JP2003249332A - ホットプレート及び導体ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 剥離しにくい導体パターンを有するホットプ
レートを提供すること。 【解決手段】 このホットプレート３は、セラミック基
板９に導体パターン１０，１０ａを備えたものである。
導体パターン１０，１０ａは、略鱗片状の貴金属粒子か
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック基板を
使用したホットプレート及び導体ペーストに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、例えば感
光性樹脂塗布工程を経たシリコンウェハを加熱乾燥させ
る場合、セラミック基板を利用したホットプレートが近
年よく用いられるようになってきている。

【０００３】セラミック基板の片側面には導体層が所定
パターン状に形成され、その導体パターンの一部には端
子接続用パッドが形成される。従来例としては、例えば
特許文献１に開示されたもの等があり、このような導体
パターンは、導電性の貴金属ペーストを基板上に印刷塗
布した後、加熱して焼き付けることで形成される。導体
ペースト中には、通常、１種類の貴金属粒子（例えば平
均粒径５μｍ程度かつ略球状の銀粒子）が含まれてい
る。パッドには端子ピンがはんだ付けされ、その端子ピ
ンには配線を介して電源が接続される。

【０００４】そして、ホットプレートの上面側に被加熱
物であるシリコンウェハを載置し、この状態で通電を行
なうことにより、シリコンウェハが１００℃〜８００℃
に加熱されるようになっている。

【０００５】

【特許文献１】特開平４−３００２４９号公報

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
貴金属ペーストを基板に印刷して焼き付けを行なった場
合、導体パターン中にボイドができやすく、剥離が生じ
やすかった。そのため、剥離しにくい導体パターンに対
する要請も強かった。

【０００７】また、導体パターンの発熱量を増やすた
め、比抵抗値を大きくする必要があった。本発明は上記
の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的
は、剥離しにくい導体パターンを有するホットプレート
を提供することにある。本発明の第２の目的は、比抵抗
が大きくて剥離しにくい導体パターンを有するホットプ
レートを提供することにある。また、本発明の第３の目
的は、上記の優れたホットプレートの製造に好適な導体
ペーストを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、セラミック基板に導
体パターンを備えてなるホットプレートにおいて、前記
導体パターンは、略鱗片状の貴金属粒子からなることを
特徴とするホットプレートをその要旨とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、前記略鱗片状の貴金属粒子の平均粒径は６μm以下
であるとした。請求項３に記載の発明は、請求項１また
は２において、前記略鱗片状の貴金属粒子は、金粒子、
銀粒子、白金粒子及びパラジウム粒子のうちから選ばれ
る少なくとも１種であるとした。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれか１項において、前記略鱗片状の貴金属粒子に
おける長径と短径とのアスペクト比は１．５以上である
とした。

【００１１】請求項５に記載の発明では、セラミック基
板に導体パターンを備えてなるホットプレートにおい
て、前記導体パターンは、略粒状の貴金属粒子及び略鱗
片状の貴金属粒子からなることを特徴とするホットプレ
ートをその要旨とする。

【００１２】請求項６に記載の発明は、請求項５におい
て、前記略粒状の貴金属粒子の平均粒径は３μｍ以下で
あり、前記略鱗片状の貴金属粒子は平均粒径が６μｍ以
下であるとした。

【００１３】請求項７に記載の発明は、請求項５または
６において、前記略鱗片状の貴金属粒子は、平均粒径の
異なる２種以上のものからなるとした。請求項８に記載
の発明は、請求項５乃至７のいずれか１項において、前
記導体パターン中において、前記略鱗片状の貴金属粒子
は、前記略粒状の貴金属粒子の５倍〜２５倍含まれると
した。

【００１４】請求項９に記載の発明では、略鱗片状の貴
金属粒子、酸化物及び有機ビヒクルからなる導電ペース
トをその要旨とする。請求項１０に記載の発明では、略
粒状の貴金属粒子、略鱗片状の貴金属粒子、酸化物及び
有機ビヒクルからなる導電ペーストをその要旨とする。

【００１５】請求項１１に記載の発明は、請求項９また
は１０において、前記略鱗片状の貴金属粒子は、金粒
子、銀粒子、白金粒子及びパラジウム粒子のうちから選
ばれる少なくとも１種であるとした。

【００１６】請求項１２に記載の発明は、請求項９乃至
１１のいずれか１項において、前記略鱗片状の貴金属粒
子は、平均粒径の異なる２種以上のものからなるとし
た。請求項１３に記載の発明は、請求項１０乃至１２の
いずれか１項において、前記略鱗片状の貴金属粒子は、
前記略粒状の貴金属粒子の５倍〜２５倍含まれるとし
た。

【００１７】請求項１４に記載の発明は、請求項１０乃
至１３のいずれか１項において、前記略粒状の貴金属粒
子の平均粒径は３μｍ以下であり、前記略鱗片状の貴金
属粒子は平均粒径が６μｍ以下であるとした。

