JP4929653B2

JP4929653B2 - 導電性ペーストおよびそれを用いた配線基板

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Publication number: JP4929653B2
Application number: JP2005254385A
Authority: JP
Inventors: 隆春日; 浩平下田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: TW200717544A; JP2007066824A; WO2007026812A1

Description

本発明は、基板上に導体配線を形成する際に用いられる導電性ペースト、および当該導電性ペーストを用いて得られる配線基板に関する。

固形分として主に銀粉末等の金属粉末を含有する導電性ペーストは、良好な導電性を示すことから、電子機器部品に幅広く使用されており、例えば、配線基板の電気回路を形成する場合に導電路として使用されている。例えば、この導電性ペーストを、スクリーン印刷法等の種々の印刷方法により、セラミックやガラス基板等にパターニングして塗布し、次いで、高温で焼結することにより、導体配線が形成される。

導電性ペーストとしては、熱硬化性樹脂と、その硬化剤と、金属粉末と、溶剤とを含むものが一般的に使用される。また、金属粉末としては、銀粉末が一般的に使用されており、当該銀粉末としては、種々の形状を有するものが使用されるが、特に、接触面積を大きくして、導体配線等の導電性を向上させるとの観点から、鱗片状の銀粉末が好適に使用される。

ここで、導電性ペーストにより、基板上に形成される導体配線においては、高い導電性が要求されるため、導電性ペーストの導電性を向上させる必要がある。また、導電性ペーストが使用される電子機器部品の高密度化を図るためには、微細な配線パターン（または、ファインパターン）を効率よく形成する必要がある。そこで、導電性を向上させるとともに、ファインパターンの形成精度を向上させるための導電性ペーストが開示されている。

例えば、銀粉末（Ａ）、カーボン粉（Ｂ）、結合剤（Ｃ）、および溶剤（Ｄ）を主成分とし、銀粉末（Ａ）とカーボン粉（Ｂ）との配合割合が、重量比Ａ／Ｂにおいて、Ａ／Ｂ＝９９．９／０．１〜９３／７、銀粉末（Ａ）、カーボン粉（Ｂ）と、結合剤（Ｃ）との配合割合が、重量比（Ａ＋Ｂ）／Ｃにおいて、（Ａ＋Ｂ）／Ｃ＝８３／１７〜９３／７であり、かつ、Ｅ型回転粘度計により、２５℃で測定した、ずり速度２ｓｅｃ^−１における粘度（Ｖ_２）とずり速度２０ｓｅｃ^−１における粘度（Ｖ_２０）との比であるＶ_２／Ｖ_２０で表される揺変度（チクソ性）が３．３以下である導電性ペーストが提案されている。この導電性ペーストは、銀粉末に、少量のカーボン粉を配合しているため、導電性ペーストを塗布することにより形成された導電膜の体積抵抗率が１×１０^−４Ω・ｃｍ未満となり、高い導電性を得ることができると記載されている。また、従来の導電性ペーストに比し、銀粉末の配合量を少なくすることができるため、レベリング性能が向上し、印刷により配線パターンを形成する際に、印刷作業性が向上すると記載されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２８０２６２２号公報

一般に、配線用途に用いられる導電性ペーストでは、配線抵抗を低く抑えたいという要求が強い。そして、配線抵抗を低くするためには、配線幅を広く取ることが効果的であるが、設計上、配線幅を広くすることが困難な場合が多く、むしろ配線幅を細くしたいという要望が強くなっている。従って、配線抵抗を低くするためには、導電性ペーストの体積抵抗率を下げることに加えて、膜厚を厚く塗布することが必要となる。また、導電性ペーストにおいて、高い導電性を得るためには、十分な焼結が必要となるが、一般に、導電性ペーストでは、乾燥、焼結時の収縮が大きく、焼結後の厚みは、塗布時の厚みの約２０％程度に収縮してしまう。従って、乾燥、焼結時の収縮を抑制するためには、導電性ペースト全体に対する金属粉末の配合量を多くする必要がある。

