JPS6286602A - 厚膜ペ−スト - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子部品や厚膜回路において、導体、誘電体又
は抵抗体を形成するための、スクリーン印刷可能な厚膜
ペーストに関する。

従来の技術 近年、エレクトロニクス分野では電子部品の小型化・高
密度化への要求が強く、導体ペースト、誘電体ペースト
、抵抗ペースト等の厚膜ペーストの印刷、焼成によるパ
ターン形成をより高密度に、かつ精度良く行う必要があ
る。ことに導体層と誘電体層を交互にスクリーン印刷、
焼成して積層し、場合によっては厚膜抵抗や厚膜コンデ
ンサをも組込んだ厚膜多層回路製造技術においては、微
小なパターンを高密度で形成するため高解像度でかつ欠
陥のない厚膜の印刷を行うことが求められており、この
ためスクリーン印刷時のペーストのレオロジー、特に粘
度特性を適切に調整することが極めて重要である。

低剪断速度と高剪断速度におけるペーストの見掛は粘度
の比（以下粘度比という。）は、粘度特性を表わす一つ
の指標であり、良好なスクリーン印刷性を得るためには
この粘度比を適切な値に調整することが最も有効である
。粘度比が大きい場合、解像度は良いが気泡やピンホー
ルができたり、スクリーンのメツシュや下部回路の形状
によって焼成面に凹凸ができ易い。これら膜の欠陥は誘
電体においては絶縁不良や耐電圧の低下等絶縁特性の劣
化につながり、導体においては耐半田溶解性やワイヤボ
ンディング性を悪くする。逆に粘度比が小さすぎると、
ピンホール等はできにくくレベリング性も良好であるが
、スクリーンの版抜けが悪く、その上印刷直後にペース
トが流動して拡がり易い。このためパターン′の解像度
が低下し、ファインパターンが形成できず、隣接する導
体が短絡したり、又誘電体層に形成されるバイアホール
が埋ったりする。従って解像度とレベリング性のバラン
スをとりながら適切な粘度比に調整しなくてはならない
。

従来、厚膜ペーストの粘度比の調整は、基本的には樹脂
、溶剤の種類や量の増減、樹脂の分子壷の選択等によっ
て行われるのが普通であった。ところが比表面積が大き
く吸油量の大きい金属粉末を用いる導体ペーストや、一
般に親水性表面を有するガラス粉末を多量に配合する誘
電体ペーストや抵抗ペーストでは、有機溶剤を主体とす
るどヒクル系の中でこれら粉末の表面がうまく濡れず分
散が悪いので、結果として粘度及び粘度比が大きくなっ
てしまう傾向がある。印刷性を良好にするにはビヒクル
を多量に配合しなくてはならないが、ビヒクルが多いと
ペースト中での金属、ガラス等の無機成分の含有率が低
くなり、−回乃至二回の印刷で得られる焼成体の膜厚が
薄く又ポーラスな被膜となって、導体においてはシート
抵抗値の上昇、耐半田溶解性や膜の接着強度の劣化をひ
きおこし、誘電体では絶縁不良や耐電圧の低下につなが
る。従って無機成分の含有率をできるだけ高く維持した
まま、適切に粘度特性を調整できることが強く要望され
Ｃいる。

本発明者はガラス粉末のビヒクルに対する濡れ性を改善
するため種々検討し、一手段として界面活性剤や各種分
散剤を用いて実験を行ったが、必ずしも良好な結果は得
られなかった。

発明バ解決しようとする問題１、 本発明の目的はペースト中の無機成分の含有率が高く、
かつスクリーン印刷によるパターン形成に適した粘度特
性を有する厚膜ペーストを提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は従来の厚膜ペーストに金属有機酸塩を添加する
ことにより、粘度特性を調整することを特徴とするもの
である。

即ち本発明は、導電性金属粉末、金属酸化物粉末及びガ
ラス粉末から選択される１種又は２種以上の粉末を有機
ビヒクル中に分散させてなるペーストに、可溶性の金属
有機酸塩を添加することを特徴とする厚膜ペーストであ
る。

