JP5468885B2 - Conductive aluminum paste - Google Patents
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Description
本発明は、導電性アルミニウムペーストに関し、特には、ガラス基板、シリコン基板の基板面に対する接着性を付与する、ガラスフリットを添加していない導電性アルミニウムペーストに関する。 The present invention relates to a conductive aluminum paste, and more particularly to a conductive aluminum paste that does not contain glass frit and provides adhesion to a glass substrate and a substrate surface of a silicon substrate.
無機材料基板の基板面に配線層や、電極層を形成する目的に、従来から、導電性金属ペーストが利用されている。 Conventionally, a conductive metal paste has been used for the purpose of forming a wiring layer and an electrode layer on the substrate surface of an inorganic material substrate.
例えば、ｐ型シリコン基板を利用して作製される太陽電池では、その受光面となる基板表面に、ｎ+型半導体層を形成し、該ｎ+型半導体層上に、グリッド状のｎ側電極が作製される。一方、ｐ型シリコン基板の裏面には、ｐ側電極として、アルミニウム電極が作製される。このｐ型シリコン基板裏面のアルミニウム電極の作製に、導電性アルミニウムペーストが利用されている。 For example, in a solar cell manufactured using a p-type silicon substrate, an n + type semiconductor layer is formed on the substrate surface serving as a light receiving surface, and a grid-shaped n-side electrode is formed on the n + type semiconductor layer. Is produced. On the other hand, an aluminum electrode is produced as a p-side electrode on the back surface of the p-type silicon substrate. A conductive aluminum paste is used to produce the aluminum electrode on the back surface of the p-type silicon substrate.
前記の用途に広く利用されている、導電性アルミニウムペーストは、平均粒径１〜１０μｍのアルミニウム粉末と、ガラスフリット粉末とを、有機分散溶媒中に均一に分散させ、ペースト状組成物に調製されている。ｐ型シリコン基板裏面に、所望の裏面電極パターンに従って、導電性アルミニウムペーストをスクリーン印刷して、ペースト塗布膜を形成する。該ペースト塗布膜を所望の塗布膜厚とし、その形状を保持する目的で、導電性アルミニウムペーストの粘度を増すため、通常、有機バインダー成分が添加されている。該ペースト塗布膜を所定の温度に加熱して、焼成処理を施すことで、アルミニウム電極を作製する。前記焼成処理の間に、ｐ型シリコン基板裏面に接するアルミニウム粉末から、基板側にアルミニウム原子が熱拡散し、その界面にＡｌ−Ｓｉ合金層が形成される。また、基板中に拡散するアルミニウム原子は、ｐ型不純物であるため、ｐ+型半導体層も形成される。一方、導電性アルミニウムペースト中に配合されているガラスフリット粉末は、その軟化点より加熱温度を高く設定することで、焼成処理の間に軟化し、アルミニウム粉末の間隙に充填される。さらに、ｐ型シリコン基板裏面と、軟化したガラスフリットが接触する。ｐ型シリコン基板裏面には、自然酸化膜が存在しており、軟化したガラスフリットと前記自然酸化膜が融合する結果、ｐ型シリコン基板裏面に対して、ガラスフリットは高い密着性を示す。 The conductive aluminum paste widely used in the above applications is prepared as a paste-like composition by uniformly dispersing an aluminum powder having an average particle diameter of 1 to 10 μm and a glass frit powder in an organic dispersion solvent. ing. A conductive aluminum paste is screen-printed on the back surface of the p-type silicon substrate according to a desired back electrode pattern to form a paste coating film. In order to increase the viscosity of the conductive aluminum paste for the purpose of maintaining the shape of the paste coating film with a desired coating thickness, an organic binder component is usually added. The paste coating film is heated to a predetermined temperature and subjected to a firing process to produce an aluminum electrode. During the firing process, aluminum atoms thermally diffuse from the aluminum powder contacting the back surface of the p-type silicon substrate to the substrate side, and an Al—Si alloy layer is formed at the interface. Further, since the aluminum atoms diffusing into the substrate are p-type impurities, a p + -type semiconductor layer is also formed. On the other hand, the glass frit powder blended in the conductive aluminum paste is softened during the firing process by setting the heating temperature higher than its softening point, and is filled in the gaps of the aluminum powder. Further, the back surface of the p-type silicon substrate comes into contact with the softened glass frit. A natural oxide film exists on the back surface of the p-type silicon substrate. As a result of the fusion of the softened glass frit and the natural oxide film, the glass frit exhibits high adhesion to the back surface of the p-type silicon substrate.
導電性アルミニウムペースト中に含まれる有機分散溶媒、ならびに、有機バインダー成分は、焼成処理の間に、徐々に蒸散する。アルミニウム粉末は、相互に接触する部位において、焼結が進行する。軟化したガラスフリットは、焼結したアルミニウム粉末の層に残留する隙間を充填する結果、焼結したアルミニウム粉末の層全体の隙間に軟化したガラスフリットが均一に浸潤した状態となる。 The organic dispersion solvent and the organic binder component contained in the conductive aluminum paste gradually evaporate during the baking treatment. In the aluminum powder, sintering proceeds at sites where they are in contact with each other. The softened glass frit fills the gaps remaining in the sintered aluminum powder layer, and as a result, the softened glass frit uniformly infiltrates into the entire gap of the sintered aluminum powder layer.
焼成処理を完了し、冷却すると、ガラスフリットの固化がなされる。作製されるアルミニウム電極は、ｐ型シリコン基板裏面とガラスフリット粉末との間に形成されたＡｌ−Ｓｉ合金層と、ｐ型シリコン基板裏面に密着するガラスフリットとによって、裏面に密着された状態となる。勿論、焼結したアルミニウム粉末の層全体の隙間に浸潤したガラスフリットは、焼結したアルミニウム粉末の層全体を結合させる機能も有しており、アルミニウム電極全体のｐ型シリコン基板裏面への密着性を大幅に向上させている。 When the baking process is completed and cooled, the glass frit is solidified. The produced aluminum electrode is in a state of being in close contact with the back surface by the Al-Si alloy layer formed between the back surface of the p-type silicon substrate and the glass frit powder and the glass frit in close contact with the back surface of the p-type silicon substrate. Become. Of course, the glass frit that has infiltrated the gaps in the entire sintered aluminum powder layer also has the function of bonding the entire sintered aluminum powder layer, and the adhesion of the entire aluminum electrode to the back surface of the p-type silicon substrate Has been greatly improved.
ガラス基板上に、従来の導電性アルミニウムペーストを利用して、アルミニウム配線層を形成する場合には、配合されているガラスフリットによって、ガラス基板面への接着性が付与されている。 When an aluminum wiring layer is formed on a glass substrate using a conventional conductive aluminum paste, adhesion to the glass substrate surface is imparted by the glass frit mixed.
従来の導電性アルミニウムペーストにおいては、該導電性アルミニウムペーストを利用して形成されるアルミニウム配線層の下地基板面に対する密着性を向上させる目的で、ガラスフリットが配合されている。従って、形成されるアルミニウム配線層は、焼結したアルミニウム粉末の層全体の隙間にガラスフリットが浸潤した状態となっている。従来の導電性アルミニウムペーストに配合されるガラスフリットは、粉末状の低融点ガラスである。従来の導電性アルミニウムペーストは、アルミニウム粉末と粉末状の低融点ガラスとを、有機分散溶媒中に分散させ、ペースト状組成物の形態に構成されており、該ペースト状組成物を下地基板面に塗布し、塗布膜を作製する。作製される塗布膜中に含まれる、アルミニウム粉末と粉末状の低融点ガラスは、概ね均一な分散を示すが、部分的に不均一な分布が形成される場合も少なくない。具体的には、一般にアルミニウム粉末の平均粒径に比較して、粉末状の低融点ガラスの平均粒径は小さく選択されているため、塗布膜の膜厚方向における、粉末状の低融点ガラスの分布は均一でない。また、塗布膜の面内においても、粉末状の低融点ガラスの分布は必ずしも、均一ではない。 In the conventional conductive aluminum paste, glass frit is blended for the purpose of improving the adhesion of the aluminum wiring layer formed using the conductive aluminum paste to the base substrate surface. Therefore, the formed aluminum wiring layer is in a state in which the glass frit is infiltrated into the gaps in the entire sintered aluminum powder layer. The glass frit blended in the conventional conductive aluminum paste is a powdery low melting point glass. A conventional conductive aluminum paste is composed of an aluminum powder and a powdery low-melting glass dispersed in an organic dispersion solvent to form a paste-like composition, and the paste-like composition is applied to the base substrate surface. Apply to make a coating film. The aluminum powder and the powdery low-melting glass contained in the coating film to be produced exhibit a substantially uniform dispersion, but there are many cases in which a partially non-uniform distribution is formed. Specifically, since the average particle size of the powdery low melting point glass is generally selected to be smaller than the average particle size of the aluminum powder, the powdery low melting point glass in the film thickness direction of the coating film is selected. The distribution is not uniform. Further, even in the plane of the coating film, the distribution of the powdery low melting point glass is not necessarily uniform.
導電性アルミニウムペーストの塗布膜を作製した後、該塗布膜中に含まれる、有機分散溶媒を蒸散させる乾燥処理を施した後、焼成処理がなされる。該焼成処理では、乾燥処理済の塗布膜を加熱処理することで、含まれるアルミニウム粉末相互の焼結と、粉末状の低融点ガラスの溶融を行う。すなわち、該焼成処理の加熱温度は、ガラスフリットとして利用している、粉末状の低融点ガラスの融点を超える温度、通常、６００℃以上の温度に選択される。アルミニウムの融点は、６６０．３７℃であり、６００℃以上の温度、例えば、６５０℃程度まで加熱すると、含まれるアルミニウム粉末相互の焼結が進行する。従って、ガラスフリットを配合する、従来の導電性アルミニウムペーストを利用して、下地基板面にアルミニウム配線層を形成する際には、焼成処理の加熱温度は、ガラスフリットとして利用する低融点ガラスの融点を超え、アルミニウムの融点に近い温度に選択する必要がある。 After producing a coating film of conductive aluminum paste, a drying process for evaporating the organic dispersion solvent contained in the coating film is performed, followed by a baking process. In the baking treatment, the dried coating film is heat-treated to sinter the contained aluminum powder and melt the powdery low-melting glass. That is, the heating temperature for the baking treatment is selected to be a temperature exceeding the melting point of the powdery low-melting glass used as the glass frit, usually 600 ° C. or higher. The melting point of aluminum is 660.37 ° C., and when it is heated to a temperature of 600 ° C. or higher, for example, about 650 ° C., the contained aluminum powders are mutually sintered. Therefore, when an aluminum wiring layer is formed on the base substrate surface using a conventional conductive aluminum paste containing glass frit, the heating temperature of the baking process is the melting point of the low melting glass used as the glass frit. Therefore, it is necessary to select a temperature close to the melting point of aluminum.
一方、大気中において、アルミニウムの融点に近い温度に加熱すると、アルミニウム粉末の表面では、酸化皮膜の生成が進行する。そのため、形成されるアルミニウム配線層中では、アルミニウム粉末相互の焼結部位の界面に、生成した酸化皮膜が存在し、当該焼結部位の接触抵抗を上昇させる要因となっている。この当該焼結部位の接触抵抗の上昇は、形成されるアルミニウム配線層全体の平均抵抗率の上昇を引き起こす、主要な原因となっている。 On the other hand, when heated to a temperature close to the melting point of aluminum in the atmosphere, generation of an oxide film proceeds on the surface of the aluminum powder. For this reason, in the formed aluminum wiring layer, the generated oxide film exists at the interface between the sintered portions of the aluminum powder, which is a factor for increasing the contact resistance of the sintered portion. This increase in the contact resistance of the sintered part is a major cause of an increase in the average resistivity of the entire formed aluminum wiring layer.
アルミニウム粉末の表面における、酸化皮膜の生成を抑制するためには、焼成処理の加熱温度を、少なくとも５００℃以下に選択することが必要である。 In order to suppress the formation of an oxide film on the surface of the aluminum powder, it is necessary to select the heating temperature of the baking treatment to be at least 500 ° C. or less.
従来の導電性アルミニウムペーストを利用して、アルミニウム配線層を作製する際、焼成処理の加熱温度は、配合されているガラスフリットを溶融する温度に依存している。焼成処理の加熱温度を、少なくとも５００℃以下に選択するためには、ガラスフリットを利用しなくとも、アルミニウム配線層の下地基板面に対する密着性を向上させる手段を開発することが必要である。 When an aluminum wiring layer is produced using a conventional conductive aluminum paste, the heating temperature of the baking treatment depends on the temperature at which the blended glass frit is melted. In order to select the heating temperature of the baking treatment to be at least 500 ° C. or less, it is necessary to develop means for improving the adhesion of the aluminum wiring layer to the base substrate surface without using glass frit.
本発明は、前記の課題を解決するものである。すなわち、本発明の目的は、ガラスフリットを利用することなく、アルミニウム配線層の下地基板面に対する密着性を向上させることが可能な、新規な組成の導電性アルミニウムペーストを提供することにある。特には、本発明の目的は、焼成処理の加熱温度を少なくとも５００℃以下に選択することが可能であり、ガラスフリットを配合していない、アルミニウム配線層の下地基板面に対する密着性を向上させることが可能な、新規な組成の導電性アルミニウムペーストを提供することにある。 The present invention solves the aforementioned problems. That is, an object of the present invention is to provide a conductive aluminum paste having a novel composition capable of improving the adhesion of an aluminum wiring layer to a base substrate surface without using glass frit. In particular, the object of the present invention is to improve the adhesion of the aluminum wiring layer to the base substrate surface that does not contain glass frit, and the heating temperature of the baking treatment can be selected to be at least 500 ° C. or less. The object is to provide a conductive aluminum paste having a novel composition.
本発明者らは、前記の課題を解決するため、焼成処理の加熱温度を少なくとも５００℃以下に選択する場合に、アルミニウム配線層の下地基板面に対する密着性を向上させることが可能な手段の探索を進めた。その結果、ガラスフリットに代えて、導電性アルミニウムペースト中に金属ナノ粒子を配合すると、該金属ナノ粒子は、少なくとも、５００℃以下の加熱温度において、ガラス基板や、シリコンウエハ面上の酸化膜表面に存在するシラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）と当該金属ナノ粒子表面の金属原子Ｍとの間で、−Ｓｉ−Ｏ−Ｍ−型の結合を形成することによって、これらの下地基板面に対する密着性を示すことを見出した。また、少なくとも、５００℃以下の加熱温度において、金属ナノ粒子相互の焼結が可能であり、さらに、アルミニウム粉末の表面のアルミニウム金属原子と、該金属ナノ粒子の表面の金属原子との間で金属結合を形成することによって、良好な密着性を示すことを見出した。すなわち、ガラス基板や、シリコンウエハ面上の酸化膜表面に接しているアルミニウム粉末に対して、その接触部位の周囲の隙間に金属ナノ粒子を充填すると、これら下地基板面と金属ナノ粒子との間で、−Ｓｉ−Ｏ−Ｍ−型の結合を形成し、一方、アルミニウム粉末の表面のアルミニウム金属原子との間で金属結合を形成する結果、該金属ナノ粒子は、アルミニウム粉末の下地基板面に対する密着性を向上させる機能を発揮することを見出した。加えて、ガラス基板や、シリコンウエハ面上の酸化膜表面に接しているアルミニウム粉末の接触部位の周囲の隙間に充填されている、金属ナノ粒子相互は低温焼結が可能で、生成される金属ナノ粒子の焼結体が、アルミニウム粉末の下地基板面に対する密着性を向上させる接着剤層として機能することを見出した。 In order to solve the above problems, the present inventors have searched for means capable of improving the adhesion of the aluminum wiring layer to the base substrate surface when the heating temperature of the baking treatment is selected to be at least 500 ° C. Advanced. As a result, when metal nanoparticles are blended in the conductive aluminum paste instead of the glass frit, the metal nanoparticles are at least at a heating temperature of 500 ° C. or less at the surface of the oxide film on the glass substrate or silicon wafer surface. By forming a -Si-OM-type bond between the silanol group (-Si-OH) present in the metal and the metal atom M on the surface of the metal nanoparticle, adhesion to these base substrate surfaces is achieved. It was found to show. Further, at least at a heating temperature of 500 ° C. or less, the metal nanoparticles can be sintered with each other. It has been found that good adhesion is shown by forming a bond. That is, when aluminum nanoparticles in contact with the glass substrate or the oxide film surface on the silicon wafer surface are filled with metal nanoparticles in the space around the contact part, the space between the base substrate surface and the metal nanoparticles is filled. Thus, a -Si-OM-type bond is formed, while a metal bond is formed with aluminum metal atoms on the surface of the aluminum powder. As a result, the metal nanoparticles are bonded to the base substrate surface of the aluminum powder. It has been found that it exhibits the function of improving the adhesion. In addition, the metal nanoparticles filled in the gap around the contact area of the aluminum powder in contact with the glass substrate and the oxide film surface on the silicon wafer surface can be sintered at low temperature, and the metal produced It has been found that the sintered body of nanoparticles functions as an adhesive layer that improves the adhesion of the aluminum powder to the base substrate surface.
さらには、アルミニウム粉末相互の接触部位の周囲の隙間に金属ナノ粒子が充填されると、生成される金属ナノ粒子の焼結体が、アルミニウム粉末相互の密着性を向上させる接着剤層として機能することを見出した。その結果、アルミニウム粉末相互の接触部位における実効的な接触面積が拡大し、該接触部位における接触抵抗を低減する効果を有することも見出した。 Furthermore, when the metal nanoparticles are filled in the gaps around the contact sites between the aluminum powders, the resulting sintered metal nanoparticles function as an adhesive layer that improves the adhesion between the aluminum powders. I found out. As a result, it has also been found that the effective contact area at the contact sites between the aluminum powders is increased, and the contact resistance at the contact sites is reduced.