しかし、上記従来の導電性ペーストにおいては、揺変度を３．３以下にするために、銀粉末の配合量を抑えているため、導電性ペースト自体の体積抵抗率が高くなる。また、揺変度が３．３以下であるため、レベリングの働きが強く、膜厚を厚くすることが困難になり、配線抵抗が高くなる。従って、上記従来の導電性ペーストでは、高い導電性を得ることができず、低い配線抵抗が要求される配線用途に対応できないという問題があった。

また、近年、導体配線において、配線幅（または、ライン幅）／配線間隔（または、ライン間隔）の微細化が、１００／１００μｍ以下まで進行しており、ファインパターンの形成精度を向上させる必要がある。しかし、上記従来の導電性ペーストにおいては、上述のごとく、揺変度が３．３以下と低いため、スクリーン印刷法等により、配線基板上にファインパターンを形成する際に、塗布されたペーストが垂れやすくなり、印刷性が低下する。従って、上記従来の導電性ペーストでは、１００μｍ以下のファインパターンを精度よく形成することが困難であるという問題が生じていた。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、高導電性を有するファインパターンの形成精度に優れた導電性ペーストおよびそれを用いた配線基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、銀粉末、カーボン粉、バインダー樹脂、および溶剤を主成分とする導電性ペーストにおいて、Ｅ型回転粘度計により、２５℃で測定した回転数１ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_１ｒｐｍ）と回転数１０ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_{１０ｒｐｍ}）との比（Ｖ_１ｒｐｍ／Ｖ_{１０ｒｐｍ}）で表される揺変度が３．４以上であり、回転数１ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_１ｒｐｍ）が６００Ｐａ・ｓ以下であって、溶剤の沸点が２００℃以上であって、バインダー樹脂として分子量が３００００以上のバインダー樹脂が配合され、銀粉末が、平均粒径が０．５μｍ〜２０μｍの鱗片状銀粉末と、平均粒径５０ｎｍ以下の球状銀粉末からなり、カーボン粉の一次粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下であるとともに、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ ^２／ｇ以上であることを特徴とする。

同構成によれば、銀粉末の配合量を抑える必要がなくなるため、導電性ペーストの体積抵抗率を低減することが可能になる。また、膜厚を厚くすることが可能になるため、配線抵抗を低くすることが可能になる。従って、高導電性を有し、低い配線抵抗が要求される配線を形成することが可能になる。

また、スクリーン印刷法等により、配線基板上にファインパターンを形成する際に、塗布されたペーストの垂れやにじみの発生を効果的に抑制することが可能になる。従って、最適なレベリング性能を維持した状態で、１００μｍ以下のファインパターンの形成精度を向上させることが可能になるため、結果として、印刷性が向上することになる。さらに、導電性ペーストをスクリーン印刷する際に、スクリーン版からの導電性ペーストの版抜け性を良くすることができ、印刷作業性が向上することになる。
また、沸点の高い溶剤を使用することにより、例えば、スクリーン印刷によりファインパターンを形成する際に、導電性ペーストの耐乾燥性が向上し、スクリーン版の目詰まりを起こしにくくなるため、連続印刷を行う際にもファインパターンの形成精度を向上させることが可能になる。
また、平均粒径が０．５μｍ〜２０μｍの鱗片状銀粉末を使用することにより、接触抵抗を小さくして、導体配線等の導電性をさらに向上させることができる。また、スクリーン版への目詰まり等を防止して、かすれや切れの異常印刷が発生するのを防止することができる。また、平均粒子径５０ｎｍ以下の球状銀粉末を使用することにより、ファインパターンを、かすれ、切れ、にじみ等の印刷異常を生じることなく、さらに再現性良く印刷することができる。また、銀粉末の充填密度を高めて、導体配線等の導電性をさらに向上させることができる。
また、カーボン粉の凝集を防止して、高分散性を維持し、ペースト中のカーボン粉の分散を均一にして、局所的な体積抵抗の上昇を抑制することにより、導電性を向上させることが可能になる。また、高導電性を有するファインパターンを精度良く形成するための揺変度を適切に維持することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導電性ペーストであって、鱗片状銀粉末と球状銀粉末の配合割合が、重量比で９９：１〜８０：２０であることを特徴とする。

