JPH0475856B2

JPH0475856B2 -

Info

Publication number: JPH0475856B2
Application number: JP62183097A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Akai; Noryuki Konaga; Yasunori Zairi; Masatoshi Wada
Original assignee: Okuno Chemical Industries Co Ltd
Current assignee: Okuno Chemical Industries Co Ltd
Priority date: 1987-07-21
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1992-12-02
Also published as: JPS6428247A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、導電膜形成用組成物に関する。従来の技術及びその問題点近年、ガラス、セラミツクス等の非導電性の耐
熱性材料上に導電膜を形成することによつて、こ
れらの材料に電極や回路を形成したり、或いは、
電磁波シールド用材料として用いる等新しい用途
が広がつている。また、この様な導電膜を形成し
た材料は、発熱体材料等としての利用も試みられ
ている。従来、非導電性の耐熱材料に導電膜を形成する
材料としては、金、銀、銀−パラジウム等の貴金
属粉末とガラス粉末とを混合した組成物や銅、ニ
ツケル等の卑金属粉末とガラス粉末とを混合した
組成物等が知られている。これらのうち組成物のうちで、貴金属粉末を配
合した組成物は、素材に対して貴金属成分が移動
する現像、即ちマイグレーシヨンが生じ易く、ま
た、ハンダ浴に浸漬する貴金属成分が溶出しやす
いという欠点がある。一方、卑金属を配合した組成物では、形成され
る導電膜が酸化されやすいという欠点があり、更
に、ニツケル粉末を配合した組成物には、素材と
の密着性が低いという欠点もある。問題点を解決するための手段本発明者は、上記した如き現状に鑑みて、従来
の導電膜形成用組成物の欠点を解消し、より優れ
た特性を有する導電膜形成用組成物を得るべく鋭
意研究を重ねてきた。その結果、金属成分として
ニツケル粉末とその他の特定の金属粉末とを組合
せて使用し、この金属成分をガラス粉末と混合し
て、被処理物上に塗布し、次いでこれを不活性ガ
ス雰囲気中で、400〜1000℃程度の温度で熱処理
することによつて、電気的特性に優れた皮膜であ
つて密着性、耐酸化性、ハンダ付性等に優れ、し
かもマイグレーシヨンの生じることのない極めて
優れた導電性皮膜が形成されていることを見出
し、ここに本発明を完成するに至つた。即ち、本発明は、 () ニツケル粉末 100重量部 () 銀、スズ、亜鉛、アルミニウム、銅及びハ
ンダの少くとも一種の粉末５〜500重量部、及び () ガラス粉末１〜200重量部を含有する導電膜形成用組成物を素材上に塗布
し、酸素濃度1000ppm以下の不活性ガス雰囲気中
で、400〜1000℃で焼成することを特徴とする導
電膜形成方法に係わる。本発明の導電膜形成用組成物では、金属成分と
して、ニツケル粉末と銀、スズ、亜鉛、アルミニ
ウム、銅及びハンダの少なくとも一種の粉末とを
混合して用いることが必要である。ニツケル粉末は、導電性や耐酸化性に優れたも
のであるが、ガラス粉末に配合して耐熱材料に塗
布し、焼付ける場合には、素材との濡れ性が悪
く、密着性の良い皮膜を形成することができな
い。また、得られる導電膜ではニツケル粒子が一
個一個独立したものとなりやすいので成膜性が悪
く、電気的特性が不充分である。本発明では、ニ
ツケル粉末を上記した特定の金属粉末と混合して
用いることによつて、之等の欠点を解消すること
が可能となつた。即ち、銀、スズ、亜鉛、アルミ
ニウム、銅及びハンダ少なくとも一種の粉末とニ
ツケル粉末とを混合して使用する場合には、加熱
によつて、ニツケルとその他の金属との合金が形
成され、この合金は、ニツケル単独の粉末と比較
して、素材との濡れ性に優れたものとなる。従つ
て、ガラス粉末と混合して、被処理物上に塗布し
た後、加熱することによつて、良好な皮膜を形成
することができ、密着性に優れた導電膜が得られ
る。また形成された導電膜は、感膜性が良く、電
気伝導度、静電容量、誘電体損失、誘電率、電気
機械結合係数等の電気的特性に極めて優れたもの
となる。本発明で用いるニツケル、銀、スズ、亜鉛、ア
ルミニウム、銅及びハンダの金属粉末は、粒計
0.05〜100μｍ程度のものが好ましい。粒計が
0.05μｍを下回ると金属粉末が酸化され易くなり、
保存時に容易に酸化されて、使用に耐えなくな
る。一方、100μｍを上回ると、均一に合金化す
ることができないので好ましくない。ハンダ粉末としては、Pbを20〜80重量％程度、
Snを80〜20重量％程度含有し、Ag、Cu、Bi等の
その他の成分を５重量％程度以下含有する組成で
あつて、予め合金化したものを用いることが適当
である。銀、スズ、亜鉛、アルミニウム、銅及びハンダ
から選ばれた少なくとも一種の金属粉末の配合量
は、ニツケル粉末100重量部に対して、５〜500重
量部程度とする。配合量が５重量部未満では、素
材と銅電膜との密着力が不足し、また、各種の電
気的特性が不充分となる。一方、500重量部を上
回ると、耐酸化性の低下や電気的特性の低下が生
じ、また、銀粉末を用いる場合には、マイグレー
シヨンが増加するので好ましくない。本発明組成物では、ガラス粉末は、素材と金属
粉末を接合するために必要である。ガラス粉末と
しては、軟化点350〜900℃程度であつて、粒径
0.1〜50μｍ程度のものが好ましく、組成は特に限
定されない。ガラス粉末の具体例としては、例え
ば、ホウケイ酸鉛系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガ
ラス、ホウケイ酸ビスマス系ガラス等を例示でき