すなわち、ガラスフリットに代えて、導電性アルミニウムペースト中に金属ナノ粒子を配合すると、それを利用して作製されるアルミニウム配線層は、焼成処理の加熱温度を少なくとも５００℃以下に選択する場合、アルミニウム粉末表面の酸化皮膜の生成が抑制され、一方、アルミニウム粉末相互の密着性、アルミニウム粉末の下地基板面に対する密着性の向上がなされることを見出した。 In other words, when metal nanoparticles are blended in the conductive aluminum paste instead of the glass frit, the aluminum wiring layer produced by using the aluminum nanoparticles is selected when the heating temperature of the baking treatment is selected to be at least 500 ° C. or lower. It has been found that the formation of an oxide film on the surface of the powder is suppressed, while the adhesion between the aluminum powders and the adhesion of the aluminum powder to the base substrate surface are improved.
以上の一連の知見に基づき、本発明者らは、本発明を完成するに至った。 Based on the above series of findings, the present inventors have completed the present invention.
すなわち、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、
ガラスフリットを配合していない導電性アルミニウムペーストであって、
該導電性アルミニウムペーストは、
アルミニウム粉末、金属ナノ粒子、有機分散溶媒を含み、
該アルミニウム粉末と、金属ナノ粒子が、有機分散溶媒中に分散されているペースト状の組成物であり、
前記アルミニウム粉末の平均粒径は、１μｍ〜５μｍの範囲に選択され、
前記金属ナノ粒子の平均粒子径は、５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に選択され、
前記金属ナノ粒子の表面は、被覆剤分子により被覆されており、
前記被覆剤分子は、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記有機分散溶媒に対して親和性を有する化合物であり、
前記有機分散溶媒は、沸点が１５０℃〜３５０℃の範囲の非極性有機溶媒であり、
前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、
前記金属ナノ粒子の含有量は、１００質量部〜２３０質量部の範囲に選択され、
前記有機分散溶媒の含有量は、１５質量部〜３５質量部の範囲に選択されており、
前記金属ナノ粒子の表面を被覆する被覆剤分子の含有量は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、８質量部〜１５質量部の範囲に選択されており、
該導電性アルミニウムペーストは、３５０℃以上５００℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性アルミニウムペーストである。
That is, the conductive aluminum paste according to the present invention is
A conductive aluminum paste that does not contain glass frit,
The conductive aluminum paste is
Including aluminum powder, metal nanoparticles, organic dispersion solvent,
The aluminum powder and the metal nanoparticles are a paste-like composition dispersed in an organic dispersion solvent,
The average particle size of the aluminum powder is selected in the range of 1 μm to 5 μm,
The average particle size of the metal nanoparticles is selected in the range of 5 nm to 50 nm,
The surface of the metal nanoparticles is coated with a coating molecule,
The compound having an affinity for the organic dispersion solvent, wherein the coating agent molecule is selected from the group consisting of an aliphatic monocarboxylic acid having 10 to 18 carbon atoms and an aliphatic monoamine or diamine having 8 to 14 carbon atoms. And
The organic dispersion solvent is a nonpolar organic solvent having a boiling point in the range of 150 ° C to 350 ° C,
Per 100 parts by weight of the aluminum powder,
The content of the metal nanoparticles is selected in the range of 100 parts by mass to 230 parts by mass,
The content of the organic dispersion solvent is selected in the range of 15 to 35 parts by mass,
The content of the coating molecule covering the surface of the metal nanoparticles is
It is selected in the range of 8 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the metal nanoparticles,
The conductive aluminum paste is a conductive aluminum paste characterized in that it can be fired by heating to a temperature of 350 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.
その際、前記導電性アルミニウムペーストは、
前記金属ナノ粒子に加えて、
加熱分解によって、金属原子の生成が可能な、金属塩、金属錯体からなる群から選択される金属含有化合物を１種以上含み、
前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、
前記金属含有化合物の含有量の総和は、１質量部〜２０質量部の範囲に選択されている形態を選択することができる。
At that time, the conductive aluminum paste is
In addition to the metal nanoparticles,
Including one or more metal-containing compounds selected from the group consisting of metal salts and metal complexes capable of generating metal atoms by thermal decomposition;
Per 100 parts by weight of the aluminum powder,
The sum total of content of the said metal containing compound can select the form currently selected by the range of 1 mass part-20 mass parts.
なお、前記金属含有化合物に含まれる金属種は、
金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、チタン、ケイ素、ビスマス、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アンチモン、セリウム、セシウム、ガリウム、ゲルマニウム、マグネシウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、タリウム、バナジウム、イットリウム、ジルコニウムからなる群から選択される、一種の金属種または、二種以上の金属種であることが好ましい。
The metal species contained in the metal-containing compound is
Gold, silver, copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, titanium, silicon, bismuth, tungsten, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, antimony, cerium, cesium, gallium, germanium, magnesium, molybdenum, It is preferably one kind of metal selected from the group consisting of niobium, tantalum, thallium, vanadium, yttrium and zirconium, or two or more kinds of metal.
また、上記の本発明にかかる導電性アルミニウムペーストにおいては、
前記金属ナノ粒子は、
金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ゲルマニウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、バナジウム、イットリウム、ジルコニウムからなる群から選択される、一種の金属種からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子であることが好ましい。
In the conductive aluminum paste according to the present invention,
The metal nanoparticles are
Selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, tungsten, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, germanium, molybdenum, niobium, tantalum, vanadium, yttrium, zirconium In addition, metal nanoparticles composed of one kind of metal, a metal nanoparticle mixture composed of two or more kinds of metal, or an alloy nanoparticle composed of two or more kinds of metal is preferable.
特には、前記金属ナノ粒子は、金、銀、銅からなる群から選択される、一種の金属種からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子であることがより好ましい。 In particular, the metal nanoparticles may be selected from the group consisting of gold, silver and copper, a metal nanoparticle composed of one kind of metal, a mixture of metal nanoparticles composed of two or more kinds of metal, or two More preferably, it is an alloy nanoparticle comprising at least one metal species.
また、前記アルミニウム粉末は、
フレーク状アルミニウム粉末、粒状アルミニウム粉末、不定形状アルミニウム粉末からなる群から選択される一種以上のアルミニウム粉末であることができる。
The aluminum powder is
It may be one or more aluminum powders selected from the group consisting of flaky aluminum powder, granular aluminum powder, and amorphous aluminum powder.
さらには、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、
前記アルミニウム粉末、金属ナノ粒子に加えて、
サブミクロンの平均粒子径を有する金属微細粉末を含み、
前記金属微細粉末の平均粒子径は、０．１μｍ〜１μｍの範囲に選択され、
前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、
前記金属微細粉末の含有量の総和は、１０質量部〜５０質量部の範囲に選択されている形態とすることもできる。
Furthermore, the conductive aluminum paste according to the present invention is:
In addition to the aluminum powder and metal nanoparticles,
Including fine metal powder having an average particle size of submicron,
The average particle size of the metal fine powder is selected in the range of 0.1 μm to 1 μm,
Per 100 parts by weight of the aluminum powder,
The sum total of content of the said metal fine powder can also be made into the form currently selected by the range of 10 mass parts-50 mass parts.
その際、前記金属微細粉末は、
金、銀、銅からなる群から選択される、一種の金属種からなる金属微細粉末、または、二種以上の金属種からなる金属微細粉末混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金の微細粉末であることが好ましい。
At that time, the metal fine powder,
Selected from the group consisting of gold, silver, and copper, a metal fine powder composed of one kind of metal, a mixture of metal fine powder composed of two or more kinds of metal, or an alloy composed of two or more kinds of metal A fine powder is preferred.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、
大気中において、３５０℃〜４５０℃の範囲に選択される温度に加熱することで、焼成することが可能であることが望ましい。
The conductive aluminum paste according to the present invention is
In the air, it is desirable to be able to fire by heating to a temperature selected in the range of 350 ° C to 450 ° C.
勿論、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、
還元性雰囲気下または不活性ガス雰囲気下において、３５０℃〜４５０℃の範囲に選択される温度に加熱することで、焼成することが可能であることも望ましい。
Of course, the conductive aluminum paste according to the present invention is
It is also desirable that firing is possible by heating to a temperature selected in the range of 350 ° C. to 450 ° C. in a reducing atmosphere or an inert gas atmosphere.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストでは、
前記有機分散溶媒は、沸点１５０℃〜３５０℃の範囲の非芳香族炭化水素溶媒であることが好ましい。
In the conductive aluminum paste according to the present invention,
The organic dispersion solvent is preferably a non-aromatic hydrocarbon solvent having a boiling point in the range of 150 ° C to 350 ° C.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、
沸点２００℃〜４００℃の範囲のモノカルボン酸をさらに含み、
前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、
前記モノカルボン酸の含有量は、１質量部〜１０質量部の範囲に選択されている形態とすることもできる。
The conductive aluminum paste according to the present invention is
A monocarboxylic acid having a boiling point in the range of 200 ° C to 400 ° C;
Per 100 parts by weight of the aluminum powder,
Content of the said monocarboxylic acid can also be set as the form currently selected by the range of 1 mass part-10 mass parts.
一方、本発明にかかる導電性アルミニウムペースト中に含有される、
前記アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率は、１００：２５〜１００：６０の範囲に選択されていることが好ましい。
On the other hand, contained in the conductive aluminum paste according to the present invention,
The volume ratio of the aluminum powder to the metal nanoparticles is preferably selected in the range of 100: 25 to 100: 60.
また、前記導電性アルミニウムペースト中に含有される、
前記アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率の合計は、５０体積％〜６６体積％の範囲に選択されていることが好ましい。
Also contained in the conductive aluminum paste,
The total volume ratio of the aluminum powder and the metal nanoparticles is preferably selected in the range of 50% by volume to 66% by volume.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストの粘度は、５Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓ（２５℃）の範囲に選択されていることが好ましい。 The viscosity of the conductive aluminum paste according to the present invention is preferably selected in the range of 5 Pa · s to 100 Pa · s (25 ° C.).
なお、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、
樹脂成分を含まない形態とする。
The conductive aluminum paste according to the present invention is
The resin component is not included.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、ガラスフリットに代えて、金属ナノ粒子を配合しているため、該導電性アルミニウムペーストを利用して、ガラス基板や、シリコンウエハなどの表面にシラノール基が存在する下地基板上に作製されるアルミニウム配線層は、焼成処理の加熱温度を少なくとも５００℃以下に選択する場合、アルミニウム粉末表面の酸化皮膜の生成が抑制され、一方、アルミニウム粉末相互の密着性、アルミニウム粉末の下地基板面に対する密着性の向上がなされる。すなわち、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、ガラス基板やシリコンウエハ等の表面に良好な密着性を示すアルミニウム配線層の作製に利用でき、配線用、太陽電池電極用、接合用材料として、好適に使用可能である。 Since the conductive aluminum paste according to the present invention contains metal nanoparticles instead of glass frit, a silanol group is present on the surface of a glass substrate, a silicon wafer or the like using the conductive aluminum paste. When the heating temperature of the baking treatment is selected to be at least 500 ° C. or less, the aluminum wiring layer produced on the underlying substrate is suppressed from forming an oxide film on the surface of the aluminum powder, while the adhesion between the aluminum powder and aluminum The adhesion of the powder to the base substrate surface is improved. That is, the conductive aluminum paste according to the present invention can be used for the production of an aluminum wiring layer exhibiting good adhesion to the surface of a glass substrate, a silicon wafer or the like, and is suitable as a wiring material, a solar cell electrode, or a bonding material. Can be used.
以下に、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストに関して、より詳しく説明する。 Hereinafter, the conductive aluminum paste according to the present invention will be described in more detail.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、従来の導電性アルミニウムペーストにおいて、無機のバインダー成分として、広く利用されている、ガラスフリットを配合していない点に特徴がある。本発明にかかる導電性アルミニウムペーストを利用して作製されるアルミニウム配線層、電極層は、その下地基板面との密着性を向上するため、ガラスフリットの利用に代えて、配合されている金属ナノ粒子を利用している。 The conductive aluminum paste according to the present invention is characterized in that it does not contain glass frit which is widely used as an inorganic binder component in the conventional conductive aluminum paste. The aluminum wiring layer and electrode layer produced using the conductive aluminum paste according to the present invention improve the adhesion to the base substrate surface, so that the mixed metal nano-particles can be used instead of the glass frit. Using particles.
従って、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、必須成分として、アルミニウム粉末、金属ナノ粒子、有機分散溶媒を含み、該アルミニウム粉末と、金属ナノ粒子が、有機分散溶媒中に分散されているペースト状の組成物の形態されている。 Therefore, the conductive aluminum paste according to the present invention includes, as essential components, an aluminum powder, metal nanoparticles, and an organic dispersion solvent, and the aluminum powder and the metal nanoparticles are dispersed in an organic dispersion solvent. It is in the form of a composition.
まず、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストの必須成分として使用される、アルミニウム粉末、金属ナノ粒子、有機分散溶媒について、以下に説明する。 First, the aluminum powder, metal nanoparticles, and organic dispersion solvent used as essential components of the conductive aluminum paste according to the present invention will be described below.
本発明の導電性アルミニウムペーストを利用して作製されるアルミニウム配線層、電極層の厚さｔlayerは、通常、５μｍ〜１５μｍの範囲に選択される。このアルミニウム配線層、電極層は、導電性アルミニウムペースト中に含有されるアルミニウム粉末、金属ナノ粒子を加熱焼成することによって形成している。その際、アルミニウム配線層、電極層の厚さは、積層されたアルミニウム粉末が焼結された焼結体の厚さに相当するため、形成されるアルミニウム配線層、電極層の厚さのバラツキ、ならびに、表面の凹凸は、使用するアルミニウム粉末の平均粒径ｄAl-powderに依存する。一般に、形成されるアルミニウム配線層、電極層の厚さのバラツキΔｔlayerは、使用されるアルミニウム粉末の平均粒径ｄAl-powderの１／２程度、また、表面の凹凸δｔlayerは、使用されるアルミニウム粉末の平均粒径ｄAl-powderの１／４程度になる。 The thickness t layer of the aluminum wiring layer and electrode layer produced using the conductive aluminum paste of the present invention is usually selected in the range of 5 μm to 15 μm. The aluminum wiring layer and electrode layer are formed by heating and baking aluminum powder and metal nanoparticles contained in the conductive aluminum paste. In that case, since the thickness of the aluminum wiring layer and the electrode layer corresponds to the thickness of the sintered body obtained by sintering the laminated aluminum powder, the variation in the thickness of the formed aluminum wiring layer and electrode layer, In addition, the unevenness of the surface depends on the average particle diameter d Al-powder of the aluminum powder used. In general, the thickness Δt layer of the aluminum wiring layer and electrode layer to be formed is about 1/2 of the average particle diameter d Al-powder of the aluminum powder used, and the surface irregularity δt layer is used. The average particle size of the aluminum powder is about 1/4 of the Al-powder .
作製されるアルミニウム配線層、電極層の厚さｔlayerに対して、厚さのバラツキΔｔlayerは、通常、大きくとも、（Δｔlayer／ｔlayer）＜1/4、より好ましくは、（Δｔlayer／ｔlayer）≦1/10の範囲とすることが望ましい。その際、Δｔlayer≒1/2・ｄAl-powderとすると、（1/2・ｄAl-powder／ｔlayer）＜1/4、より好ましくは、（1/2・ｄAl-powder／ｔlayer）≦1/10の範囲となるように、アルミニウム粉末の平均粒径ｄAl-powderを選択することが望ましい。従って、作製されるアルミニウム配線層、電極層の厚さｔlayerに対して、アルミニウム粉末の平均粒径ｄAl-powderは、（ｄAl-powder／ｔlayer）＜1/2、より好ましくは、（ｄAl-powder／ｔlayer）≦1/5の範囲となるように選択することが望ましい。 The thickness variation Δt layer is usually at most (Δt layer / t layer ) <1/4, more preferably (Δt layer ) with respect to the thickness t layer of the aluminum wiring layer and electrode layer to be manufactured. / T layer ) ≦ 1/10. At that time, Delta] t layer When ≒ 1/2 · d Al- powder, (1/2 · d Al-powder / t layer) <1/4, more preferably, (1/2 · d Al-powder / t layer ) The average particle diameter d Al-powder of the aluminum powder is preferably selected so as to be in the range of 1/10. Therefore, the average particle diameter d Al-powder of the aluminum powder is (d Al-powder / t layer ) <1/2, more preferably, with respect to the thickness t layer of the aluminum wiring layer and electrode layer to be produced. It is desirable to select so as to be in the range of (d Al-powder / t layer ) ≦ 1/5.
その点を考慮して、作製されるアルミニウム配線層、電極層の厚さｔlayerが５μｍ〜１５μｍの範囲である際、本発明にかかる導電性アルミニウムペースト中に含有される、アルミニウム粉末の平均粒径ｄAl-powderは、１μｍ〜５μｍの範囲、より好ましくは、１μｍ〜３μｍの範囲に選択することが望ましい。 In consideration of this point, when the thickness t layer of the aluminum wiring layer and the electrode layer to be produced is in the range of 5 μm to 15 μm, the average particle of the aluminum powder contained in the conductive aluminum paste according to the present invention The diameter d Al-powder is preferably selected in the range of 1 μm to 5 μm, more preferably in the range of 1 μm to 3 μm.
また、使用されるアルミニウム粉末の形状は、フレーク状アルミニウム粉末、粒状アルミニウム粉末、不定形状アルミニウム粉末からなる群から選択される。一般に、形成されるアルミニウム配線層、電極層の厚さのバラツキ、表面の凹凸を抑制する目的では、粒状アルミニウム粉末を使用することが望ましい。形成されるアルミニウム配線層、電極層内の電気伝導度を高める目的では、粒状アルミニウム粉末と、フレーク状アルミニウム粉末、不定形状アルミニウム粉末とを併用することが望ましい。粒状アルミニウム粉末が積層した構造中に、フレーク状アルミニウム粉末、あるいは、不定形状アルミニウム粉末が挿入されると、アルミニウム粉末の積層構造全体として、隙間空間は減少し、同時に、アルミニウム粉末相互の接触部位の平均密度の向上がなされる。 The shape of the aluminum powder used is selected from the group consisting of flaky aluminum powder, granular aluminum powder, and irregular-shaped aluminum powder. In general, it is desirable to use granular aluminum powder for the purpose of suppressing variations in the thickness of the formed aluminum wiring layer and electrode layer and surface irregularities. In order to increase the electrical conductivity in the formed aluminum wiring layer and electrode layer, it is desirable to use granular aluminum powder, flaky aluminum powder, and amorphous aluminum powder in combination. When flaky aluminum powder or amorphous aluminum powder is inserted into a structure in which granular aluminum powder is laminated, the gap space is reduced as a whole of the laminated structure of aluminum powder, and at the same time, the contact area between the aluminum powders is reduced. The average density is improved.
