JPS6115522B2

JPS6115522B2 -

Info

Publication number: JPS6115522B2
Application number: JP53025082A
Authority: JP
Inventors: Noruzu Pataason Furanku; Richaado Reritsuku Josefu
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1977-03-07
Filing date: 1978-03-07
Publication date: 1986-04-24
Also published as: US4097653A; JPS53110098A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、エレクトロニクス、そしてさらに詳
しくは基体に接着した導体パターンを生成するの
に有用な組成物に関する。誘電基体（ガラス、ガラス―セラミツクおよび
セラミツク）に適用されかつその上に焼成される
導体組成物は通常微細な無機粉末（例えば、金属
粒子および結合剤粒子）からなりそして不活性液
体媒体すなわちベヒクル中のこれらの無機粉末の
分散物としていわゆる「厚膜」技術を用いて基体
に適用されるのが普通である。印刷されたフイル
ムを焼成するかあるいは焼結すると、組成物の金
属成分は機能的な有用性（導電性）を与えるが、
無機結合剤（例えば、ガラス、Bi₂O₃など）は金
属粒子を相互に、そして基体に結合する。厚膜技
術は蒸発またはスパツタリングによる粒子の沈着
を包含する薄膜技術と対照される。一般に、厚膜
技術はシー・エー・ハーパー氏編「ハンドブツ
ク・オブ・マテリアルズ・アンド・プロセシズ・
フオア・エレクトロニツクス」（マグロウヒル、
1970年版）第12章中で論じられている。最も普通に用いられる導体組成物は貴金属特に
金、銀、白金、パラジウムおよびそれらの混合物
ならびに合金を用いる。何故ならば、それらの比
較的不活性な特性が空気中での焼成を可能にする
からである。安価な非貴金属の分散物を用いると
いう多くの試みは特殊の用途に限られるかあるい
は非酸化性雰囲気（窒素、窒素／水素、、水素、
アルゴンなど）中で焼成する点で実用上多くの不
便と費用を要するものであつた。米国特許第
3943168号明細書はある種のニツケル硼化物およ
び硼化物／けい化物を開示している。空気中で焼成して誘電性基体（マイクロ回路パ
ターン、コンデンサー用の終端部などを含めて）
上に抵抗率の低い接着性導体を生成することので
きる卑金属導体組成物に対する明らかな商業的な
需要がある。また、500℃程度の低温度でさえも焼成するこ
とができしかもすぐれた導電性を得ることのでき
る卑金属導体組成物に対する需要もある。本発明は、空気中で焼成して導電性フイルムを
生成することのできる、不活性液体ベヒクル中に
分散された微細な無機粉末の導電体組成物を提供
する。無機粉末は式Co_xB_yの物質からなり、そし
てこれは各元素を一緒に溶融し、冷却しそして得
られた冷却生成物（インゴツト）を粉砕して粉末
にすることによつて製造される。Co_xB_y（ｘおよ
びｙは合計100であり、そして原子比を表わす）
では、大体の範囲においてｘは50〜75に等しくそ
してｙは25〜50に等しく、好ましくはｘは60〜71
に等しくそしてｙは29〜40に等しく、さらに好ま
しくはｘは65〜71に等しくそしてｙは29〜35に等
しい。また、ガラスのような無機結合剤粉末が存在し
てもよく、硼化コバルトと結合剤との相対的量は
重量で50〜100％のCo_xB_yおよび０〜50％の結合
剤、好ましくは60〜98％のCo_xB_yおよび２〜40％
の結合剤、さらに好ましくは75〜96％のCo_xB_yお
よび４〜25％の結合剤である。無機結合剤粉末は
焼成されたフイルム粒子相互を結合させこれを基
体に結合させるのに役立つ。もちろん、別々に製造されたコバルト硼化物を
混合して所期の化学量論的量になるようにしても
よい。また、コバルト金属粉末を本発明のコバル
ト硼化物と混合してこれらの組成物のコバルト含
量を富化してもよい。無機結合剤の存在下でさらに高い温度で焼成し
て低抵抗率を得るためには硼素含量が高い方が好
ましい。これらの組成物を誘電性基体上に印刷して空気
中で焼成（例えば、500〜1000℃の範囲のピーク
温度で少くとも２分間好ましくは10分間）する
と、エレクトロニツクス技術に有用な、電気的に
連続して接着した焼結（焼成）パターンが得られ
る。焼成されたフイルムの化学的性質は、特に組
成物が空気中で焼成される場合にはもとの組成物
と異なるかもしれない。また、焼成は窒素、アル
ゴンなど中で行つてもよい。ベヒクルに対する無機粉末の割合は選択の問題
であつて、所望の粘度にもよるが普通60〜80％の
無機粉末と20〜40％のベヒクルが存在する。もち
ろん、それらの有益な特性に影響を与えない他の
物質を添加してそれらの組成を変更してもよい。コバルトはニツケルよりも低い磁気透過性を有
するので、硼化コバルト組成物は硼化ニツケル組
成物よりも利点を与えることができる。磁気透過