金属有機酸塩としてはペースト中の溶剤に可溶なもので
あればよく、なかでもオクチル酸やナフテン酸などの脂
肪族カルボン酸と、Ｃａ　、Ｃｄ、Ｃｏ　ＳＣｕ　、　
ｔＶｊｎ　、　ｐｂ　、　Ｓｎ　、　Ｚｎ　、　Ｚｒな
どの金属から形成される塩が好ましい。特にＺｎ、Ｑａ
　ＳＺｒ　、ｐｂ　、Ｃ１、Ｃｄのオクチル酸塩及びナ
フテン酸塩が最適である。塩は単独でも又２種類以上組
合わせて添加してもよい。一般にこれらの塩は固体又は
粘稠な液状であることが多いので、予め溶剤に溶かして
用いてもよい。

これらの金属有機酸塩をペースト中に少量添加すること
によりビヒクル量を増加させず、即ち無機成分の含有率
を低下させることなく粘度比を下げることができ、スク
リーン印刷に適した良好な粘度特性を有するペーストが
容易に得られる。従って一回の印刷によって緻密で膜厚
も充分厚く、優れた電気特性を有する厚膜パターンを精
度良く形成することができる。これら金属有機酸塩がな
ぜ特異な作用効果を奏するのか必ずしも明らかではない
が、ガラス表面に対する吸着力が強く、吸着速度も大き
いためではないかと考えられる。

金属塩の添加効果は本質的に厚膜ペーストの成分、即ち
無機成分や樹脂、溶剤の種類、組成によらず、従来から
使用されている導体ペースト、誘電体ペースト、抵抗ペ
ーストのいずれに対しても同様な作用効果を発揮する。

添加量はペーストの組成と要求される粘度特性に応じて
適宜決定する。金属有機酸塩はペーストを高温で焼成す
る際に分解して、最終的には金属酸化物の形で焼成膜中
に分散するか、又はガラス中に溶解してガラスの一成分
となるから、焼成膜の物理的・電気的特性への影響も考
え、これらに悪影響を及ぼさない範囲で配合しなくては
ならない。

更に、金属有機酸塩のうち鉛や亜鉛、カドミウム、銅の
オクチル酸塩及びナフテン酸塩は導体ペーストに配合す
ることにより、粘度特性の他、接着強度、半田濡れ性を
も改善するので、ガラスや他の無機結合剤の代用として
又はこれらの一部と置換する形で用いることができる。

この場合、通常のアルミナ基板上は勿論、ベリリア、炭
化珪素、窒化アルミニウム等ガラス結合剤では接着しに
くいような基板上においても優れた導体膜を形成できる
利点がある。

実施例 以下実施例により本発明の詳細な説明する。実施例中、
「部」及び「％」はすべて重量基準である。

実施例１ Ａ（＋　／Ｐｄ混合粉末　　　　　　　　ｉｏｏ部３ｉ
２０３粉末　　　　　　　　　　８部Ｃｒ２Ｏ３粉末　
　　　　　　　　　２部ガラス粉末　　　　　　　　　
　　　４部エチルセルロースの２５％テルピネオール溶
液２０部 ジブチルフタレート　　　　　　　　　４部ブチルカル
ピトールアセテート　　　　７部オクチル酸亜鉛溶液＊
　　　　　　　Ｏ，Ｓ部（Ｚｎ含量１５±０．５％） ＊日本化学産業株式会社製ニッカオク チックスＺｎ１５％、溶剤はミネラルスピリット 上記組成の厚膜導体ペーストを作成した。

実施例２ 有機ビヒクルの組成及びオクチル酸亜鉛の洛を下記の通
りとする以外は実施例１と同様にして導体ペーストを作
成した。

エチルセルロースの２５％テルピネオール溶液１６部 ジブチルフタレート　　　　　　　　　４部ブチルカル
ピトールアセテート オクチル酸亜鉛溶液　　　　　　　　　２部実施例３ 有機ビヒクルの組成及びオクチル酸亜鉛の最を下記の通
りとする以外は実施例１と同様にして導体ペーストを作
成した。