例えば、粒状アルミニウム粉末と、フレーク状アルミニウム粉末、不定形状アルミニウム粉末とを併用する際には、粒状アルミニウム粉末１００質量部当たり、フレーク状アルミニウム粉末、不定形状アルミニウム粉末を５質量部〜２０質量部の範囲、好ましくは５質量部〜１５質量部の範囲で混合した状態とすることが望ましい。 For example, when the granular aluminum powder, the flaky aluminum powder and the amorphous aluminum powder are used in combination, the flaky aluminum powder and the amorphous aluminum powder are contained in an amount of 5 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the granular aluminum powder. It is desirable to make it the state mixed in the range, Preferably it is the range of 5 mass parts-15 mass parts.
本発明にかかる導電性アルミニウムペースト中に含有される、金属ナノ粒子は、該導電性アルミニウムペーストを下地基板面上に塗布して、塗布膜を形成した際、アルミニウム粉末の積層構造中に存在する隙間空間、下地基板面とアルミニウム粉末の積層構造との間に存在する隙間に、有機分散溶媒中に均一に分散した状態で充填される状態とする。すなわち、有機分散溶媒中に、金属ナノ粒子が均一に分散した状態を維持するため、金属ナノ粒子の表面は、被覆剤分子により被覆された状態とする。前記被覆剤分子として、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記有機分散溶媒に対して親和性を有する化合物を利用する。この被覆剤分子は、有機分散溶媒に対して親和性を有するため、該被覆剤分子で表面が被覆されている金属ナノ粒子は、有機分散溶媒中において、高い分散性を示す。 The metal nanoparticles contained in the conductive aluminum paste according to the present invention are present in the laminated structure of aluminum powder when the conductive aluminum paste is applied on the base substrate surface to form a coating film. The gap space, the gap existing between the base substrate surface and the laminated structure of the aluminum powder is filled in an organic dispersion solvent in a uniformly dispersed state. That is, in order to maintain a state where the metal nanoparticles are uniformly dispersed in the organic dispersion solvent, the surface of the metal nanoparticles is coated with the coating agent molecules. Compounds having affinity for the organic dispersion solvent selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 10 to 18 carbon atoms and aliphatic monoamines or diamines having 8 to 14 carbon atoms as the coating agent molecules Is used. Since the coating molecule has an affinity for the organic dispersion solvent, the metal nanoparticles whose surface is coated with the coating molecule exhibit high dispersibility in the organic dispersion solvent.
金属ナノ粒子は、塗布膜を形成した際、アルミニウム粉末の積層構造中に存在する隙間空間、下地基板面とアルミニウム粉末の積層構造との間に存在する隙間に充填された状態とするため、金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnanoparticleは、５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲、好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲に選択することが望ましい。 When forming the coating film, the metal nanoparticles are filled in the gap space existing in the laminated structure of the aluminum powder, the gap existing between the base substrate surface and the laminated structure of the aluminum powder. the average particle diameter d nanoparticle nanoparticles range of 5 nm to 50 nm, preferably, it is desirable to select the range of 5 nm to 30 nm.
具体的には、アルミニウム粉末の平均粒径ｄAl-powderに対して、金属ナノ粒子の平均粒子径ｄnanoparticleは、ｄnanoparticle／ｄAl-powderが、１／１０００〜１０／１０００の範囲、好ましくは、２／１０００〜７／１０００の範囲、より好ましくは、２／１０００〜５／１０００の範囲となるように選択することが望ましい。前記の比率に選択することで、アルミニウム粉末相互の接触部位の周囲の狭い隙間、あるいは、下地基板面とアルミニウム粉末の接触部位の周囲の狭い隙間に、金属ナノ粒子を均一に充填することが可能となる。 Specifically, with respect to the average particle diameter d Al-powder of aluminum powder, the average particle diameter d nanoparticle of metal nanoparticles, d nanoparticle / d Al-powder is, 1/1000 to / 1000 range, preferably Is preferably in the range of 2/1000 to 7/1000, more preferably in the range of 2/1000 to 5/1000. By selecting the above ratio, it is possible to uniformly fill the metal nanoparticles into a narrow gap around the contact area between the aluminum powders or a narrow gap around the contact area between the base substrate surface and the aluminum powder. It becomes.
すなわち、塗布膜を形成した際、アルミニウム粉末の積層構造中に存在する隙間空間、下地基板面とアルミニウム粉末の積層構造との間に存在する隙間には、有機分散溶媒が浸潤している。その後、有機分散溶媒の蒸散が進行すると、最終的には、アルミニウム粉末相互の接触部位の周囲の狭い隙間、あるいは、下地基板面とアルミニウム粉末の接触部位の周囲の狭い隙間に残余する有機分散溶媒が凝集する状態となる。その際、該有機分散溶媒中に均一に分散されている金属ナノ粒子も、アルミニウム粉末相互の接触部位の周囲の狭い隙間、あるいは、下地基板面とアルミニウム粉末の接触部位の周囲の狭い隙間に集中的に充填される状態となる。 That is, when the coating film is formed, the organic dispersion solvent is infiltrated into the gap space existing in the laminated structure of the aluminum powder and the gap existing between the base substrate surface and the laminated structure of the aluminum powder. Thereafter, when the transpiration of the organic dispersion solvent proceeds, finally, the organic dispersion solvent remaining in the narrow gap around the contact area between the aluminum powders or the narrow gap around the contact area between the base substrate surface and the aluminum powder. Will be agglomerated. At that time, the metal nanoparticles uniformly dispersed in the organic dispersion solvent are also concentrated in a narrow gap around the contact area between the aluminum powders or in a narrow gap around the contact area between the base substrate surface and the aluminum powder. It will be in the state filled up.
本発明の導電性アルミニウムペーストを利用して作製されるアルミニウム配線層、電極層は、アルミニウム粉末相互の接触部位の周囲の狭い隙間、あるいは、下地基板面とアルミニウム粉末の接触部位の周囲の狭い隙間に、金属ナノ粒子が集中的に充填される状態を達成した後、焼成処理を行うことで形成されている。 The aluminum wiring layer and electrode layer produced using the conductive aluminum paste of the present invention have a narrow gap around the contact area between the aluminum powders, or a narrow gap around the contact area between the base substrate surface and the aluminum powder. In addition, after achieving a state in which the metal nanoparticles are intensively filled, a baking process is performed.
前記金属ナノ粒子は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ゲルマニウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、バナジウム、イットリウム、ジルコニウムからなる群から選択される、一種の金属種からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子であることが好ましい。特には、金属ナノ粒子は、金、銀、銅からなる群から選択される、一種の金属種からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子であることがより好ましい。 The metal nanoparticles are gold, silver, copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, tungsten, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, germanium, molybdenum, niobium, tantalum, vanadium, yttrium, zirconium. It is a metal nanoparticle consisting of one kind of metal selected from the group consisting of, a metal nanoparticle mixture consisting of two or more kinds of metal, or an alloy nanoparticle consisting of two or more kinds of metal. preferable. In particular, the metal nanoparticles are selected from the group consisting of gold, silver, copper, metal nanoparticles composed of one kind of metal species, a mixture of metal nanoparticles composed of two or more kinds of metal species, or two kinds More preferably, the nanoparticles are alloys of the above metal species.
上記の狭い隙間に集中的に充填されている金属ナノ粒子は、加熱処理を施すと、その表面を被覆している被覆剤分子の離脱が進み、隣接する金属ナノ粒子は、その金属表面が直接接する状態となる。金属ナノ粒子の表面の金属原子は、表面マイグレーションを起こすため、接触した金属ナノ粒子相互の融着、低温焼成が進行する。また、アルミニウム粉末のアルミニウム金属表面に接触している金属ナノ粒子は、該接触部分のアルミニウム金属表面上で表面拡散を起こし、金属結合を形成して接合する。この接合部位では、相互拡散も進行するため、部分的に合金化も起こる。 When heat treatment is applied to the metal nanoparticles that are intensively filled in the narrow gaps described above, the release of the coating molecules covering the surface proceeds, and the adjacent metal nanoparticles are directly exposed to the metal surface. It will be in contact. Since the metal atoms on the surface of the metal nanoparticles cause surface migration, fusion of the metal nanoparticles in contact with each other and low-temperature firing proceed. Moreover, the metal nanoparticles which are in contact with the aluminum metal surface of the aluminum powder cause surface diffusion on the aluminum metal surface of the contact portion, and form a metal bond to join. Since mutual diffusion also proceeds at this joining portion, partial alloying also occurs.
また、下地基板の表面、例えば、ガラス基板や、シリコンウエハ面上の酸化膜表面にはシラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）が存在している。下地基板の表面に接する、金属ナノ粒子は、該金属ナノ粒子の表面の金属原子Ｍと、下地基板の表面に存在するシラノール基（−Ｓｉ−ＯＨ）との間で、−Ｓｉ−Ｏ−Ｍ−型の結合を形成することで下地基板の表面に密着性を示す。下地基板面とアルミニウム粉末の接触部位の周囲の狭い隙間に集中的に充填される金属ナノ粒子は、前記の過程を介して、下地基板の表面に密着される。また、この隙間に充填される金属ナノ粒子全体が低温焼結する結果、該金属ナノ粒子の低温焼結体を介して、アルミニウム粉末の下地基板の表面への密着性の向上がなされる。 Further, silanol groups (—Si—OH) exist on the surface of the base substrate, for example, the glass substrate or the oxide film surface on the silicon wafer surface. The metal nanoparticles that are in contact with the surface of the base substrate are -Si-O-M between metal atoms M on the surface of the metal nanoparticles and silanol groups (-Si-OH) existing on the surface of the base substrate. -Adhesiveness is exhibited on the surface of the underlying substrate by forming a type bond. The metal nanoparticles intensively filled in a narrow gap around the contact area between the base substrate surface and the aluminum powder are brought into close contact with the surface of the base substrate through the above process. Further, as a result of low-temperature sintering of the entire metal nanoparticles filled in the gap, the adhesion of the aluminum powder to the surface of the base substrate is improved through the low-temperature sintered body of the metal nanoparticles.
本発明の導電性アルミニウムペーストを利用して作製されるアルミニウム配線層、電極層において、アルミニウム粉末の積層構造中に存在する隙間空間、下地基板面とアルミニウム粉末の積層構造との間に存在する隙間に、金属ナノ粒子の低温焼結体が密に充填されている状態となることが望ましい。 In the aluminum wiring layer and electrode layer produced using the conductive aluminum paste of the present invention, a gap space existing in the laminated structure of aluminum powder, a gap existing between the base substrate surface and the laminated structure of aluminum powder Furthermore, it is desirable that the low-temperature sintered body of metal nanoparticles is in a state of being densely packed.
従って、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストでは、前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、前記金属ナノ粒子の含有量を、１００質量部〜２３０質量部の範囲、より好ましくは、１００質量部〜２００質量部の範囲に選択することが好ましい。 Therefore, in the conductive aluminum paste according to the present invention, the content of the metal nanoparticles per 100 parts by mass of the aluminum powder is in the range of 100 parts by mass to 230 parts by mass, more preferably 100 parts by mass to 200 parts by mass. It is preferable to select the range.
より具体的には、本発明にかかる導電性アルミニウムペースト中に含有される、前記アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率（アルミニウム粉末：金属ナノ粒子）を、１００：２５〜１００：６０の範囲、より好ましくは、１００：２５〜１００：５０の範囲に選択されていることが好ましい。 More specifically, the volume ratio of the aluminum powder and metal nanoparticles (aluminum powder: metal nanoparticles) contained in the conductive aluminum paste according to the present invention is in the range of 100: 25 to 100: 60, More preferably, it is selected in the range of 100: 25 to 100: 50.
例えば、使用される平均粒径ｄAl-powderのアルミニウム粉末の形状が、球状である場合、該球状のアルミニウム粉末が最密充填状態で積層している構造中に、隙間空間は、全体の嵩の２０体積％〜４０体積％占めている。この隙間空間を完全に、金属ナノ粒子の低温焼結体が充填されている状態を達成する上では、前記アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率を、８０：２０〜６０：４０の範囲に選択する必要がある。 For example, when the shape of the aluminum powder having an average particle diameter d Al-powder used is a spherical shape, the gap space has a total volume in the structure in which the spherical aluminum powder is laminated in a close-packed state. 20% to 40% by volume. In order to achieve a state in which this gap space is completely filled with the low-temperature sintered body of metal nanoparticles, the volume ratio of the aluminum powder and metal nanoparticles is selected in the range of 80:20 to 60:40. There is a need to.
アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率（アルミニウム粉末：金属ナノ粒子）を、１００：２５〜１００：６０の範囲、より好ましくは、１００：２５〜１００：５０の範囲に選択することで、アルミニウム粉末の積層構造中に存在する隙間空間、下地基板面とアルミニウム粉末の積層構造との間に存在する隙間の相当部分に、金属ナノ粒子の低温焼結体が充填されている状態を達成できる。 By selecting the volume ratio of aluminum powder to metal nanoparticles (aluminum powder: metal nanoparticles) in the range of 100: 25 to 100: 60, more preferably in the range of 100: 25 to 100: 50, the aluminum powder It is possible to achieve a state in which a low temperature sintered body of metal nanoparticles is filled in a gap space existing in the laminated structure, and a substantial portion of the gap existing between the base substrate surface and the laminated structure of the aluminum powder.
有機分散溶媒中に、金属ナノ粒子が均一に分散した状態を維持するため、金属ナノ粒子の表面は、被覆剤分子により被覆された状態とする。前記被覆剤分子として、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記有機分散溶媒に対して親和性を有する化合物を利用する。特には、被覆剤分子は、炭素数１０〜１８の直鎖脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の直鎖脂肪族モノアミンからなる群から選択することがより好ましい。 In order to maintain a state in which the metal nanoparticles are uniformly dispersed in the organic dispersion solvent, the surface of the metal nanoparticles is covered with a coating agent molecule. Compounds having affinity for the organic dispersion solvent selected from the group consisting of aliphatic monocarboxylic acids having 10 to 18 carbon atoms and aliphatic monoamines or diamines having 8 to 14 carbon atoms as the coating agent molecules Is used. In particular, the coating agent molecule is more preferably selected from the group consisting of a linear aliphatic monocarboxylic acid having 10 to 18 carbon atoms and a linear aliphatic monoamine having 8 to 14 carbon atoms.
前記金属ナノ粒子の表面を被覆する被覆剤分子の含有量は、前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、８質量部〜１５質量部の範囲、より好ましくは、８質量部〜１３質量部の範囲に選択することが望ましい。また、体積比率に換算すると、前記金属ナノ粒子とその表面を被覆する被覆剤分子の体積比率（金属ナノ粒子：被覆剤分子）は、１００：９０〜１００：１８０の範囲、より好ましくは、１００：９０〜１００：１５０の範囲に選択することが望ましい。 The content of the coating molecule covering the surface of the metal nanoparticles is in the range of 8 to 15 parts by mass, more preferably in the range of 8 to 13 parts by mass, per 100 parts by mass of the metal nanoparticles. It is desirable to choose. In terms of volume ratio, the volume ratio of the metal nanoparticles and the coating molecules covering the surface thereof (metal nanoparticles: coating molecules) is in the range of 100: 90 to 100: 180, more preferably 100. : It is desirable to select in the range of 90-100: 150.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストを利用して作製されるアルミニウム配線層、電極層では、アルミニウム粉末の積層構造中に存在する隙間空間、下地基板面とアルミニウム粉末の積層構造との間に存在する隙間に、金属ナノ粒子の低温焼結体が密に充填されている状態とする。 In the aluminum wiring layer and the electrode layer produced by using the conductive aluminum paste according to the present invention, a gap space exists in the laminated structure of the aluminum powder, and exists between the base substrate surface and the laminated structure of the aluminum powder. The gap is filled with a low-temperature sintered body of metal nanoparticles.
その際、導電性アルミニウムペースト中に、前記金属ナノ粒子に加えて、
加熱分解によって、金属原子の生成が可能な、金属塩、金属錯体からなる群から選択される金属含有化合物を１種以上を添加し、該金属含有化合物の加熱分解によって、金属原子を生成させ、さらに狭い隙間に生成した金属原子を充填した状態とすることがより好ましい。金属ナノ粒子に加えて、前記金属含有化合物を併用する際には、前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、前記金属含有化合物の含有量の総和は、１質量部〜２０質量部の範囲、より好ましくは、１質量部〜１０質量部の範囲に選択することが望ましい。
In that case, in addition to the metal nanoparticles in the conductive aluminum paste,
Adding one or more metal-containing compounds selected from the group consisting of metal salts and metal complexes capable of generating metal atoms by thermal decomposition, and generating metal atoms by thermal decomposition of the metal-containing compounds; More preferably, the metal atoms generated in the narrow gap are filled. When the metal-containing compound is used in combination with the metal nanoparticles, the total content of the metal-containing compound per 100 parts by mass of the aluminum powder is preferably in the range of 1 to 20 parts by mass, more preferably It is desirable to select in the range of 1 to 10 parts by mass.
添加される金属含有化合物は、有機分散溶媒中に均一に溶解している状態であることが好ましい。従って、添加される金属含有化合物の体積の総和と、前記有機分散溶媒の体積の比（金属含有化合物：有機分散溶媒）は、１０：１００〜４０：１００の範囲、好ましくは、２０：１００〜３０：１００の範囲に選択することが好ましい。あるいは、該金属含有化合物の前記有機分散溶媒に対する溶解度（２０℃）は、０．１ｇ/ｃｍ3〜０．２ｇ/ｃｍ3の範囲、好ましくは、０．１ｇ/ｃｍ3〜０．１５ｇ/ｃｍ3の範囲であることが好ましい。 The metal-containing compound to be added is preferably in a state of being uniformly dissolved in the organic dispersion solvent. Therefore, the ratio of the total volume of the metal-containing compound to be added and the volume of the organic dispersion solvent (metal-containing compound: organic dispersion solvent) is in the range of 10: 100 to 40: 100, preferably 20: 100 to It is preferable to select within the range of 30: 100. Alternatively, solubility of the organic dispersion solvent for the metal-containing compound (20 ° C.) in the range of 0.1g / cm 3 ~0.2g / cm 3 , preferably, 0.1g / cm 3 ~0.15g / cm A range of 3 is preferable.
