JP2614147B2 - 有機金属導体組成物 - Google Patents

有機金属導体組成物

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JP2614147B2
JP2614147B2 JP3027630A JP2763091A JP2614147B2 JP 2614147 B2 JP2614147 B2 JP 2614147B2 JP 3027630 A JP3027630 A JP 3027630A JP 2763091 A JP2763091 A JP 2763091A JP 2614147 B2 JP2614147 B2 JP 2614147B2
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弘正 合瀬
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機金属導体組成物に関
し、さらに詳しくは基板上に導電体を設けるためのペー
スト材料等として有用な有機金属導体組成物に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、各種電子装置に基板としてセラミ
ックス等が利用され、その基板の表面に回路を比較的簡
単に形成する方法として厚膜導電材料やその他の厚膜材
料を印刷し、焼成する方法等が一般的に行われている。
【0003】従来、厚膜導電材料としては金粉等の貴金
属粉末を主成分としたものが知られており、中でも金粉
を主成分としたものは金属安定性に優れており、比較的
微細な配線を可能とするものであった。しかし、この材
料は金粉を主成分とするがゆえにコスト高は必然的なも
のとなり、電子部品の低価格化を阻害する要因となって
いた。また、上記従来の厚膜導電材料では膜厚が数μm
の導体を得るのが限界であり、より薄膜でかつ信頼性の
高い導体を得ることができる導体材料が望まれていた。
【0004】そのような状況の中で、近年、本発明者ら
の一部によって有機金化合物のみを主成分として含有し
た導体材料が開発された{ISHM.第4回マイクロエ
レクトロニクスシンポジウム(MES′89)論文集、
1989年7月、第105〜108頁}。この導体材料
によると、膜厚が0.3〜0.5μmでかつ緻密な導体
を得ることができ、しかも電子部品の低価格化も可能と
なった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の導体材料を用いて得た導体膜に対してはワイヤボン
ド等の従来から厚膜金電極に適用される接合技術は適用
可能であるが、通常の共晶ハンダ(Sn/Pb=6/
4)等を用いると導体膜が消失してしまい、ハンダでの
接合は不可能であった。そのため、上記従来の導体材料
を用いる場合はワイヤボンドのような手間と費用のかか
る接合技術を用いねばならず、電子部品の製造工程が煩
雑化し、低価格化にも限界があった。
【0006】本発明は上記従来技術の有する問題に鑑み
てなされたものであり、膜厚および緻密さは上記従来の
ものと同程度以上の高水準に維持されたままで、しかも
ハンダでの接合が可能な導体膜を得ることが可能な導体
材料を提供し、電子部品の製造の簡易化並びにさらなる
低価格化を図ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成すべく鋭意研究した結果、有機金化合物に加えて白
金およびパラジウムの有機金属化合物を主成分とし、さ
らにロジウム、クロム並びにビスマスの有機金属化合物
を各々特定量含有させることによって上記課題が解決さ
れることを見出し、本発明に到達した。
【0008】すなわち本発明の有機金属導体組成物は、
導体組成物中の各金属成分含有率がそれぞれ金(Au)
5.0〜25.0重量%、白金(Pt)1.0〜10.
0重量%、パラジウム(Pd)0.5〜5.0重量%、
ロジウム(Rh)0.02〜1.0重量%、クロム(C
r)0.02〜1.0重量%、ビスマス(Bi)0.0
2〜2.0重量%となる量の該各金属成分の有機金属化
合物と、有機ビヒクルとを含有することを特徴とするも
のである。
【0009】以下、本発明の有機金属導体組成物につい
てより詳細に説明する。
【0010】本発明の有機金属導体組成物においては、
組成物中、金が5.0〜25.0重量%、白金が1.0
〜10.0重量%、パラジウムが0.5〜5.0重量
%、ロジウムが0.02〜1.0重量%、クロムが0.