【００１８】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１，９に記載の発明によると、略球状の貴金
属粒子のみからなる従来の導体パターンに比べ、粒子同
士が面接触になりやすく焼き付け後に貴金属粒子が密に
詰まった状態になりやすい。それに対して球状の貴金属
粒子の場合には点接触になるため、導体パターンにボイ
ドが生じやすくなる。このように本発明においては、導
体パターンにおけるボイド率が確実に減少し、各粒子間
の接合面積が大きくなる。この結果、導体パターンに十
分な引っ張り強度が確保され、剥離しにくい導体パター
ンを得ることができる。

【００１９】請求項２に記載の発明によると、略鱗片状
の貴金属粒子の平均粒径を６μm以下という好適範囲に
設定することにより、ボイド率の低減及び引っ張り強度
の向上をより確実に達成することができる。特に６μｍ
を越えると導体層（抵抗体）の厚さのばらつきが大きく
なり（面粗度Ｒａが大きくなり）、抵抗値にばらつきが
発生しやすくなる。

【００２０】請求項３，１１に記載の発明によると、こ
れらの金属粒子は高温に晒されても比較的酸化しにく
く、しかも充分大きな抵抗値を示すため、発熱のための
抵抗体として好適な導体パターンを容易に得ることがで
きる。

【００２１】請求項４に記載の発明によると、長径と厚
さとのアスペクト比（長さ／厚さ）が１．５以上である
と、粒子同士が面接触になりやすく、逆に、アスペクト
比が１．５未満であると、粒子同士が点接触となり、ボ
イド率の低減及び引っ張り強度の向上を十分に達成でき
なくなるおそれがある。

【００２２】請求項５，１０に記載の発明によると、略
球状の貴金属粒子のみからなる従来の導体パターンに比
べ、焼き付け後に貴金属粒子が密に詰まった状態になり
やすい。ゆえに、導体パターンにおけるボイド率が減少
する。一方、略粒状の貴金属粒子を使用しているため、
粒子同士が完全に面接触にならず、一定の抵抗値が得ら
れる。このため、剥離しにくく、抵抗値の高い抵抗体を
得ることができる。また、緻密になりやすいため抵抗値
のばらつきもなく、加熱面の温度均一性も高い。

【００２３】粒状粒子の形状としては、球状、微結晶
状、破砕粒子状などがある。これらの中では、特に球状
が最適である。粒子径を制御しやすく、抵抗値の再現性
に優れるからである。

【００２４】請求項６，１４に記載の発明によると、略
粒状の貴金属粒子の平均粒径及び略鱗片状の貴金属粒子
の平均粒径を好適範囲に設定しておくことにより、ボイ
ド率の低減及び引っ張り強度の向上、抵抗値の向上をよ
り確実に達成することができる。

【００２５】請求項７，１２に記載の発明によると、略
鱗片状の貴金属粒子を平均粒径の異なる２種以上のもの
からなるとすれば、導体パターンにおけるボイド率をい
っそう減少させることができる。従って、剥離しにくい
導体パターンを確実に得ることができる。

【００２６】請求項８，１３に記載の発明によると、略
鱗片状の貴金属粒子の含有比を上記の好適範囲内に設定
することにより、導体パターンにおけるボイド率をより
いっそう減少させることができる。従って、剥離しにく
い導体パターンをより確実に得ることができる。略鱗片
状の貴金属粒子の略粒状の貴金属粒子に対する含有比が
５倍未満であると、略粒状の貴金属粒子が相対的に多く
なる結果、ボイド率を充分に低減しにくくなる。また、
前記含有比が２５倍を超えると、逆に略鱗片状の貴金属
粒子が相対的に多くなる結果、抵抗値が小さくなりすぎ
るおそれがある。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態のホットプレートユニット１を図１〜図５に基づき
詳細に説明する。

【００２８】図１に示されるホットプレートユニット１
は、ケーシング２及びホットプレート３を主要な構成要
素として備えている。ケーシング２は有底状の金属製部
材であって、断面円形状の開口部４をその上部側に備え
ている。なお、ケーシング２は有底状のものに限定され
ず、底無し状のものであってもよい。当該開口部４には
環状のシールリング１４を介してホットプレート３が取
り付けられる。ケーシング２の底部２ａの外周部には電
流供給用のリード線６を挿通するためのリード線引出用
孔７が形成され、各リード線６はそこからケーシング２
の外部に引き出されている。

【００２９】セラミック基板９からなる本実施形態のホ
ットプレート３は、感光性樹脂が塗布されたシリコンウ
ェハＷ１を５０℃〜３００℃にて乾燥させるための低温
用ホットプレート３である。なお、このホットプレート
ユニット１は、３００℃〜８００℃の使用温度領域を有
する。

【００３０】前記セラミック基板９としては、耐熱性に
優れかつ熱伝導率が高いという性質を有する窒化物セラ
ミック基板を選択することがよく、具体的には窒化アル
ミニウム基板、窒化珪素基板、窒化ホウ素基板、窒化チ
タン基板等を選択することがよい。これらの中でも、特
に窒化アルミニウム基板を選択することが望ましく、次
いで窒化珪素基板を選択することが望ましい。その理由
は、これらのものは熱伝導率が高い部類に属するからで
ある。また、窒化物セラミック以外に、酸化物セラミッ
クや炭化物セラミックを基板材料として使用することが
できる。特に炭化物セラミックは、熱伝導率が高く有利
である。炭化物セラミックとしては、炭化珪素、炭化硼
素、炭化チタンなどを使用することができる。

