JPS5889702A - Conductive paste - Google Patents

Conductive paste

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JPS5889702A
JPS5889702A JP18758881A JP18758881A JPS5889702A JP S5889702 A JPS5889702 A JP S5889702A JP 18758881 A JP18758881 A JP 18758881A JP 18758881 A JP18758881 A JP 18758881A JP S5889702 A JPS5889702 A JP S5889702A
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powder
conductive
conductive paste
paste
muq
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竹島 明美
泰弘 小川
三吉 信太
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性ペーストに関し、安価で導電性、耐食性
のすぐれた導電性ペーストの提供を目的とするものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a conductive paste, and an object of the present invention is to provide a conductive paste that is inexpensive and has excellent conductivity and corrosion resistance.

従来、この種の導電性ペーストには、導電用粉体として
Au 、 Ag 、 Pdなどの貴金属が用いられてき
た。一般的には導電用粉体にムqを用い、pbo 。
Conventionally, noble metals such as Au, Ag, and Pd have been used as conductive powder in this type of conductive paste. Generally, muq is used as the conductive powder, and pbo is used.

Bi2O5、ZnOを主成分とし、他にB2O3,5i
o2゜ムQ203などを加えたガラスフリットとともに
、ビヒクル中に分散したペーストをセラミック等の基板
にスクリーン印刷等の方法で塗布した後、高温で焼成し
て、セラミックコンデンサ、圧電体素子。
The main components are Bi2O5 and ZnO, and also B2O3,5i
A paste dispersed in a vehicle together with a glass frit containing O2゜Q203 and the like is applied to a ceramic substrate by a method such as screen printing, and then fired at a high temperature to produce ceramic capacitors and piezoelectric elements.

半導体セラミックなどの電極あるいは電子回路用の配線
導体として使用されて来た。
It has been used as an electrode for semiconductor ceramics and as a wiring conductor for electronic circuits.

しかしながら、近年、貴金属類、特にAq価格の高騰の
ために、導電性勾ペーストの代替として、安価な導電性
粉体を用いた導電性ペーストとか、セラミックの焼付用
電極として、Cu、Niのメッキ電極など、多くの提案
がなされている。たとえばAg粉体の代用として、安価
なNi 、 Cuなどの卑金属粉体あるいはTiN 、
 SnO2などの導電性金属化合物粉体等を用いた導電
性6−ストが開発され、一部に市販されるようになって
来た。
However, in recent years, due to the rise in the price of precious metals, especially Aq, as an alternative to conductive paste, conductive paste using inexpensive conductive powder, and Cu and Ni plating are used as electrodes for ceramic baking. Many proposals have been made, including electrodes. For example, as a substitute for Ag powder, inexpensive base metal powder such as Ni or Cu, or TiN,
Conductive 6-strokes using conductive metal compound powder such as SnO2 have been developed and are now commercially available in some cases.

しかしながら、TIN 、 5n02  などの導電性
ペーストは粉体自体が比較的高抵抗の材料であるために
低抵抗の導電性ペーストは得られにくく、さらに、Ti
Nは高温焼付型の導電性ペーストに対しては、大気中の
焼成では酸化してしまうため、使用できない欠点がある
。また、酸化物粉体を利用したものとしては、ムQ20
5粉体にムクコートした導電性粉体を用いた導電性ペー
ストもあるが、この種の導電ペーストは焼成後の導電膜
にはんだ付は性がないという弱点がある。他方、Ni、
Cuなどの卑金属粉体を利用した導電性ペーストは大気
中での焼成が困難なこと、またCu系は耐食性に難点が
見られる。
However, since the powder itself of conductive pastes such as TIN and 5n02 is a material with relatively high resistance, it is difficult to obtain conductive pastes with low resistance.
N has the disadvantage that it cannot be used in high-temperature baking type conductive pastes because it oxidizes when baked in the atmosphere. In addition, as a product using oxide powder, MuQ20
There is also a conductive paste using a conductive powder coated with 5 powder, but this type of conductive paste has the disadvantage that the conductive film after firing has no solderability. On the other hand, Ni,
Conductive pastes using base metal powders such as Cu are difficult to sinter in the atmosphere, and Cu-based pastes have drawbacks in corrosion resistance.