該金属含有化合物は、加熱処理を施すと、分解的還元反応によって、含有される金属原子を生成する。従って、前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、含有されている該金属含有化合物から生成される金属原子の重量の総和は、０．１質量部〜３質量部の範囲、より好ましくは、０．１質量部〜２．５質量部の範囲に選択されることが望ましい。 When the metal-containing compound is subjected to a heat treatment, it contains a metal atom contained by a decomposing reduction reaction. Therefore, the total weight of metal atoms generated from the metal-containing compound contained per 100 parts by mass of the aluminum powder is in the range of 0.1 to 3 parts by mass, more preferably 0.1 parts by mass. It is desirable to be selected in the range of parts to 2.5 parts by mass.
金属ナノ粒子に加えて、前記金属含有化合物を添加する場合、前記金属含有化合物から生成する金属原子の重量の合計と、金属ナノ粒子の重量の合計との比率（金属原子：金属ナノ粒子）は、０．１：１００〜３：１００の範囲、好ましくは、０．１：１００〜２．５：１００の範囲に選択することが望ましい。 When the metal-containing compound is added in addition to the metal nanoparticles, the ratio of the total weight of the metal atoms generated from the metal-containing compound to the total weight of the metal nanoparticles (metal atom: metal nanoparticle) is , 0.1: 100 to 3: 100, preferably 0.1: 100 to 2.5: 100.
金属ナノ粒子に加えて、前記金属含有化合物を添加する場合、金属ナノ粒子と生成する金属原子の重量の合計は、アルミニウム粉末１００質量部当たり、１００質量部〜２３３質量部の範囲、好ましくは、１００質量部〜２０３質量部の範囲に選択することが望ましい。また、体積比率に換算すると、アルミニウム粉末の体積総和と、金属ナノ粒子と生成する金属原子の体積合計の比（アルミニウム粉末：（金属ナノ粒子と生成する金属原子））は、１００：２５〜１００：６１の範囲、好ましくは、１００：３０〜１００：５１の範囲に選択することが望ましい。 When adding the metal-containing compound in addition to the metal nanoparticles, the total weight of the metal nanoparticles and the generated metal atoms is in the range of 100 parts by mass to 233 parts by mass, preferably 100 parts by mass of the aluminum powder. It is desirable to select in the range of 100 parts by mass to 203 parts by mass. Moreover, when converted into a volume ratio, the ratio of the total volume of aluminum powder and the total volume of metal nanoparticles and generated metal atoms (aluminum powder: (metal nanoparticles and generated metal atoms)) is 100: 25-100. : 61, preferably 100: 30 to 100: 51.
なお、前記金属含有化合物に含まれる金属種は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、チタン、ケイ素、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アンチモン、セリウム、セシウム、ガリウム、ゲルマニウム、マグネシウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、タリウム、バナジウム、イットリウム、ジルコニウムからなる群から選択される、一種の金属種または、二種以上の金属種であることが好ましい。特には、前記金属含有化合物に含まれる金属種は、金、銀、銅からなる群から選択される、一種の金属種または、二種以上の金属種であることがより好ましい。 The metal species contained in the metal-containing compound are gold, silver, copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, titanium, silicon, tungsten, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, antimony, cerium. , Cesium, gallium, germanium, magnesium, molybdenum, niobium, tantalum, thallium, vanadium, yttrium, and zirconium, and preferably one kind of metal or two or more kinds of metal. In particular, the metal species contained in the metal-containing compound is more preferably a single metal species or two or more metal species selected from the group consisting of gold, silver, and copper.
金属塩、金属錯体からなる群から選択される金属含有化合物として、例えば、有機物アニオン種ならびに該金属のカチオン種を含んでなる金属化合物を用いることで、有機分散溶媒中に容易に溶解することが可能となる。特には、有機物アニオン種ならびに金属のカチオン種を含む金属化合物は、有機酸由来の有機物アニオン種を含んでなる有機酸の該金属塩、または、有機物アニオン種を配位子とする該金属の錯化合物の形態であることが好ましい。 As a metal-containing compound selected from the group consisting of metal salts and metal complexes, for example, a metal compound containing an organic anion species and a cation species of the metal can be easily dissolved in an organic dispersion solvent. It becomes possible. In particular, a metal compound containing an organic anion species and a metal cation species is a metal salt of an organic acid comprising an organic anion species derived from an organic acid or a complex of the metal having an organic anion species as a ligand. It is preferably in the form of a compound.
その際、有機アニオン種としては、カルボン酸由来のカルボキシラト（−ＣＯＯ-）、アセチルアセトン（ＣＨ3ＣＯＣＨ2ＣＯＣＨ3）由来の２，４−ペンタンジオナト（［ＣＨ3ＣＯＣＨＣＯＣＨ3］-）など、有機酸の金属塩、または、有機物アニオン種を配位子とする金属の錯化合物を形成可能なアニオン種が利用される。酸化数２以上の金属カチオン種と、これらの有機酸の金属塩、金属の有機錯化合物は、有機分散溶媒中において、通常、イオン解離することなく溶解可能である。すなわち、カルボン酸由来のカルボキシラト（−ＣＯＯ-）、アセチルアセトン（ＣＨ3ＣＯＣＨ2ＣＯＣＨ3）由来の２，４−ペンタンジオナト（［ＣＨ3ＣＯＣＨＣＯＣＨ3］-）は、二座配位の配位子として、中心の金属カチオン種に配位している。その場合、室温近傍では、有機分散溶媒中において、通常、イオン解離することなく、この二座配位子複数を含む複合体化合物として溶解している。カルボン酸由来のカルボキシラト（−ＣＯＯ-）、アセチルアセトン（ＣＨ3ＣＯＣＨ2ＣＯＣＨ3）由来の２，４−ペンタンジオナト（［ＣＨ3ＣＯＣＨＣＯＣＨ3］-）などの炭化水素鎖部分を利用して、有機分散溶媒中に溶解可能である。 At that time, examples of the organic anion species include carboxylate derived from carboxylic acid (—COO − ), 2,4-pentanedionate derived from acetylacetone (CH 3 COCH 2 COCH 3 ) ([CH 3 COCHCOCH 3 ] − ), and the like. An anionic species capable of forming a metal salt of an organic acid or a metal complex compound having an organic anionic species as a ligand is used. A metal cation species having an oxidation number of 2 or more, a metal salt of these organic acids, or an organic complex compound of a metal can usually be dissolved in an organic dispersion solvent without ion dissociation. That is, carboxylate (—COO − ) derived from carboxylic acid, 2,4-pentandionato ([CH 3 COCHCOCH 3 ] − ) derived from acetylacetone (CH 3 COCH 2 COCH 3 ) are bidentate coordination. As a child, it is coordinated to the central metal cation species. In that case, it is dissolved as a complex compound containing a plurality of these bidentate ligands in an organic dispersion solvent without ionic dissociation in the vicinity of room temperature. Utilizing a hydrocarbon chain moiety such as carboxylate derived from carboxylic acid (—COO − ), 2,4-pentanedionate derived from acetylacetone (CH 3 COCH 2 COCH 3 ) ([CH 3 COCHCOCH 3 ] − ), It can be dissolved in an organic dispersion solvent.
さらには、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、前記アルミニウム粉末、金属ナノ粒子に加えて、サブミクロンの平均粒子径を有する金属微細粉末を含有する組成物とすることができる。例えば、このサブミクロンの平均粒子径を有する金属微細粉末の平均粒子径ｄfine-powderを、前記アルミニウム粉末の平均粒径ｄAl-powderの1/4以下に選択すると、アルミニウム粉末の積層構造中に存在する隙間空間に、金属微細粉末が挿入された状態とすることが可能である。 Furthermore, the conductive aluminum paste according to the present invention can be a composition containing, in addition to the aluminum powder and metal nanoparticles, a metal fine powder having a submicron average particle diameter. For example, when the average particle diameter d fine-powder of the fine metal powder having an average particle diameter of submicron is selected to be 1/4 or less of the average particle diameter d Al-powder of the aluminum powder, It is possible to make a state in which the metal fine powder is inserted into the gap space existing in.
前記金属微細粉末の平均粒子径ｄfine-powderは、０．１μｍ〜１μｍの範囲、より好ましくは、０．２μｍ〜０．８μｍの範囲に選択することが望ましい。 The average particle diameter d fine-powder of the metal fine powder is preferably selected in the range of 0.1 μm to 1 μm, more preferably in the range of 0.2 μm to 0.8 μm.
前記アルミニウム粉末、金属ナノ粒子に加えて、サブミクロンの平均粒子径を有する金属微細粉末を配合する際には、前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、前記金属微細粉末の含有量の総和は、５質量部〜５０質量部の範囲、より好ましくは、５質量部〜３０質量部の範囲に選択することが望ましい。 When the fine metal powder having an average particle diameter of submicron is blended in addition to the aluminum powder and the metal nanoparticles, the total content of the fine metal powder is 5 mass per 100 parts by mass of the aluminum powder. Part to 50 parts by weight, and more preferably 5 parts to 30 parts by weight.
その際、前記金属微細粉末は、金、銀、銅からなる群から選択される、一種の金属種からなる金属微細粉末、または、二種以上の金属種からなる金属微細粉末混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金の微細粉末であることが好ましい。 In this case, the metal fine powder is selected from the group consisting of gold, silver and copper, a metal fine powder composed of one kind of metal, a metal fine powder mixture composed of two or more kinds of metal, or two It is preferably a fine powder of an alloy comprising at least one metal species.
金属ナノ粒子に加えて、前記金属微細粉末を添加する場合、金属ナノ粒子と金属微細粉末の重量の合計は、アルミニウム粉末１００質量部当たり、１００質量部〜２３０質量部の範囲、好ましくは、１００質量部〜２００質量部の範囲に選択することが望ましい。また、体積比率に換算すると、アルミニウム粉末の体積総和と、金属ナノ粒子と金属微細粉末の体積の合計の比（アルミニウム粉末：（金属ナノ粒子と金属微細粉末））は、１００：２５〜１００：６０の範囲、好ましくは、１００：２５〜１００：６０の範囲に選択することが望ましい。 When the metal fine powder is added in addition to the metal nanoparticles, the total weight of the metal nanoparticles and the metal fine powder ranges from 100 parts by mass to 230 parts by mass, preferably 100 parts per 100 parts by mass of the aluminum powder. It is desirable to select in the range of parts by mass to 200 parts by mass. Moreover, when converted into a volume ratio, the total volume of aluminum powder and the ratio of the total volume of metal nanoparticles and metal fine powder (aluminum powder: (metal nanoparticles and metal fine powder)) are 100: 25 to 100: It is desirable to select the range of 60, preferably 100: 25 to 100: 60.
さらには、金属ナノ粒子に加えて、前記金属微細粉末を添加する場合、導電性アルミニウムペースト中に含有される、前記アルミニウム粉末、金属微細粉末、金属ナノ粒子の体積比率の合計は、５０体積％〜７０体積％の範囲、より好ましくは、５０体積％〜６６体積％の範囲に選択することが望ましい。 Further, when the metal fine powder is added in addition to the metal nanoparticles, the total volume ratio of the aluminum powder, metal fine powder, and metal nanoparticles contained in the conductive aluminum paste is 50% by volume. It is desirable to select in the range of ˜70% by volume, more preferably in the range of 50% by volume to 66% by volume.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストに含有される、有機分散溶媒は、上述するように、被覆剤分子により表面が被覆されている金属ナノ粒子を均一に分散させる分散溶媒として利用されている。なお、焼成処理を行う際には、その加熱温度では、該有機分散溶媒は蒸散する必要があり、前記有機分散溶媒としては、沸点が１５０℃〜３５０℃の範囲、好ましくは、２００℃〜３５０℃の範囲の非極性有機溶媒、より好ましくは、沸点が２５０℃〜３５０℃の範囲の非極性有機溶媒を利用する。例えば、前記有機分散溶媒は、沸点２５０℃〜３５０℃の範囲の非芳香族炭化水素溶媒であることが好ましい。 As described above, the organic dispersion solvent contained in the conductive aluminum paste according to the present invention is used as a dispersion solvent for uniformly dispersing the metal nanoparticles whose surface is coated with the coating agent molecules. When performing the baking treatment, the organic dispersion solvent needs to evaporate at the heating temperature, and the organic dispersion solvent has a boiling point in the range of 150 ° C. to 350 ° C., preferably 200 ° C. to 350 ° C. A nonpolar organic solvent in the range of ° C., more preferably a nonpolar organic solvent having a boiling point in the range of 250 ° C. to 350 ° C. is used. For example, the organic dispersion solvent is preferably a non-aromatic hydrocarbon solvent having a boiling point in the range of 250 ° C to 350 ° C.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストでは、前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、前記有機分散溶媒の含有量は、１５質量部〜３５質量部の範囲、より好ましくは、２０質量部〜３５質量部の範囲に選択することが望ましい。 In the conductive aluminum paste according to the present invention, the content of the organic dispersion solvent per 100 parts by mass of the aluminum powder is in the range of 15 parts by mass to 35 parts by mass, and more preferably in the range of 20 parts by mass to 35 parts by mass. It is desirable to choose.
また、体積比率に換算すると、金属アルミニウムの密度、２．６９９ｇ／ｃｍ3（２０℃）に対して、該有機分散溶媒の密度を０．９ｇ／ｃｍ3（２０℃）と仮定すると、アルミニウム粉末の体積総和と有機分散溶媒の体積の比率（アルミニウム粉末：有機分散溶媒）は、１００：４５〜１００：１００の範囲、より好ましくは、１００：６０〜１００：１３０の範囲に選択することが望ましい。 Also, in terms of volume ratio, the density of the metal aluminum, relative to 2.699g / cm 3 (20 ℃) , assuming the density of the organic dispersion solvent 0.9 g / cm 3 and (20 ° C.), aluminum powder The ratio of the total volume of the organic solvent and the volume of the organic dispersion solvent (aluminum powder: organic dispersion solvent) is preferably selected in the range of 100: 45 to 100: 100, more preferably in the range of 100: 60 to 100: 130. .
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストに含有される、アルミニウム粉末は、種々の製造法で作製されるが、その製造法によっては、アルミニウム粉末の表面に、相当の膜厚の酸化皮膜が存在する場合がある。このアルミニウム粉末の表面に存在する酸化皮膜を除去する目的で、モノカルボン酸を添加する形態とすることもできる。 The aluminum powder contained in the conductive aluminum paste according to the present invention is produced by various production methods. Depending on the production method, an oxide film having a considerable film thickness is present on the surface of the aluminum powder. There is. For the purpose of removing the oxide film present on the surface of the aluminum powder, a monocarboxylic acid may be added.
具体的には、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、沸点が２００℃〜４００℃の範囲、より好ましくは、２００℃〜３５０℃の範囲のモノカルボン酸をさらに含むこともできる。その際、前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、前記モノカルボン酸の含有量は、１０質量部〜３０質量部の範囲、より好ましくは、１５質量部〜３０質量部の範囲に選択することが望ましい。 Specifically, the conductive aluminum paste according to the present invention may further contain a monocarboxylic acid having a boiling point in the range of 200 ° C. to 400 ° C., more preferably in the range of 200 ° C. to 350 ° C. At that time, the content of the monocarboxylic acid per 100 parts by mass of the aluminum powder is desirably selected in the range of 10 to 30 parts by mass, more preferably in the range of 15 to 30 parts by mass.
また、体積比率に換算すると、金属アルミニウムの密度、２．６９９ｇ／ｃｍ3（２０℃）に対して、該モノカルボン酸の密度を１．０ｇ／ｃｍ3（２０℃）と仮定すると、アルミニウム粉末の体積総和とモノカルボン酸の体積の比率（アルミニウム粉末：モノカルボン酸）は、１００：２７〜１００：８１の範囲、より好ましくは、１００：４０〜１００：８１の範囲に選択することが望ましい。 Also, in terms of volume ratio, the density of the metal aluminum, relative to 2.699g / cm 3 (20 ℃) , assuming the density of the monocarboxylic acid 1.0 g / cm 3 and (20 ° C.), aluminum powder The volume ratio of monocarboxylic acid and the volume ratio of monocarboxylic acid (aluminum powder: monocarboxylic acid) is preferably selected in the range of 100: 27 to 100: 81, more preferably in the range of 100: 40 to 100: 81. .
添加されるモノカルボン酸は、前記有機分散溶媒と均一に混合された状態とする。その際、添加されるモノカルボン酸の体積の総和と、前記有機分散溶媒の体積の比（モノカルボン酸：有機分散溶媒）は、７０：１００〜１１０：１００の範囲、好ましくは、７０：１００〜１００：１００の範囲に選択することが好ましい。 The added monocarboxylic acid is in a state of being uniformly mixed with the organic dispersion solvent. At that time, the ratio of the total volume of the monocarboxylic acid to be added and the volume of the organic dispersion solvent (monocarboxylic acid: organic dispersion solvent) is in the range of 70: 100 to 110: 100, preferably 70: 100. It is preferable to select in the range of ˜100: 100.
モノカルボン酸として、例えば、沸点が２００℃〜４００℃の範囲、より好ましくは、２００℃〜３５０℃の範囲のアルカン酸を好適に利用することができる。 As the monocarboxylic acid, for example, an alkanoic acid having a boiling point in the range of 200 ° C. to 400 ° C., more preferably in the range of 200 ° C. to 350 ° C. can be suitably used.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストを利用して、下地基板上にアルミニウム配線層、電極層を作製する際、所望の塗布形状で、該導電性アルミニウムペーストの塗布膜を形成する。この導電性アルミニウムペーストの塗布膜の膜厚ｔdrawingは、作製されるアルミニウム配線層、電極層の厚さｔlayerに応じて、選択される。すなわち、作製されるアルミニウム配線層、電極層の厚さｔlayerと塗布膜の膜厚ｔdrawingの比、ｔlayer／ｔdrawingは、導電性アルミニウムペースト中に含有される、前記アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率の合計に依存する。 When an aluminum wiring layer and an electrode layer are formed on a base substrate using the conductive aluminum paste according to the present invention, a coating film of the conductive aluminum paste is formed in a desired coating shape. Thickness t drawing of the coating film of the conductive aluminum paste, the aluminum wiring layer made, depending on the thickness t layer of the electrode layer, is selected. In other words, the aluminum wiring layer made, the thickness t layer and the ratio of the thickness t drawing of the coating film of the electrode layers, t layer / t drawing is contained in the conductive aluminum paste, the aluminum powder and metal nano Depends on the total volume ratio of the particles.
