JPH0368484B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明はエレクトロニクス用厚膜ペーストに関
する。 エレクトロニクス分野において、電子回路や抵
抗、コンデンサ、ICパツケージ等の部品を製造
するために、導体ペーストや抵抗ペーストなどの
厚膜ペーストが使用されている。これは金、銀、
白金、パラジウム、ルテニウム等の貴金属や銅、
ニツケル、アルミニウム、モリブデン、タングス
テンなどの卑金属やこれらの合金、酸化物等の粉
末を導電成分とし、必要に応じてガラス等の無機
結合剤やその他の添加剤と共に有機ビヒクル中に
均一に混合分散させてペースト状としたものであ
り、絶縁基板上に適用した後高温で焼付けする
か、又は比較的低温で加熱乾燥することによつて
導体被膜、抵抗被膜を形成する。 従来の技術 このような厚膜ペーストに使用される金属粉末
としては、従来より金属化合物の溶液に還元剤を
作用させて湿式還元する方法、金属の溶湯をアト
マイズする方法、あるいは金属を真空中又は不活
性ガス中で蒸発させて微粉化する方法で製造され
たものなどが使用されている。 発明が解決しようとする問題点 厚膜ペーストに要求される一般的な特性は、形
成された被膜が緻密であること、基板と強固に接
着していること、特に導体ペーストの場合、被膜
表面に酸化物やガラス質成分が少ないことなどで
ある。 このような特性を満たすために、厚膜ペースト
用金属粉末としては、次のような性質を有するも
のが望まれている。 緻密で均一な被膜を形成するため、塗料中で
の分散が良好であること。 不純物が少いこと。 不純物が多いと半導体とのオーム接合性、耐
腐食性、耐環境性その他の電気特性に悪影響を
及ぼすので、できるだけ低レベルに抑える必要
がある。 結晶性が良好であること。 特に高温焼成タイプのペーストでは、結晶性
が良くないと焼成過程において金属粉末の焼結
が早すぎるため溶けたガラス質結合剤が基板側
に移行せず、接着強度不良となつたり、ガラス
が膜表面に浮いて導電性や半田付け性を阻害す
るなどの問題を引起こす。従つて結晶性が良
く、結晶の方向が揃つていることが望ましい。 粒径がほぼ0.1〜10μｍの範囲で、粒子形状が
揃つていること。 従来の湿式還元法により製造された粉末は、
種々の形状、粒径のものがあるが、分散性、結晶
性が共に良好でかつ高純度の金属粉末が得られな
い。アトマイズ法では、生成する粉末の粒径が大
きく、微粉化が困難であるため、薄くて緻密な被
膜が得られない。、又蒸発法では逆に粒径が小さ
すぎ、塗料化するのが困難であると共に分散性の
良いものが得られない。 従つてこれらの方法で得られた粉末では、厚膜
ペーストに要求される種々の特性を満足させるに
は限界があつた。 問題点を解決するための手段 本発明は、１種又は２種以上の金属塩を含む溶
液を噴霧して液滴にし、その液滴を該金属塩の分
解温度より高くかつ金属の融点より高い温度であ
つて、しかも金属の融点以下の温度で金属が酸化
物を形成する場合にはその酸化物の分解温度より
高い温度で加熱することによつて製造された金属
粉末を導電成分として用いることを特徴とする厚
膜ペーストである。尚本発明でいう金属粉末は、
単一金属の粉末、合金粉末及びこれらの混合粉末
をも含むものとする。 作 用 本発明の特徴は、導電成分として用いる金属粉
末にある。金属の種類としては例えば金、銀、白
金、パラジウム等の貴金属や銅、ニツケル、コバ
ルト、アルミニウム、モリブデン、タングステン
等の卑金属又はこれらの合金など従来から導電成
分として使用されているものであればよい。 本発明の厚膜ペーストに使用される粉末を製造
するにあたつて、金属塩としては、加熱分解によ
り目的とする金属を析出するものであればいかな
るものでも良く、一例としてこれらの金属の硝酸
塩、硫酸塩、塩化物、アンモニウム塩、リン酸
塩、カルボン酸塩、金属アルコラート、樹脂酸塩