一方、Niの高温大気中における酸化を改良する方法と
して、NiにBを添加することが知られている。N1−
B合金は酸化性雰囲気において加熱しても酸化スケール
の生成する割合が少ない。
On the other hand, as a method for improving the oxidation of Ni in high-temperature atmosphere, it is known to add B to Ni. N1-
Alloy B generates less oxide scale even when heated in an oxidizing atmosphere.

これは、表面にB20.の薄い層が発生し、合金の酸化
進行を防いでいるものと考えられる。しかしながら、導
電性ペーストとして十分な酸化性を得るまでに至らない
。このため、耐酸化性のより改良したものとして、Si
を添加し、Ni−8t −B合金粉を導電粉としたペー
ストの提案が見られる。
This is B20 on the surface. It is thought that a thin layer of oxidation is generated to prevent the progress of oxidation of the alloy. However, it does not reach the point where sufficient oxidizing properties are obtained as a conductive paste. Therefore, as a material with improved oxidation resistance, Si
There are proposals for pastes in which conductive powder is made of Ni-8t-B alloy powder.

この方法は抵抗値の面において改良効果が認められるが
、はんだ付は性が失なわれる欠点がある。
Although this method is effective in improving the resistance value, it has the disadvantage that soldering properties are lost.

以上のように、ムq代替として各種導電性ペーストが提
案さ庇ているが、いずれも、導電性、耐食性あるいはは
んだ付は性のいずれかに不満足な面があり、これら諸特
性のすぐれた安価な高温焼付型導電ペーストの出現が望
まれている。
As mentioned above, various conductive pastes have been proposed as substitutes for muq, but all of them are unsatisfactory in terms of conductivity, corrosion resistance, or solderability. The emergence of a high-temperature baking type conductive paste is desired.

本発明者等は、上記したような導電性、耐食性、はんだ
付は性、さらには経済性をも満足できるべく、卑金属を
主成分とする合金粉体について調査検討した結果、基本
的にはNiを主成分とし、これにBおよびanを添加し
た合金が、上記諸特性をかなりのレベルで満足すること
を見い出した。
As a result of research and study on alloy powders mainly composed of base metals, the inventors of the present invention have found that Ni It has been found that an alloy containing B as the main component and to which B and an are added satisfies the above properties to a considerable degree.

以下、本発明について詳述する。The present invention will be explained in detail below.

本発明に係る導電性ペーストにおいて、その導電用粉体
はNi −B−8nの合金粉体である。その組成比は8
3〜10重駄%、 Sn 3〜15重叶%。
In the conductive paste according to the present invention, the conductive powder is a Ni-B-8n alloy powder. Its composition ratio is 8
3-10% Sn, 3-15% Sn.

残部Niがら成る。The remainder consists of Ni.

推察するに、この種導電性ペースト、特に高温焼付型導
電ペースト用導電媒体となる粉体において望まれる条件
は、 (、)  導電性があること、 ■)耐熱酸化性があること、 (C)  はんだ付けが可能であること、などがあげら
れる。
Presumably, the desired conditions for this type of conductive paste, especially the powder that serves as the conductive medium for high-temperature baking type conductive paste, are: (,) conductivity, ■) thermal oxidation resistance, (C) For example, it must be possible to solder.