本発明にかかる導電性アルミニウムペースト中に含有される、アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率の合計は、５０体積％〜６６体積％の範囲、好ましくは、５２体積％〜６６体積％の範囲に選択されていることが望ましい。 The total volume ratio of the aluminum powder and the metal nanoparticles contained in the conductive aluminum paste according to the present invention is in the range of 50 vol% to 66 vol%, preferably in the range of 52 vol% to 66 vol%. It is desirable that it is selected.
また、所望の塗布形状で、該導電性アルミニウムペーストの塗布膜を形成する際、例えば、スクリーン印刷法を適用する場合、該導電性アルミニウムペーストの液粘度は、スクリーン印刷法に適する粘度とする必要がある。スクリーン印刷法を適用する場合、該導電性アルミニウムペーストの液粘度は、５Ｐａ・ｓ〜１００Ｐａ・ｓ（２５℃）の範囲、より望ましくは、２０Ｐａ・ｓ〜７０Ｐａ・ｓ（２５℃）の範囲に選択されていることが好ましい。 Further, when forming the coating film of the conductive aluminum paste in a desired coating shape, for example, when a screen printing method is applied, the liquid viscosity of the conductive aluminum paste needs to be a viscosity suitable for the screen printing method. There is. When the screen printing method is applied, the liquid viscosity of the conductive aluminum paste is in the range of 5 Pa · s to 100 Pa · s (25 ° C.), more preferably in the range of 20 Pa · s to 70 Pa · s (25 ° C.). Preferably it is selected.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストを利用して、下地基板上にアルミニウム配線層、電極層を作製する際、アルミニウム配線層、電極層の下地基板の表面への密着性の向上は、金属ナノ粒子を利用することで達成されている。 When an aluminum wiring layer and an electrode layer are formed on a base substrate using the conductive aluminum paste according to the present invention, the adhesion of the aluminum wiring layer and the electrode layer to the surface of the base substrate is improved by metal nanoparticles. It is achieved by using.
そのため、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストでは、ガラスフリットを配合していない。勿論、接着剤として機能する、各種の樹脂成分も配合していない。 Therefore, the conductive aluminum paste according to the present invention does not contain glass frit. Of course, various resin components that function as adhesives are not blended.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストにおいては、ガラスフリットを配合していないので、焼成処理において、該ガラスフリットを溶融する温度まで加熱する必要はない。配合されている金属ナノ粒子の低温焼結、ならびに、有機分散溶媒の蒸散は可能であり、アルミニウム粉末の焼成が進行する加熱温度において、焼成を行うことが可能である。具体的には、３５０℃以上５００℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である。 Since the conductive aluminum paste according to the present invention does not contain glass frit, it is not necessary to heat the glass frit to a temperature at which the glass frit is melted in the firing process. Low-temperature sintering of the mixed metal nanoparticles and evaporation of the organic dispersion solvent are possible, and firing can be performed at a heating temperature at which the firing of the aluminum powder proceeds. Specifically, it can be fired by heating to a temperature of 350 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.
例えば大気中において、３５０℃〜４５０℃の範囲に選択される温度に加熱することで、焼成することが可能である。勿論、還元性雰囲気下または不活性ガス雰囲気下において、３５０℃〜４５０℃の範囲に選択される温度に加熱することで、焼成することも可能である。 For example, it can be fired by heating to a temperature selected in the range of 350 ° C. to 450 ° C. in the air. Of course, it is also possible to bake by heating to a temperature selected in the range of 350 ° C. to 450 ° C. in a reducing atmosphere or an inert gas atmosphere.
以下に、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。これらの実施例は、本発明にかかる最良の実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定を受けるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. These examples are examples of the best mode according to the present invention, but the present invention is not limited by these examples.
（実施例１）
本実施例１の導電性アルミニウムペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
Example 1
The conductive aluminum paste of Example 1 is prepared using the following raw materials.
アルミニウム粉末として、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ（アトマイズ粉、平均粒子径２．４μｍ）を使用する。 As the aluminum powder, Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F (atomized powder, average particle size 2.4 μm) is used.
金属ナノ粒子分散液として、ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液を利用する。該分散液中に分散されている、Ａｇナノ粒子の平均粒子径は、１０ｎｍである。このＡｇナノ粒子の表面には、被覆剤分子ドデシルアミン（沸点：２４７℃；密度：０．７８４１ｇ／ｃｍ3（４０℃））の表面被覆分子層が形成されている。該ヘプタン分散液の組成は、ヘプタンを６０．８質量部、Ａｇナノ粒子を３５質量部、被覆剤分子ドデシルアミンを４．２質量部含んでいる。 As the metal nanoparticle dispersion, Harima Kasei Ag nanoparticle heptane dispersion is used. The average particle diameter of Ag nanoparticles dispersed in the dispersion is 10 nm. On the surface of the Ag nanoparticles, a surface coating molecular layer of a coating molecule dodecylamine (boiling point: 247 ° C .; density: 0.7841 g / cm 3 (40 ° C.)) is formed. The composition of the heptane dispersion contains 60.8 parts by mass of heptane, 35 parts by mass of Ag nanoparticles, and 4.2 parts by mass of the coating molecule dodecylamine.
高沸点の非極性有機溶媒として、石油系ノンアロマ炭化水素溶媒である、新日本石油製ＡＦ５号ソルベント（沸点：２７５−３０６℃；流動点：−３０℃；密度：０．８１５ｇ／ｃｍ3（１５℃））を使用する。 As a non-polar organic solvent with a high boiling point, a petroleum non-aromatic hydrocarbon solvent, AF5 Solvent (boiling point: 275-306 ° C .; pour point: −30 ° C .; density: 0.815 g / cm 3 (15 ° C)).
高沸点モノアルカン酸として、２エチルヘキサン酸（沸点：２２７℃；密度：０．９０ｇ／ｃｍ3（２０℃））を使用する。 As the high-boiling monoalkanoic acid, 2-ethylhexanoic acid (boiling point: 227 ° C .; density: 0.90 g / cm 3 (20 ° C.)) is used.
ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液１４．３質量部（Ａｇ固形分で５質量部）、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ ２．５質量部、２エチルヘキサン酸 ０．５質量部、新日本石油製ＡＦ５号ソルベント ０．５質量部を均一に混合する。得られる分散液中に含まれる、ヘプタンを、ロータリーエバポレーターで脱溶剤する。 Harima Chemicals Ag nanoparticle heptane dispersion 14.3 parts by mass (5 parts by mass in terms of Ag solid content), Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F 2.5 parts by mass, 2-ethylhexanoic acid 0.5 parts by mass, new Nippon Oil AF5 Solvent 0.5 part by mass is mixed uniformly. The heptane contained in the resulting dispersion is desolvated with a rotary evaporator.
ヘプタンを除去した後、得られるペースト状の分散液を、攪拌脱泡機で攪拌して、アルミニウム粉末を均一に分散させ、導電性アルミニウムペーストを得る。 After removing heptane, the resulting paste-like dispersion is stirred with a stirring deaerator to uniformly disperse the aluminum powder to obtain a conductive aluminum paste.
調製された導電性アルミニウムペーストの液粘度は、３０Ｐａ・ｓ（２５℃）であった。該導電性アルミニウムペーストは、ＡＦ５号ソルベント ０．５質量部、２エチルヘキサン酸 ０．５質量部、Ａｌ粉＃９００Ｆ ２．５質量部、Ａｇナノ粒子 ５質量部と、その被覆剤分子ドデシルアミンを０．６質量部を含んでいる。 The liquid viscosity of the prepared conductive aluminum paste was 30 Pa · s (25 ° C.). The conductive aluminum paste is composed of 0.5 parts by weight of AF5 solvent, 0.5 parts by weight of 2-ethylhexanoic acid, 2.5 parts by weight of Al powder # 900F, 5 parts by weight of Ag nanoparticles, and a coating molecule, dodecylamine. Containing 0.6 parts by mass.
該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の体積比率、Ａｌ粉＃９００Ｆ：Ａｇナノ粒子は、Ａｌの密度：２．６９９ｇ／ｃｍ3（２０℃）、Ａｇの密度：１０．４９ｇ／ｃｍ3（２０℃）から、（２．５/２．６９９）：（５/１０．４９）≒１００：５１と算出される。 Volume ratio of metal components contained in the conductive aluminum paste, Al powder # 900F: Ag nanoparticles, Al density: 2.699 g / cm 3 (20 ° C.), Ag density: 10.49 g / cm 3 From (20 ° C.), (2.5 / 2.699) :( 5 / 10.49) ≈100: 51 is calculated.
また、該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の合計（Ａｌ粉＃９００ＦとＡｇナノ粒子）と、有機物成分の合計（ＡＦ５号ソルベント、２エチルヘキサン酸と被覆剤分子）の体積比率は、金属成分の合計：有機物成分の合計＝５５体積％：４５体積％に選択されている。 Moreover, the volume ratio of the sum of the metal components (Al powder # 900F and Ag nanoparticles) contained in the conductive aluminum paste and the sum of the organic components (AF No. 5 solvent, 2 ethylhexanoic acid and the coating agent molecule) is Total of metal components: Total of organic components = 55% by volume: 45% by volume.
Ａｌ粉＃９００Ｆの１００質量部当たり、ＡＦ５号ソルベントが２０質量部、２エチルヘキサン酸が２０質量部含有されている。なお、体積比に換算すると、Ａｌ粉＃９００Ｆの体積合計と、ＡＦ５号ソルベントの体積、２エチルヘキサン酸の体積の比（Ａｌ粉＃９００Ｆ：ＡＦ５号ソルベント：２エチルヘキサン酸）は、（２．５/２．６９９）：（０．５/０．８１５）：（０．５/０．９０）≒１００：６６：６０と算出される。 The AF No. 5 solvent contains 20 parts by mass of 20 parts by mass of 2-ethylhexanoic acid per 100 parts by mass of the Al powder # 900F. When converted to a volume ratio, the ratio of the total volume of Al powder # 900F to the volume of AF5 solvent and the volume of 2 ethylhexanoic acid (Al powder # 900F: AF5 solvent: 2 ethylhexanoic acid) is (2 .5 / 2.699) :( 0.5 / 0.815) :( 0.5 / 0.90) ≈100: 66: 60.
Ａｇナノ粒子の１００質量部当たり、その被覆剤分子ドデシルアミンが１２質量部含まれている。該Ａｇナノ粒子に対する被覆剤分子ドデシルアミンと、ＡＦ５号ソルベントの体積比、（ドデシルアミン：ＡＦ５号ソルベント）は、（０．６/０．７８４１）：（０．５/０．８１５）≒１２５：１００と算出される。 12 parts by mass of the coating molecule dodecylamine is contained per 100 parts by mass of Ag nanoparticles. The volume ratio of the coating molecule dodecylamine and the AF5 solvent to the Ag nanoparticles, (dodecylamine: AF5 solvent) is (0.6 / 0.7841) :( 0.5 / 0.815) ≈125 : 100 is calculated.
調製された導電性アルミニウムペーストを、スライドガラス上に、５ｍｍ×３０ｍｍの矩形パターンで塗布した。該ペースト塗布膜の平均厚さは、１０μｍであった。該ペースト塗布膜を、大気下、４５０℃、１０ｍｉｎ、加熱処理して、含まれているアルミニウム粉末とＡｇナノ粒子の焼成を行った。 The prepared conductive aluminum paste was applied on a slide glass in a rectangular pattern of 5 mm × 30 mm. The average thickness of the paste coating film was 10 μm. The paste coating film was heat-treated at 450 ° C. for 10 minutes in the air, and the contained aluminum powder and Ag nanoparticles were fired.
得られた焼成物の平均膜厚は、５．７μｍであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一は導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、７μΩ・ｃｍであった。 The average film thickness of the obtained fired product was 5.7 μm. Assuming that the average thickness of the fired product is a conductor, the volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value. The calculated volume resistivity was 7 μΩ · cm.
得られた焼成物の体積固有抵抗率、７μΩ・ｃｍは、Ａｌの抵抗率：２．６５５μΩ・ｃｍの約３倍、Ａｇの抵抗率：１．５９μΩ・ｃｍの約５倍となっている。 The volume resistivity of the obtained fired product, 7 μΩ · cm, is about 3 times that of Al: 2.655 μΩ · cm, and about 5 times that of Ag: 1.59 μΩ · cm.
得られた焼成物について、スコッチテープで剥離試験を行った。該剥離試験条件では、スライドガラス表面から、焼成物の剥離は生じなかった。 The obtained fired product was subjected to a peeling test with a scotch tape. Under the peel test conditions, the fired product did not peel from the surface of the slide glass.
（実施例２）
本実施例２の導電性アルミニウムペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 2)
The conductive aluminum paste of Example 2 is prepared using the following raw materials.
アルミニウム粉末として、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ（アトマイズ粉、平均粒子径２．４μｍ）を使用する。 As the aluminum powder, Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F (atomized powder, average particle size 2.4 μm) is used.
金属ナノ粒子分散液として、ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液と、ハリマ化成製Ｃｕナノ粒子ヘプタン分散液を利用する。該Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液中に分散されている、Ａｇナノ粒子の平均粒子径は、１０ｎｍである。Ａｇナノ粒子の表面には、被覆剤分子ドデシルアミン（沸点：２４７℃）の表面被覆分子層が形成されている。該Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液の組成は、ヘプタンを６０．８質量部、Ａｇナノ粒子を３５質量部、被覆剤分子ドデシルアミン（沸点：２４７℃）を４．２質量部含んでいる。また、Ｃｕナノ粒子ヘプタン分散液中に分散されている、Ｃｕナノ粒子の平均粒子径は、１８ｎｍである。Ｃｕナノ粒子の表面には、被覆剤分子 オレイン酸（沸点：１９５℃／１００Ｐａ；密度：０．８９５ｇ／ｃｍ3（２５℃））の表面被覆分子層が形成されている。該Ｃｕナノ粒子ヘプタン分散液の組成は、ヘプタンを６７質量部、Ｃｕナノ粒子を３０質量部、被覆剤分子オレイン酸を３質量部含んでいる。 As the metal nanoparticle dispersion, Harima Kasei Ag nanoparticle heptane dispersion and Harima Kasei Cu nanoparticle heptane dispersion are used. The average particle diameter of the Ag nanoparticles dispersed in the Ag nanoparticle heptane dispersion is 10 nm. On the surface of the Ag nanoparticles, a surface coating molecular layer of a coating molecule dodecylamine (boiling point: 247 ° C.) is formed. The composition of the Ag nanoparticle heptane dispersion contains 60.8 parts by mass of heptane, 35 parts by mass of Ag nanoparticles, and 4.2 parts by mass of the coating molecule dodecylamine (boiling point: 247 ° C.). Moreover, the average particle diameter of the Cu nanoparticles dispersed in the Cu nanoparticle heptane dispersion is 18 nm. On the surface of the Cu nanoparticles, a surface coating molecular layer of coating molecule oleic acid (boiling point: 195 ° C./100 Pa; density: 0.895 g / cm 3 (25 ° C.)) is formed. The composition of the Cu nanoparticle heptane dispersion contains 67 parts by mass of heptane, 30 parts by mass of Cu nanoparticles, and 3 parts by mass of the coating molecule oleic acid.
高沸点の非極性有機溶媒として、石油系ノンアロマ炭化水素溶媒である、新日本石油製ＡＦ５号ソルベント（沸点：２７５−３０６℃；流動点：−３０℃；密度：０．８１５ｇ／ｃｍ3（１５℃））を使用する。 As a non-polar organic solvent with a high boiling point, a petroleum non-aromatic hydrocarbon solvent, AF5 Solvent (boiling point: 275-306 ° C .; pour point: −30 ° C .; density: 0.815 g / cm 3 (15 ° C)).
高沸点モノアルカン酸として、２エチルヘキサン酸（沸点：２２７℃；密度：０．９０ｇ／ｃｍ3（２０℃））を使用する。 As the high-boiling monoalkanoic acid, 2-ethylhexanoic acid (boiling point: 227 ° C .; density: 0.90 g / cm 3 (20 ° C.)) is used.
ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液１４．３質量部（Ａｇ固形分で５質量部）、ハリマ化成製Ｃｕナノ粒子ヘプタン分散液０．３質量部（Ｃｕ固形で０．１質量部）、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ ２．５質量部、２エチルヘキサン酸 ０．５質量部、新日本石油製ＡＦ５号ソルベント ０．５質量部を均一に混合する。得られる分散液中に含まれる、ヘプタンを、ロータリーエバポレーターで脱溶剤する。 Harima Chemicals Ag nanoparticle heptane dispersion 14.3 parts by mass (5 mass parts by Ag solid content), Harima Chemicals Cu nanoparticle heptane dispersion 0.3 parts by mass (Cu solid 0.1 parts by mass), Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F 2.5 parts by mass, 0.5 parts by mass of 2-ethylhexanoic acid, 0.5 parts by mass of Nippon Oil Corporation AF No. 5 solvent are mixed uniformly. The heptane contained in the resulting dispersion is desolvated with a rotary evaporator.
ヘプタンを除去した後、得られるペースト状の分散液を、攪拌脱泡機で攪拌して、アルミニウム粉末を均一に分散させ、導電性アルミニウムペーストを得る。 After removing heptane, the resulting paste-like dispersion is stirred with a stirring deaerator to uniformly disperse the aluminum powder to obtain a conductive aluminum paste.