などが挙げられる。単一金属について異なる複数
の塩を併用することもできる。２種以上の金属の
塩を混合使用しても良く、又複塩や錯塩を使用し
ても良い。これら金属塩の１種又は２種以上を、
水や、アルコール、アセトン、エーテル等の有機
溶剤あるいはこれらの混合溶剤中に溶解し金属塩
溶液をを成する。単一の金属の塩溶液を用いれば
純金属粉末が得られるが、合金を形成する２種以
上の金属を溶解した溶液を用いれば合金粉末を製
造することができる。尚混合する２種以上の金属
が合金を生成しないものであれば、混合粉末が得
られることもある。金属塩溶液は、噴霧器により
噴霧して液滴とし、次いで金属塩の分解温度より
高くかつ金属の融点より高い温度であつて、しか
も金属の融点以下の温度で金属が酸化物を形成す
る場合にはその酸化物の分解温度より高い温度で
加熱を行うことにより、球状で表面の平滑な金属
粉末が生成する。 尚、粉末の製法において加熱温度が金属の融点
より低温であると、球状粉末ができず、密度も低
いのでペースト用には好ましくない。従つて少く
とも融点より高温で加熱する必要がある。望まし
くは目的金属の融点より100℃以上高温で加熱を
行うのがよい。又金属塩が分解する際、あるいは
分解した後、金属の融点より低い温度で酸化物を
形成するような金属においては、少くとも該酸化
物が分解する温度まで加熱することが必要であ
る。尚、合金を形成する２種以上の金属塩を形成
する場合には、加熱温度は塩の分解温度以上であ
つてかつ該金属を構成成分とする合金の融点より
高い温度であればよい。金属粉末の粒径は金属塩
の濃度、溶媒の種類及び混合比、噴霧速度、噴霧
液滴の大きさ、及び加熱温度に依存するので、こ
れらの条件を適宜設定することにより容易にコン
トロールすることができる。特に粒径に直接関係
するとみられる噴霧液滴のサイズについては、噴
霧した液体を更に固体の障害物や回転体に衝突さ
せることによつて小さくすることができる。又溶
媒の沸点が低いと加熱時の沸騰により液滴の分裂
が起こり易く、液滴が微細化するため、生成する
金属粉末の粒径が小さくなると考えられる。 本発明の厚膜ペーストは、上記製法で得られた
金属粉末を導電成分として用いるもので、常法に
従い、必要に応じて無機結合剤やその他の添加剤
を加え、有機ビヒクル中に均一に分散させたもの
である。 上記製法で得られた粉末は結晶性が非常に良
く、分散性も極めて良好であるため、この粉末を
導電成分としした厚膜ペーストは、薄くて緻密か
つ基板と強固に接着した被膜を形成することがで
きる。特に導体ペーストの場合、被膜表面に酸化
物やガラス質成分が少なくなるため、半田付け
性、ワイヤボンデイング性、ダイボンデイング性
の優れたものが得られる。 実施例 次に実施例及び比較例をあげて本発明を具体的
に説明する。 実施例 １ AgNO₃結晶をエタノール80％を含むエタノー
ル−水混合溶媒に溶解し、0.5mol／の溶液を
作成した。この溶液を二重管式噴霧器を用いて二
流体ノズル内筒より2.0ml／分の流量で流出させ
ると同時に外筒より10／分の流量で圧縮空気を
流し、電気炉で1100℃に加熱されたセラミツク管
中に溶液を噴霧したこのとき二流体ノズルの外側
に二次流として20／分の割合で空気を流して、
噴霧された液滴がうまく加熱ゾーンに導かれるよ
うにする。液滴は加熱ゾーンを通つて加熱分解さ
れ、サイクロン及びガラスフイルターで捕集され
た。得られた粉末は最大粒径1.7μｍ、最小粒径
0.5μｍで、非常に結晶性が良く表面平滑な完全球
形のAg粉末であつた。 この粉末を用い、以下の配合で導体ペーストを
作成した。 Ag粉末 100ｇ ガラスフリツト ５ｇ Bi₂O₃ ８ｇ 有機ビヒクル 30ｇ 比較例 １ 加熱温度を900℃とする以外は実施例１と同様
にして、Ag粉末を製造した。球形の粒子は得ら
れず、不定形で最大粒径10μｍ、最小粒径1μｍで
あつた。この粉末を用い、実施例１と同一配合で