エチルセルロースの２５％テルピネオール溶液１４部 ジブチルフタレート　　　　　　　　　４部オクチル酸
亜鉛溶液　　　　　　　　４部比較例１ 有機ビヒクルの組成を下記の通りとし、オクチル酸亜鉛
を配合しない以外は実施例１と同様にして導体ペースト
を作成した。

エチルセルロースの２５％テルピネオール溶液２４部 ジブチルフタレート　　　　　　　　　４部ブチルカル
ごトールアセテ−１へ９部 尚、上記実施例及び比較例において、ビヒクルはペース
トの粘度が剪断速度４Ｓ−１においてほぼ２００００Ｐ
ａ　−　ｓとなるよう配合したものである。

実施例１〜３及び比較例１で得た導体ペーストについて
それぞれ剪断速度が０．４ｓ−’のとき及び４０Ｓ４の
ときの粘度を測定し、その比（以下０．４Ｓ”　／４０
　ｓ−１粘度比という。）を、ペースト中の無機成分の
比率と共に表１に示した。

表１ 一般に導体ペーストの場合、パターン解像度が良好でか
つ凹凸のない焼成膜を形成するために好適な０．４　ｓ
−１／４０　ｓ−’粘度比はほぼ６〜１５である。比較
例１のような粘度比の高いペーストの場合、従来の方法
ではビヒクル量を増加させて粘度比を低下させるが、そ
の結果として無機成分の含有率が低くなるために焼成膜
が薄くポーラスとなり、導電性、半田付は性、接着強度
が損われて実用上極めて不都合である。しかし本発明で
は、オクチル酸亜鉛を添加した実施例１〜３のペースト
は、無添加の比較例１に比べてビヒクル量が少ないにも
かかわらず粘度比が大幅に減少しており、少量の添加で
印刷適性が理想的に調整されたことがわかる。

実施例４ ガラス粉末　　　　　　　　　　　　９０部Ａｌ２Ｏ３
粉末　　　　　　　　　　１０部エチルヒドロキシエチ
ルセルロースの２２％ＴＰ　Ｂ　（２，２，４−トリメ
チル１，３−ベンタンジオールモノイソブチレート）溶
液　　　　１６部Ｔ　Ｐ　８　　　　　　　　　　　　
　　　　２４部オクチル酸亜鉛溶液　　　　　　　　１
部（Ｚｎ含量１５±０．５％） 上記組成の厚膜誘電体ペーストを作成した。

実施例５ Ｔ　Ｐ　８を１９部、オクチル酸亜鉛溶液を４部とする
以外は実施例４と同様にして誘電体ペース］−を作成し
た。

比較例２ ＴＰＢを２８部とし、オクチル酸亜鉛溶液を配合しない
以外は実施例４と同様にして誘電体ペーストを作成した
。

上記実施例及び比較例において、ＴＰＢはペーストの粘
度が剪断速度４Ｓ−１においてほぼ２００００ｐａ−ｓ
となるよう配合したものである。

実施例４．５及び比較例２で得た誘電体ペーストについ
て、実施例１〜３と同様に０．４　ｓ’　／４０５−１
粘度比を調べ、ペースト中の無機成分の比率と併せて表
２に示した。

表２ 一般に誘電体ペーストの場合、パターン解像度が良好で
かつピンホールや凹凸のない焼成膜を形成するためには
０．４　ｓ−’　／４０　ｓ’粘度比がほぼ３〜１５で
あることが望ましい。表２から明らかなように、比較例
２のペーストは粘度比が非常に高いが、オクチル酸亜鉛
を配合した実施例４．５では、ビヒクル量が減少し無機
含量が増加しているにもかかわらず粘度比が著しく減少
しており、印刷適性が適切に調整されたことがわかる。