調製された導電性アルミニウムペーストの液粘度は、３５Ｐａ・ｓ（２５℃）であった。該導電性アルミニウムペーストは、ＡＦ５号ソルベント ０．５質量部、２エチルヘキサン酸 ０．５質量部、Ａｌ粉＃９００Ｆ ２．５質量部、Ａｇナノ粒子 ５質量部とその被覆剤分子ドデシルアミンを０．６質量部、ならびに、Ｃｕナノ粒子 ０．１質量部とその被覆剤分子オレイン酸を０．０３質量部含んでいる。 The liquid viscosity of the prepared conductive aluminum paste was 35 Pa · s (25 ° C.). The conductive aluminum paste comprises AF5 solvent 0.5 parts by mass, 0.5 parts by mass of 2-ethylhexanoic acid, 2.5 parts by mass of Al powder # 900F, 5 parts by mass of Ag nanoparticles and the coating molecule dodecylamine. 0.6 parts by mass, and 0.1 part by mass of Cu nanoparticles and 0.03 parts by mass of the coating molecule oleic acid are included.
該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の体積比率、Ａｌ粉＃９００Ｆ：Ａｇナノ粒子：Ｃｕナノ粒子は、Ａｌの密度：２．６９９ｇ／ｃｍ3（２０℃）、Ａｇの密度：１０．４９ｇ／ｃｍ3（２０℃）、Ｃｕの密度：８．９５ｇ／ｃｍ3（２０℃）から、（２．５/２．６９９）：（５/１０．４９）：（０．１/８．９５）≒１００：５１：１．２と算出される。また、該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の合計（Ａｌ粉＃９００Ｆ、Ａｇナノ粒子とＣｕナノ粒子）と、有機物成分の合計（ＡＦ５号ソルベント、２エチルヘキサン酸と被覆剤分子）の体積比率は、金属成分の合計：有機物成分の合計＝５６体積％：４４体積％に選択されている。 Volume ratio of metal components contained in the conductive aluminum paste, Al powder # 900F: Ag nanoparticles: Cu nanoparticles, Al density: 2.699 g / cm 3 (20 ° C.), Ag density: 10. 49g / cm 3 (20 ℃) , Cu density of: from 8.95g / cm 3 (20 ℃) , (2.5 / 2.699) :( 5 / 10.49) :( 0.1 / 8. 95) ≈100: 51: 1.2. In addition, the total of the metal components (Al powder # 900F, Ag nanoparticles and Cu nanoparticles) contained in the conductive aluminum paste and the total of the organic components (AF No. 5 solvent, 2 ethylhexanoic acid and coating molecule) The volume ratio is selected as the sum of metal components: total organic components = 56 vol%: 44 vol%.
Ａｌ粉＃９００Ｆの１００質量部当たり、ＡＦ５号ソルベントが２０質量部、２エチルヘキサン酸が２０質量部含有されている。なお、体積比に換算すると、Ａｌ粉＃９００Ｆの体積合計と、ＡＦ５号ソルベントの体積、２エチルヘキサン酸の体積の比（Ａｌ粉＃９００Ｆ：ＡＦ５号ソルベント：２エチルヘキサン酸）は、（２．５/２．６９９）：（０．５/０．８１５）：（０．５/０．９０）≒１００：６６：６０と算出される。 The AF No. 5 solvent contains 20 parts by mass of 20 parts by mass of 2-ethylhexanoic acid per 100 parts by mass of the Al powder # 900F. When converted to a volume ratio, the ratio of the total volume of Al powder # 900F to the volume of AF5 solvent and the volume of 2 ethylhexanoic acid (Al powder # 900F: AF5 solvent: 2 ethylhexanoic acid) is (2 .5 / 2.699) :( 0.5 / 0.815) :( 0.5 / 0.90) ≈100: 66: 60.
Ａｇナノ粒子の１００質量部当たり、その被覆剤分子ドデシルアミンが１２質量部含まれている。該Ａｇナノ粒子に対する被覆剤分子ドデシルアミンと、ＡＦ５号ソルベントの体積比、（ドデシルアミン：ＡＦ５号ソルベント）は、（０．６/０．７８４１）：（０．５/０．８１５）≒１２５：１００と算出される。 12 parts by mass of the coating molecule dodecylamine is contained per 100 parts by mass of Ag nanoparticles. The volume ratio of the coating molecule dodecylamine and the AF5 solvent to the Ag nanoparticles, (dodecylamine: AF5 solvent) is (0.6 / 0.7841) :( 0.5 / 0.815) ≈125 : 100 is calculated.
Ｃｕナノ粒子の１００質量部当たり、その被覆剤分子オレイン酸が３０質量部含まれている。該Ｃｕナノ粒子に対する被覆剤分子オレイン酸と、ＡＦ５号ソルベントの体積比、（オレイン酸：ＡＦ５号ソルベント）は、（０．０３/０．８９５）：（０．５/０．８１５）≒５．５：１００と算出される。 30 parts by mass of the coating molecule oleic acid is contained per 100 parts by mass of Cu nanoparticles. The volume ratio of the coating molecule oleic acid to AF5 solvent to the Cu nanoparticles, (oleic acid: AF5 solvent) is (0.03 / 0.895) :( 0.5 / 0.815) ≈5 .5: 100.
調製された導電性アルミニウムペーストを、スライドガラス上に、５ｍｍ×３０ｍｍの矩形パターンで塗布した。該ペースト塗布膜の平均厚さは、９μｍであった。該ペースト塗布膜を、大気下、４５０℃、１０ｍｉｎ、加熱処理して、含まれているアルミニウム粉末とＡｇナノ粒子の焼成を行った。 The prepared conductive aluminum paste was applied on a slide glass in a rectangular pattern of 5 mm × 30 mm. The average thickness of the paste coating film was 9 μm. The paste coating film was heat-treated at 450 ° C. for 10 minutes in the air, and the contained aluminum powder and Ag nanoparticles were fired.
得られた焼成物の平均膜厚は、５．１μｍであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一は導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、１０μΩ・ｃｍであった。 The average film thickness of the obtained fired product was 5.1 μm. Assuming that the average thickness of the fired product is a conductor, the volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value. The calculated volume resistivity was 10 μΩ · cm.
得られた焼成物の体積固有抵抗率、１０μΩ・ｃｍは、Ａｌの抵抗率：２．６５５μΩ・ｃｍの約４倍、Ａｇの抵抗率：１．５９μΩ・ｃｍの約６倍となっている。 The volume resistivity of the obtained fired product, 10 μΩ · cm, is about 4 times that of Al: 2.655 μΩ · cm, and about 6 times that of Ag: 1.59 μΩ · cm.
得られた焼成物について、スコッチテープで剥離試験を行った。該剥離試験条件では、スライドガラス表面から、焼成物の剥離は生じなかった。 The obtained fired product was subjected to a peeling test with a scotch tape. Under the peel test conditions, the fired product did not peel from the surface of the slide glass.
（比較例１）
本比較例１のアルミニウムペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Comparative Example 1)
The aluminum paste of Comparative Example 1 is prepared using the following raw materials.
アルミニウム粉末として、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ（アトマイズ粉、平均粒子径２．４μｍ）を使用する。 As the aluminum powder, Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F (atomized powder, average particle size 2.4 μm) is used.
高沸点の非極性有機溶媒として、石油系ノンアロマ炭化水素溶媒である、新日本石油製ＡＦ５号ソルベント（沸点：２７５−３０６℃；流動点：−３０℃；密度：０．８１５ｇ／ｃｍ3（１５℃））を使用する。 As a non-polar organic solvent with a high boiling point, a petroleum non-aromatic hydrocarbon solvent, AF5 Solvent (boiling point: 275-306 ° C .; pour point: −30 ° C .; density: 0.815 g / cm 3 (15 ° C)).
高沸点モノアルカン酸として、２エチルヘキサン酸（沸点：２２７℃；密度：０．９０ｇ／ｃｍ3（２０℃））を使用する。 As the high-boiling monoalkanoic acid, 2-ethylhexanoic acid (boiling point: 227 ° C .; density: 0.90 g / cm 3 (20 ° C.)) is used.
ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ ２．５質量部、２エチルヘキサン酸 ０．５質量部、新日本石油製ＡＦ５号ソルベント ０．５質量部を均一に混合する。攪拌脱泡機で攪拌して、アルミニウム粉末を均一に分散させ、導電性アルミニウムペーストを得る。 2.5 parts by mass of Al powder # 900F manufactured by Minalco Co., Ltd., 0.5 parts by mass of 2-ethylhexanoic acid, and 0.5 parts by mass of AF5 Solvent manufactured by Nippon Oil Corporation are mixed uniformly. The mixture is stirred with a stirring deaerator to uniformly disperse the aluminum powder to obtain a conductive aluminum paste.
調製されたアルミニウムペーストの液粘度は、３８Ｐａ・ｓ（２５℃）であった。該アルミニウムペーストは、ＡＦ５号ソルベント ０．５質量部、２エチルヘキサン酸 ０．５質量部、Ａｌ粉＃９００Ｆ ２．５質量部を含んでいる。 The liquid viscosity of the prepared aluminum paste was 38 Pa · s (25 ° C.). The aluminum paste contains 0.5 parts by mass of AF5 solvent, 0.5 parts by mass of 2-ethylhexanoic acid, and 2.5 parts by mass of Al powder # 900F.
該アルミニウムペースト中に含まれる金属成分（Ａｌ粉＃９００Ｆ）と、有機物成分の合計（ＡＦ５号ソルベント、２エチルヘキサン酸と被覆剤分子）の体積比率は、金属成分の合計：有機物成分の合計＝４４体積％：５６体積％に選択されている。 The volume ratio of the metal component (Al powder # 900F) contained in the aluminum paste and the organic component (AF5 solvent, 2ethylhexanoic acid and coating agent molecule) is the sum of the metal component: total organic component = 44% by volume: 56% by volume is selected.
Ａｌ粉＃９００Ｆの１００質量部当たり、ＡＦ５号ソルベントが２０質量部、２エチルヘキサン酸が２０質量部含有されている。なお、体積比に換算すると、Ａｌ粉＃９００Ｆの体積合計と、ＡＦ５号ソルベントの体積、２エチルヘキサン酸の体積の比（Ａｌ粉＃９００Ｆ：ＡＦ５号ソルベント：２エチルヘキサン酸）は、（２．５/２．６９９）：（０．５/０．８１５）：（０．５/０．９０）≒１００：６６：６０と算出される。 The AF No. 5 solvent contains 20 parts by mass of 20 parts by mass of 2-ethylhexanoic acid per 100 parts by mass of the Al powder # 900F. When converted to a volume ratio, the ratio of the total volume of Al powder # 900F to the volume of AF5 solvent and the volume of 2 ethylhexanoic acid (Al powder # 900F: AF5 solvent: 2 ethylhexanoic acid) is (2 .5 / 2.699) :( 0.5 / 0.815) :( 0.5 / 0.90) ≈100: 66: 60.
調製されたアルミニウムペーストを、スライドガラス上に、５ｍｍ×３０ｍｍの矩形パターンで塗布した。該ペースト塗布膜の平均厚さは、１２μｍであった。該ペースト塗布膜を、大気下、４５０℃、１０ｍｉｎ、加熱処理して、含まれているアルミニウム粉末とＡｇナノ粒子の焼成を行った。 The prepared aluminum paste was applied on a slide glass in a rectangular pattern of 5 mm × 30 mm. The average thickness of the paste coating film was 12 μm. The paste coating film was heat-treated at 450 ° C. for 10 minutes in the air, and the contained aluminum powder and Ag nanoparticles were fired.
得られた焼成物の平均膜厚は、６μｍであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一は導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率の算出を試みた。該焼成物のシート抵抗値は、測定限界を超えており、少なくとも、その体積固有抵抗率は、＞５０００ μΩ・ｃｍであると、推定された。 The average film thickness of the obtained fired product was 6 μm. Assuming that the average thickness of the fired product is a conductor, calculation of volume resistivity was attempted from the measured sheet resistance value. The sheet resistance value of the fired product exceeded the measurement limit, and at least its volume resistivity was estimated to be> 5000 μΩ · cm.
得られた焼成物について、スコッチテープで剥離試験を行った。該剥離試験条件では、スライドガラス表面から、焼成物は容易に剥離した。また、焼成物自体、脆く、アルミニウム粉末の焼結が十分になされていないと判断される。 The obtained fired product was subjected to a peeling test with a scotch tape. Under the peel test conditions, the fired product was easily peeled from the surface of the slide glass. Moreover, it is judged that the fired product itself is brittle and the aluminum powder is not sufficiently sintered.
（実施例３）
本実施例４の導電性アルミニウムペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 3)
The conductive aluminum paste of Example 4 is prepared using the following raw materials.
アルミニウム粉末として、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ（アトマイズ粉、平均粒子径２．４μｍ）を使用する。 As the aluminum powder, Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F (atomized powder, average particle size 2.4 μm) is used.
金属ナノ粒子分散液として、ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液を利用する。該分散液中に分散されている、Ａｇナノ粒子の平均粒子径は、１１ｎｍである。このＡｇナノ粒子の表面には、被覆剤分子ドデシルアミン（沸点：２４７℃）の表面被覆分子層が形成されている。該ヘプタン分散液の組成は、ヘプタンを６０．８質量部、Ａｇナノ粒子を３５質量部、被覆剤分子ドデシルアミンを４．２質量部含んでいる。 As the metal nanoparticle dispersion, Harima Kasei Ag nanoparticle heptane dispersion is used. The average particle diameter of Ag nanoparticles dispersed in the dispersion is 11 nm. On the surface of the Ag nanoparticles, a surface coating molecular layer of a coating molecule dodecylamine (boiling point: 247 ° C.) is formed. The composition of the heptane dispersion contains 60.8 parts by mass of heptane, 35 parts by mass of Ag nanoparticles, and 4.2 parts by mass of the coating molecule dodecylamine.
高沸点の非極性有機溶媒として、石油系ノンアロマ炭化水素溶媒である、新日本石油製ＡＦ７号ソルベント（沸点：２５９−２８２℃；流動点：−３０℃；密度：０．８２０ｇ／ｃｍ3（１５℃））を使用する。 As a non-polar organic solvent having a high boiling point, a petroleum non-aromatic hydrocarbon solvent, AF7 Solvent (boiling point: 259-282 ° C .; pour point: −30 ° C .; density: 0.820 g / cm 3 (15 ° C)).
ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液１４．３質量部（Ａｇ固形分で５質量部）、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ ５質量部、新日本石油製ＡＦ７号ソルベント １質量部を均一に混合する。得られる分散液中に含まれる、ヘプタンを、ロータリーエバポレーターで脱溶剤する。 Harima Kasei Ag nanoparticle heptane dispersion 14.3 parts by mass (5 parts by mass in terms of Ag solid content), Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F 5 parts by mass, Shin Nippon Oil AF7 Solvent 1 part by mass uniformly Mix. The heptane contained in the resulting dispersion is desolvated with a rotary evaporator.
ヘプタンを除去した後、得られるペースト状の分散液を、攪拌脱泡機で攪拌して、アルミニウム粉末を均一に分散させ、導電性アルミニウムペーストを得る。 After removing heptane, the resulting paste-like dispersion is stirred with a stirring deaerator to uniformly disperse the aluminum powder to obtain a conductive aluminum paste.
調製された導電性アルミニウムペーストの液粘度は、４５Ｐａ・ｓ（２５℃）であった。該導電性アルミニウムペーストは、ＡＦ７号ソルベント １質量部、Ａｌ粉＃９００Ｆ ５質量部、Ａｇナノ粒子 ５質量部と、その被覆剤分子ドデシルアミンを０．６質量部を含んでいる。 The liquid viscosity of the prepared conductive aluminum paste was 45 Pa · s (25 ° C.). The conductive aluminum paste contains 1 part by mass of AF7 Solvent, 5 parts by mass of Al powder # 900F, 5 parts by mass of Ag nanoparticles, and 0.6 parts by mass of the coating molecule dodecylamine.
該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の体積比率、Ａｌ粉＃９００Ｆ：Ａｇナノ粒子は、Ａｌの密度：２．６９９ｇ／ｃｍ3（２０℃）、Ａｇの密度：１０．４９ｇ／ｃｍ3（２０℃）から、（５/２．６９９）：（５/１０．４９）≒１００：２６と算出される。また、該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の合計（Ａｌ粉＃９００ＦとＡｇナノ粒子）と、有機物成分の合計（ＡＦ７号ソルベントと被覆剤分子）の体積比率は、金属成分の合計：有機物成分の合計＝６５体積％：３５体積％に選択されている。 Volume ratio of metal components contained in the conductive aluminum paste, Al powder # 900F: Ag nanoparticles, Al density: 2.699 g / cm 3 (20 ° C.), Ag density: 10.49 g / cm 3 From (20 ° C.), (5 / 2.699) :( 5 / 10.49) ≈100: 26 is calculated. The volume ratio of the total of the metal components (Al powder # 900F and Ag nanoparticles) contained in the conductive aluminum paste and the total of the organic components (AF7 solvent and coating agent molecule) is the sum of the metal components: The sum of organic components = 65% by volume: 35% by volume is selected.
Ａｌ粉＃９００Ｆの１００質量部当たり、ＡＦ７号ソルベントが２０質量部含有されている。なお、体積比に換算すると、Ａｌ粉＃９００Ｆの体積合計と、ＡＦ７号ソルベントの体積の比（Ａｌ粉＃９００Ｆ：ＡＦ５号ソルベント）は、（５/２．６９９）：（２/０．８２０）≒１００：６６と算出される。 20 parts by mass of AF7 solvent is contained per 100 parts by mass of Al powder # 900F. When converted into a volume ratio, the ratio of the total volume of Al powder # 900F to the volume of AF7 solvent (Al powder # 900F: AF5 solvent) is (5 / 2.699): (2 / 0.820 ) ≈100: 66.
Ａｇナノ粒子の１００質量部当たり、その被覆剤分子ドデシルアミンが１２質量部含まれている。該Ａｇナノ粒子に対する被覆剤分子ドデシルアミンと、ＡＦ７号ソルベントの体積比、（ドデシルアミン：ＡＦ５号ソルベント）は、（０．６/０．７８４１）：（１/０．８２０）≒６３：１００と算出される。 12 parts by mass of the coating molecule dodecylamine is contained per 100 parts by mass of Ag nanoparticles. The volume ratio of the coating molecule dodecylamine and the AF7 solvent to the Ag nanoparticles, (dodecylamine: AF5 solvent) is (0.6 / 0.7841) :( 1 / 0.820) ≈63: 100 Is calculated.