る。ガラス粉末の配合量は、ニツケル粉末100重量
部に対して、１〜200重量部程度とする。この範
囲を下回る場合には、導電膜と素材との密着力が
不足し、この範囲を上回ると電気的特性が低下す
るので好ましくない。本発明組成物を適用できる素材は、ガラス、セ
ラミツクス等の400℃程度以上の耐熱性を有する
ものであればよく、種類や形状は特に限定されな
い。適用可能なガラス素材の具体例としては、例
えばソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸
ガラス、ホウケイ酸鉛ガラス等を例示できる。セ
ラミツクスの具体例としては、アルミナ系、ジル
コニア系、チタン酸バリウム系、酸化亜鉛系、ベ
リリア系、ホルステライト系、マグネシア系、チ
タン酸ジルコン酸鉛系等の酸化物系セラミツクス
や窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム等
の非酸化物系セラミツクス等を例示できる。本発明組成物を製造する方法は、特に限定され
ず、例えば、各成分をミキサー、ライカイ機、ミ
ル等で均一に混合することによつて製造すること
ができる。本発明組成物を用いて耐熱素材上に導電膜を形
成させるには、本発明組成物を素材上に適当な方
法で塗布した後、加熱して該組成物を素材上に焼
付ければ良い。塗布方法は、特に限定されず、公知の方法に従
えばよく、例えば、以下の様な方法を例示でき
る。 (1) 本発明組成物をアルコール、アセトンなどの
溶剤に分散させて、スプレー塗装する。 (2) 本発明組成物を有機ビヒクルに分散させた
後、該分散液中に被処理物を浸漬するか、或い
は、該分散液をハケ塗り、スクリーン印刷、ス
プレー塗装、デイスペンサー式塗装等によつて
被処理物上に塗布する。有機ビヒクルとして
は、公知のものをいずれも使用でき、例えば、
エチルセルロース、アクリル樹脂等の有機高分
子化合物をアセトン、パインオイル、ターピネ
オール、ブチルカルビトールアセテート等の有
機溶剤に溶解したものを使用できる。塗布量は、ニツケル粉末、その他の金属粉末及
びガラス粉末の合計量が0.001〜１ｇ／cm²程度と
なる様にすればよい。本発明組成物を塗布した後、窒素ガス等の不活
性ガス雰囲気中で、400〜1000℃程度で、３〜120
分間程度加熱することによつて、導電膜が形成さ
れる。不活性ガス雰囲気中の酸素濃度は1000ppm
以下とすることが必要であり、酸素濃度が高すぎ
る場合には、金属成分が酸化されて導電性が低下
するので好ましくない。また、本発明組成物を有
機ビヒクル中に分散して用いる場合には、ビヒク
ル成分を分解する為に酸素が少量必要であり、酸
素濃度を0.1〜1000ppm程度とすることが好まし
い。発明の効果本発明の導電膜形成用組成物は、下記の如き優
れた特性を有する。 (1) 電気伝導度が高く、静電容量、誘電対損失、
誘電率、電気機械結合係数等の各種の電気的特
性に優れた皮膜が形成される。 (2) パターン、回路等も簡単に形成できる。 (3) 形成される皮膜は、素材に対する密着性が良
好であり、空気中での酸化が少ないものであつ
て、金属成分が被処理中に移動することがな
い。 (4) 該導電皮膜は、ハンダ付性が良く、しかもハ
ンダ浴に浸漬しても、金属成分がハンダ浴中に
溶出することがない。 (5) 従来導電膜の形成が困難であつた非酸化物系
のセラミツクス上にも簡単に導電膜を形成でき
る。本発明組成物は、上記した様な優れた性質を有
するものであつて、例えば、 (a) ガラス基板、セラミツクス基板等の回路形成
材料、 (b) 抵抗発熱体材料、 (c) セラミツクスコンデンサー、圧電素子、サー
ミスタ、バリスタ等の電極材料、 (d) ガラス、セラミツクス等の接合用の導電性接
着剤材料、 (e) ガラス基板回路部品、セラミツクス基板回路
部品等の電磁波シールド材料等として幅広い分野に於いて使用し得るものであ
る。実施例以下、実施例を示して本発明を更に詳細に説明
する。実施例１下記第１表に示す各粉体混合物100重量部に対
して、エチルセルロース10重量％とターピネオー
ル90重量％とからなる有機ビヒクル30重量部を加
えて混合し、下記第２表に示す各波処理材料上に
約0.01ｇ／cm²の割合で塗布した。使用した金属粉
末の平均粒系は約2μｍであり、ガラス粉末の平
均粒径は約4μｍである。ガラス粉末の組成は、
第１表の欄外に重量比で示す。ハンダとしては、
Pb／Sn（重量比）＝63／37の予め合金化したもの
を使用した。次いで、150℃で10分間加熱乾燥した後、第２
表に示す各条件で窒素ガス雰囲気中で加熱するこ
とによつて、各被処理材料上に導電膜を形成させ
た。得られた導電膜の特性を下記第３表に示す。各
特性の測定方法は以下に示す通りである。 Γシート抵抗値直径１cmの円形の導電膜を形成し、シート抵
抗値を測定した。 Γ密着強度２mm×２mmの皮膜を形成し、これに直径１mm
のスズ引き導線をハンダ付し、垂直に引つ張つ
て、素材から剥離した時の強度を測定した。 Γ耐酸化性（加熱後のシート抵抗値）導電膜を形成したのち、空気中で200℃で30
分間加熱し、その後電気伝導度を測定した。 Γマイグレーシヨン１cm×３mmの導電膜を１mmの間隔で２個所形
成し、両導電膜の待に蒸留水を１滴滴下した
後、両導電膜待に直流10Vの電圧を加え、電流
が10ｍＡに達する迄の時間を測定した。 Γハンダくわれ性導電膜を形成した試料を260℃のハンダ浴に
２分間浸漬したのち取り出し、ハンダの皮膜が
形成されている部分の面積を測定して、ハンダ
浴に浸漬前の導電膜の面積に対する割合を求め
た。 Γ静電容量１×１×0.02cmの被処理材料の両面に直径
0.9cmの円形の導電膜を形成し、インピーダン
スアナライザーで静電容量を測定した。 Γ誘電体損失係数静電容量の測定法と同様にして、インピーダ
ンスアナライザーで測定した。結果をtan δ
（％）で表わす。比較例１下記第４表に示す各組成物を用いて、第５表の
各条件で加熱する以外は、実施例１と同様にして
導電膜を形成した。得られた導電膜の特性を下記
第６表に示す。