性をさらに低くすることはマイクロウエーブ回路
において損失を減少させそしててマイクロ回路に
おいて隣接する導電体の結合（カツプリング）を
減少させるに重要である。これらの組成物における必須成分は、前記の硼
化コバルトCo_xB_yすなわち各元素の溶融且つ粉砕
された反応生成物である。前記された組成範囲の
大部分については単一相の硼化コバルト生成物は
存在しないと考えられる。しかしながら、１個よ
り以上の相が存在する場合であつても、生成物が
特許請求の範囲に記載された範囲内にあり且つ溶
融されたものである限り、それは本発明のもので
ある。本発明の組成物における無機結合剤としては、
当業者に既知であるような慣用のエレクトロニツ
クス用ガラス粉末ならどれでも用いることがで
き、それらには例えば米国特許第2822279号およ
び同第2819170号各明細書などのものがある。硼
けい酸鉛が好ましい。本発明で用いられれる無機粉末はすべて細かに
分割されたもの、すなわち400メツシユのふるい
を通過するものである。ほとんどすべての粒子は
最大寸法（直径）が５ミクロン以下であることが
好ましい。さらに粒径が小さくなればさらに大き
なものよりも急に酸化される傾向となろう。無機粒子は機械的混合（例えばロールミル）に
よつて不活性液体ベヒクル中に分散されてペース
ト様組成物とされる。後者は慣用の方法で慣用の
誘電基体上に「厚膜」として印刷される。任意の
不活性液体がベヒクルとして用いうる。濃厚化剤
および（または）安定化剤および（または）その
他の普通の添加剤を含有または含有しない種々の
有機液体のいずれもベヒクルとして用いうる。使
用できる有機液体の例には、脂肪族アルコール、
該アルコールのエステル例えばアセテートおよび
プロピオネート、パインオイル、テルピネオール
などのようなテルペン、パインオイルおよびエチ
レングリコールモノアセテートのモノブチルエー
テルのような溶媒中の低級アルコールのポリメタ
クリレートのような樹脂の溶液またはエチルセル
ロースの溶液がある。ベヒクルは基体に適用後の
迅速硬化を促進するために揮発性液体を含有する
かあるいはそれから構成されていることができ
る。分散物を基体上に印刷しそして乾燥してベヒク
ルを除去した後、先に述べたようにして本発明の
組成物の焼成は無機材料を焼結しそして誘電基体
に接着した導体パターンを製造するのに充分な温
度および時間で行なわれる。以下の実施例および比較例は本発明の範囲を説
明するものである。実施例中およびその他の記載
において、特に記載しない限り、部、％、比率な
どはすべて重量によつて示す。もちろん、硼化コ
バルト式では原子比が意図される。メツシユサイ
ズはすべて米国標準ふるいスケールである。焼成
はすべて空気中で行なわれた。硼化コバルト物質の製造本発明の硼化コバルト物質は、適当な比率のコ
バルトおよび硼素の粉末を1200〜1400℃で高純度
アルミナるつぼ中で精製アルゴンの雰囲気下で溶
融して製造された。出発材料は普通純度90〜92％
の「トロナ（Torona）」無定形硼素（アメリカ
ン・ポタツシユ・アンド・ケミカル・コーポレー
シヨン製）と99.4％のコバルトＣ―363（フイツ
シヤー・サイエンテイフイツク・カンパニー製）
であつた。Co／Ｂとして表中に示した比率は出
発材料の硼素の純度（91％）を考慮した原子比で
ある。加熱（誘導電気炉による）は通常仕込み物
が完全に溶融される温度よりも100〜300℃高かつ
た。いつたん仕込み物が溶融されたら、それを最
高温度に約10〜15分間保つた。溶融段階の後、仕
込み物を冷却してインゴツトにし、これを粉砕し
て得られた粉末が少くとも400メツシユのふるい
を通過する程度の粒径にした。導電性フイルムの製造硼化コバルト物質をエチルセルロース約１部お
よびテルピネオール９部のベヒクル中に分散させ
た。いくらかの実験では、ガラスが存在した
（78.1％Pbo、5.4％BiO₂、12.4％B₂O₃および4.1％
Al₂O₃）。無機固形分（コバルト物質およびもし
存在するならばガラス）対ベヒクルの比率は約5/
１であつた（表参照）。分散物を200平方の蛇行状
導体パターン〔幅20ミル（0.5mm）×長さ４インチ
（10.2cm）〕として200メツシユのパターンつきス
クリーンを通して緻密なアルミナ基体上に印刷し
た。125℃で10分間乾燥させた後、印刷された基
体を325℃で10分間焼成し次に500℃と900℃との
間の範囲の温度（表参照）に予熱された箱型炉の
中に入れて所定の温度に10分間保つた。得られた
焼成フイルムは約0.7ミル（15ミクロン）の厚さ
であつた。以下の表には、使用された組成物およ
び各温度で実測された抵抗率が記載されている。
抵抗率はトリプレツトモデル8035タイプ１―デジ
タル電圧―抵抗計を用いて測定された。実施例１〜６は種々のCo／Ｂ比率を用いそし
て結合剤を用いなかつたが、実施例７〜12では結
合剤を用いた。焼成された接着性フイルムが各実
施例で得られた。結合剤の存在下でＢ含量がさら
に低くなれば、高められた焼成温度では無限大の
抵抗が得られた。それ故、当業者にとつて知られ
ているように、材料、割合および焼成温度は所望
の結果および要求される焼成条件に依存して選択
される。【表】