本発明における導電性粉体の主成分であるNiは導電性
の優れた金属であるが、耐食性、耐熱酸化性は良いとは
言えない。特に、高温焼付型のペースト用導電媒体とし
ては、その表面に多量の酸化スケールが発生し、導電性
が得られず不適当であるが、本発明に従えば、Niのこ
の弱点を先に記したBおよびSnの添加により、改善さ
れることが見い出される9本発明において示すNi −
B −8n合金粉を導電粉体としたペーストはBと相ま
ってSnO薄層酸化物が耐酸化性を強化し、他方、導電
性の面においては、8n酸化物が半導体であるところか
ら、実用上許容し得る範囲に抑制される。一方、はんだ
付は性について言えば、Bの添加によってB2O5の被
膜が生成するため、焼成膜そのままの状態では良好なも
のと言えないが、スコッチブライトなどにより研摩すれ
ば、Snの添加効果によシ著しく改良され、実用上何等
問題はない。
Ni, which is the main component of the conductive powder in the present invention, is a metal with excellent conductivity, but it cannot be said to have good corrosion resistance and thermal oxidation resistance. In particular, it is unsuitable as a conductive medium for high-temperature baking pastes because a large amount of oxide scale is generated on its surface, making it impossible to obtain conductivity. It has been found that the addition of B and Sn improves the Ni −
In the paste using B-8n alloy powder as conductive powder, the SnO thin layer oxide combined with B strengthens the oxidation resistance, and on the other hand, in terms of conductivity, since 8n oxide is a semiconductor, it is not practical. suppressed to an acceptable range. On the other hand, regarding soldering properties, the addition of B produces a B2O5 film, so the fired film cannot be said to be good as it is, but if it is polished with Scotchbrite etc., the effect of the addition of Sn can be improved. This has been significantly improved and there is no problem in practical use.

本発明において、Hi[BおよびSnを添加した効果を
見い出し得る組成比は、83〜10重量%。
In the present invention, the composition ratio at which the effect of adding Hi[B and Sn can be found is 83 to 10% by weight.

Sn 3〜16重量%、残部Niである。添加量の下限
は前述の効果を見い出し得る最少量である。上限は合金
粉の作成のしやすさにより主に制約され、またSn量が
過多になるとSn酸化膜が肥厚化し、抵抗値の上昇を招
来する。
Sn is 3 to 16% by weight, and the balance is Ni. The lower limit of the amount added is the minimum amount at which the above-mentioned effect can be found. The upper limit is mainly limited by the ease of producing alloy powder, and if the amount of Sn is excessive, the Sn oxide film will become thick, leading to an increase in resistance value.

次に、本発明において、Ni −B−8n合金粉体のみ
を導電媒体とした場合には、そのペースト焼成膜の特性
上、導電性においてなお不十分の而が多く、その用途に
制約が生じゃすいために、この点を補うものとしてN1
−B−8n合金粉体にムq粉体を加え、これらの混合粉
体を導電硬体とすることを提案する。ムq粉体の添加に
よって、導電性ペースト焼成膜の導電性およびはんだ付
は性が更に改良される。
Next, in the present invention, when only the Ni-B-8n alloy powder is used as a conductive medium, the conductivity is often insufficient due to the characteristics of the fired paste film, and there are restrictions on its use. In order to compensate for this point, N1
- It is proposed to add Muq powder to B-8n alloy powder and use the mixed powder as a conductive hard body. The addition of muq powder further improves the conductivity and solderability of the fired conductive paste film.

N1−B−8n合金粉体とムq粉体との混合割合につい
て説萌すると、導電媒体としてNi −Sn −B合金
粉体に加えてムq粉体を併せて用いることは、導電性、
はんだ付は性を改良することを可能とする。導電媒体に
占めるlii −B−an合金粉体の占める割合が80
体積%を越えるとムq粉体の添加の効果が小さく、また
20体積%未満になると安価な導電性ペーストの提供と
いう本発明の目的にそぐわなくなるので、合金粉体とム
q粉体との混合割合はNi −B−an合金粉体量が2
0〜80体積俗の範囲が望ましい。
Explaining the mixing ratio of N1-B-8n alloy powder and Mq powder, using Mq powder in addition to Ni-Sn-B alloy powder as a conductive medium improves conductivity,
Soldering makes it possible to improve the properties. The proportion of lii-B-an alloy powder in the conductive medium is 80%.
If the amount exceeds 20% by volume, the effect of adding the muq powder will be small, and if it becomes less than 20% by volume, the purpose of the present invention, which is to provide an inexpensive conductive paste, will not be met. The mixing ratio is Ni-B-an alloy powder amount 2
A range of 0 to 80 volumes is desirable.