【表】

【表】た。

【表】以上の結果から判るように、本発明の導電膜形
成用組成物を用いる場合にのみ、導電性等の電気
的特性、密着性、耐マイグレーシヨン性、耐ハン
ダくわれ性等の全ての特性に優れた導電膜を形成
することができる。比較例２実施例１の第１表に示す本発明品３、４、７、
９、14、17及び20の各粉体混合物100重量部に対
して、エチルセルロース10重量％とターピネオー
ル90重量％とからなる有機ビヒクル30重量部を加
えて混合し、下記第７表に示す各被処理材料上に
約0.01ｇ／cm²の割合で塗布した。ついで、150℃
で10分間加熱乾燥した後、第７表に示す各条件
で、窒素ガス雰囲気中又は空気中で加熱すること
によつて、各被処理材料上に導電膜を形成した。
得られた導電膜の特性を下記第８表に示す。

【表】

【表】以上の結果から判るように、1000ppmを上回る
酸素を含有する雰囲気中で焼成する場合には、ハ
ンダくわれが０％となるが、これは形成された皮
膜にハンダが全く付着しなかつたためであり、ハ
ンダ付着性が非常に悪く密着強度を測定できなか
つた。また、加熱後のシート抵抗値が非常に高く
なり、電気伝導度が非常に劣るものとなつた。

Claims

【特許請求の範囲】１ () ニツケル粉末 100重量部 () 銀、スズ、亜鉛、アルミニウム、銅及びハ
ンダの少くとも一種の粉末５〜500重量部、及び () ガラス粉末１〜200重量部を含有する導電膜形成用組成物を素材上に塗布
し、酸素濃度1000ppm以下の不活性ガス雰囲気中
で、400〜1000℃で焼成することを特徴とする導
電膜形成方法。