同構成によれば、球状銀粉末による、充填密度の向上効果、および、かすれ、切れ、にじみ等の印刷異常を防止する効果と、鱗片状銀粉末による、接触抵抗を低減し、導体配線等の導電性を向上させる効果を、より一層向上させることが可能になる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の導電性ペーストであって、銀粉末とカーボン粉の配合割合が、重量比で９９．９：０．１〜９７：３であるとともに、銀粉末とバインダー樹脂の配合割合が、重量比で８５：１５〜９７：３であることを特徴とする。

同構成によれば、導電性の向上効果による高導電性と、高導電性を有するファインパターンを精度良く形成するための揺変度を適切に維持できるとともに、良好な印刷作業性を維持することが可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の導電性ペーストであって、バインダー樹脂が、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、フェノール樹脂、またはこれらの混合物であることを特徴とする。

同構成によれば、良好な印刷性、および低い配線抵抗を維持した状態で、使用目的、使用環境、硬化温度等に適した樹脂を、バインダー樹脂として、適宜、選択することが可能になる。

請求項５に記載の発明は、基材上に、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の導電性ペーストを印刷し、配線を形成したことを特徴とする配線基板である。

同構成によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の導電性ペーストを使用するため、例えば、スクリーン印刷等の方法により、基材上に、高導電性を有する配線が形成された配線基板を得ることができる。

また、本発明の請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の導電性ペーストは、導電性ペーストの印刷作業性、および印刷性を向上させることができるとともに、高導電性を有するファインパターンの形成精度に優れるという特性を備えている。従って、請求項６に記載の発明のように、請求項５に記載の配線基板であって、基材上に、配線の幅が１００μｍ以下のファインパターンが形成される配線基板に好適に使用される。

なお、この場合、配線基板上の全ての配線の幅を１００μｍ以下にする必要はなく、本発明の配線基板は、幅が１００μｍ以下の配線を含むものであれば良い。

本発明によれば、高導電性を有し、低い配線抵抗が要求されるファインパターンを、精度良く形成することが可能になる。また、高導電性を有するファインパターンを精度良く形成するための揺変度を適切に維持することが可能になる。

以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。本発明の導電性ペーストは、銀粉末、カーボン粉、バインダー樹脂、および溶剤を主成分としている。また、本発明の導電性ペーストは、Ｅ型回転粘度計により、２５℃でローターＮｏ．７を用いて測定した回転数１ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_１ｒｐｍ）と回転数１０ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_{１０ｒｐｍ}）との比（Ｖ_１ｒｐｍ／Ｖ_{１０ｒｐｍ}）で表される揺変度（チクソ性）が、３．４以上（好ましくは、４．０以上）であるものを使用する構成としている。このような揺変度においては、銀粉末の配合量を抑える必要がなくなるため、導電性ペーストの体積抵抗率を低減することが可能になる。また、膜厚を厚くすることが可能になるため、配線抵抗を低くすることが可能になる。従って、高導電性を有し、低い配線抵抗が要求される配線を形成することが可能になる。

また、このような揺変度を有する導電性ペーストを使用することにより、スクリーン印刷法等により、配線基板上にファインパターンを形成する際に、塗布されたペーストの垂れやにじみの発生を効果的に抑制することが可能になる。従って、最適なレベリング性能を維持した状態で、１００μｍ以下のファインパターンの形成精度を向上させることが可能になるため、結果として、印刷性が向上することになる。

