JPH08273434A - 導電性アルミニウム合金ペースト組成物 - Google Patents

導電性アルミニウム合金ペースト組成物

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JPH08273434A
JPH08273434A JP7789295A JP7789295A JPH08273434A JP H08273434 A JPH08273434 A JP H08273434A JP 7789295 A JP7789295 A JP 7789295A JP 7789295 A JP7789295 A JP 7789295A JP H08273434 A JPH08273434 A JP H08273434A
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JP
Japan
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aluminum alloy
powder
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glass
paste
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JP7789295A
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English (en)
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Toru Higo
徹 肥後
Yukikazu Moritsu
幸和 森津
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Okuno Chemical Industries Co Ltd
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Okuno Chemical Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、(1)銅、ケイ素、スズ及びゲルマ
ニウムから選ばれる少なくとも1種の金属元素にて合金
化されたアルミニウム合金粉末70〜99重量%及び
(2)ガラス粉末1〜30重量%を含有することを特徴
とする、導電性アルミニウム合金ペースト組成物を提供
する。 【効果】本発明ペースト組成物は、空気中での焼成によ
る抵抗値の増加を顕著に抑制でき、繰り返し焼成による
抵抗値の増加も抑制でき、その利用によれば安定して非
常に低抵抗値を有する導電材料を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、導電性アルミニウム合
金ペースト組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、抵抗体素子、セラミックスコ
ンデンサー、サーミスタ、バリスタ、ガス放電表示管等
の電極形成には、銀粉末を配合した導電性ペーストが用
いられてきたが、該ペーストを利用した電極は、電気的
負荷がかかることにより電極中の銀成分が相互間移動す
る現象、いわゆるマイグレーションを惹起し易い欠点が
あり、更にこれを、直流型ガス放電パネルの電極として
用いる場合には、電極中の銀成分がガス中に添加された
水銀とアマルガムを生成する問題もあった。
【0003】また、上記電極形成用ペーストとしては、
アルミニウム等の卑金属を配合した導電性ペーストも研
究、開発されているが、これは、電極形成時に空気雰囲
気中で焼成すれば、導電体としてのアルミニウムが酸化
され、得られる電極の抵抗値を極端に上昇(導電性を低
下)させる不利があり、そのために還元雰囲気での焼成
を要求される欠点があった。
【0004】このように、導電性アルミニウムペースト
を用いて印刷法により電極を形成させる技術は、プラズ
マディスプレイパネル等の表示管や各種電子部品等に利
用されつつあるが、該技術により得られる電極は、空気
雰囲気中で焼成すると抵抗値が非常に高くなる欠点があ
り、更に、繰り返し焼成を行なえば極端に抵抗値が増加
する欠点があり、かかる欠点を解消する手段の開発が種
々研究されている。
【0005】本発明者らも、かねてより、上記導電性ア
ルミニウムペーストにより形成される電極の抵抗値増加
を抑制する手段を開発することを目的として、鋭意研究
を重ねてきたが、その過程で先に、アルミニウム粉末と
ガラス粉末とからなるペーストに、更に特定量の炭素、
ゲルマニウム、スズ、水素化金属化合物及びリン化金属
化合物から選ばれた少なくとも1種の粉末を配合する時
には、得られるペーストは、これを空気中で焼成する時
にも抵抗値増加が顕著に抑制されることを見いだし、こ
の知見に係わる発明を完成した(特開平5−29891
7号公報参照)。
【0006】上記出願に係わる発明の導電性アルミニウ
ムペーストは、空気中での焼成による抵抗値の増加を顕
著に抑制できるものではあったが、最近のこの種ペース
トに対する要望は、該ペーストの利用分野の拡大につれ
て、益々厳しいものとなってきており、特に例えばある
種の抵抗体素子、回路、発熱体等の用途では、上記ペー
ストの性能では尚満足できなくなり、より低抵抗値を有
する導電材料を与えるペーストが要望され、また繰り返
し焼成を行なうことによっても極端な抵抗値の増加が起
こらない、即ち繰り返し焼成による抵抗値増加を抑制で
きる、この種ペーストの開発が当業界で要望されつつあ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る要望に合致する新しい導電性ペースト組成物を提供す
ることにある。
【0008】本発明者らは、引続き研究を重ねた結果、
ある種の金属元素を合金成分として含むアルミニウム合