【００３１】本実施形態のセラミック基板９は、円盤状
をした厚さ約１ｍｍ〜２５ｍｍ程度の板状物であって、
ケーシング２の外形寸法より若干小径となるように設計
されている。

【００３２】図１，図２に示されるように、窒化アルミ
ニウム等からなるセラミック基板９の下面側には、導体
パターンとしての配線抵抗１０が同心円状ないし渦巻き
状に形成されている。配線抵抗１０の端部にはパッド１
０ａが形成されている。なお、配線抵抗１０及びパッド
１０ａは、セラミック基板９の表面に導電性の貴金属ペ
ースト（導体ペーストと同義、抵抗体を形成する抵抗体
ペーストとなる。以下実施の形態では貴金属ペーストと
表記する）Ｐ1 を印刷した後、それを加熱して焼き付け
たものである。なお、本実施形態のホットプレート３で
は、導体パターン形成層の反対側、即ち上面側をシリコ
ンウェハＷ１の加熱面としている。このような構成の利
点は、ホットプレート３に温度ムラが生じにくくなり、
シリコンウェハＷ１を均一に加熱できるようになること
である。

【００３３】貴金属ペーストＰ１に由来する本実施形態
の配線抵抗１０及びパッド１０ａは、１種の貴金属粒子
Ｇ２のみ（具体的には鱗片状の貴金属粒子Ｇ２のみ）を
主成分として含み、さらにガラスフリット等の副成分を
含んでいる。図３には、鱗片状の貴金属粒子Ｇ２の様子
が概念的に示されている。ガラスフリットの量は、貴金
属粒子Ｇ２の量に比べて極めて少ない。よって、図示及
び説明の便宜上、同図にてガラスフリットはあえて省略
されている。

【００３４】この場合、鱗片状の貴金属粒子Ｇ２は平均
粒径が６μｍ以下であることがよく、特には３μｍ〜５
μｍ程度であることがよい。平均粒径を上記好適範囲に
設定することにより、ボイド率の低減及び引っ張り強度
の向上をより確実に達成することができるからである。

【００３５】鱗片状の貴金属粒子Ｇ２は、金粒子（Ａｕ
粒子）、銀粒子（Ａｇ粒子）、白金粒子（Ｐｔ粒子）及
びパラジウム粒子（Ｐｄ粒子）のうちから選ばれる少な
くとも１種であることが好ましい。これらの貴金属は高
温に晒されても比較的酸化しにくく、通電により発熱さ
せるにあたって充分大きな抵抗値を示すからである。勿
論、これらの貴金属は、単独で用いられてもよいほか、
２種、３種または４種を下記のごとく組み合わせて用い
てもよい。即ち、Ａｇ−Ａｕ，Ａｇ−Ｐｔ，Ａｇ−Ｐ
ｄ，Ａｕ−Ｐｔ，Ａｕ−Ｐｄ，Ｐｔ−Ｐｄ，Ａｇ−Ａｕ
−Ｐｔ，Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ，Ａｕ−Ｐｔ−Ｐｄ，Ａｇ−
Ａｕ−Ｐｔ−Ｐｄ、の組み合わせにして用いてもよい。

【００３６】本実施形態において、鱗片状の貴金属粒子
Ｇ２とは、少なくとも貴金属粒子Ｇ１のような球状を呈
していない板状または棒状の粒子であって、長径と短径
との比、言い換えれば長径と厚さとのアスペクト比が
１．５以上のものが望ましい。ちなみに、本実施形態に
おいて球状の貴金属粒子Ｇ１とは、アスペクト比が１．
０〜１．５（ただし１．５は含まない）程度のものが望
ましい。粒状粒子としては、例えば球状、微結晶状、樹
枝状等がある。なお、アスペクト比については、上記範
囲内の値に限定されるものではない。本発明の効果を損
なわない範囲であれば、鱗片状粒子や粒状粒子等を選択
することも許容されうる。

【００３７】鱗片状の貴金属粒子Ｇ２のアスペクト比が
１．５以上であると、アスペクト比が１．０に近い球状
のものと形状的に差がつきやすくなる。この結果、粒子
形状による効果が期待できるようになり、ボイド率の低
減及び引っ張り強度の向上を十分に達成できるからであ
る。

【００３８】また、本実施形態の配線抵抗１０及びパッ
ド１０ａは、形状の異なる複数種の貴金属粒子Ｇ１，Ｇ
２を主成分として含み、さらにガラスフリット等の副成
分を含んでいるものであってもよい。より具体的にいう
と、配線抵抗１０等は、前記鱗片状の貴金属粒子Ｇ２の
みならず粒状の貴金属粒子Ｇ１（つまり２種の貴金属粒
子Ｇ１，Ｇ２）を含んで構成されている。図４には、こ
れら貴金属粒子Ｇ１，Ｇ２の様子が概念的に示されてい
る。ガラスフリットの量は、貴金属粒子Ｇ１，Ｇ２の量
に比べて極めて少ない。よって、図示及び説明の便宜
上、同図にてガラスフリットはあえて省略されている。