また、本発明の導電性ペーストは、Ｅ型回転粘度計により、２５℃でローターＮｏ．７を用いて測定した回転数１ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_１ｒｐｍ）が６００Ｐａ・ｓ以下（好ましくは、４５０Ｐａ・ｓ以下）のものを使用する構成としている。これは、導電性ペーストの粘度が高すぎると、導電性ペーストをスクリーン印刷する際に、スクリーン版からの導電性ペーストの版抜け性が悪くなり、印刷作業性が低下するからである。

導電性フィラーとしては、銀粉末、白金粉末、金粉末、銅粉末、ニッケル粉末、およびパラジウム粉末等の金属粉末や、カーボンブラック、グラファイト粉等のカーボン粉が使用できるが、このうち、本発明においては、導電性やコスト等の観点から、銀粉末を主体とし、当該銀粉末に少量のカーボン粉を併用して使用する構成としている。

本発明の銀粉末には、鱗片状銀粉末と、球状銀粉末の２種類が使用される。このうち、鱗片状銀粉末としては、互いに直行する３方向（長さ方向、幅方向、厚み方向）の大きさのうち、１方向（厚み方向）の大きさが、他の２方向（長さ方向、幅方向）における大きさの最大値の、約１／２以下、特に、１／５０から１／５である平板状（鱗片状）を有しており、平均粒径が、０．５μｍ〜５０μｍである銀粉末を用いることができる。ここで、平均粒径が０．５μｍ未満では、鱗片状銀粉末による、接触抵抗を小さくする効果が得られないため、導体配線等の導電性が低下する。また、５０μｍを超える場合は、例えば、導電性ペーストをスクリーン印刷に使用した場合に、鱗片状銀粉末が、細かい開口径からなるメッシュを有するスクリーン版に目詰まりする場合があり、配線にかすれや切れ等の印刷異常が生じてしまう。なお、平均粒子径とは、５０％粒径（Ｄ_５０）を指し、レーザードップラー法を応用した粒度分布測定装置（日機装（株）製、ナノトラック（登録商標）粒度分布測定装置ＵＰＡ−ＥＸ１５０）等により測定できる。

また、鱗片状銀粉末の平均粒径は、接触抵抗を小さくして、導体配線等の導電性をさらに向上させることと、スクリーン版への目詰まり等を防止して、かすれや切れの印刷異常が発生するのを防止するという観点から、上述の範囲内において、特に、０．５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。鱗片状銀粉末としては、液相還元法、気相成長法等の、従来周知の、種々の方法によって製造したものが、いずれも使用できる。

球状銀粉末としては、短径と長径の比が１／１〜１／２である真球状ないし楕円球状を有し、上述の粒度分布測定装置等により測定した平均粒径が、１μｍ以下である銀粉末を用いることができる。平均粒径が１μｍを超えると、球状銀粉末による、銀粉末の充填密度を高める効果が得られないため、導体配線等の導電性が低下する。

なお、球状銀粉末の平均粒径は、ファインパターンを、かすれ、切れ、にじみ等の印刷異常を生じることなく、さらに再現性良く印刷することや、銀粉末の充填密度を高めて、導体配線等の導電性をさらに向上させるという観点から、上述の範囲内において、特に、５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

また、球状銀粉末の平均粒径の下限については、特に限定されず、理論上、金属としての導電性を有し得る最小の粒径のものまでは、使用することが可能であるが、実用上は、１ｎｍ以上であることが好ましい。球状銀粉末としては、液相還元法、気相成長法等の、従来周知の、種々の方法によって製造したものが、いずれも使用できる。特に、水等の分散媒体中で、銀のイオンを還元して、球状に析出させる、いわゆる、液層還元法によって製造された球状銀粉末が、粒径の揃った球形を有するため、特に、好ましい。

より具体的には、水もしくは水と低級アルコールの混合物に水溶性の銀化合物を加えて溶解し、その後、還元剤と表面処理剤を溶解した水溶液を加え、３０℃以下で攪拌することにより作製できる。

