JP6801586B2 - 導体形成用組成物、導体とその製造方法、及び、チップ抵抗器 - Google Patents
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Description
導体形成用組成物において、無機物粉末1は、走査型電子顕微鏡(SEM)測定に基づく平均粒径(SEM平均粒径)が0.3μm以上5.0μm以下である。SEM平均粒径が、上記範囲である場合、得られる導体の抵抗値が低く、優れた導電性を有することができ、かつ、導体と他の部材への接合を抑制することができる。また、SEM平均粒径が上記範囲である場合、特に、ファインライン化された電子部品に好適に用いることができる。
導電性粉末は、特に限定されず、導体形成用組成物に使用される公知の導電性粉末を用いることができる。導電性粉末は、例えば、Au、Ag、PdおよびPtのうちの少なくとも一種類を含むことができる。また、導電性粉末は、導体形成用組成物全体に対して、30質量%以上60質量%以下含まれることができる。
ガラスフリットは、特に制限されず、導体形成用組成物に使用される公知のガラスフリットを用いることができる。ガラスフリットは、例えば、平均粒径が0.5μm以上5μm以下で、軟化点が500℃以上700℃以下のガラスフリットを用いることができる。ガラスフリットは、無鉛ガラスフリット用いることが好ましく、具体的には、ホウ珪酸ガラス(SiO2−B2O3系)等の実質的にアルカリ金属を含まないガラスフリットが使用できる。ガラスフリットには、ガラスと基板の濡れ性や、基板と導体の密着性の向上、さらに導体の耐酸化性を向上させる目的で、CaO、BaO、ZnO、TiO2、V2O5などをガラス成分として含んでもよい。また、ガラスフリットは、導体形成用組成物全体に対して、0.1質量%以上5質量%以下の範囲で含まれることができる。
有機ビヒクルは、バインダ樹脂を溶剤に溶解したものである。バインダ樹脂としては、特に限定されず、従来と同様の樹脂を用いることができ、例えば、エチルセルロース、メタクリレートなどを用いることができる。バインダ樹脂は、導体形成用組成物に対して1質量%以上10質量%以下の範囲で含有されることが好ましい。バインダ樹脂の含有量が1質量%未満である場合、導体形成用組成物のハンドリング性が悪く、導体を形成する際に必要なペーストとしての粘度特性が得られないことがある。一方、バインダ樹脂の含有量が10質量%を超える場合、得られる乾燥膜の表面にバインダ樹脂が溢れやすく、溢れたバインダ樹脂が無機物粉末1を覆い、隣接する他の部材に付着することで、得られる導体と他の部材が接合することがある。
本実施形態の導体形成用組成物は、ペーストを作製した際の粘度を調整するための溶剤を、さらに含んでもよい。粘度調整用の溶剤は、特に限定されず、公知の溶剤を用いることができ、例えば、ターピネオール、ブチルカルビトールなどの有機溶剤を用いることができる。また、粘度調整用の溶剤は、上記の有機ビヒクルに含まれる溶剤と同一であってもよく、異なってもよい。また、導体形成用組成物全体における溶剤の含有量は、適宜調整することができ、例えば、導体形成用組成物全体に対して、20質量%以上60質量%以下の範囲とすることができる。
[導体形成用組成物(導電性ペースト)の作製]
予め、バインダ樹脂としてエチルセルロースを有機ビヒクル中15質量%、溶剤としてターピネオールを有機ビヒクル中85質量%含む有機ビヒクルを作製した。
次に、導電性粉末としてAg粉末を導電性ペースト全体に対して50質量%、SEM平均粒径1.0μmのCu粉末を導電性粉末100質量部に対し20質量部、ガラスフリットを導電性ペースト全体に対して3.0質量%、有機ビヒクルを、エチルセルロースが導電性ペースト全体に対して3.0質量%となるような量で添加して、3本ロールミル(ビューラー(株)製、SDY−300)を用いて混合し、最後に粘度調整用の溶剤を添加してペースト状の導電性組成物(導電性ペースト)を作製した。
得られた導電性ペーストを、96%アルミナ基板上にスクリーン印刷機を用いて所定のパターン(幅20mm×長さ20mm)で印刷し、ベルト式乾燥炉を用いて150℃で5分間乾燥させて乾燥膜(膜厚15μm)を形成した。次に、乾燥膜がベルト炉のベルトに接触するように設置し、ピーク温度850℃で9分間、トータル50分で焼成し、導体を形成した。
形成した導体は、ベルトとの接点部分を目視又は光学顕微鏡で観察し、接合の有無及びベルトへの転写(無機物粉末の付着)の有無を目視により観察して評価した。評価結果を表1に示す。また、導体(導電膜)の光学顕微鏡による観察結果を図5に示す。矢印で示す部分が、ベルトとの接触部分(接合部分)にあたる。
得られた導体の厚みは、触針式表面粗さ計((株)東京精密製、SURFCOM 480A)を用いて測定した。次に、デジタルマルチメーター((株)ADVANTEST製、R6871E)を用いて、幅0.5mm、長さ50mmの導体パターンの抵抗値を測定し、先に測定した膜の厚みから、膜厚5μmとして換算した時の抵抗値を算出した。測定結果を表1に示す。