導体ペーストを作成した。 比較例 ２ 湿式還元法で作つた最大粒径1.5μｍ、最小粒径
0.5μｍのAg粉末を用い、実施例１と同一配合で
導体ペーストを作成した。 比較試験 実施例１、比較例１及び比較例２で得た３種の
ペーストをそれぞれアルミナ基板上に印刷し、
800℃で焼成し、通常の厚膜導体の評価方法で試
験を行つた結果を表１に示す。

【表】 表１から明らかなように、本発明の厚膜ペース
トは優れた特性を示す。実施例１のペーストは、
スクリーン印刷のためには理想的な粘度特性を有
しており、印刷性が良好である。又従来より半田
濡れ性と接着強度とは相反する特性として知られ
ていたが、この結果からわかるように、従来法で
ある湿式還元法で製造した粉末を用いた場合より
も半田濡れ性、接着強度共に優れていることがわ
かる。これは本発明で用いたAg粉末が凝集がな
く、ペースト中での分散性に優れているため緻密
な膜を作ることができ、なおかつ個々の粒子の結
晶性が良いのでペースト焼成過程で焼結を遅くす
ることができ、その結果ガラスの基板への移行が
スムーズに行われたためと思われる。 実施例 ２ AgNO₃及びPd（NO₃）₂を、メタノール50％を
含むメタノール−水混合溶媒に溶解し、
0.5mol／の溶液を作つた。但しAgNO₃とPd
（NO₃）₂の混合割合は、AgとPdの重量比が８：
２となるようにした。この溶液を、実施例１と同
様にして、電気炉で1200℃に加熱されたセラミツ
ク管中に噴霧し、捕集した。得られた粉末は最大
粒径2.5μｍ、最小粒径1.5μｍで結晶性の良い表面
平滑な球状Ag／Pd合金粉末であつた。 この合金粉末を用い、以下の配合で導体ペース
トを作成した。 Ag／Pd合金粉末 100ｇ 有機ビヒクル 82ｇ このペーストをセラミツクシート上に印刷し、
1100℃で焼成したところ、膜厚1.2μｍで穴の少な
い緻密な膜が得られた。比抵抗は約20μΩ・cmで
あつた。 比較例 ３ 湿式還元法で作つた最大粒径1.5μｍ、最小粒径
0.5μｍのAg粉末及び平均粒径0.2μｍのPd粉末を
用い、以下の配合で導体ペーストを作成した。 Ag粉末 80ｇ Pd粉末 20ｇ 有機ビヒクル 82ｇ このペーストをセラミツクシート上に印刷し、
1100℃で焼成したところ、膜厚1.2μｍでは連続膜
が得られなかつた。 実施例 ３ HAuCl₄結晶をエタノールに溶解し、0.5mol／
の溶液を作成した。この溶液を、実施例２と同
様にして噴霧熱分解し、最大粒径1.0μｍ、最小粒
径0.5μｍで結晶性の良い球状Au粉末を得た。 この粉末を用い、以下の配合で導体ペーストを
作成した。 Au粉末 100ｇ ガラスフリツト ３ｇ CuO １ｇ 有機ビヒクル 13ｇ このペーストをアルミナ基板上に印刷し、900
℃で焼成したところ、膜厚7μｍで緻密な膜が得
られた。この膜上にTUS法でワイヤボンデイン
グを行つたが、2000シヨツトでボンデイング不良
は全くなかつた。 効 果 実施例からも明らかな通り、本発明のペースト
は球状で結晶性が良く、しかも高分散性の金属粉
末を使用しているため、薄くて緻密かつ基板と強
固に接着した被膜を形成することができる。特に
導体ペーストの場合、被膜表面に酸化物やガラス
質成分が少なくなるため、半田付け性、ワイヤボ
ンデイング性、ダイボンデイング性の優れたもの
が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １種又は２種以上の金属塩を含む溶液を噴霧
   して液滴にし、その液滴を該金属塩の分解温度よ
   り高くかつ金属の融点より高い温度であつて、し
   かも金属の融点以下の温度で金属が酸化物を形成
   する場合にはその酸化物の分解温度より高い温度
   で加熱することによつて製造された金属粉末を導
   電成分として用いることを特徴とする厚膜ペース
   ト。 ２ 金属粉末が単一金属の粉末、合金粉末及びこ
   れらの混合粉末から選ばれる特許請求の範囲第１
   項記載の厚膜ペースト。