酸化物粉末全体
に対するＢｉ₂Ｏ₃の重量割合は１００％）点以外は、実
施例１と同様にして実施例２の導体ペーストを調製し
た。

【００２９】＜比較例１：従来のアルミナ基板用導体ペ
ーストの調製＞導電性粉末として、粒径１．０〜５．０
μｍのＡｇ粉末７０ｗｔ％および粒径０．１〜０．５μ
ｍのＡｇ粉末３０ｗｔ％を使用した。また、金属酸化物
粉末としてはＢｉ_２Ｏ_３のみを使用し、ガラス質粉末と
しては一般的なホウケイ酸鉛ガラスを使用した。有機ビ
ヒクルとしては、エチルセルロースをターピネオールに
溶解させたものを用いた。この有機ビヒクルにおけるエ
チルセルロースの濃度は２０ｗｔ％である。これらの材
料を、Ａｇ粉末：８５重量部、金属酸化物粉末：１〜２
重量部、ガラス質粉末：４重量部、有機ビヒクル１０重
量部の割合で用い、実施例１と同様に混練することによ
り、比較例１の導体ペーストを調製した。

【００３０】＜実施例３：導体ペーストの焼成および評
価＞以上、各実施例および比較例で得た導体ペーストの
概略の組成を表１に示す。次に、上記得られた各ペース
トを用いて、アルミナ基板およびジルコニア基板の表面
にそれぞれ導体膜を形成した。すなわち、一般的なスク
リーン印刷法に基づき、焼成後に得られる導体膜の目標
厚さを５〜２０μｍとして、各基板の表面に各導体ペー
ストを塗布した。次いで、遠赤外線乾燥機を用いて、塗
布された導体ペーストに１００℃で１５分間の乾燥処理
を施した。その後、電気炉中において８００℃で１時間
の焼成処理を行うことにより、アルミナ基板およびジル
コニア基板上にそれぞれ導体膜を形成した。

【００３１】次に、得られた各導体膜の半田濡れ性およ
び接着強度を以下のように試験・測定した。これら特性
評価試験の結果は、使用ペーストごとに表１の各々対応
する欄に示している。

【００３２】［半田濡れ性］各基板上に形成された導体
膜にロジンフラックスを塗布した後、当該基板を２３０
±５℃の半田（Ｓｎ／Ｐｂ＝６０／４０（重量比））に
３秒間浸漬した。その後、当該半田で濡れている導体膜
の面積比率により半田濡れ性を評価した。具体的には、
導体膜の表面の９０％以上が濡れたものは良好な半田濡
れ性を示すものと判断し、表中において○で示した。

【００３３】［接着強度］上記焼成処理により得られた
導体膜に評価用リード線を半田付けし、このリード線を
基板の面方向とは垂直方向に所定の力で引っ張る。この
引張強度試験試験において接合面が破壊（分断）された
時の負荷から導体膜２ｍｍ角当たりの引張強度を算出
し、これを導体膜の接着強度（Ｎ／２ｍｍ角）とした。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１から明らかなように、本実施例にかか
る導体ペーストから形成された導体膜は、いずれも良好
な半田濡れ性を備えるととともに、焼成アルミナ基板お
よび焼成ジルコニア基板のいずれに対しても９．８Ｎ／
２ｍｍ角（１．０ｋｇｆ／２ｍｍ角）を超える十分なレ
ベルの接着強度を示した。これに対して、従来の焼成ア
ルミナ基板用の導体ペースト（比較例１）を用いてジル
コニア基板に形成された導体膜は、基板に対する接着強
度が低かった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の導体ペー
ストは、焼成アルミナ基板に導体膜を形成する用途およ
びジルコニア基板に導体膜を形成する用途の双方に用い
ることができる。いずれの用途においても実用上十分な
性能を有する導体膜を形成することができる。また、本
発明の導体ペースト調製用粉末材料によると、この材料
を所定の有機ビヒクルに分散させることにより上記適用
範囲の拡大した導体ペーストを容易に調製することがで
きる。そして、上述の導体ペーストを用いる本発明のセ
ラミック電子部品製造方法によると、焼成アルミナ基板
を用いる電子部品の製造と焼成ジルコニア基板を用いる
電子部品の製造とを逐次切り替える際において、導体ペ
ーストの種類を変更する必要がない。このため製造効率
がよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田秀幸愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内Ｆターム(参考） 4E351 AA07 BB01 BB31 CC11 CC22 DD05 DD21 DD31 EE02 EE03 EE10 EE12 EE13 EE14 EE15 EE16 EE25 GG01 GG20 5E343 AA02 AA24 BB25 BB76 BB77 DD03 ER35 ER39 ER44 GG02 5G301 DA03 DA05 DA11 DA12 DA33 DA34 DA36 DA37 DA38 DA42 DA53 DA55 DA57 DD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貴金属または貴金属を主体とする合金か
らなる導電性粉末と、酸化ビスマスを主体とする金属酸化物粉末と、ホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラスを主体とするガラス質
粉末と、有機ビヒクルと、を含有する導体ペースト。
【請求項２】前記金属酸化物粉末は、酸化銅、酸化
鉛、酸化マンガン及び酸化ニッケルから成る群から選択
される一種又は二種以上の金属酸化物を含む請求項１に
記載の導体ペースト。
【請求項３】前記ホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラス
は、以下の重量割合：Ｂ_２Ｏ_３１５〜４０％；ＺｎＯ５〜２５％；Ｂｉ_２Ｏ_３１５〜７０％；ＳｉＯ_２１〜１０％；酸化銅、酸化マンガン、酸化鉛、酸化ナトリウム、酸化
カリウム，酸化リチウムからなる群から選択される少な
くとも一種の酸化物０〜１０％；の各酸化物を構成要
素とする請求項１または２に記載の導体ペースト。
【請求項４】前記導電性粉末は、平均粒径０．１〜
０．５μｍの主粉末と、平均粒径０．５〜１．０μｍの
副粉末とを混合して調製されたものであり、その主粉末
の含有率は導電性粉末全体の６０wt％以上であり、副粉
末の含有率は導電性粉末全体の４０wt％以下である請求
項１から３のいずれかに記載の導体ペースト。
【請求項５】導体ペースト調製用の粉末材料であっ
て、貴金属または貴金属を主体とする合金からなる導電性粉
末と、酸化ビスマスを主体とする金属酸化物粉末と、ホウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラスを主体とするガラス質
粉末と、を主成分とする導体ペースト調製用粉末材料。
【請求項６】導体膜が形成されたジルコニア基材を含
むセラミック電子部品を製造する方法であって、（ａ）
貴金属または貴金属を主体とする合金からなる導電性粉
末と、酸化ビスマスを主体とする金属酸化物粉末と、ホ
ウケイ酸亜鉛ビスマス系ガラスを主体とするガラス質粉
末と、有機ビヒクルと、を含有する導体ペーストを焼成
ジルコニア基材に塗布する工程と、（ｂ）その塗布され
たペースト主成分を焼成する工程とを包含するセラミッ
ク電子部品製造方法。