Cu粉末のSEM平均粒径を4.0μmに変更した以外は、実施例1と同様の条件で導電性ペーストを作製した。測定結果を表1に示す。
Cu粉末の含有率を導電性粉末100質量部に対し40質量部に変更した以外は、実施例1と同様にペーストを作製した。測定結果を表1に示す。
Cu粉末(無機物粉末)をCuO粉末に変更した以外は、実施例1と同様の条件で導電性ペーストを作製した。測定結果を表1に示す。
Cu粉末(無機物粉末)をアルミナ粉末に変更した以外は、実施例1と同様の条件で導電性ペーストを作製した。測定結果を表1に示す。
Cu粉末のSEM平均粒径を0.1μmに変更した以外は、実施例1と同様にペーストを作製した。測定結果を表1に示す。
Cu粉末のSEM平均粒径を10.0μmに変更した以外は、実施例1と同様にペーストを作製した。測定結果を表1に示す。
Cu粉末の含有率を導電性粉末100質量部に対し2.0質量部に変更した以外は、実施例1と同様にペーストを作製した。測定結果を表1に示す。
Cu粉末の含有率を導電性粉末100質量部に対し50質量部に変更した以外は、実施例1と同様にペーストを作製した。
実施例で得られた導体は、膜厚が約7μm〜9μmで、5μm換算の抵抗値は20mΩ以上40mΩ以下であった。また、これらの導体の表面を目視およびSEM観察をしたところベルトとの接合およびベルトへの転写は確認されなかった。図5に、実施例1の組成物を用いて形成した導体を載置したベルトの部分をSEM観察した写真を示す。導体が載置されたベルトの部分を確認したが、導体の構成成分およびCu粉末の付着は確認されなかった。
Claims (11)
- 導電性粉末と、前記導電性粉末以外の無機物粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルと、を含み、チップ抵抗器の表面電極及び裏面電極の少なくとも一方の形成に用いられる導体形成用組成物であって、
前記無機物粉末は、SEM測定に基づく平均粒径が0.3μm以上5.0μm以下であり、前記導電性粉末よりも高い焼結開始温度を有し、前記導電性粉末100質量部に対して10質量部以上45質量部以下含まれる、
導体形成用組成物。 - 前記無機物粉末は、金属粉末、金属酸化物粉末、及び、酸化被膜を有する金属粉末のうち少なくとも一つを含む、請求項1に記載の導体形成用組成物。
- 前記無機物粉末は、銅粉末、酸化銅粉末、及び、酸化被膜を有する銅粉末のうち少なくとも一つを含む、請求項2に記載の導体形成用組成物。
- 前記有機ビヒクルは、バインダ樹脂と、溶剤とを含み、前記バインダ樹脂は、導体形成用組成物に対して1質量%以上10質量%以下含まれる、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の導体形成用組成物。
- 前記導電性粉末は、Au、Ag、PdおよびPtのうち少なくとも1種類を含む、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の導体形成用組成物。
- ベルト炉を用いて前記導体形成用組成物をベルト部材と接触させて焼成した場合に、前記無機物粉末が前記導体の内部よりも表面に多く存在することにより、前記導電性粉末のベルト部材への焼付きを防止することができる、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の導体形成用組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の導体形成用組成物を基板の少なくとも一方の面に塗布することと、
前記導体形成用組成物を塗布した基板を乾燥して、前記導体形成用組成物に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去し、前記基板上に乾燥膜を形成することと、
前記乾燥膜を形成した基板を焼成して、前記導体形成用組成物に含まれる導電性粉末を焼結させ、前記無機物粉末が、内部よりも前記基板と接する面とは反対側の表面に多く存在する導体を形成することと、
を備える、導体の製造方法。 - 前記導体形成用組成物は、前記無機物粉末として金属粉末を含み、前記金属粉末は、焼成の際、大気中の酸素と反応して酸化金属粉末又は酸化被膜を有する金属粉末を形成する、請求項7に記載の導体の製造方法。
- 前記無機物粉末が、銅粉末である、請求項8に記載の導体の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の導体形成用組成物を用いて基板上に形成される導体であって、前記無機物粉末は、前記導体内において、前記基板に接する面と反対側の面に偏って配置される、導体。
- 基板、導体、及び、抵抗体を少なくとも備え、前記導体は、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の導体形成用組成物を用いて形成された、チップ抵抗器。
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