JPH08138437A - 導電性材料及びそれを用いた導電性ペースト - Google Patents

導電性材料及びそれを用いた導電性ペースト

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JPH08138437A
JPH08138437A JP27009394A JP27009394A JPH08138437A JP H08138437 A JPH08138437 A JP H08138437A JP 27009394 A JP27009394 A JP 27009394A JP 27009394 A JP27009394 A JP 27009394A JP H08138437 A JPH08138437 A JP H08138437A
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JP
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silver
weight
copper powder
parts
conductive material
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JP27009394A
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Keizo Hirai
圭三 平井
Hiroshi Wada
和田  弘
Akihiro Sasaki
顕浩 佐々木
Shozo Yamana
章三 山名
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で、かつ導電性及び耐マイグレーション
性に優れる導電性材料及びそれを用いた導電性ペースト
を提供する。 【構成】 平均粒径が10μm以下の略球形の銅粉の表
面に、該銅粉に対して5〜30重量%の銀を被覆した銀
被覆銅粉20〜60重量部及び平均粒径が30μm以下
のフレーク状銀粉80〜40重量部を総量が100重量
部となる量で含有する導電性材料並びに上記の導電性材
料に結合剤及び溶剤を添加、混合した導電性ペーストを
提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気回路形成用の導電
性材料及びそれを用いた導電性ペーストに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、配線板、電子部品等の配線導体を
形成する方法として、金、銀、パラジウム、銅、アルミ
ニウム、カーボン等の導電性材料をフィラーとし、これ
に結合剤及び溶剤を添加、混合して得られる導電性ペー
ストを塗布又は印刷して形成する方法が一般的に知られ
ており、各種の導電性ペーストにおいて、導電性材料の
中でも特に高い導電性が要求される分野では、金、銀等
の貴金属が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金は極
めて高価であり用途が制限される。このため銀粉を用い
た導電性材料が配線板、電子部品等の配線導体や電極と
して多用されている。ところが銀も非金属や他の金属に
比較して高価であると共に高温多湿の雰囲気下で電界が
印加されると、配線導体や電極にマイグレーションと称
する銀の電析が生じ、電極間又は配線間が短絡するとい
う欠点が生じる。
【0004】低価格化を目的として銅を混合する検討が
行われているが、導電性ペーストを加熱硬化する際、空
気及び結合剤中の酸素により銅粒子表面に酸化膜が形成
され導電性が悪くなる。このため、導体の表面に防湿塗
料を塗布するか又は導電性材料に腐食抑制剤を添加する
などの方策が検討されているが十分な効果が得られるも
のではなかった。
【0005】一方、マイグレーションを防止する目的と
して、銀とパラジウムとの合金が使用されることがある
が、これもまた高価であるという欠点があった。
【0006】銅の耐酸化性と銀の耐マイグレーション性
という両欠点を解消する方法として、特開平3−247
702号公報、特開平4−268381号公報等に示さ
れるように、銅及び銀を融解し、アトマイズ法で銅の表
面に銀を被覆する方法があるが、この方法では工程が複
雑であるためコスト高となり、また上記の導電性材料は
略球形の粒子であるため、フレーク状や樹枝状の粒子か
らなる導電性材料に比較して導電性が劣るという欠点が
ある。
【0007】本発明は上記のような欠点が生ぜず、安価
で、かつ導電性及び耐マイグレーション性に優れる導電
性材料及びそれを用いた導電性ペーストを提供するもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は平均粒径が10
μm以下の略球形の銅粉の表面に、該銅粉に対して5〜
30重量%の銀を被覆した銀被覆銅粉20〜60重量部
及び平均粒径が30μm以下のフレーク状銀粉80〜4
0重量部を総量が100重量部となる量で含有してなる
導電性材料並びに上記の導電性材料に結合剤及び溶剤を
添加、混合してなる導電性ペーストに関する。
【0009】本発明において、略球形の銅粉とは、その