例えば、純水とエタノールを等量で混合した液に硝酸銀を溶解し、アンモニア水を加えてｐＨを１１．３に調整し、溶液を透明にする。次いで、別に純水とエタノールを等量で混合した液に、還元剤としてＬ−アスコルビン酸、分散剤としてポリアクリル酸を溶解する。なお、分散剤を使用するのは、還元反応により析出する銀の微粒子の析出反応の進行を緩やかに制御することにより、複数個の微粒子が凝集して大粒径化するのを防止するためである。次いで、還元剤と分散剤を溶解した溶液を２５℃に保ち、当該溶液を攪拌しながら、先に作製した硝酸銀の溶液を徐々に滴下することにより、銀の微粒子を析出させ、その後、洗浄回収することにより、平均粒径２０ｎｍの球状銀粉末を得ることができる。

また、球状銀粉末による、充填密度の向上効果、および、かすれ、切れ、にじみ等の印刷異常を防止する効果と、鱗片状銀粉末による、接触抵抗を低減し、導体配線等の導電性を向上させる効果を、より一層向上させるとの観点から、鱗片状銀粉末と球状銀粉末の配合割合は、重量比で９９：１〜８０：２０であることが好ましい。

また、本発明のカーボン粉には、当該カーボン粉の凝集を防止し、高分散性を維持するとの観点から、一次粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下のものが使用される。なお、カーボン粉の一次粒子の平均粒径は、１０ｎｍ〜４０ｎｍが好ましい。

カーボン粉のＢＥＴ比表面積は、使用するカーボン粉の高分散性を維持し、ペースト中のカーボン粉の分散を均一にして、局所的な体積抵抗の上昇を抑制することにより、導電性を向上させ、また、上述した、高導電性を有するファインパターンを精度良く形成するための揺変度を適切に維持する観点から、５０ｍ^２／ｇ以上である必要がある。また、ＢＥＴ比表面積の上限については特に限定されないが、１３００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。ＢＥＴ比表面積が、この上限値を超えると、カーボン粉の平均粒径が小さくなりすぎて、却って凝集させないで取り扱うことが困難になるからである。

また、導電性の向上効果による高導電性と、高導電性を有するファインパターンを精度良く形成するための揺変度を適切に維持するとの観点から、銀粉末（即ち、鱗片状銀粉末と球状銀粉末）とカーボン粉の配合割合は、重量比で９９．９：０．１〜９７：３であることが好ましい。カーボン粉の配合割合が、０．１重量％よりも低いと、上述した、カーボン粉による導電性の向上効果が発揮されず、また、３重量％よりも高いと、却って、導電性が悪化してしまうためである。

バインダー樹脂としては、有機絶縁性樹脂が使用され、当該有機絶縁性樹脂としては、熱処理後に導電膜中に残存することを考慮して、耐熱性樹脂であることが好ましい。この耐熱性樹脂としては、例えば、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ポリベンズオキサゾール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂等を挙げることができる。これらの耐熱性樹脂は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせてバインダー樹脂として使用することができる。

また、上述の良好な印刷性、および低い配線抵抗を維持した状態で、使用目的、使用環境、硬化温度等に適した耐熱性樹脂を、バインダー樹脂として、適宜、選択することが可能である。例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、フェノール樹脂、またはこれらの混合物を使用することができる。

また、エポキシ樹脂としては、ポリフェノール型エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型、Ｆ型、ＡＤ型等）、フェノールおよびクレゾール型エポキシ樹脂（ノボラック型等）、ポリオールのグルシジルエーテル型エポキシ樹脂、ポリアッシドのグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ポリアミンのグリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、および複素環式エポキシ樹脂等の、種々のタイプの熱硬化性エポキシ樹脂が、いずれも使用可能である。特に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が好ましい。