実施例６ ガラス粉末　　　　　　　　　　　　９０部金属酸化物
粉末　　　　　　　　　　１０部エチルヒドロキシエチ
ルセルロースの２２％ＴＰＢ溶液　　　　　　　　　　
　　　１１部Ｔ　Ｐ　Ｂ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　２０部オクチル酸亜鉛溶液　　　　　　　　４
部（Ｚｎ含量１５±０．５％） 上記組成の厚膜誘電体ペーストを作成した。

実施例７〜１３ オクチル酸亜鉛溶液にかえてそれぞれオクチル酸カルシ
ウム溶液（日本化学産業株式会社製ニッカオクチックス
Ｃａ　　５％）、オクチル酸ジルコニウム溶液（同ニッ
カオクチックスＺｒ１２％）、オクチル酸鉛溶液（同ニ
ッカオクヂックスＰｂ２Ｏ％）、ナフテン酸亜鉛溶液（
同ナフチツク７．２％８％〉、ナフテン酸鉛溶液（同ナ
フチツクスＰｂ２４％）を表３に示す量で配合する以外
は実施例６と同様にして誘電体ペーストを作成した。但
しＴＰＢの但は塩の配合量に応じて適宜調節した。

比較例３ ＴＰＢを３２部とし、オクチル酸亜鉛を配合しない以外
は実施例６と同様にして誘電体ベーストを作成した。

実施例７〜及び比較例３で得た誘電体ペーストについて
、０．４　ｓ−’　／４０　ｓ−’粘度比を調べ、ペー
スト中の無機成分の比率と併せて表３に示した。

表３ 実施例１４〜１８ Ａ（＋　／Ｐｄ混合粉末　　　　　　　　１００部Ｂ１
２Ｏ３粉末　　　　　　　　　　２部Ｍｎ０ｚ粉末　　
　　　　　　　　　１部エチルセルロースの１２％テル
ピネオール溶液１４部 ジブチルフタレート　　　　　　　０〜８部からなる組
成物にオクチル酸亜鉛溶液（Ｚｎ含吊１５±０．５％）
及びオクチル酸鉛溶液（Ｐｂ含置場２０±０２％）を表
４に示す配合比で添加し厚膜導体ペーストを作成した。

比較例４ オクチル酸塩のかわりにガラス粉末１部を配合する他は
実施例１４〜１８と同様にして導体ペーストを作成した
。

実施例１４〜１８及び比較例４の導体ペーストをアルミ
ナ基板上にスクリーン印刷し、乾燥後ピーク温度８５０
℃で焼成し、得られた導体膜の接着強度と半田濡れ性を
調べ、ペーストの０，４　ｓ−’　／４０　ｓ−’粘度
比と共に表４に示した。

表４ （ａ−２，５＞÷２．５　ｘｌｏｏ　（％）効果 以上の説明及び実施例から明らかなように、金属有機酸
塩をペースト中に添加することにより、ペーストの無機
成分の含有率を低下させることなく、高密度、高精度の
パターン形成を行うのに好適な粘度特性に調整すること
ができる。従って印刷適性の良好な厚膜ペーストを得る
ことが極めて容易になると同時に厚い焼成膜が形成され
るから、１層乃至２層の重ね印刷で充分実用に耐える、
電気的・物理的特性の優れた導体、誘電体、又は抵抗体
層が得られ、信頼性の高い回路部品を製造することがで
きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　導電性金属粉末、金属酸化物粉末及びガラス粉末か
   ら選択される１種又は２種以上の粉末を有機ビヒクル中
   に分散させてなるペーストに、可溶性の金属有機酸塩を
   添加することを特徴とする厚膜ペースト。 ２　金属有機酸塩がオクチル酸金属塩及びナフテン酸金
   属塩から選択される１種又は２種以上である特許請求の
   範囲第１項記載の厚膜ペースト。 ３　有機金属酸塩の金属成分が亜鉛、カルシウム、ジル
   コニウム、鉛、銅又はカドミウムである特許請求の範囲
   第２項記載の厚膜ペースト。