【００３９】この場合、粒状の貴金属粒子Ｇ１は平均粒
径が３μｍ以下であることがよく、特には０．５μｍ〜
２μｍ程度であることがよい。鱗片状の貴金属粒子Ｇ２
は平均粒径が６μｍ以下であることがよく、特には３μ
ｍ〜５μｍ程度であることがよい。また、鱗片状の貴金
属粒子Ｇ２は、平均粒径の異なる２種以上のものからな
るもの１あってもよい。

【００４０】配線抵抗１０及びパッド１０ａ中におい
て、鱗片状の貴金属粒子Ｇ２は粒状の貴金属粒子Ｇ１よ
りも多く含まれている。より具体的にいうと、鱗片状の
貴金属粒子Ｇ２は、粒状の貴金属粒子Ｇ１の５倍〜２５
倍含まれることがよく、特には６倍〜２０倍含まれてい
ることがよい。

【００４１】鱗片状の貴金属粒子Ｇ２の略粒状の貴金属
粒子Ｇ１に対する含有比が小さすぎると、粒状の貴金属
粒子Ｇ１が相対的に多くなる結果、条件設定によっては
ボイド率を充分に低減できなくなる場合がありうるから
である。また、前記含有比が大きすぎると、逆に鱗片状
の貴金属粒子Ｇ２が相対的に多くなる結果、ペースト印
刷性が低下するおそれがある。よって、印刷厚さにばら
つきが生じやすくなり、配線抵抗１０及びパッド１０ａ
を精度よく均一厚さに形成することが困難になる。ま
た、条件設定によってはボイド率を充分に低減できなく
なる場合もありうる。

【００４２】ここで、粒状の貴金属粒子Ｇ１も、鱗片状
の貴金属粒子Ｇ２と同じ理由により、金粒子、銀粒子、
白金粒子及びパラジウム粒子のうちから選ばれる少なく
とも１種であることが望ましい。勿論、これらの貴金属
は、単独で用いられてもよいほか、２種、３種または４
種を下記のごとく組み合わせて用いてもよい。即ち、Ａ
ｇ−Ａｕ，Ａｇ−Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｕ−Ｐｔ，Ａｕ
−Ｐｄ，Ｐｔ−Ｐｄ，Ａｇ−Ａｕ−Ｐｔ，Ａｇ−Ａｕ−
Ｐｄ，Ａｕ−Ｐｔ−Ｐｄ，Ａｇ−Ａｕ−Ｐｔ−Ｐｄ、の
組み合わせにして用いてもよい。

【００４３】なお、粒状の貴金属粒子Ｇ１及び鱗片状の
貴金属粒子Ｇ２の金属種を、同種のもの同士の組み合わ
せにしてもよいほか、異種のもの同士の組み合わせにし
てもよい。

【００４４】図１，図２に示されるように、前記各パッ
ド１０ａには、導電性材料からなる端子ピン１２の基端
部がはんだ付けされている。その結果、各端子ピン１２
と配線抵抗１０との電気的な導通が図られている。各端
子ピン１２の先端部には、リード線６の先端部にあるソ
ケット６ａが嵌着されている。従って、リード線６及び
端子ピン１２を介して配線抵抗１０に電流を供給する
と、配線抵抗１０の温度が上昇し、ホットプレート３全
体が加熱される。

【００４５】次に、このホットプレート３を製造する手
順の一例を簡単に説明する。窒化アルミニウム等に代表
されるセラミックの粉体に、必要に応じてイットリアな
どの焼結助剤やバインダー等を添加してなる混合物を作
製し、これを３本ロール等により均一に混練する。この
混練物を材料として、厚さ数ｍｍ程度の板状生成形体を
プレス成形により作製する。

【００４６】作製された生成形体に対してパンチングま
たはドリリングによる穴あけを行い、図示しないピン挿
通孔を形成する。次いで、穴あけ工程を経た生成形体を
乾燥、仮焼成及び本焼成して完全に焼結させることによ
り、セラミック焼結体製の基板９を作製する。焼成工程
はホットプレス装置によって行われることがよく、その
温度は１５００℃〜２０００℃程度に設定されることが
よい。この後、焼成されたセラミック基板９を所定径
（本実施形態では２３０mmφ）にかつ円形状に切り出
し、これをバフ研磨装置等を用いて表面研削加工する。

【００４７】上記工程を経た後、あらかじめ調製してお
いた貴金属ペーストＰ１を、セラミック基板９の下面側
にスクリーン印刷等により均一に塗布する。ここで使用
される貴金属ペーストＰ１は、上記１種の貴金属粒子Ｇ
２（または上記２種の貴金属粒子Ｇ１及びＧ２）のほか
に、ガラスフリット、有機ビヒクルとしての樹脂バイン
ダ、溶剤を含んでいる。