金の粉末の所定量をガラス粉末に配合して得られるペー
ストが、上記目的に合致する優れた性能を有する電極等
を与えることを見いだし、ここに本発明を完成するに至
った。
【0009】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、(1)
銅、ケイ素、スズ及びゲルマニウムから選ばれる少なく
とも1種の金属元素にて合金化されたアルミニウム合金
粉末70〜99重量%及び(2)ガラス粉末1〜30重
量%を含有することを特徴とする、導電性アルミニウム
合金ペースト組成物に係わる。
【0010】本発明ペースト組成物は、空気中での焼成
による抵抗値の増加を顕著に抑制でき、また、繰り返し
焼成による抵抗値の増加をも見事に抑制できるものであ
り、その利用によれば、安定して非常に低抵抗値を有す
る導電材料を得ることができる。従って、これは抵抗体
素子、セラミックスコンデンサー、サーミスタ、バリス
タ、ガス放電表示管等の電極形成には勿論のこと、更に
より低抵抗性が要望される回路形成、発熱体等にも有効
に利用できる。
【0011】本発明ペーストの利用により得られる導電
材料がかかる顕著な低抵抗値特性を発揮し得る理由は尚
明らかではないが次のごとくと考えられる。即ち、アル
ミニウム粉末自体は、導電性に優れる反面、耐酸化性が
悪く経時的に劣化するため、これをガラス粉末に配合し
て耐熱材料(基板等の素材)に塗布し焼き付けると、表
面及びその近傍の酸化が進み、これが抵抗値増加を引き
起こすと考えられる。この現象は、上記アルミニウム粉
末とガラス粉末との混合物に、更に炭素、ゲルマニウム
等の粉末を配合してなる本発明者らの先の出願に係わる
ペーストを用いる場合には、ある程度解決できるもの
の、この場合も、単体として存在するアルミニウムの酸
化、これによる抵抗値の増加は避けられない。之等に対
して、本発明に係わる特定の金属元素にて合金化された
アルミニウム合金粉末を利用する場合は、該合金粉末自
体が上記アルミニウム粉末とは本質的に異なって、化学
的に均一な原子配列を成しており、このため耐酸化性、
耐熱性、電気導電性等の特性において顕著に優れると共
に、該合金粉末を利用して得られる電極等の導電材料
に、予期できない低抵抗値を付与し、しかも繰り返し焼
成によっても該低抵抗値を維持する特性を付与するもの
と考えられる。
【0012】以下、本発明ペースト組成物につき詳述す
れば、該組成物は、銅、ケイ素、スズ及びゲルマニウム
から選ばれる少なくとも1種の金属元素にて合金化され
たアルミニウム合金粉末70〜99重量%、好ましくは
75〜95重量%と、ガラス粉末1〜30重量%、好ま
しくは5〜25重量%とを含有することを必須の要件と
する。
【0013】上記アルミニウム合金粉末としては、銅、
ケイ素、スズ及びゲルマニウムから選ばれた少なくとも
1種の金属元素をアルミニウム合金成分として含むもの
であれば特に限定はなく、之等の合金元素成分を含む通
常知られている各種のアルミニウム合金のいずれでもよ
いが、通常上記合金元素成分の含有量が、約0.5〜6
0重量%、好ましくは約1〜40重量%の範囲であるも
のが望ましい。尚、上記合金元素成分の含有量が約0.
5重量%を余りに下回るものは、合金としての特性が失
われアルミニウム粉末と同様の性質を有するに過ぎず、
その利用によれば、抵抗値の増加が起こるので好ましく
ない。また、上記合金元素成分の含有量が約60重量%
を余りに上回り過ぎると、アルミニウム成分が少なくな
り過ぎて合金元素成分の性質が強くなり過ぎ、導電性ア
ルミニウム合金粉末としての本発明所期の特性を奏し難
くなり、やはり得られる導電材料はその抵抗値が増加す
るため好ましくない。
【0014】本発明に用いる上記アルミニウム合金粉末
は、その粒径に係わらず、本発明所期の効果を奏し得る
ものであるが、該粒径が大きいものでは、本発明ペース
トを基板、素材等に塗布して電極等を製造する際の塗布
作業性等を低下させるおそれがあるため、一般には、約
0.05μm〜100μm程度、好ましくは約1μm〜
40μmの範囲とするのが望ましい。但し、余りに粒径
の小さい粉末では該粉末の酸化傾向が大きくなり、また
嵩比重が増大して得られる導電材料の基板等との密着力
の低下や強度の低下を起こす傾向も大きくなる。
【0015】上記アルミニウム合金粉末の本発明組成物
中への配合量は70〜99重量%の範囲とする必要があ
る。これが70重量%を下回る時は、得られる導電材料
の抵抗値の上昇が大きくなり過ぎ望ましくなく、逆に9
9重量%を越える時には、本発明組成物の基板等との密
着力が低下するため望ましくない。
【0016】本発明組成物に用いるガラス粉末は、通常
この種ペースト組成物に利用される各種のガラス粉末と
同様のものでよい。より詳しくは、例えば、軟化点35
0℃〜700℃程度、粒径0.1μm〜50μm程度、
好ましくは0.5μm〜30μm程度のものが望まし
く、その組成には特に限定はない。該ガラス粉末の具体
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、及び之等
に更にR2 O(R=Li、Na、K)、BaO、Ca
O、MgO、ZnO、TiO2 、ZrO2 、Al
2 3 、NaF、P2 5等の少なくとも1種以上を配
合したガラス等の粉末を例示できる。該ガラス粉末の本
発明組成物中への配合量は、1〜30重量%程度、好ま
しくは5〜25重量%程度とするのがよく、この範囲を
下回る場合には、得られる導電体形成用組成物と基板等
との密着力が不足する傾向があり、また上記範囲を上回
る場合は、得られる導電材料の抵抗値が増加する傾向が
あり、いずれも望ましくない。
【0017】本発明組成物は、上記アルミニウム合金粉
末とガラス粉末とを所定割合で混合することにより得ら
れ、これは通常のこの種ペーストと同様にして、適当な
ビヒクル(バインダー)と混練してインク化してペース