本発明に従えば、Ni −B−Sn合金粉体あるいはこ
の粉体とムq粉体の混合粉体が導電性ペーストの導電媒
体として供されるが、一般的には、上記粉体をPbO、
Bi2O5,B2O5、5t02 、ムQ205などか
ら成るガラスフリットとビヒクル中に分散して導電性ペ
ーストとなす。このペーストは通常のムq粉体を用いた
ペーストと同様に、セラミックなどの基板にスクリーン
印刷等の方法で塗布した後、高温で焼成し、電極、導電
路として利用される。
According to the present invention, a Ni-B-Sn alloy powder or a mixed powder of this powder and Muq powder is used as a conductive medium of a conductive paste, but generally the powder is mixed with PbO. ,
It is dispersed in a vehicle and a glass frit consisting of Bi2O5, B2O5, 5t02, MuQ205, etc. to form a conductive paste. This paste is applied to a ceramic substrate by a method such as screen printing in the same way as a paste using ordinary muq powder, and then fired at a high temperature and used as an electrode or a conductive path.

粉体の粒径は0.06〜10μの範囲、好ましくはO,
S〜6μ程度が良い。10μ以上になるとスクリーン印
刷時の印刷性が悪化し、最終焼成後の面抵恢が大きくな
る。
The particle size of the powder is in the range of 0.06 to 10μ, preferably O,
Approximately S~6μ is good. When the thickness exceeds 10μ, printability during screen printing deteriorates, and surface resistance after final firing increases.

次に、本発明をより具体化するために実施例について詳
述する。
Next, examples will be described in detail in order to make the present invention more concrete.

本発明に用いるNi −B−Sn合金粉体は次のよ−う
にして作製した。本発明に従う組成に合わせて)it−
B母合金、 lit 、 Snの各素材を秤量し、全量
を19とした。これをアルゴンガス中で溶解し、さらに
、溶湯噴霧法によって粉体化した。噴霧媒としては窒素
ガスを利用し、水中投入冷却した。
The Ni-B-Sn alloy powder used in the present invention was produced as follows. according to the composition according to the invention) it-
Each material of B master alloy, LIT, and Sn was weighed, and the total amount was set to 19. This was dissolved in argon gas and further pulverized by a molten metal spray method. Nitrogen gas was used as the spray medium and cooled by cooling it in water.

得られた粉体の粒径は6〜100μ程度のものであるが
、これを機械式粉砕機にて再度粉体化し、平均粒径約2
μとした・ 上記の方法によって得られたNi −B−Sn合金粉体
は全量3qに秤量された。また、この合金粉体にムq粉
体を混合する場合には、ムq粉体(平掬粒径約2μ)を
も合わせて所定の混合割合になるように秤量し、全量を
39とした。これをエチルセルロース(1oocps)
とテレピネオールから成るビヒクルと、Gム−6(日本
電気硝子製、ホウケイ酸鉛系ガラスフリット)とともに
、フーバーマーラを用いて混練した。なお、金属粉体は
全量の80重量%とし、フーノく−マーテによる混練は
、荷重1ooポ/ド、40回転を4回繰り返して行なっ
た。
The particle size of the obtained powder is about 6 to 100μ, but this is re-pulverized using a mechanical crusher, and the average particle size is about 2.
The Ni-B-Sn alloy powder obtained by the above method was weighed to a total amount of 3q. In addition, when mixing muq powder with this alloy powder, weigh the muq powder (flat particle size approximately 2μ) so that the predetermined mixing ratio is obtained, and the total amount is 39. . This is ethyl cellulose (1oocps)
and terpineol were kneaded together with Gmu-6 (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., lead borosilicate glass frit) using a Hubermala. The amount of metal powder was 80% by weight of the total amount, and kneading using a Funoku-Mate was repeated 4 times at a load of 10 mm and 40 revolutions.

