JPH03208831A - 導電性ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電極や配線パターン等の厚膜導体形成材料とし
て用いられる導電性ペーストに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、厚膜導体の形成材料として銀ペースト、銀−パラ
ジウムペースト、金ペーストなどが用いられているが、
これらのペーストは高価なため、コストアップになると
いう問題がある。

これに対して、卑金属の銅を主成分とする銅ペーストが
用いられるようになってきた。特に銅ペーストは銀ペー
ストに比べて導電性、耐半田溶解性、耐マイグレーショ
ン性の点で優れているため、セラミックコンデンサの電
極や回路基板の配線パターン等に好適である。

銅ペーストは銅粉末とガラスフリットとを有機ビヒクル
中に分散させたものであり、有機ビヒクルは焼成前のバ
インダとして機能し、ガラスフリットは焼成によって融
解し、基板表面と銅粉末との接着剤として機能する。ガ
ラスフリットは、窒素を主体とする不活性雰囲気中で焼
付けされるため、ＰｂＯＢＪ３ＺｎＯ系、　　ＰｂＯ−
５ｉＯｉ　　８ｇＯｓ系。

ＰｂＯ−５ｉｎｇ−ＺｎＯ系、　　ＰｂＯ−５５０１系
＋　　Ｚｎ０−Ｂ、Ｏ３系などのガラスフリットが使用
される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この種の銅ペーストを用いて低酸素濃度の不
活性雰囲気中で焼付けすると、高温中に保持した場合に
焼付けた銅電極と基板との接着強度が低下するという問
題があった。

第３図はｉｔ極の熱劣化強度を示す、この銅電極は、銅
粉末９３重量％、ＰｂＯＢｘ０２ＺｎＯ系ガラスフリッ
ト（ＰｂＯ；７０重量％、ＢｚＯｚ　；２０重量％、Ｚ
ｎＯ；７重量％、Ｓｉｎｇ　；３重量％）７重量％を、
メチルセルロースをα−テレピネオールで溶解した有機
ビヒクル中に分散して得た銅ペーストを、アルミナ基板
の上に印刷、！布し、これを６００　”Ｃで１゜Ｏｐｐ
＋Ｉ、　１ｏｐｐ−のＯ２を含んだＮ雪雲囲気中で焼成
したものである。そして、この銅電極にリード線を半田
付けした後、１５０°Ｃで２４時間保持したものと９６
時間保持したものについて、銅電極の接着強度を測定し
た。接着強度は、リード線を基板に対して垂直方向に引
っ張った時に銅電極が基板から剥離するまでの最大荷重
の値を示したものであり、半田付は面積は２Ｘ２ａ＋ｍ
”とした。

図から明らかなように、１００ｐｐ−で焼成すると、１
５０℃保持中の強度低下は小さいのに対し、１０ｐｐ■
で焼成すると、初期の強度は１００ｐｐ−とほぼ等しい
ものの、１５０℃で２４時間保持すると強度が著しく低
下している。

第４図は焼成雰囲気中のＯ２濃度と、１５０℃で２４時
間保持した後の銅電極の接着強度および半田ぬれ性との
関係を示す、ここで、半田ぬれ性は、第５図のように厚
み０．６＋ｗａ、幅１２−一、高さ３０ｍ−の大きさの
アルミナ基板の片面に上記銅ペーストによって銅電極を
形成し、これを２３０°Ｃの半田中に垂直に浸漬し、５
秒後の浮力を測定したものである。

このような測定方法としたのは、半田が銅電極に強く付
着していると、浮力が小さくなるので、浮力によって半
田ぬれ性を測定できることによる。

第４図によると、焼成時のＯ２濃度が高い方が強度は向
上するが、その反面、半田ぬれ性は劣化していることが
分かる。これは、Ｏ８濃度が高いと銅電極の表面が酸化
されやすく、半田ぬれ性が劣化するからである。

このように、焼成時のＯ８濃度は、強度の点から比較す
ると高濃度の方がよいが、半田ぬれ性の点からみると低
濃度の方がよいという相反する現象となり、Ｏ８濃度を
如何に調整しても強度と半田ぬれ性の双方の条件を同時
に満足することは困難であった。