02〜1.0重量%、ビスマスが0.02〜2.0重量
%となるようにそれら各金属の有機金属化合物の含有量
を調節する必要がある。それは、上記範囲外の組成物を
用いると以下のような弊害が生じて、本発明の効果が得
られないからである。
【0011】すなわち、金が25.0重量%を超える
と、得られる導体膜が耐ハンダ性に劣ったものとなり、
ハンダを用いると消失してしまい、他方、5.0重量%
未満では連続膜が形成出来ない。また、白金および/ま
たはパラジウムが上記各上限を超えると連続膜が形成出
来ず、他方、上記各下限未満では得られる導体膜が耐ハ
ンダ性に劣ったものとなる。さらに、ロジウム、クロ
ム、ビスマスのうちの少なくとも一種が上記範囲外だと
連続膜が形成されない。
【0012】本発明の有機金属導体組成物にあっては、
さらに、組成物中の銀が5.0重量%以下、好ましくは
0.3〜3.0重量%となる量の有機銀化合物および/
またはバナジウムが1.0重量%以下、好ましくは0〜
0.6重量%となる量の有機バナジウム化合物を含有さ
せるとアルミナおよびガラス基板との接着力が良好とな
る傾向にあり好ましくい。なお、銀および/またはバナ
ジウムが上記上限を超えると、連続膜が形成されなくな
る傾向にある。また、本発明の有機金属導体組成物中に
銅が1.0重量%以下、好ましくは0〜0.5重量%と
なる量の有機銅化合物を含有させてもよい。
【0013】本発明においては上記各種金属のロジン系
(スルホ樹脂酸塩系)、メルカプチッド系、アミン系等
の有機金属化合物が使用可能であるが、ロジン系有機金
属化合物を用いるとより安定した導体膜が得られる傾向
にあるので好ましい。
【0014】本発明において用いる有機ビヒクルは特に
制限されないが、エチルセルロース5〜30重量%およ
びターピネオール70〜95重量%からなるものを用い
ると印刷性が良好となる傾向にあり好ましい。
【0015】さらに、本発明の有機金属導体組成物にお
いては、組成物中5.0重量%以下、好ましくは0〜
4.0重量%となる量のガラスフリットをさらに含有す
るとアルミナ基板との接着力が良好となる傾向にあり好
ましい。なお、ガラスフリットが5.0重量%を超える
とハンダ付性が劣る傾向にある。
【0016】上記ガラスフリットは特に制限されない
が、40〜70重量%のPbO、10〜40重量%のS
iO、5〜20重量%のB、1.0〜6.0重
量%のAl、および3.0重量%以下のM
[式中、Mはカリウム(K)、ナトリウム(Na)、リ
チウム(Li)のうちの少なくとも1種である]からな
るものであるとハンダ付性、耐薬品性に良好となる傾向
にあり好ましい。
【0017】本発明の有機金属導体組成物にあっては、
用いる有機金属化合物の金属成分の合計含有率が、ある
いはガラスフリットを含有させる場合は前記金属成分と
ガラスフリットとの合計含有率が組成物中10〜40重
量%であり、残部が有機ビヒクルおよび有機金属化合物
の有機成分であると印刷性および成膜性が良好となる傾
向にあり好ましい。
【0018】本発明の有機金属導体組成物を用いて各種
電子装置の導体形成が可能であるが、その具体的な方法
は特に制限されない。例えば、本発明の有機金属導体組
成物をセラミックス等の基板表面にスクリーン印刷法等
により印刷し、その後500〜900℃で焼成する方法
等が一般的に採用される。
【0019】
【実施例】実施例1〜7および比較例1〜15 ターピネオールにエチルセルロースを10%溶解した
有機ビヒクルに、表1に示す組成となるように各金属成
分のロジン系有機金属化合物並びにガラスフリットを混
合して有機金属導体組成物を得た。使用したガラスフリ
ットは、50重量%のPbO、25重量%のSiO
20重量%のB、3重量%のAl、および
2重量%のKOからなるものである。
【0020】次に、上記の有機金属導体組成物を96%
アルミナ基板あるいはソーダライム基板に印刷し、続い
てアルミナ基板使用の場合は850℃×10分で2回、
他方ソーダライム基板使用の場合は600℃×10分で
1回それぞれコンベア炉にて焼成し、焼成膜厚0.3〜
0.5μmの端子用電極パターン(2mm×2mm)と
0.5mm導線を形成した。上記の印刷は、400メッ
シュ、総厚55μmのスクリーンを使用して行った。
【0021】このようにして得られた電極パターン(導
体膜)に関して、膜性、ハンダ付性、耐ハンダ性、およ
びピール強度をそれぞれ以下の試験方法にしたがって評
価した。各々の評価結果を表1に示す。
【0022】(膜性)SEMを用いて導体膜の連続性を
観察した。
【0023】(ハンダ付性)膜性が良好(連続)な電極
パターン(導体膜)にロジン系フラックスを塗布し、2
20℃の2%Ag入りPb−Sn共晶ハンダに5秒間浸
漬し、端子用電極パターン上におけるハンダの占有率を
測定した。
【0024】(耐ハンダ性)0.5mm導線を250℃
の2%Ag入りPb−Sn共晶ハンダに10秒間浸漬し
た後の導線の残存率を測定した。
【0025】(ピール強度)上記ハンダ付性試験を行っ
た後に、ハンダ付性が良好なものについて0.6mmφ
