JP4432604B2 - 導電性ペースト - Google Patents
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Description
(A)導電性粉末と、
(B)酸化物換算で実質的に下記の組成からなる成分を含有し、かつ、鉛を含まないガラスフリットと、
(C)有機ビヒクルと、
を含み、
前記ガラスフリットの配合量が、前記導電性粉末100重量部に対して1〜15重量部であることを特徴としている。
SiO2…25〜40重量%,ZnO…25〜38重量%,B2O3…1〜15重量%,Al2O3…1〜15重量%,ZrO2…1〜10重量%,MnO2…0〜10重量%(ただし、前記ガラスフリット中のZnOの含有量が30重量%未満の場合は1〜10重量%),CaO…0〜20重量%,TiO2…0〜10重量%,Cu2O…0〜15重量%
請求項1に記載の導電性ペーストにおいて、
(D)金属酸化物を含むことを特徴としている。
請求項2に記載の導電性ペーストにおいて、
前記金属酸化物が、
酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ビスマス、酸化銅からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴としている。
本発明においては、導電性粉末は特に限定されないが、例えば、銀、パラジウム、白金、金等の貴金属粉末、銅、ニッケル、コバルト、鉄等の卑金属粉末、又はこれら金属を含む合金粉末や複合粉末等を用いることができる。
本発明に係るガラスフリットは、SiO2とZnOとを主成分として含有する珪酸亜鉛系ガラスフリットであって、特に基板との反応性が高くて、ボイドの少ない緻密な金属−ガラス焼成膜構造を作るべく組成選択されたものである。具体的にはガラスフリットは、酸化物換算で実質的に下記の組成からなる成分を含有し、かつ、鉛を含まないものである。ガラスフリットとして、平均粒径1.0〜5.0μm程度のものを使用するのが好ましい。
有機ビヒクルとしては有機バインダや溶剤等を用いることができる。有機バインダとしては、セルロース類、アクリル樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、ロジンエステル等を用いることができる。他方、溶剤としては、アルコール系、エーテル系、エステル系、炭化水素系等の有機溶剤や水、これらの混合溶剤を用いることができる。
金属酸化物は、本発明に係る導電性ペーストにおいては任意成分であり、導電性ペースト中に配合されることで半田食われを確実に防止することができる。金属酸化物としては、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム、酸化銅、ジルコン、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ランタン等、従来から導電性ペーストに配合される種々の酸化物が挙げられるが、特に、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化チタン(TiO2,TiO)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化銅(CuO,Cu2O)等を用いるのが好ましい。金属酸化物としては、平均粒径5.0μm以下の粉末を用いるのが好ましい。
(A)導電性粉末と、(B)ガラスフリットと、必要に応じて(D)金属酸化物とを、適切な配合比率で調合・混合し、(C)有機ビヒクル中に均一に分散させてペースト状とする。
(1.1)ガラスフリットの作製
SiO2、ZnO、B2O3、Al(OH)3、ZrO2、MnO2、CaCO3、TiO2、Cu2O、PbO及びSnOを下記表1に示すガラス組成となるように秤量・混合し、各混合物を1400〜1500℃で1〜1.5時間溶融させ、溶融させた各混合物をグラファイト上に流出させて急冷した。急冷後に得られたガラス質物質を、アルミナボールを用いたボールミルで48時間粉砕して、平均粒径約2.5μmのガラスフリットa〜nを作製した。
銀−パラジウム合金粉末(銀:パラジウムの重量比が75:22)97重量部、白金粉末3重量部、ガラスフリットa3重量部、Bi2O3粉末5重量部、およびエチルセルロース10重量%とα−テルピネオール90重量%からなる有機ビヒクル35重量部を混合し、3本ロールミルを用いて混練し、更にα−テルピネオール6重量部を希釈剤として添加し、4/secの剪断速度における粘度が100〜150Pa・sになるように粘度調整を行って、導電性ペーストを製造した。
金属粉末、ガラスフリットa〜n、各種金属酸化物粉末を表2及び3に示す比率で混合し、(1.2)と同様にして導電性ペーストを製造した。但し、試料3,4は、銀−パラジウム合金粉末に代えて、銀粉末とパラジウム粉末をそれぞれ表に示す比率で用いたものである。ビヒクルおよび希釈剤は試料1と同じものを用い、4/secの剪断速度における粘度が100〜150Pa・sになるよう粘度調整を行った。
各試料1〜13,比較試料1〜5に対し、面積抵抗値、半田濡れ性、耐半田溶解性、初期接着強度及びエージング強度を測定・評価した。各測定・評価項目の詳細を下記に示し、各試料1〜13,比較試料1〜5の測定・評価結果を試料ごとに上記表2,表3に示した。
各試料において、0.5mm×50mmパターン間の抵抗値をデジタルマルチメータで測定し、導体膜の膜厚を13μmに補正したときの値を面積抵抗値とした。
各試料をフラックスに浸漬し、その後各試料を260℃のSn/3Ag/0.5Cu半田浴中に10秒間浸漬し、当該半田浴から取り出した後の各試料における導体膜の半田の付着量を測定し、その測定結果から各試料の半田濡れ性を評価した。具体的には、導体膜上に占める半田の割合(被覆率)が略100%のときに「○」と評価し、それ以外のときに「×」と評価した。
各試料をフラックスに浸漬し、その後各試料を270℃のSn/3Ag/0.5Cu半田浴中に10秒間浸漬し、当該半田浴から取り出した後の各試料における導体膜の残存率を測定し、その測定結果から各試料の耐半田溶解性を評価した。具体的には導体膜の溶解がほとんどみられず、その導体膜の残存率が80%以上のときに「○」と評価し、試料中の導体膜の残存率が80%未満で70%を上回るときに「△」と評価し、試料中の導体膜の残存率が70%以下のときに「×」と評価した。
2mm×2mmの正方形パターンで初期接着強度,エージング強度を測定した。ただし、エージング強度の測定は、各試料を150℃の恒温槽に24時間放置した後におこなった。
Claims (3)
- (A)導電性粉末と、
(B)酸化物換算で実質的に下記の組成からなる成分を含有し、かつ、鉛を含まないガラスフリットと、
(C)有機ビヒクルと、
を含み、
前記ガラスフリットの配合量が、前記導電性粉末100重量部に対して1〜15重量部である導電性ペースト。
SiO2…25〜40重量%,ZnO…25〜38重量%,B2O3…1〜15重量%,Al2O3…1〜15重量%,ZrO2…1〜10重量%,MnO2…0〜10重量%(ただし、前記ガラスフリット中のZnOの含有量が30重量%未満の場合は1〜10重量%),CaO…0〜20重量%,TiO2…0〜10重量%,Cu2O…0〜15重量% - 請求項1に記載の導電性ペーストにおいて、
(D)金属酸化物を含むことを特徴とする導電性ペースト。 - 請求項2に記載の導電性ペーストにおいて、
前記金属酸化物が、
酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ビスマス、酸化銅からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする導電性ペースト。
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