また、導電性の向上効果による高導電性を適切に維持するとともに、良好な印刷作業性を維持するとの観点から、銀粉末（即ち、鱗片状銀粉末と球状銀粉末）とバインダー樹脂の配合割合は、重量比で８５：１５〜９７：３であることが好ましい。銀粉末の配合割合が、８５重量％よりも低いと、上述した、銀粉末による導電性の向上効果が発揮されず、また、９７重量％よりも高いと、銀粉末の配合量に比し、バインダー樹脂の配合量が少なすぎるため、導電性ペーストをスクリーン印刷する際の、印刷作業性が低下するからである。

また、本発明の導電性ペーストには、上述の各成分に加えて、バインダー樹脂を硬化させるための硬化剤、溶剤、その他添加剤等を含有することができる。エポキシ樹脂用の硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤、ポリアミノアミド系硬化剤、酸および酸無水物系硬化剤、塩基性活性水素化化合物、第３アミン類、イミダゾール類等、従来公知の種々の硬化剤の中から、組み合わせるエポキシ樹脂に適したものを、適宜、選択して使用することができる。また、ポリエステル用の硬化剤としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート系硬化剤、ポリイソシアネート系硬化剤等のイソシアネート化合物等、従来公知の種々の硬化剤の中から、組み合わせるポリエステルに適したものを、適宜、選択して使用することができる。

ただし、導電性ペーストは、耐熱温度の低い、汎用性のある材料からなる基材やチップ等を組み合わせて用いることを考慮すると、２００℃以下の温度域で硬化することが好ましく、そのため、２００℃以下の所定の温度で、バインダー樹脂を硬化反応させることができる硬化剤を、適宜、選択して使用することが好ましい。なお、硬化剤は、バインダー樹脂の理論当量分、配合すれば良い。

溶剤としては、バインダー樹脂が可溶であり、ペーストを塗布する基材に対して非腐食性であり、かつ、揮発性の低いものを用いると、耐乾燥性が向上し、印刷作業性が良くなる。従って、これらの特性を維持する観点から、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオール、フタル酸ジエチル等の有機溶媒が好適である。また、スクリーン印刷でパターンを形成する際には、ブチルカルビトールアセテート、ターピネオール等の、沸点が２００℃以上であり、揮発しにくいものが好ましい。このような沸点の高い溶剤を使用することにより、例えば、スクリーン印刷によりファインパターンを形成する際に、導電性ペーストの耐乾燥性が向上し、スクリーン版の目詰まりを起こしにくくなるため、連続印刷を行う際にもファインパターンの形成精度を向上させることが可能になる。

また、本発明においては、導電性ペーストのレオロジーを調整するために、従来、導電性ペーストに用いられているレベリング剤、可塑剤等の各種添加剤を使用することができる。例えば、スクリーン印刷等により連続印刷を行う際には、耐乾燥性が重要な特性となるが、可塑剤を添加することにより、耐乾燥性を向上させることができる。この可塑剤としては、例えば、フタル酸誘導体、イソフタル酸誘導体、テトラヒドロフタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、マレイン酸誘導体、フマル酸誘導体、トリメリット誘導体、ピロメリット誘導体、ステアリン酸誘導体、オレイン酸誘導体、イタコン酸誘導体、リシノール誘導体、水素添加ヒマシ油およびその誘導体が好適に使用できる。

また、本発明の導電性ペーストは、例えば、基材（ガラス基材等）の上に、高導電性を有する配線や電極等の電気回路を形成する場合に好適に使用される。より具体的には、本発明の導電性ペーストを、従来、公知の印刷方法（特に、好ましくはスクリーン印刷法）により、基材上にパターニングにより塗布して印刷し、次いで、高温で焼成することにより、基材上に所望の配線や電極等の電気回路が形成された配線基板を得ることができる。

また、本発明の導電性ペーストは、上述のごとく、導電性ペーストの印刷作業性、および印刷性を向上させることができるとともに、高導電性を有するファインパターンの形成精度に優れるという特性を備えている。従って、本発明の導電性ペーストは、基材上に複数の配線が形成された配線基板を製造する場合であって、導電性が高く、配線の幅（ライン幅）が１００μｍ以下のファインパターンを形成する場合に好適に使用される。