そこで、本麺明の目的は、高温保持によるＦ＃着強度の
低下を防止でき、かつ半田ぬれ性を劣化させない導電性
ペーストを提供することにある。

（課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、第１の発明は、銅粉末と、
ＣｕＯを含むガラスフリットとからなる固形成分を、を
機ビヒクル中に分散してなることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、上記固形成分は、
銅粉末が９０〜９８重量％、ＣｕＯを含むガラスフリッ
トが２〜１０重置％からなることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
上記ＣｕＯを含むガラスフリットは、ガラスフリット中
のＣｕＯが５〜２０重量％含有していることを特徴とす
る。

さらに、第４の発明は、第１ないし第３の発明において
、上記ＣｕＯを含むガラスフリットは、ＰｂＯを含み、
ガラスフリット中のＰｂｏが６０重量％以上含有してい
ることを特徴とする。

【作用〕

ＣｕＯを含んだガラスフリットを用いて銅ペーストを作
り、この銅ペーストを基板に焼付けた場合、ＣｕＯの酸
素成分が銅電極と結合して接着強度の高い電極を形成す
ることが可能となる。そのため、焼成雰囲気中のＯ８濃
度は例えば１０ｐｐ−程度の低濃度でよく、銅の表面酸
化が抑制され、半田ぬれ性を劣化させない、したがって
、高温保持による強度低下と半田ぬれ性の劣化という相
反する現象を同時に解決できる。

なお、銅粉末としては、粒径０．３〜１．５μｍのもの
が望ましい、また、ガラスフリットとしては、従来と同
様にＰｂＯＢｔｕ３ＺｎＯ系、　　ＰｂＯ−５ｉｎ、　
−Ｂ２０．系、　ＰｂＯ５ｉＯｚ　　ＺｎＯ系、　　Ｐ
ｂＯＳｉ０ｇ系、ＺｎＯＢｍＯｓ系などがあり、５５０
〜７００°Ｃの温度範囲で焼成できるものが望ましい、
有機ビヒクルは、エチルセルロース、メチルセルロース
、飽和脂肪酸変性アルキッド樹脂等をα−テレピネオー
ル。

ブチルカルピトール、テレピン油等で溶解したものが用
いられる。

導電性ペースト中の固形成分は、銅粉末を９０〜９８重
量％含有しているものが望ましい、その理由は、銅粉末
の含有量が９０重量％未満では導電率が低下し、逆に９
８重量％を越えるとガラスフリントが少なくなり、接着
強度が低下するからである。

したがって、ＣｕＯを含むガラスフリットは２〜ｌＯ重
量％の範囲に選定される。

ガラスフリット中のＣｕＯ含有量は５〜２０重量％の範
囲とするのがよい、それは、ＣｕＯ含有量を５重量％未
満とすると、高温保持による接着強度の低下を防止する
効果が低くなり、逆に２０重量％を越えると、強度向上
が望めなくなるとともに半田ぬれ性が劣化するからであ
る。

また、上記ガラスフリット中にＰｂＯが６０重量％以上
含有しているものが好ましい、これは、ＰｂＯが６０重
量％以上含まれていると、軟化温度が低下し、焼付は時
に流動性があり、５５０〜７００℃程度の低温で焼付可
能となるからである。

〔実施例〕

第１図は本考案にかかる銅ペーストのガラスフリット中
のＣｕＯ量と、銅電極の接着強度および半田ぬれ性との
関係を示す、ここで銅ペーストは、銅粉末９３重量％、
　　Ｐｂ０−Ｂ、０ｓ−ＺｎＯ系ガラスフリット７重量
％を、メチルセルロースをα−テレピネオールて溶解し
た有機ビヒクル中に分散したものであり、特にガラスフ
リット全量に対してＣｕＯを５〜２０重量％の範囲で添
加した。したがって、ガラスフリットのうち、残部（Ｐ
ｂＯ；７０重量％、Ｂ５０３　；２０重量％、ＺｎＯ；
７重量％、Ｓｔｏｗ　；３重量％）は８０〜９５重量％
である。この鋼ペーストをアルミナ基板の上に印刷、塗
布し、６００℃でｔｏｐｐ−〇〇、を含んだＮｔ雰囲気
中で焼成することにより、銅電極を形成した。接着強度
は、銅電極にリード線を半田付けし、１５０°Ｃで２４
時間保持した後、リード線を基板に対して垂直方向に引
っ張った時に銅電極が剥離するまでの最大値を測定した
。なお、半田付は面積は２Ｘ２ｍｍ”とした、また、半
田ぬれ性は第５図と同様の方法で測定した。