【００４８】ガラスフリットの量は、貴金属粒子Ｇ２
（またはＧ１及びＧ２）の量の１／５以下であることが
好ましく、特には１／１０〜１／１００程度であること
がいっそう好ましい。その理由は、貴金属ペーストＰ１
における導電成分が多くなるほど、比抵抗の低減を達成
するうえで好都合となるからである。

【００４９】具体的にいうと、貴金属ペーストＰ１中に
おいて貴金属粒子Ｇ２（またはＧ１及びＧ２）は合計で
６０重量％〜８０重量％ほど含まれ、ガラスフリットは
１重量％〜１０重量％ほど含まれている。

【００５０】ガラスフリットとしては、ほう珪酸亜鉛
（ＳｉＯ_２：Ｂ_２Ｏ_３：ＺｎＯ_２）をベースとし、それ
に対し少量の金属酸化物を添加したものが用いられてい
る。金属酸化物の具体例としては、酸化アルミニウム
（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化
鉛（ＰｂＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化クロム
（Ｃｒ_２Ｏ_３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ビスマス（Ｂ
ｉ_２Ｏ_３）から選択される１種または２種以上のもので
ある。

【００５１】その他、貴金属ペーストＰ１中には、有機
ビヒクルとしての樹脂バインダが３重量％〜１５重量％
ほど含まれ、溶剤が１０重量％〜３０重量％ほど含まれ
ている。樹脂バインダの例としては、例えばエチルセル
ロース等のセルロース類などがある。溶剤は印刷性や分
散性の向上を目的として添加される成分であって、その
具体例としてはアセテート類、ブチルセロソルブ等のセ
ロソルブ類、ブチルカルビトール等のカルビトール類な
どが挙げられる。

【００５２】セラミック基板９上に塗布された貴金属ペ
ーストＰ１を約７５０℃の温度で所定時間加熱すると、
貴金属ペーストＰ１中の溶剤が揮発し、配線抵抗１０及
びパッド１０ａが焼き付けられる。溶融したガラスフリ
ットはセラミック基板９に近づく方向に移動する傾向が
あり、逆に貴金属粒子Ｇ２（またはＧ１及びＧ２）はセ
ラミック基板９から離れる方向に移動する傾向がある。

【００５３】その後、パッド１０ａにはんだＳ１を介し
て端子ピン１２を接合して、ホットプレート３を完成さ
せ、さらにこれをケーシング２の開口部４に取り付けれ
ば、図１に示す所望のホットプレートユニット１が完成
する。

【００５４】以下、いくつかの実施例及び比較例を紹介
する。

【００５５】

【実施例及び比較例】［サンプルの作製（貴金属粒子の
金属種が同じ場合）］実施例１〜６、比較例１〜３で
は、窒化アルミニウム粉末（平均粒径１．１μm ）１０
０重量部に、Ｙ_２Ｏ_３（平均粒径０．４μm）４重量
部、有機ビヒクルとしてのアクリル系樹脂バインダ（三
井化学社製、商品名：ＳＡ−５４５，酸価１．０）８重
量部を添加して混合した。このようにして得た混合物を
均一に混練してなる混練物をプレス成形用型に入れてプ
レスすることにより、板状生成形体を作製した。

【００５６】次いで、穴あけ加工及び乾燥を行った後、
成形体を窒素雰囲気中で３５０℃、４時間の脱脂を行
い、バインダを熱分解させた。さらに、脱脂された成形
体を１６００℃、３時間の条件でホットプレス焼成し、
セラミック基板９として窒化アルミニウム基板を得た。
なお、ホットプレスの圧力は１５０ｋｇ／ｃｍ^２に設定
した。

【００５７】この後、基板切り出し及び表面研削加工を
行った後、ペースト塗布工程を行った。同工程では、下
記のごとき組成の貴金属ペーストＰ１を用い、かつ塗布
時の厚さを２５μm程度に設定し、上記の手順に準拠し
て９種のサンプルを作製した。

【００５８】・貴金属粒子： 銀粒子が合計で７０重量
％、 ・ガラスフリット： ５重量％（但しベースであるほう
珪酸亜鉛を８０重量％含むもの）、 ・樹脂バインダとしてのエチルセルロース： ５重量
％、 ・溶剤としてのブチルカルビトール： １５重量％。

【００５９】銀粒子Ｇ１，Ｇ２としては、表１に示す４
種のものを適宜組み合わせて用いるようにした。そし
て、サンプル１〜６を実施例１〜６として位置づけ、サ
ンプル７，８，９を比較例１、試験例１，２として位置
付けた。以下、球状の銀粒子として、昭栄化学工業株式
会社製「Ａｇ−１２６」を使用した、鱗片状の銀粒子と
して、昭栄化学工業株式会社製「Ａｇ−５２０、Ａｇ−
５３０、Ａｇ−５４０」（それぞれＢ，Ｃ，Ｄ粒子）を
使用した。「Ａ粒子」は平均粒径が１．００μｍかつ球
状の銀粒子Ｇ１である（図５(a) 参照）。