ト形態とされ、該形態で基板等の素材に印刷等により塗
布適用され、次いで空気雰囲気中で400〜800℃程
度の温度で焼成処理されて、所望の導電材料とされる。
【0018】本発明の導電性アルミニウム合金ペースト
組成物を適用できる基板等の素材は、通常400℃程度
以上の耐熱性を有するガラス、セラミックス等であれば
よく、その種類や形状等は特に限定されない。適用可能
な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の
ガラス素材や、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
系セラミックス素材及び窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化
アルミニウム等の非酸化物系セラミックス素材等を例示
できる。
【0019】
【実施例】以下、本発明を更に詳しく説明するため実施
例を挙げる。尚、各例における部及び%はいずれも重量
基準である。
【0020】
【実施例1〜18】下記第1表に示す銅、ケイ素、スズ
及びゲルマニウムから選ばれる少なくとも1種の金属元
素を合金成分として含有するアルミニウム合金粉末(平
均粒径約15〜20μm)及びガラス粉末(B2 3
6%、SiO2 10%、PbO66%、ZnO8%、軟
化温度485℃、平均粒径約5μm)を第1表に示す割
合で混合して、本発明組成物を調製した。
【0021】かくして得られた各組成物3部に、有機ビ
ヒクル(セルロース系バインダー、「オイル#602
6」(奥野製薬工業株式会社製))1部を加えてインキ
化してペーストを作製し、之等各ペーストを用いて、2
50メッシュ(乳剤厚15μm)のスクリーンにてソー
ダ石灰ガラス基板上に直径1.5cmの円形パターンを
印刷し、580℃で10分間焼成して、導電材料試料を
得た。
【0022】得られた各試料のシート抵抗値を測定した
結果を、第1表に併記する。
【0023】
【比較例1〜14】実施例1〜18において用いたアル
ミニウム合金粉末に代えて、アルミニウム粉末(平均粒
径約3μm)を単独で用いる(比較例1)か又は該アル
ミニウム粉末と、銅、ケイ素、スズ及びゲルマニウムか
ら選ばれる少なくとも1種の金属元素粉末(平均粒径約
5μm)とを混合して用いる(比較例2〜14)以外
は、同様にして、比較ペースト組成物を調製し、之等を
用いて同様にして、導電材料試料を得、各試料のシート
抵抗値を測定した。得られた結果を第1表に示す。
【0024】
【比較例15及び16】実施例1〜18において用いた
アルミニウム合金粉末とガラス粉末との配合割合を本発
明範囲を外れるものとする以外は同様にして、比較ペー
スト組成物を調製し、之等を用いて同様にして、導電材
料試料を得、各試料のシート抵抗値を測定した。得られ
た結果を第1表に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】第1表より、本発明組成物を利用して得ら
れる導電材料は、いずれも非常に優れた低抵抗値を示す
ことが明らかである。
【0029】また、上記各例で得られた各導電材料試料
につき、之等を繰り返し焼成した(580℃、10分の
焼成を2〜4回繰り返した)。この繰り返し焼成(各
回)後の各試料の抵抗値を同様にして測定した。結果を
第2表に示す。
【0030】
【表4】
【0031】第2表より、発明組成物を利用して得られ
る導電材料試料は、比較試料に比して、繰り返し焼成に
よっても、初期の低抵抗値を維持しており、焼成による
抵抗値の増加が顕著に抑制されていることが明らかであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1)銅、ケイ素、スズ及びゲルマニウム
    から選ばれる少なくとも1種の金属元素にて合金化され
    たアルミニウム合金粉末70〜99重量%及び(2)ガ
    ラス粉末1〜30重量%を含有することを特徴とする、
    導電性アルミニウム合金ペースト組成物。
JP7789295A 1995-04-03 1995-04-03 導電性アルミニウム合金ペースト組成物 Pending JPH08273434A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007032151A1 (ja) * 2005-09-13 2007-03-22 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha アルミニウムペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子
JP2010538466A (ja) * 2007-08-29 2010-12-09 フエロ コーポレーション 太陽電池におけるファイヤースルー用の厚膜ペースト
JP2017528871A (ja) * 2014-08-28 2017-09-28 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company 銅含有導電性ペースト、及び銅含有導電性ペーストから作製された電極
US10325693B2 (en) 2014-08-28 2019-06-18 E I Du Pont De Nemours And Company Copper-containing conductive pastes and electrodes made therefrom
US10672922B2 (en) 2014-08-28 2020-06-02 Dupont Electronics, Inc. Solar cells with copper electrodes

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