調製された導電性アルミニウムペーストを、スライドガラス上に、５ｍｍ×３０ｍｍの矩形パターンで塗布した。該ペースト塗布膜の平均厚さは、１５μｍであった。該ペースト塗布膜を、大気下、４５０℃、１０ｍｉｎ、加熱処理して、含まれているアルミニウム粉末とＡｇナノ粒子の焼成を行った。 The prepared conductive aluminum paste was applied on a slide glass in a rectangular pattern of 5 mm × 30 mm. The average thickness of the paste coating film was 15 μm. The paste coating film was heat-treated at 450 ° C. for 10 minutes in the air, and the contained aluminum powder and Ag nanoparticles were fired.
得られた焼成物の平均膜厚は、１０．７μｍであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一は導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、７μΩ・ｃｍであった。 The average film thickness of the obtained fired product was 10.7 μm. Assuming that the average thickness of the fired product is a conductor, the volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value. The calculated volume resistivity was 7 μΩ · cm.
得られた焼成物の体積固有抵抗率、７μΩ・ｃｍは、Ａｌの抵抗率：２．６５５μΩ・ｃｍの約３倍、Ａｇの抵抗率：１．５９μΩ・ｃｍの約５倍となっている。 The volume resistivity of the obtained fired product, 7 μΩ · cm, is about 3 times that of Al: 2.655 μΩ · cm, and about 5 times that of Ag: 1.59 μΩ · cm.
得られた焼成物について、スコッチテープで剥離試験を行った。該剥離試験条件では、スライドガラス表面から、焼成物の剥離は生じなかった。 The obtained fired product was subjected to a peeling test with a scotch tape. Under the peel test conditions, the fired product did not peel from the surface of the slide glass.
（実施例４）
本実施例４の導電性アルミニウムペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
Example 4
The conductive aluminum paste of Example 4 is prepared using the following raw materials.
アルミニウム粉末として、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ（アトマイズ粉、平均粒子径２．４μｍ）を使用する。 As the aluminum powder, Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F (atomized powder, average particle size 2.4 μm) is used.
金属ナノ粒子分散液として、ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液と、ハリマ化成製Ｃｕナノ粒子ヘプタン分散液を利用する。該Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液中に分散されている、Ａｇナノ粒子の平均粒子径は、１１ｎｍである。Ａｇナノ粒子の表面には、被覆剤分子ドデシルアミン（沸点：２４７℃）の表面被覆分子層が形成されている。該Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液の組成は、ヘプタンを５７．４質量部、Ａｇナノ粒子を３８質量部、被覆剤分子ドデシルアミンを４．６質量部含んでいる。また、Ｃｕナノ粒子ヘプタン分散液中に分散されている、Ｃｕナノ粒子の平均粒子径は、１８ｎｍである。Ｃｕナノ粒子の表面には、被覆剤分子オレイン酸（沸点：１９５℃／１００Ｐａ）の表面被覆分子層が形成されている。該Ｃｕナノ粒子ヘプタン分散液の組成は、ヘプタンを６７質量部、Ｃｕナノ粒子を３０質量部、被覆剤分子オレイン酸を３質量部含んでいる。 As the metal nanoparticle dispersion, Harima Kasei Ag nanoparticle heptane dispersion and Harima Kasei Cu nanoparticle heptane dispersion are used. The average particle diameter of the Ag nanoparticles dispersed in the Ag nanoparticle heptane dispersion is 11 nm. On the surface of the Ag nanoparticles, a surface coating molecular layer of a coating molecule dodecylamine (boiling point: 247 ° C.) is formed. The composition of the Ag nanoparticle heptane dispersion contains 57.4 parts by mass of heptane, 38 parts by mass of Ag nanoparticles, and 4.6 parts by mass of the coating molecule dodecylamine. Moreover, the average particle diameter of the Cu nanoparticles dispersed in the Cu nanoparticle heptane dispersion is 18 nm. On the surface of the Cu nanoparticles, a surface coating molecular layer of coating molecule oleic acid (boiling point: 195 ° C./100 Pa) is formed. The composition of the Cu nanoparticle heptane dispersion contains 67 parts by mass of heptane, 30 parts by mass of Cu nanoparticles, and 3 parts by mass of the coating molecule oleic acid.
高沸点の非極性有機溶媒として、石油系ノンアロマ炭化水素溶媒である、新日本石油製ＡＦ７号ソルベント（沸点：２５９−２８２℃；流動点：−３０℃；密度：０．８２０ｇ／ｃｍ3（１５℃））を使用する。 As a non-polar organic solvent having a high boiling point, a petroleum non-aromatic hydrocarbon solvent, AF7 Solvent (boiling point: 259-282 ° C .; pour point: −30 ° C .; density: 0.820 g / cm 3 (15 ° C)).
ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液１３．２質量部（Ａｇ固形分で５質量部）、ハリマ化成製Ｃｕナノ粒子ヘプタン分散液０．３３質量部（Ｃｕ固形で０．１質量部）ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ ５質量部、新日本石油製ＡＦ７号ソルベント １質量部を均一に混合する。得られる分散液中に含まれる、ヘプタンを、ロータリーエバポレーターで脱溶剤する。 Harima Chemicals Ag nanoparticle heptane dispersion 13.2 parts by mass (5 mass parts by Ag solid content), Harima Chemicals Cu nanoparticle heptane dispersion 0.33 parts by mass (0.1 parts by mass Cu solid) Minalco ( Co., Ltd. Al powder # 900F 5 parts by mass and Nippon Oil Corporation AF No. 7 solvent 1 part by mass are mixed uniformly. The heptane contained in the resulting dispersion is desolvated with a rotary evaporator.
ヘプタンを除去した後、得られるペースト状の分散液を、攪拌脱泡機で攪拌して、アルミニウム粉末を均一に分散させ、導電性アルミニウムペーストを得る。 After removing heptane, the resulting paste-like dispersion is stirred with a stirring deaerator to uniformly disperse the aluminum powder to obtain a conductive aluminum paste.
調製された導電性アルミニウムペーストの液粘度は、３７Ｐａ・ｓ（２５℃）であった。該導電性アルミニウムペーストは、ＡＦ７号ソルベント １質量部、Ａｌ粉＃９００Ｆ ５質量部、Ａｇナノ粒子 ５質量部とその被覆剤分子ドデシルアミンを０．６質量部、Ｃｕナノ粒子 ０．１質量部とその被覆剤分子オレイン酸を０．０１質量部を含んでいる。 The liquid viscosity of the prepared conductive aluminum paste was 37 Pa · s (25 ° C.). The conductive aluminum paste is 1 part by weight of AF7 solvent, 5 parts by weight of Al powder # 900F, 5 parts by weight of Ag nanoparticles and 0.6 parts by weight of the coating molecule dodecylamine, and 0.1 parts by weight of Cu nanoparticles. And 0.01 parts by mass of the coating molecule oleic acid.
該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の体積比率、Ａｌ粉＃９００Ｆ：Ａｇナノ粒子：Ｃｕナノ粒子は、Ａｌの密度：２．６９９ｇ／ｃｍ3（２０℃）、Ａｇの密度：１０．４９ｇ／ｃｍ3（２０℃）、Ｃｕの密度：８．９５ｇ／ｃｍ3（２０℃）から、（５/２．６９９）：（５/１０．４９）：（０．１/８．９５）≒１００：２６：０．６と算出される。また、該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の合計（Ａｌ粉＃９００Ｆ、Ａｇナノ粒子とＣｕナノ粒子）と、有機物成分の合計（ＡＦ７号ソルベントと被覆剤分子）の体積比率は、金属成分の合計：有機物成分の合計＝６６体積％：３４体積％に選択されている。 Volume ratio of metal components contained in the conductive aluminum paste, Al powder # 900F: Ag nanoparticles: Cu nanoparticles, Al density: 2.699 g / cm 3 (20 ° C.), Ag density: 10. 49g / cm 3 (20 ℃) , the density of Cu: 8.95g / cm 3 from (20 ℃), (5 / 2.699) :( 5 / 10.49) :( 0.1 / 8.95) ≈100: 26: 0.6 is calculated. Moreover, the volume ratio of the total of the metal components (Al powder # 900F, Ag nanoparticles and Cu nanoparticles) contained in the conductive aluminum paste and the total of the organic components (AF7 solvent and coating agent molecule) is metal Total of components: Total of organic components = 66% by volume: 34% by volume is selected.
Ａｌ粉＃９００Ｆの１００質量部当たり、ＡＦ５号ソルベントが２０質量部含有されている。なお、体積比に換算すると、Ａｌ粉＃９００Ｆの体積合計と、ＡＦ７号ソルベントの体積の比（Ａｌ粉＃９００Ｆ：ＡＦ７号ソルベント）は、（５/２．６９９）：（１/０．８２０）≒１００：６６と算出される。 20 parts by mass of AF5 solvent is contained per 100 parts by mass of Al powder # 900F. In addition, when converted into a volume ratio, the ratio of the total volume of Al powder # 900F to the volume of AF7 solvent (Al powder # 900F: AF7 solvent) is (5 / 2.699): (1 / 0.820 ) ≈100: 66.
Ａｇナノ粒子の１００質量部当たり、その被覆剤分子ドデシルアミンが１２質量部含まれている。該Ａｇナノ粒子に対する被覆剤分子ドデシルアミンと、ＡＦ７号ソルベントの体積比、（ドデシルアミン：ＡＦ７号ソルベント）は、（０．６/０．７８４１）：（１/０．８２０）≒６３：１００と算出される。 12 parts by mass of the coating molecule dodecylamine is contained per 100 parts by mass of Ag nanoparticles. The volume ratio of the coating molecule dodecylamine and the AF7 solvent to the Ag nanoparticles, (dodecylamine: AF7 solvent) is (0.6 / 0.7841) :( 1 / 0.820) ≈63: 100 Is calculated.
Ｃｕナノ粒子の１００質量部当たり、その被覆剤分子オレイン酸が１０質量部含まれている。該Ｃｕナノ粒子に対する被覆剤分子オレイン酸と、ＡＦ７号ソルベントの体積比、（オレイン酸：ＡＦ５号ソルベント）は、（０．０１/０．８９５）：（１/０．８２０）≒０．９：１００と算出される。 10 parts by mass of the coating molecule oleic acid is contained per 100 parts by mass of the Cu nanoparticles. The volume ratio of the coating molecule oleic acid to AF7 solvent with respect to the Cu nanoparticles, (oleic acid: AF5 solvent) is (0.01 / 0.895) :( 1 / 0.820) ≈0.9 : 100 is calculated.
調製された導電性アルミニウムペーストを、スライドガラス上に、５ｍｍ×３０ｍｍの矩形パターンで塗布した。該ペースト塗布膜の平均厚さは、１６μｍであった。該ペースト塗布膜を、大気下、４５０℃、１０ｍｉｎ、加熱処理して、含まれているアルミニウム粉末とＡｇナノ粒子の焼成を行った。 The prepared conductive aluminum paste was applied on a slide glass in a rectangular pattern of 5 mm × 30 mm. The average thickness of the paste coating film was 16 μm. The paste coating film was heat-treated at 450 ° C. for 10 minutes in the air, and the contained aluminum powder and Ag nanoparticles were fired.
得られた焼成物の平均膜厚は、１１．５μｍであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一は導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、８μΩ・ｃｍであった。 The average film thickness of the obtained fired product was 11.5 μm. Assuming that the average thickness of the fired product is a conductor, the volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value. The calculated volume resistivity was 8 μΩ · cm.
得られた焼成物の体積固有抵抗率、８μΩ・ｃｍは、Ａｌの抵抗率：２．６５５μΩ・ｃｍの約３倍、Ａｇの抵抗率：１．５９μΩ・ｃｍの約５倍となっている。 The volume resistivity of the obtained fired product, 8 μΩ · cm, is about 3 times that of Al: 2.655 μΩ · cm, and about 5 times that of Ag: 1.59 μΩ · cm.
得られた焼成物について、スコッチテープで剥離試験を行った。該剥離試験条件では、スライドガラス表面から、焼成物の剥離は生じなかった。 The obtained fired product was subjected to a peeling test with a scotch tape. Under the peel test conditions, the fired product did not peel from the surface of the slide glass.
（実施例５）
本実施例５の導電性アルミニウムペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Example 5)
The conductive aluminum paste of Example 5 is prepared using the following raw materials.
アルミニウム粉末として、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ（アトマイズ粉、平均粒子径２．４μｍ）を使用する。 As the aluminum powder, Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F (atomized powder, average particle size 2.4 μm) is used.
金属サブミクロン粒子として、湿式法で作製される銀微細粉末である、三井金属（株）製ＳＰＱ−０３Ｓ（平均粒子径０．５μｍ）を使用する。 As metal submicron particles, SPQ-03S (average particle size 0.5 μm) manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., which is a fine silver powder produced by a wet method, is used.
金属ナノ粒子分散液として、ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液を利用する。該Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液中に分散されている、Ａｇナノ粒子の平均粒子径は、１２ｎｍである。Ａｇナノ粒子の表面には、被覆剤分子ドデシルアミン（沸点：２４７℃）の表面被覆分子層が形成されている。該Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液の組成は、ヘプタンを５５．２質量部、Ａｇナノ粒子を４０質量部、被覆剤分子ドデシルアミンを４．８質量部含んでいる。 As the metal nanoparticle dispersion, Harima Kasei Ag nanoparticle heptane dispersion is used. The average particle diameter of the Ag nanoparticles dispersed in the Ag nanoparticle heptane dispersion is 12 nm. On the surface of the Ag nanoparticles, a surface coating molecular layer of a coating molecule dodecylamine (boiling point: 247 ° C.) is formed. The composition of the Ag nanoparticle heptane dispersion contains 55.2 parts by mass of heptane, 40 parts by mass of Ag nanoparticles, and 4.8 parts by mass of the coating molecule dodecylamine.
高沸点の非極性有機溶媒として、石油系ノンアロマ炭化水素溶媒である、新日本石油製ＡＦ７号ソルベント（沸点：２５９−２８２℃；流動点：−３０℃；密度：０．８２０ｇ／ｃｍ3（１５℃））を使用する。 As a non-polar organic solvent having a high boiling point, a petroleum non-aromatic hydrocarbon solvent, AF7 Solvent (boiling point: 259-282 ° C .; pour point: −30 ° C .; density: 0.820 g / cm 3 (15 ° C)).
ハリマ化成製Ａｇナノ粒子ヘプタン分散液７．５質量部（Ａｇ固形分で３質量部）、三井金属（株）製ＳＰＱ−０３Ｓ ２質量部、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ ５質量部、新日本石油製ＡＦ７号ソルベント １．５質量部を均一に混合する。得られる分散液中に含まれる、ヘプタンを、ロータリーエバポレーターで脱溶剤する。 Harima Chemicals Ag nanoparticle heptane dispersion 7.5 parts by mass (3 parts by mass in terms of Ag solid content), Mitsui Metals Co., Ltd. SPQ-03S 2 parts by mass, Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F 5 parts by mass, 1.5 mass parts of AF7 Solvent made by Nippon Oil Co., Ltd. are mixed uniformly. The heptane contained in the resulting dispersion is desolvated with a rotary evaporator.
ヘプタンを除去した後、得られるペースト状の分散液を、攪拌脱泡機で攪拌して、アルミニウム粉末を均一に分散させ、導電性アルミニウムペーストを得る。 After removing heptane, the resulting paste-like dispersion is stirred with a stirring deaerator to uniformly disperse the aluminum powder to obtain a conductive aluminum paste.
調製された導電性アルミニウムペーストの液粘度は、５８Ｐａ・ｓ（２５℃）であった。この段階における該導電性アルミニウムペーストは、ＡＦ７号ソルベント １．５質量部、Ａｌ粉＃９００Ｆ ５質量部、銀微細粉末ＳＰＱ−０３Ｓ ２質量部、Ａｇナノ粒子 ３質量部とその被覆剤分子ドデシルアミンを０．３６質量部含んでいる。 The liquid viscosity of the prepared conductive aluminum paste was 58 Pa · s (25 ° C.). The conductive aluminum paste in this stage is AF7 solvent 1.5 parts by mass, Al powder # 900F 5 parts by mass, silver fine powder SPQ-03S 2 parts by mass, Ag nanoparticles 3 parts by mass and its coating molecule dodecylamine Of 0.36 parts by mass.
該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の体積比率、Ａｌ粉＃９００Ｆ：Ａｇナノ粒子：銀微細粉末は、Ａｌの密度：２．６９９ｇ／ｃｍ3（２０℃）、Ａｇの密度：１０．４９ｇ／ｃｍ3（２０℃）から、（５/２．６９９）：（３/１０．４９）：（２/１０．４９）≒１００：１５：１０と算出される。また、該導電性アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の合計（Ａｌ粉＃９００Ｆ、Ａｇナノ粒子と銀微細粉末）と、有機物成分の合計（ＡＦ７号ソルベントと被覆剤分子）の体積比率は、金属成分の合計：有機物成分の合計＝５６体積％：４４体積％に選択されている。 Volume ratio of metal components contained in the conductive aluminum paste, Al powder # 900F: Ag nanoparticle: silver fine powder, Al density: 2.699 g / cm 3 (20 ° C.), Ag density: 10. From 49 g / cm 3 (20 ° C.), it is calculated as (5 / 2.699) :( 3 / 10.49) :( 2 / 10.49) ≈100: 15: 10. In addition, the volume ratio of the total of the metal components (Al powder # 900F, Ag nanoparticles and silver fine powder) contained in the conductive aluminum paste and the total of the organic components (AF7 solvent and coating molecule) is metal Total of components: Total of organic components = 56% by volume: 44% by volume is selected.
Ａｌ粉＃９００Ｆの１００質量部当たり、ＡＦ７号ソルベントが３０質量部含有されている。なお、体積比に換算すると、Ａｌ粉＃９００Ｆの体積合計と、ＡＦ７号ソルベントの体積の比（Ａｌ粉＃９００Ｆ：ＡＦ７号ソルベント）は、（５/２．６９９）：（１．５/０．８２０）≒１００：９９と算出される。 30 parts by mass of AF7 solvent is contained per 100 parts by mass of Al powder # 900F. When converted to a volume ratio, the ratio of the total volume of Al powder # 900F to the volume of AF7 solvent (Al powder # 900F: AF7 solvent) is (5 / 2.699): (1.5 / 0 .820) ≈100: 99.