【００６０】Ａ粒子以外の３種は全て鱗片状の銀粒子Ｇ
２である（図５(b) 〜(d ) 参照）。「Ｂ粒子」「Ｃ粒
子」「Ｄ粒子」の平均粒径は、順に３．９４μm、４．
７８μm、７．７３μmである。これらの粒子のアスペク
ト比（長径／厚さ）は、順に約７．８、９．５、１５で
あった。

【００６１】具体的にいうと、実施例１，２，４，５で
は、球状の銀粒子Ｇ１及び鱗片状の銀粒子Ｇ２の２種を
用いるとともに、鱗片状の銀粒子Ｇ２については粒径の
異なるもの２つ（即ちＢ粒子及びＣ粒子）を組み合わせ
て用いている。

【００６２】実施例３では、球状の銀粒子Ｇ１及び鱗片
状の銀粒子Ｇ２の２種を用いるとともに、鱗片状の銀粒
子Ｇ２については１つのみ（即ちＣ粒子のみ）用いてい
る。実施例６では、鱗片状の銀粒子Ｇ２のみを用いると
ともに、当該鱗片状の銀粒子Ｇ２については粒径の異な
るもの２つ（即ちＢ粒子及びＣ粒子）を組み合わせて用
いている。つまり、これについては球状の銀粒子Ｇ１を
全く用いていない。

【００６３】比較例１では、従来と同様に、球状の銀粒
子Ｇ１を１種のみ含む貴金属ペーストＰ１を用いて配線
抵抗１０等の形成を行なっている。試験例１，２では、
２種の銀粒子Ｇ１，Ｇ２を含む貴金属ペーストＰ１を用
いて配線抵抗１０等の形成を行なっているものの、鱗片
状の銀粒子Ｇ２として平均粒径の大きなＤ粒子を用いて
いる。表１には、配線抵抗１０中における４つの粒子の
体積率（ｗｔ％）が示されている。 ［比較試験及びその結果］得られた９種のサンプルの各
々について、焼き付け工程後における配線抵抗１０を任
意の位置にて基板厚さ方向に沿って切断し、その切断面
を光学顕微鏡を用いて１０００倍で写真撮影をした。こ
のようにして撮影された拡大写真に基づき、ボイド部分
の面積／ペースト断面積の値を計測し、この値を焼成後
ボイド率（％）とした。その結果を表１に示す。なお、
焼成後ボイド率（％）が高いということは、銀粒子Ｇ
１，Ｇ２が密に詰まっていて、各銀粒子Ｇ１，Ｇ２間の
接合面積が大きくなっていることを意味する。

【００６４】また、配線抵抗１０表面の面粗度（Ｒａ）
を、表面形状測定器（ＫＬＡ・Ｔｅｎｃｏｒ社製 商品
名：Ｐ−１１）を用いて常法に従い測定した。その結果
も同じく表１に示す。なお、面粗度が小さくて表面が平
滑であるということは、配線抵抗１０が均一厚さであっ
て、抵抗値が均一でばらつきが小さいことを意味する。

【００６５】さらに、従来公知の手法による引っ張り強
度試験を行い、配線抵抗１０の引っ張り強度（ｋｇｆ／
２ｍｍ□）を測定した。言うまでもなくこの値が大きけ
れば、導体パターン１０の密着性が高くなり剥離が生じ
にくくなる。

【００６６】

【表１】

【００６７】表１から明らかなように、比較例１の焼成
後ボイド率は、１２％以上という高い値を示した。これ
に対し実施例３では、焼成後ボイド率が、僅かであるが
９．８％と低くなることが確認された。また、実施例
１，２，４，５，６については、比較例１、試験例１，
２に比べて大幅に焼成後ボイド率が低くなることが確認
された。中でもとりわけ実施例６で好結果が得られ、そ
れに次いで実施例１，４で好結果が得られた。

【００６８】そして、比較例１、試験例１，２では面粗
度Ｒａの値が１．０μmを以上であったのに対し、各実
施例１〜６ではいずれも１．０μm より低くなることが
確認された。中でもとりわけ実施例６で好結果が得ら
れ、それに次いで実施例１，２，３で好結果が得られ
た。

【００６９】また、各実施例１〜６の配線抵抗１０の観
察を別途行なったところ、ふくれ等が認められることも
なく、密着性が低下している様子も特になかった。そし
て、比較例１では引っ張り強度の値が３．５ｋｇｆ／２
ｍｍ□前後という極めて低い値であった。これに対し、
各実施例１〜６では、前記比較例のほぼ２倍以上の値が
得られることが確認された。中でもとりわけ実施例２で
好結果が得られ、それに次いで実施例１，６で好結果が
得られた。以上の結果からして、鱗片状粒子には引っ張
り強度を向上させる効果があると考えられる。 ［サンプルの作製（貴金属粒子の金属種が異なる場
合）］実施例７では、窒化珪素粉末（平均粒径１．１μ
m）４５重量部に、Ｙ_２Ｏ_３（平均粒径０．４μm）２０
重量部、Ａｌ_２Ｏ_３（平均粒径０．５μm）１５重量
部、ＳｉＯ_２（平均粒径０．５μm）２０重量部、有機
ビヒクルとしてのアクリル系樹脂バインダ（三井化学社
製、商品名：ＳＡ−５４５，酸値１．０）８重量部を混
合した。このようにして得た混合物を均一に混練してな
る混練物をプレス成形用型に入れてプレスすることによ
り、板状生成形体を作製した。