上記作製したペーストはスクリーン印刷法を用いて、ア
ルミナ基板上に所定の形状に印刷されたのち、120C
で10分間乾燥され、さらに、大気中850℃で10分
間、その前後の温度上昇、温度下降を含めて1時間サイ
クルの条件で焼成された。
The paste prepared above was printed in a predetermined shape on an alumina substrate using a screen printing method, and then 120C
The film was dried at 850° C. for 10 minutes in the air, and then fired under the conditions of a 1-hour cycle including temperature increases and decreases before and after that for 10 minutes.

上記焼成パターンの両端間の抵抗値を測定した結果、次
表に示す値を得た。なお表には、参考までに、同方法で
作成したムq粉体、Ni粉体、Ni粉体とムq粉体との
混合粉体にてペース)1−作製し、その焼成膜の特性も
同様に示す。
As a result of measuring the resistance value between both ends of the above firing pattern, the values shown in the following table were obtained. For reference, the table shows the properties of the fired films prepared using Muq powder, Ni powder, and mixed powder of Ni powder and Muq powder prepared by the same method. is also shown in the same way.

また、焼成された膜面のはんだ付は性については、スコ
ッチブライドロールにて研摩したのち、230℃501
50 an −Pb浴に松ヤニフラックスを塗布して3
秒間浸せきし、ノ;ターン面に対するはんだの付着割合
を、○、△、×の三段階で評価した。
Regarding solderability of the fired film surface, after polishing with a Scotch Bride roll, 230℃ 501
50 an - Apply pine tar flux to the Pb bath 3
The solder was immersed for seconds, and the adhesion ratio of the solder to the turn surface was evaluated in three grades: ◯, △, and ×.

(以下余白) 上記表から明らかなように、本発明に係る導電性ゝ−ス
トは、ムq粉体を利用した従来のペーストに匹敵する値
を示す。他方、Ni粉を利用したペーストは全く満足で
きるものでない。
(The following is a blank space) As is clear from the above table, the conductive paste according to the present invention exhibits values comparable to the conventional paste using muq powder. On the other hand, pastes using Ni powder are not completely satisfactory.

以上説明したように、本発明に係る導電性ペーストは、
十分に実用に供し得る性能を持ち、かつ経済的には、ム
qの削減により安価に作製し得ることから、その工業的
価値は犬なるものがある。
As explained above, the conductive paste according to the present invention is
Since it has sufficient performance for practical use and can be produced economically by reducing muq, its industrial value is considerable.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 0)83〜10重量%、Sn3〜15重量%、残部Ni
の組成より成る合金の粉体を、ガラスフリットとともに
ビヒクル中に分散させたことを特徴とする導電性ペース
ト。 (2)  B3〜10重量%、 Sn 3〜15重量%
、残部Niの組成より成る合金の粉体2o〜80体積%
と、ムク粉体80〜20体積%の混合粉体を、ガラスフ
リットとともにビヒクル中に分散させたことを特徴とす
る導電性ペースト。
[Claims] 0) 83-10% by weight, Sn 3-15% by weight, balance Ni
A conductive paste characterized by dispersing an alloy powder having the composition of the following in a vehicle together with a glass frit. (2) B3-10% by weight, Sn 3-15% by weight
, balance 20 to 80% by volume of alloy powder with a composition of Ni
A conductive paste characterized in that a mixed powder containing 80 to 20% by volume of solid powder is dispersed in a vehicle together with glass frit.
JP18758881A 1981-11-20 1981-11-20 Conductive paste Granted JPS5889702A (en)

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