Ａｇナノ粒子の１００質量部当たり、その被覆剤分子ドデシルアミンが１２質量部含まれている。該Ａｇナノ粒子に対する被覆剤分子ドデシルアミンと、ＡＦ７号ソルベントの体積比、（ドデシルアミン：ＡＦ７号ソルベント）は、（０．３６/０．７８４１）：（１．５/０．８２０）≒２５：１００と算出される。 12 parts by mass of the coating molecule dodecylamine is contained per 100 parts by mass of Ag nanoparticles. The volume ratio of the coating molecule dodecylamine and the AF7 solvent to the Ag nanoparticles, (dodecylamine: AF7 solvent) is (0.36 / 0.7841) :( 1.5 / 0.820) ≈25 : 100 is calculated.
調製された導電性アルミニウムペーストを、スライドガラス上に、５ｍｍ×３０ｍｍの矩形パターンで塗布した。該ペースト塗布膜の平均厚さは、１５μｍであった。該ペースト塗布膜を、大気下、４５０℃、１０ｍｉｎ、加熱処理して、含まれているアルミニウム粉末とＡｇナノ粒子の焼成を行った。 The prepared conductive aluminum paste was applied on a slide glass in a rectangular pattern of 5 mm × 30 mm. The average thickness of the paste coating film was 15 μm. The paste coating film was heat-treated at 450 ° C. for 10 minutes in the air, and the contained aluminum powder and Ag nanoparticles were fired.
得られた焼成物の平均膜厚は、９．２μｍであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一は導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、１３μΩ・ｃｍであった。 The average film thickness of the obtained fired product was 9.2 μm. Assuming that the average thickness of the fired product is a conductor, the volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value. The calculated volume resistivity was 13 μΩ · cm.
得られた焼成物の体積固有抵抗率、１３μΩ・ｃｍは、Ａｌの抵抗率：２．６５５μΩ・ｃｍの約５倍、Ａｇの抵抗率：１．５９μΩ・ｃｍの約９倍となっている。 The volume resistivity, 13 μΩ · cm, of the obtained fired product is about 5 times that of Al: 2.655 μΩ · cm, and that of Ag: about 9 times that of 1.59 μΩ · cm.
得られた焼成物について、スコッチテープで剥離試験を行った。該剥離試験条件では、スライドガラス表面から、焼成物の剥離は生じなかった。 The obtained fired product was subjected to a peeling test with a scotch tape. Under the peel test conditions, the fired product did not peel from the surface of the slide glass.
（比較例２）
本比較例２のアルミニウムペーストは、下記の原料を用いて調製されている。
(Comparative Example 2)
The aluminum paste of Comparative Example 2 is prepared using the following raw materials.
アルミニウム粉末として、ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ（アトマイズ粉、平均粒子径２．４μｍ）を使用する。 As the aluminum powder, Minalco Co., Ltd. Al powder # 900F (atomized powder, average particle size 2.4 μm) is used.
金属サブミクロン粒子として、湿式法で作製される銀微細粉末である、三井金属（株）製ＳＰＱ−０３Ｓ（平均粒子径０．５μｍ）を使用する。 As metal submicron particles, SPQ-03S (average particle size 0.5 μm) manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., which is a fine silver powder produced by a wet method, is used.
高沸点の非極性有機溶媒として、石油系ノンアロマ炭化水素溶媒である、新日本石油製ＡＦ７号ソルベント（沸点：２５９−２８２℃；流動点：−３０℃；密度：０．８２０ｇ／ｃｍ3（１５℃））を使用する。 As a non-polar organic solvent having a high boiling point, a petroleum non-aromatic hydrocarbon solvent, AF7 Solvent (boiling point: 259-282 ° C .; pour point: −30 ° C .; density: 0.820 g / cm 3 (15 ° C)).
ミナルコ（株）製Ａｌ粉＃９００Ｆ ５質量部、三井金属（株）製ＳＰＱ−０３Ｓ ２質量部、新日本石油製ＡＦ７号ソルベント １．５質量部を均一に混合する。攪拌脱泡機で攪拌して、アルミニウム粉末を均一に分散させ、アルミニウムペーストを得る。 5 parts by mass of Al powder # 900F manufactured by Minalco Co., Ltd., 2 parts by mass of SPQ-03S manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., and 1.5 parts by mass of AF7 Solvent manufactured by Nippon Oil Corporation are mixed uniformly. Stir with a stirring deaerator to uniformly disperse the aluminum powder to obtain an aluminum paste.
調製されたアルミニウムペーストの液粘度は、４５Ｐａ・ｓ（２５℃）であった。該アルミニウムペーストは、ＡＦ７号ソルベント １．５質量部、銀微細粉末ＳＰＱ−０３Ｓ ２質量部、Ａｌ粉＃９００Ｆ ５質量部を含んでいる。 The liquid viscosity of the prepared aluminum paste was 45 Pa · s (25 ° C.). The aluminum paste contains 1.5 parts by mass of AF7 solvent, 2 parts by mass of silver fine powder SPQ-03S, and 5 parts by mass of Al powder # 900F.
該アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の体積比率、Ａｌ粉＃９００Ｆ：銀微細粉末は、Ａｌの密度：２．６９９ｇ／ｃｍ3（２０℃）、Ａｇの密度：１０．４９ｇ／ｃｍ3（２０℃）から、（５/２．６９９）：（２/１０．４９）≒１００：１０と算出される。また、該アルミニウムペースト中に含まれる金属成分の合計（Ａｌ粉＃９００Ｆと銀微細粉末ＳＰＱ−０３Ｓ）と、有機物成分（ＡＦ７号ソルベント）の体積比率は、金属成分の合計：有機物成分の合計＝５３体積％：４７体積％に選択されている。 Volume ratio of metal components contained in the aluminum paste, Al powder # 900F: Silver fine powder has Al density: 2.699 g / cm 3 (20 ° C.), Ag density: 10.49 g / cm 3 (20 ° C), it is calculated as (5 / 2.699) :( 2 / 10.49) ≈100: 10. Further, the volume ratio of the total of metal components (Al powder # 900F and silver fine powder SPQ-03S) contained in the aluminum paste and the organic component (AF7 solvent) is the sum of metal components: total of organic components = 53% by volume: 47% by volume is selected.
Ａｌ粉＃９００Ｆの１００質量部当たり、ＡＦ７号ソルベントが３０質量部含有されている。なお、体積比に換算すると、Ａｌ粉＃９００Ｆの体積合計と、ＡＦ７号ソルベントの体積の比（Ａｌ粉＃９００Ｆ：ＡＦ５号ソルベント）は、（５/２．６９９）：（１．５/０．８２０）≒１００：９９と算出される。 30 parts by mass of AF7 solvent is contained per 100 parts by mass of Al powder # 900F. When converted to a volume ratio, the ratio of the total volume of Al powder # 900F to the volume of AF7 solvent (Al powder # 900F: AF5 solvent) is (5 / 2.699): (1.5 / 0 .820) ≈100: 99.
調製されたアルミニウムペーストを、スライドガラス上に、５ｍｍ×３０ｍｍの矩形パターンで塗布した。該ペースト塗布膜の平均厚さは、１８μｍであった。該ペースト塗布膜を、大気下、４５０℃、１０ｍｉｎ、加熱処理して、含まれているアルミニウム粉末とＡｇナノ粒子の焼成を行った。 The prepared aluminum paste was applied on a slide glass in a rectangular pattern of 5 mm × 30 mm. The average thickness of the paste coating film was 18 μm. The paste coating film was heat-treated at 450 ° C. for 10 minutes in the air, and the contained aluminum powder and Ag nanoparticles were fired.
得られた焼成物の平均膜厚は、１０．７μｍであった。該焼成物を前記平均膜厚の均一は導電体と仮定して、測定したシート抵抗値から、体積固有抵抗率を算出した。算出された体積固有抵抗率は、１２００μΩ・ｃｍであった。 The average film thickness of the obtained fired product was 10.7 μm. Assuming that the average thickness of the fired product is a conductor, the volume resistivity was calculated from the measured sheet resistance value. The calculated volume resistivity was 1200 μΩ · cm.
得られた焼成物について、スコッチテープで剥離試験を行った。該剥離試験条件では、スライドガラス表面から、焼成物は容易に剥離した。また、焼成物自体、脆く、アルミニウム粉末の焼結が十分になされていないと判断される。 The obtained fired product was subjected to a peeling test with a scotch tape. Under the peel test conditions, the fired product was easily peeled from the surface of the slide glass. Moreover, it is judged that the fired product itself is brittle and the aluminum powder is not sufficiently sintered.
本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、従来のガラスフリットを配合する導電性アルミニウムペーストが利用される用途に利用できる。具体的には、本発明にかかる導電性アルミニウムペーストは、ガラス、シリコンウエハ等に良好な密着性を示すため、配線用、太陽電池電極用、接合用材料として、好適に使用できる。 The conductive aluminum paste concerning this invention can be utilized for the use for which the conductive aluminum paste which mix | blends the conventional glass frit is utilized. Specifically, since the conductive aluminum paste according to the present invention exhibits good adhesion to glass, silicon wafers and the like, it can be suitably used as a wiring material, a solar cell electrode material, or a bonding material.
Claims (15)
該導電性アルミニウムペーストは、
アルミニウム粉末、金属ナノ粒子、有機分散溶媒を含み、
該アルミニウム粉末と、金属ナノ粒子が、有機分散溶媒中に分散されているペースト状の組成物であり、
前記アルミニウム粉末の平均粒径は、１μｍ〜５μｍの範囲に選択され、
前記金属ナノ粒子の平均粒子径は、５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲に選択され、
前記金属ナノ粒子の表面は、被覆剤分子により被覆されており、
前記被覆剤分子は、炭素数１０〜１８の脂肪族モノカルボン酸、および炭素数８〜１４の脂肪族モノアミンまたはジアミンからなる群から選択される、前記有機分散溶媒に対して親和性を有する化合物であり、
前記有機分散溶媒は、沸点が１５０℃〜３５０℃の範囲の非極性有機溶媒であり、
前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、
前記金属ナノ粒子の含有量は、１００質量部〜２３０質量部の範囲に選択され、
前記有機分散溶媒の含有量は、１５質量部〜３５質量部の範囲に選択されており、
前記金属ナノ粒子の表面を被覆する被覆剤分子の含有量は、
前記金属ナノ粒子１００質量部当たり、８質量部〜１５質量部の範囲に選択されており、
該導電性アルミニウムペーストは、樹脂成分を含んでおらず、
該導電性アルミニウムペーストは、３５０℃以上５００℃以下の温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする導電性アルミニウムペースト。 A conductive aluminum paste that does not contain glass frit,
The conductive aluminum paste is
Including aluminum powder, metal nanoparticles, organic dispersion solvent,
The aluminum powder and the metal nanoparticles are a paste-like composition dispersed in an organic dispersion solvent,
The average particle size of the aluminum powder is selected in the range of 1 μm to 5 μm,
The average particle size of the metal nanoparticles is selected in the range of 5 nm to 50 nm,
The surface of the metal nanoparticles is coated with a coating molecule,
The compound having an affinity for the organic dispersion solvent, wherein the coating agent molecule is selected from the group consisting of an aliphatic monocarboxylic acid having 10 to 18 carbon atoms and an aliphatic monoamine or diamine having 8 to 14 carbon atoms. And
The organic dispersion solvent is a nonpolar organic solvent having a boiling point in the range of 150 ° C to 350 ° C,
Per 100 parts by weight of the aluminum powder,
The content of the metal nanoparticles is selected in the range of 100 parts by mass to 230 parts by mass,
The content of the organic dispersion solvent is selected in the range of 15 to 35 parts by mass,
The content of the coating molecule covering the surface of the metal nanoparticles is
It is selected in the range of 8 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the metal nanoparticles,
Conductive aluminum paste, the resin component is not folded Nde including,
The conductive aluminum paste, wherein the conductive aluminum paste can be fired by heating to a temperature of 350C to 500C .
前記金属ナノ粒子に加えて、
加熱分解によって、金属原子の生成が可能な、金属塩、金属錯体からなる群から選択される金属含有化合物を１種以上含み、
前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、
前記金属含有化合物の含有量の総和は、１質量部〜２０質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１に記載の導電性アルミニウムペースト。 The conductive aluminum paste is
In addition to the metal nanoparticles,
Including one or more metal-containing compounds selected from the group consisting of metal salts and metal complexes capable of generating metal atoms by thermal decomposition;
Per 100 parts by weight of the aluminum powder,
2. The conductive aluminum paste according to claim 1, wherein the total content of the metal-containing compounds is selected in the range of 1 to 20 parts by mass.
金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、チタン、ケイ素、ビスマス、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、アンチモン、セリウム、セシウム、ガリウム、ゲルマニウム、マグネシウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、タリウム、バナジウム、イットリウム、ジルコニウムからなる群から選択される、一種の金属種または、二種以上の金属種である
ことを特徴とする請求項２に記載の導電性アルミニウムペースト。 The metal species contained in the metal-containing compound is
Gold, silver, copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, titanium, silicon, bismuth, tungsten, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, antimony, cerium, cesium, gallium, germanium, magnesium, molybdenum, 3. The conductive aluminum paste according to claim 2, wherein the conductive aluminum paste is one kind of metal selected from the group consisting of niobium, tantalum, thallium, vanadium, yttrium, and zirconium, or two or more kinds of metal.
金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、タングステン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ゲルマニウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、バナジウム、イットリウム、ジルコニウムからなる群から選択される、一種の金属種からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電性アルミニウムペースト。 The metal nanoparticles are
Selected from the group consisting of gold, silver, copper, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, osmium, tungsten, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, germanium, molybdenum, niobium, tantalum, vanadium, yttrium, zirconium 2. A metal nanoparticle composed of one kind of metal, a metal nanoparticle mixture composed of two or more kinds of metal, or an alloy nanoparticle composed of two or more kinds of metal. The electrically conductive aluminum paste as described in any one of -3.
金、銀、銅からなる群から選択される、一種の金属種からなる金属ナノ粒子、または、二種以上の金属種からなる金属ナノ粒子混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金のナノ粒子である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電性アルミニウムペースト。 The metal nanoparticles are
Selected from the group consisting of gold, silver and copper, a metal nanoparticle consisting of one kind of metal, a mixture of metal nanoparticles consisting of two or more kinds of metal, or an alloy consisting of two or more kinds of metal It is a nanoparticle, The electroconductive aluminum paste as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
フレーク状アルミニウム粉末、粒状アルミニウム粉末、不定形状アルミニウム粉末からなる群から選択される一種以上のアルミニウム粉末である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の導電性アルミニウムペースト。 The aluminum powder is
The conductive aluminum paste according to any one of claims 1 to 5, wherein the conductive aluminum paste is at least one aluminum powder selected from the group consisting of flaky aluminum powder, granular aluminum powder, and amorphous aluminum powder.
前記アルミニウム粉末、金属ナノ粒子に加えて、
サブミクロンの平均粒子径を有する金属微細粉末を含み、
前記金属微細粉末の平均粒子径は、０．１μｍ〜１μｍの範囲に選択され、
前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、
前記金属微細粉末の含有量の総和は、５質量部〜５０質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の導電性アルミニウムペースト。 The conductive aluminum paste is
In addition to the aluminum powder and metal nanoparticles,
Including fine metal powder having an average particle size of submicron,
The average particle size of the metal fine powder is selected in the range of 0.1 μm to 1 μm,
Per 100 parts by weight of the aluminum powder,
The total content of the said metal fine powder is selected in the range of 5 mass parts-50 mass parts, The electroconductive aluminum paste as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
金、銀、銅からなる群から選択される、一種の金属種からなる金属微細粉末、または、二種以上の金属種からなる金属微細粉末混合物、あるいは、二種以上の金属種からなる合金の微細粉末である
ことを特徴とする請求項７に記載の導電性アルミニウムペースト。 The metal fine powder is
Selected from the group consisting of gold, silver, and copper, a metal fine powder composed of one kind of metal, a mixture of metal fine powder composed of two or more kinds of metal, or an alloy composed of two or more kinds of metal The conductive aluminum paste according to claim 7, which is a fine powder.
大気中において、３５０℃〜４５０℃の範囲に選択される温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のアルミニウムペースト。 The conductive aluminum paste is
The aluminum paste according to any one of claims 1 to 8, wherein the aluminum paste can be fired by heating to a temperature selected in the range of 350C to 450C in the air.
還元性雰囲気下または不活性ガス雰囲気下において、３５０℃〜４５０℃の範囲に選択される温度に加熱することで、焼成することが可能である
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のアルミニウムペースト。 The conductive aluminum paste is
It can be fired by heating to a temperature selected in a range of 350 ° C to 450 ° C in a reducing atmosphere or an inert gas atmosphere. The aluminum paste according to one item.
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアルミニウムペースト。 11. The aluminum paste according to claim 1, wherein the organic dispersion solvent is a non-aromatic hydrocarbon solvent having a boiling point in a range of 150 ° C. to 350 ° C. 11.
沸点２００℃〜４００℃の範囲のモノカルボン酸をさらに含み、
前記アルミニウム粉末１００質量部当たり、
前記モノカルボン酸の含有量は、１質量部〜１０質量部の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアルミニウムペースト。 The conductive aluminum paste is
A monocarboxylic acid having a boiling point in the range of 200 ° C to 400 ° C;
Per 100 parts by weight of the aluminum powder,
The content of the monocarboxylic acid is selected in the range of 1 to 10 parts by mass, and the aluminum paste according to any one of claims 1 to 11.
前記アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率は、１００：２５〜１００：６０の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアルミニウムペースト。 Contained in the conductive aluminum paste,
The aluminum paste according to any one of claims 1 to 12, wherein a volume ratio of the aluminum powder to the metal nanoparticles is selected in a range of 100: 25 to 100: 60.
前記アルミニウム粉末と金属ナノ粒子の体積比率の合計は、５０体積％〜６６体積％の範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアルミニウムペースト。 Contained in the conductive aluminum paste,
14. The aluminum paste according to claim 1, wherein the total volume ratio of the aluminum powder and the metal nanoparticles is selected in the range of 50% by volume to 66% by volume.
範囲に選択されている
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のアルミニウムペースト。 The aluminum paste according to any one of claims 1 to 14, wherein a viscosity of the conductive aluminum paste is selected in a range of 5 Pa · s to 100 Pa · s (25 ° C).
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