【００７０】次いで、穴あけ加工及び乾燥を行った後、
成形体を窒素雰囲気中で３５０℃、４時間の脱脂を行
い、バインダーを熱分解させた。さらに、脱脂された成
形体を１６００℃、３時間の条件でホットプレス焼成
し、セラミック基板９として窒化珪素基板を得た。な
お、ホットプレスの圧力は１５０ｋｇ／ｃｍ^２に設定し
た。

【００７１】この後、基板切り出し及び表面研削加工を
行った後、ペースト塗布工程を行った。ここでは貴金属
ペーストＰ１として、下記のごとき組成のものを用い、
かつ塗布時の厚さを２５μm 程度に設定してサンプル１
０を作製した。

【００７２】・貴金属粒子： 銀粒子Ｇ２が５６．６重
量部、パラジウム粒子Ｇ１が１０．３重量部、 ・酸化物ガラス成分： ＳｉＯ_２が１．０重量部、Ｂ_２
Ｏ_３が２．５重量部、ＺｎＯが５．６重量部、ＰｂＯが
０．６重量部、ＲｕＯ_２を２．１重量部、 ・樹脂バインダ： ３．４重量％、 ・溶剤としてのブチルカルビトール： １７．９重量
％。

【００７３】ここで前記「銀粒子Ｇ２」としては、平均
粒径３．９４μmの鱗片状の銀粒子（即ち上記Ｂ粒子）
を用いた。前記「パラジウム粒子Ｇ１」としては、平均
粒径５．１２μm の球状のパラジウム粒子（昭栄化学工
業製 Ｐｄ−２１５）を用いた。

【００７４】そして、塗布された貴金属ペーストＰ１を
約７５０℃の温度で所定時間加熱することにより、配線
抵抗１０及びパッド１０ａを焼き付け、実施例７のホッ
トプレート３を完成させた。なお、導体パターン１０中
における２つの粒子の重量比、即ち銀粒子Ｇ２：パラジ
ウム粒子Ｇ１は、５５：１５であった。 ［比較試験及びその結果］得られた実施例７のサンプル
について、実施例１〜６等について行なったのと同様の
比較試験を行なった。その結果、焼成後ボイド率が７．
８％、面粗度Ｒａが０．７μm、引っ張り強度が１０．
８ｋｇｆ／２ｍｍ□であった。

【００７５】従って、本実施形態の前記実施例によれば
以下のような効果を得ることができる。 （１）上記実施例１〜５，７の配線抵抗１０及びパッド
１０ａは、球状の貴金属粒子Ｇ１及び鱗片状の貴金属粒
子Ｇ２からなっている。また、上記実施例６の配線抵抗
１０及びパッド１０ａは、鱗片状の貴金属粒子Ｇ２のみ
からなっている。

【００７６】従って、球状の貴金属粒子Ｇ１のみを含ん
で構成されたもの（例えば比較例１）に比べ、焼き付け
後に貴金属粒子Ｇ２（またはＧ１及びＧ２）が密に詰ま
った状態になりやすいと考えられる。ゆえに、配線抵抗
１０等におけるボイド率が減少し、セラミック基板９と
の密着性が高くなる。一方、貴金属粒子Ｇ２（またはＧ
１及びＧ２）間が点接触になる。このため、配線抵抗１
０等における抵抗値の著しい低下が防止され、抵抗体と
しての機能を損なうことがなくなる。

【００７７】（２）また、上記実施例１，２，４，５の
ように、鱗片状の銀粒子Ｇ２を平均粒径の異なる２種に
すれば、引っ張り強度が１０ｋｇｆ／２ｍｍ□以上の配
線抵抗１０を得ることができる。

【００７８】（３）上記実施例６のように、鱗片状の銀
粒子Ｇ２を平均粒径の異なる２種にしかつ球状の貴金属
粒子Ｇ１を全く含ませないようにすれば、ボイド率を極
めて低い値にすることができ、密着性を格段に向上させ
ることができる。

【００７９】（４）本実施形態の各実施例１〜７では、
窒化アルミニウム基板または窒化珪素基板をセラミック
基板９として用いているため、耐熱性及び熱伝導性に優
れたホットプレート３を実現することができる。

【００８０】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。 ・ 実施形態において使用した窒化アルミニウム基板や
窒化珪素基板等のような窒化物セラミック基板の代わり
に、例えばアルミナ基板等のような酸化物セラミック基
板、炭化珪素基板のような炭化物セラミック基板等を使
用することもできる。