Claims

【特許請求の範囲】１不活性液体ベヒクル中に分散された、50〜
100重量％のCo_xB_y（式中、ｘは50〜75の範囲に
あり、ｙは25〜50の範囲にあり、そしてｘおよび
ｙは合計が100でありそして原子比である）と０
〜50重量％の無機結合剤とからなる微細な無機粉
末の導体組成物。２ｘが60〜71の範囲にありそしてｙが29〜40の
範囲にある、前記特許請求の範囲第１項による組
成物。３ｘが65〜71の範囲にありそしてｙが29〜35の
範囲にある、前記特許請求の範囲第２項による組
成物。４ 60〜98重量％のCo_xB_yおよび２〜40重量％の
無機結合剤の前記特許請求の範囲第１項による組
成物。５ 60〜98重量％のCo_xB_yおよび２〜40重量％の
無機結合剤の前記特許請求の範囲第２項による組
成物。６ 60〜98重量％のCo_xB_yおよび２〜40重量％の
無機結合剤の前記特許請求の範囲第３項による組
成物。７ 75〜96％のCo_xB_yおよび４〜25％の無機結合
剤の前記特許請求の範囲第４項による組成物。８ 75〜96％のCo_xB_yおよび４〜25％の無機結合
剤の前記特許請求の範囲第５項による組成物。９ 75〜96％のCo_xB_yおよび４〜25％の無機結合
剤の前記特許請求の範囲第６項による組成物。１０無機結合剤がガラスである特記特許請求の
範囲第１項による組成物。１１無機結合剤がガラスである前記特許請求の
範囲第２項による組成物。１２無機結合剤がガラスである前記特許請求の
範囲第３項による組成物。１３無機結合剤がガラスである前記特許請求の
範囲第４項による組成物。１４無機結合剤がガラスである前記特許請求の
範囲第７項による組成物。