リード線をハンダ付し、ピール強度を測定した。
【0026】
【表1】
【0027】表1から明らかなように、本発明の有機金
属導体組成物を用いて得た実施例1〜7の電極パターン
は膜性、ハンダ付性、耐ハンダ性並びにピール強度いず
れも優れたものであった。
【0028】それに対して、金が25.0重量%を超え
た比較例1の電極パターンは耐ハンダ性に劣り、5.0
重量%未満の比較例2の電極パターンは連続膜とならず
膜性が不良であった。また、白金またはパラジウムが本
発明の範囲を超えた比較例3および比較例5の電極パタ
ーンは連続膜とならず膜性が不良であり、本発明の範囲
未満の比較例4および比較例6の電極パターンは耐ハン
ダ性に劣るものであった。さらに、ロジウム、クロム、
ビスマスのうちの少なくとも一種が本発明の範囲外であ
る比較例7〜12の電極パターンは連続膜とならず膜性
が不良であった。そして、銀および/またはバナジウム
が本発明の範囲を超えた比較例13〜14の電極パター
ンも連続膜とならず膜性が不良であった。
【0029】また、ガラスフリットが5.0重量%を超
えた比較例15の電極パターンはハンダ付性が劣るもの
であった。
【0030】比較例16〜18 従来から使用されている貴金属粉末を主成分とする厚
膜ペースト(Ag厚膜ペースト:比較例16、Ag−P
d厚膜ペースト:比較例17、Au厚膜ペースト:比較
例18)を前記有機金属導体組成物の代わりに用いて上
記実施例1と同様の工程で成膜したところ、焼成膜厚を
2μm以上にしないと導通が良好にならず、焼成膜厚が
0.3〜0.5μmと高水準でかつ緻密な導電膜を得る
ことはできなかった。
【0031】
【発明の効果】本発明の有機金属導体組成物を使用する
ことによって、膜厚が0.3〜0.5μmと高水準でか
つ緻密であって、しかもハンダでの接合が可能な導体膜
を得ることが可能となる。従って、本発明の有機金属導
体組成物を使用すれば、膜厚が0.3〜0.5μmと非
常に薄い導体膜であっても、ワイヤボンドのような手間
と費用のかかる接合技術ではなく通常の共晶ハンダ等で
接合できるようになり、電子部品の製造の簡易化並びに
低価格化が可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01B 1/22 H01B 1/22 A H05K 1/09 H05K 1/09 D Z

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導体組成物中の各金属成分含有率がそれ
    ぞれ金(Au)5.0〜25.0重量%、白金(Pt)
    1.0〜10.0重量%、パラジウム(Pd)0.5〜
    5.0重量%、ロジウム(Rh)0.02〜1.0重量
    %、クロム(Cr)0.02〜1.0重量%、ビスマス
    (Bi)0.02〜2.0重量%となる量の該各金属成
    分の有機金属化合物と、有機ビヒクルとを含有すること
    を特徴とする有機金属導体組成物。
  2. 【請求項2】 導体組成物中の銀(Ag)含有率が5.
    0重量%以下となる量の有機銀化合物および/またはバ
    ナジウム(V)含有率が1.0重量%以下となる量の有
    機バナジウム化合物をさらに含有することを特徴とす
    る、請求項1に記載の有機金属導体組成物。
  3. 【請求項3】 前記有機金属化合物がロジン系有機金属
    化合物であることを特徴とする、請求項1または2に記
    載の有機金属導体組成物。
  4. 【請求項4】 前記有機ビヒクルがエチルセルロース5
    〜30重量%およびターピネオール70〜95重量%か
    らなるものであることを特徴とする、請求項1〜3のう
    ちのいずれかに記載の有機金属導体組成物。
  5. 【請求項5】 前記金属成分の合計含有率が10〜40
    重量%である、請求項1〜4のうちのいずれかに記載の
    有機金属導体組成物。
  6. 【請求項6】 導体組成物中5.0重量%以下となる量
    のガラスフリットをさらに含有することを特徴とする、
    請求項1〜5のうちのいずれかに記載の有機金属導体組
    成物。
  7. 【請求項7】 前記ガラスフリットが、40〜70重量
    %のPbO、10〜40重量%のSiO、5〜20重
    量%のB、1.0〜6.0重量%のAl
    および3.0重量%以下のMO[式中、Mはカリウム
    (K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)のうち
    の少なくとも1種である]からなるものであることを特
    徴とする、請求項6に記載の有機金属導体組成物。
  8. 【請求項8】 前記金属成分と前記ガラスフリットとの
    合計含有率が10〜40重量%である、請求項6または
    7に記載の有機金属導体組成物。
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