形状が大略球形の銅粉を意味し、このような略球形の銅
粉は、生産性が高く及び比較的安価な点でアトマイズ法
で得ることが好ましい。該略球形の銅粉の平均粒径は、
10μm以下、好ましくは5μm以下、より好ましくは
2.5μm以下とされ、10μmを越えると印刷性が悪
く、導電性が低下する。
【0010】略球形の銅の表面に銀を被覆するには、銅
と銀との付着力が高いこと及びランニングコストが安価
であることから、無電解メッキ法で被覆することが好ま
しい。銀の被覆量は、略球形の銅に対して5〜30重量
%、好ましくは10〜30重量%の範囲とされ、5重量
%未満であると略球形の銅が酸化されて導電性が低下
し、また30重量%を越えるとマイグレーションが生じ
ると共に粒子が凝集し、印刷が困難になる。
【0011】銀被覆銅粉及びフレーク状銀粉の総量を1
00重量部として、銀被覆銅粉の含有量は、20〜60
重量部、好ましくは30〜50重量部の範囲とされ、一
方フレーク状銀粉の含有量は、80〜40重量部、好ま
しくは70〜50重量部の範囲とされ、銀被覆銅粉が2
0重量部未満及びフレーク状銀粉が80重量部を越える
とマイグレーションが生じ、かつ銀の量が増加するため
高価になるという欠点が生じ、また銀被覆銅粉が60重
量部を越え及びフレーク状銀粉が40重量部未満である
と耐マイグレーション性は向上するが、導電性が著しく
低下するという欠点が生じる。
【0012】フレーク状銀粉はその形状を制限するもの
ではないが、アスペクト比は大略3以上であることが好
ましく、10以上であればさらに好ましい。フレーク状
銀粉の平均粒径は、30μm以下、好ましくは20μm
以下、さらに好ましくは10μm以下とされ、30μm
を越えると印刷性が悪くなる。
【0013】導電性ペーストは、上記の導電性材料の他
にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ヘキサメチレンテトラミン等の結合剤、ブチルセ
ロソルブ、テルピネオール、エチレンカルビトール、カ
ルビトールアセテート等の溶剤及び必要に応じて微小黒
鉛粉末、ベンゾチアゾール、ベンズイミダゾール等の腐
食抑制剤などを添加して均一に混合して得られる。
【0014】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。 実施例1 平均粒径が5.5μmの略球形の銅粉(日本アトマイズ
加工製、商品名SF−Cu)を酸性クリーナ(日本マク
ダーミッド製、商品名L−5B)で脱脂、水洗し、Ag
CN20g/H2O1リットルとNaCN40g/H2
1リットルとの混合浴中で銀の量が略球形の銅粉に対し
て10重量%になるように無電解メッキを行い、水洗、
乾燥して銀被覆銅粉を得た。
【0015】一方ノボラック型フェノール樹脂(群栄化
学工業製、商品名PS−2607)70重量部、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ製、商
品名エピコート828)20重量部、ヘキサメチレンテ
トラミン10重量部及び溶剤としてブチルセロソルブ1
00重量部を均一に混合して樹脂組成物を得た。
【0016】次に上記で得た樹脂組成物30重量部に、
上記で得た銀被覆銅粉を50重量部及び平均粒径が8.
5μmのフレーク状銀粉(徳力化学研究所製、商品名T
CG−1)を50重量部加えて均一に混合して導電性ペ
ーストを得た。
【0017】次いで該導電性ペーストを厚さが1.6mm
の紙フェノール銅張積層板(日立化成工業製、商品名M
CL−437F)に200メッシュのスクリーンを通し
て幅0.4mm及び長さ100mmのテストパターンを印刷
し、大気中で150℃で30分の条件で加熱処理して配
線板を得た。得られた配線板のペースト硬化物の比抵抗
は1.5×10-4Ωcmであった。また配線板の湿中負荷
試験を実施した結果、抵抗変化率は、±1%の範囲内で
あった。なお湿中負荷試験は、60℃95%相対湿度中
に1000時間保持後の比抵抗を測定した。
【0018】一方上記とは別に導電性ペーストをガラス
プレパラート上に幅2mmの電極を互いに3mm間隔となる
ように上記と同様の方法で6本印刷し、大気中で150
℃で30分の条件で加熱処理して電極を硬化させた。こ
の後、電極間に幅3mmに切断したろ紙を配置し、イオン
交換水0.01ccをろ紙上に滴下して電極間に5Vの直
流電圧を印加し、100μAの電流が流れるまでに要し
た時間(以下100μA到達時間とする)を測定したと
ころ25分であった。
【0019】比較例1 実施例1で得た樹脂組成物30重量部に、実施例1で用
いたフレーク状銀粉を100重量部加えて実施例1と同
様の方法で均一に混合して導電性ペーストを得た。以下
実施例1と同様の方法で特性を評価した。その結果、比
抵抗は1.0×10-4Ωcmと低いが、100μA到達時
間は3分と短く、マイグレーションが極めて容易に生じ
た。また抵抗変化率は−10%であった。
【0020】比較例2 実施例1で得た樹脂組成物30重量部に、実施例1で得
た銀被覆銅粉を70重量部及び実施例1で用いたフレー
ク状銀粉を30重量部加えて均一に混合して導電性ペー
ストを得た。以下実施例1と同様の方法で特性を評価し
た。その結果、100μA到達時間は40分と長く耐マ