【００８１】・ セラミック基板９はプレス成形法を経
て製造されたもののみに限定されることはなく、例えば
ドクターブレード装置を利用したシート成形法を経て製
造されたものでもよい。シート成形法を採用した場合、
例えば積層されたシート間に配線抵抗１０を配設するこ
とができるので、高温用のホットプレート３を比較的容
易に実現することができる。

【００８２】・ 導体パターンは実施形態において例示
した配線抵抗１０やパッド１０ａのみに限定されること
はなく、それ以外のもの、つまり発熱用の抵抗体ではな
い導体パターンであってもよい。

【００８３】・ セラミック基板９に対して貴金属ペー
ストＰ１を塗布する方法としては、スクリーン印刷法の
みならず、例えば捺印法などのその他の手法もある。

【００８４】

【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、略
鱗片状の貴金属粒子によりボイド率を低減することがで
きるため、導体パターンの密着性を向上させることがで
きる。また、面粗度Ｒａも１μｍ以下にすることがで
き、導体パターンの抵抗値のばらつきを低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態のホットプレー
トユニットの概略断面図。

【図２】実施形態のホットプレートユニットの要部拡大
断面図。

【図３】導体パターン中における貴金属粒子の様子（貴
金属粒子が鱗片状のもの１種のみの場合）を示す概念
図。

【図４】導体パターン中における貴金属粒子の様子（貴
金属粒子が鱗片状のもの及び球状のもの２種の場合）を
示す概念図。

【図５】（ａ）は球状の貴金属粒子（即ちＡ粒子）、
（ｂ）は鱗片状の貴金属粒子（即ちＢ粒子）、（ｃ）は
鱗片状の貴金属粒子（即ちＣ粒子）、（ｄ）は鱗片状の
貴金属粒子（即ちＤ粒子）のＳＥＭによる拡大写真。

【符号の説明】

３…ホットプレート、９…セラミック基板、Ｐ１…導体
ペースト（貴金属ペースト）、１０…導体パターンとし
ての配線抵抗、１０ａ…導体パターンの一部であるパッ
ド、Ｇ１…略球状の貴金属粒子、Ｇ２…略鱗片状の貴金
属粒子。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック基板に導体パターンを備えてな
   るホットプレートにおいて、前記導体パターンは、略鱗
   片状の貴金属粒子からなることを特徴とするホットプレ
   ート。
2. 【請求項２】前記略鱗片状の貴金属粒子の平均粒径は６
   μm以下であることを特徴とする請求項１に記載のホッ
   トプレート。
3. 【請求項３】前記略鱗片状の貴金属粒子は、金粒子、銀
   粒子、白金粒子及びパラジウム粒子のうちから選ばれる
   少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または
   ２に記載のホットプレート。
4. 【請求項４】前記略鱗片状の貴金属粒子における長径と
   短径とのアスペクト比は１．５以上であることを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のホットプレ
   ート。
5. 【請求項５】セラミック基板に導体パターンを備えてな
   るホットプレートにおいて、前記導体パターンは、略粒
   状の貴金属粒子及び略鱗片状の貴金属粒子からなること
   を特徴とするホットプレート。
6. 【請求項６】前記略粒状の貴金属粒子の平均粒径は３μ
   ｍ以下であり、前記略鱗片状の貴金属粒子は平均粒径が
   ６μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載のホ
   ットプレート。
7. 【請求項７】前記略鱗片状の貴金属粒子は、平均粒径の
   異なる２種以上のものからなることを特徴とする請求項
   ５または６に記載のホットプレート。
8. 【請求項８】前記導体パターン中において、前記略鱗片
   状の貴金属粒子は、前記略粒状の貴金属粒子の５倍〜２
   ５倍含まれることを特徴とする請求項５乃至７のいずれ
   か１項に記載のホットプレート。
9. 【請求項９】略鱗片状の貴金属粒子、酸化物及び有機ビ
   ヒクルからなる導電ペースト。
10. 【請求項１０】略粒状の貴金属粒子、略鱗片状の貴金属
    粒子、酸化物及び有機ビヒクルからなる導電ペースト。
11. 【請求項１１】前記略鱗片状の貴金属粒子は、金粒子、
    銀粒子、白金粒子及びパラジウム粒子のうちから選ばれ
    る少なくとも１種であることを特徴とする請求項９また
    は１０に記載の導電ペースト。
12. 【請求項１２】前記略鱗片状の貴金属粒子は、平均粒径
    の異なる２種以上のものからなることを特徴とする請求
    項９乃至１１のいずれか１項に記載の導電ペースト。
13. 【請求項１３】前記略鱗片状の貴金属粒子は、前記略粒
    状の貴金属粒子の５倍〜２５倍含まれることを特徴とす
    る請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の導電ペー
    スト。
14. 【請求項１４】前記略粒状の貴金属粒子の平均粒径は３
    μｍ以下であり、前記略鱗片状の貴金属粒子は平均粒径
    が６μｍ以下であることを特徴とする請求項１０乃至１
    ３のいずれか１項に記載の導電ペースト。