第１図から明らかなように、ＣｕＯを含まないガラスフ
リットを使用した銅電極は、半田ぬれ性は優れているが
、接着強度は非常に低い、これに対し、ＣｕＯを７重量
％含むガラスフリットを使用した場合には、ＣｕＯを含
まない場合に比べて半田ぬれ性はほぼ同等であるが、強
度は約２倍となった。

ＣｕＯを１４重量％含むガラスフリットを使用すると、
強度は更に向上するが、半田ぬれ性はやや劣化する。な
お、ＣｕＯ添加量が５％未満では、強度が急激に低くな
るので、ＣｕＯの効果が殆どなくなり、ＣｕＯ添加量が
２０重量％を越えると、ＣｕＯを１４重量％含む場合に
比べて強度の上昇は殆どなく、半田ぬれ性は劣化した。

したがって、ガラスフリット中のＣｕＯ量は５〜２０重
量％とするのが最適である。

なお、参考までにガラスフリット中にＭｎＯ□、　Ｃｕ
１０＋　ＺｒＯｘ、　１１１０３等の添加を行ったが、
ＣｕＯに比べて半田ぬれ性および接着強度を向上させる
ことは出来なかった。

第２図は第１図と同様の組成および製法で形成した銅電
極を１５０℃の高温中に保持した場合の熱劣化強度の変
化を示す０図から明らかなように、ＣｕＯ無添加のガラ
スフリットを使用した場合には、１５０℃で２４時間保
持すると強度が約１７２に低下したのに対し、ＣｕＯを
７重量％添加すると、強度の低下をかなり抑制でき、さ
らにＣｕＯを１４重量％添加すると、１５０°Ｃで９６
時間保持しても強度が殆ど低下しなかった。

なお、上記実施例ではＰｂＯＢｍＯｓ　　ＺｎＯ系ガラ
スフリットに対してＣｕＯを添加した場合について説明
したが、他系のガラスフリットに対してもＣｕＯを添加
すると、効果がみとめられた。

Ｃ発明の効果〕 以上の説明で明らかなように、本発明によれば導電性ペ
ースト中のガラスフリットにＣｕＯを添加したので、高
温保持による強度低下の防止と、半田ぬれ性の劣化とい
う相反する条件を同時に満足することができる。そのた
め、半田付は時における熱劣化や使用時の発熱等による
熱劣化を防止でき、信鯨性の高い電子部品を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にがかるガラ・スフリット中のＣｕＯ量
と銅電極の接着強度および半田ぬれ性との関係を示す図
、第２図は本発明にかかる導電性ペーストを使用した銅
電極の１５０°Ｃ保持時間と接着強度との関係を示す図
、第３図は従来の銅ペーストを使用した銅電極の熱劣化
強度を示す図、第４図は従来の銅電極の焼成雰囲気中の
０２濃度と接着強度および半田ぬれ性との関係を示す図
、第５図は半田ぬれ性を測定するための方法を示す図で
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅粉末と、ＣｕＯを含むガラスフリットとからな
   る固形成分を、有機ビヒクル中に分散してなることを特
   徴とする導電性ペースト。
2. （２）上記固形成分は、銅粉末が９０〜９８重量％、Ｃ
   ｕＯを含むガラスフリットが２〜１０重量％からなるこ
   とを特徴とする請求項（１）に記載の導電性ペースト。
3. （３）上記ＣｕＯを含むガラスフリットは、ガラスフリ
   ット中のＣｕＯが５〜２０重量％含有していることを特
   徴とする請求項（１）または（２）に記載の導電性ペー
   スト。
4. （４）上記ＣｕＯを含むガラスフリットは、ＰｂＯを含
   み、ガラスフリット中のＰｂＯが６０重量％以上含有し
   ていることを特徴とする請求項（１）ないし（３）のい
   ずれかに記載の導電性ペースト。