イグレーション性には優れていたが、比抵抗は3.0×
10-4Ωcmと高く、また抵抗変化率は+7%となっ
た。
【0021】比較例3 実施例1で得た樹脂組成物30重量部に、銀の量を略球
形の銅粉(日本アトマイズ加工製、商品名SF−Cu)
に対して2重量%とした以外は実施例1と同様の工程を
経て得られた銀被覆銅粉を50重量部及び実施例1で用
いたフレーク状銀粉を50重量部加えて均一に混合して
導電性ペーストを得た。以下実施例1と同様の方法で特
性を評価した。その結果、100μA到達時間は40分
と長く、比抵抗は1.4×10-4Ωcmであったが、抵抗
変化率は+15%を越えた。
【0022】実施例2 実施例1で得た銀被覆銅粉の配合量を60重量部及び実
施例1で用いたフレーク状銀粉の配合量を40重量部と
した以外は実施例1と同様の工程を経て導電性ペースト
を得た。以下実施例1と同様の方法で特性を評価した。
その結果、比抵抗は1.9×10-4Ωcm、100μA到
達時間は45分及び抵抗変化率は+4%でありいずれも
良好であった。
【0023】実施例3 実施例1で得た銀被覆銅粉の配合量を20重量部及び実
施例1で用いたフレーク状銀粉の配合量を80重量部と
した以外は実施例1と同様の工程を経て導電性ペースト
を得た。以下実施例1と同様の方法で特性を評価した。
その結果、比抵抗は1.0×10-4Ωcm、100μA到
達時間は15分及び抵抗変化率は+1%でありいずれも
良好であった。
【0024】実施例4 実施例1で用いた略球形の銅粉に代えて、該略球形の銅
粉を分級し、これによって得られた平均粒径が2.5μ
mの略球形の銅粉を用いた以外は実施例1と同配合で、
かつ実施例1と同様の工程を経て導電性ペーストを得
た。以下実施例1と同様の方法で特性を評価した。その
結果、比抵抗は0.8×10-4Ωcmに低下し、それ以外
の特性は実施例1とほぼ同等の値であった。
【0025】比較例4 実施例1で用いた略球形の銅粉に代えて、該略球形の銅
粉を分級し、これによって得られた平均粒径が12μm
の略球形の銅粉を用いた以外は実施例1と同配合で、か
つ実施例1と同様の工程を経て導電性ペーストを得た。
以下実施例1と同様の方法で特性を評価した。その結
果、比抵抗は2.5×10-4Ωcmに増加したが、それ以
外の特性は実施例1とほぼ同等の値であった。
【0026】比較例5 実施例1で用いたフレーク状銀粉に代えて、該フレーク
状銀粉を分級し、これによって得られた平均粒径が35
μmのフレーク状銀粉を用いた以外は実施例1と同配合
で、かつ実施例1と同様の工程を経て導電性ペーストを
得た。この導電性ペーストを用いて印刷しようとした
が、スクリーンのメッシュ間に目詰まりが生じて効率よ
く印刷ができなかった。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、銀の使用量を少なくで
き、また複雑な工程を必要としないため安価で、かつ導
電性及び耐マイグレーション性に優れ、工業的に極めて
好適な導電性材料及び導電性ペーストである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山名 章三 茨城県日立市鮎川町三丁目3番1号 日立 化成工業株式会社山崎工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径が10μm以下の略球形の銅粉
    の表面に、該銅粉に対して5〜30重量%の銀を被覆し
    た銀被覆銅粉20〜60重量部及び平均粒径が30μm
    以下のフレーク状銀粉80〜40重量部を総量が100
    重量部となる量で含有してなる導電性材料。
  2. 【請求項2】 銀が無電解メッキ法で銅粉の表面に被覆
    された請求項1記載の導電性材料。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の導電性材料に結合
    剤及び溶剤を添加、混合してなる導電性ペースト。
JP27009394A 1994-11-04 1994-11-04 導電性材料及びそれを用いた導電性ペースト Pending JPH08138437A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0820217A1 (en) * 1996-07-18 1998-01-21 E.I. Du Pont De Nemours And Company Composition and process for filling vias
JP2004362950A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Noritake Co Ltd 銀粉末を主体とする導体ペースト及びその製造方法
JP2008081607A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Railway Technical Res Inst 導電性塗料、導電性塗膜、亀裂検出用塗料及び亀裂検出用塗膜

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