以下に、本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

（実施例１）
表１に示す量のブチルカルビトールアセテートに、表１に示す種類、および量の鱗片状銀粉末（福田金属箔粉工業（株）製、商品名ＡｇＣ−Ｌ）と、球状銀粉末と、ポリエステル（ユニチカ（株）製、商品名ＵＥ−３５００、分子量３００００）と、ポリエステル用硬化剤（旭化成ケミカルズ（株）製、商品名デュラネートＭＦ−Ｋ６０Ｘ）と、カーボン粉（ライオン（株）製、商品名カーボンＥＣＰ６００ＪＤ）とを混合し、三本ロールにより混練して、導電性ペーストを作製した。この際、作製した導電性ペーストにおいて、常態における外観の異常等は観察されなかった。

（揺変度評価）
次いで、作製した導電性ペーストの、回転数１ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_１ｒｐｍ）と回転数１０ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_{１０ｒｐｍ}）の測定を行い、粘度比（Ｖ_１ｒｐｍ／Ｖ_{１０ｒｐｍ}）で表される揺変度（チクソ性）を計算した。なお、粘度は、Ｅ型回転粘度計（東機産業（株）製、ＴＶ−２０型粘度計コンプレートタイプ（ＴＶＥ−２０Ｈ））により、ローターＮｏ．７を用いて常温（２５℃）にて測定した。

（体積抵抗率評価）
次に、作製した導電性ペーストを、ドクターブレードを用いて、ガラス基材（旭硝子（株）製、ＰＤ２００）の上に、幅５０ｍｍ×長さ８０ｍｍで塗布して製膜し、溶剤を乾燥させた後、恒温槽に入れて、２００℃で３０分間、焼成して、導電膜を形成した。次いで、この導電膜の体積抵抗率を、抵抗率測定計（三菱化学（株）製、商品名ロレスタ）を用いて測定した。なお、評価の基準は、体積抵抗率が５．０×１０^−５Ω・ｃｍを基準値として、この基準値以下のものを導電性良好、基準値を超えたものを導電性不良とした。

（印刷性評価）
また、作製した導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷機（ニューロング（株）製、ＬＳ−１５０ＴＶＡ）により、ガラス基材（旭硝子（株）製、ＰＤ２００）の上に、ライン幅１００μｍ、スペース幅１００μｍ、長さ２５ｍｍのパターンを印刷し、配線を形成した。なお、このスクリーン印刷には、ＳＵＳ４００メッシュ（径２３μｍ、目開き４１μｍ）のスクリーン版（東京プロセスサービス（株）製）を使用した。

次いで、導電性ペーストの印刷性についての評価を行った。より具体的には、上述のスクリーン印刷時における、配線の切れ、かすれ、垂れ、にじみ等の欠陥の有無を目視により観察した。評価指標は、○：欠陥が見られず、印刷性が良好、×：欠陥が見られ、印刷性が不良で行った。

（配線抵抗評価）
また、形成した配線の抵抗（配線抵抗）を、四端子法により測定した。なお、評価の基準は、配線抵抗が３．０Ωを基準値として、この基準値以下のものを配線抵抗が良好、基準値を超えたものを配線抵抗が不良とした。以上の結果を表１に示す。

（実施例２）
表１に示す量のブチルカルビトールアセテートに、表１に示す種類、および量の鱗片状銀粉末（福田金属箔粉工業（株）製、商品名ＡｇＣ−２３９）と、球状銀粉末と、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート１２５６、分子量５３０００、およびジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート１０１０、分子量５５００）と、エポキシ樹脂用硬化剤（エアープロダクツジャパン（株）製、商品名サンマイドＬＨ２１０）と、カーボン粉（ライオン（株）製、商品名ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ）とを混合し、三本ロールにより混練して、導電性ペーストを作製した。この際、作製した導電性ペーストにおいて、常態における外観の異常等は観察されなかった。

そして、上述の実施例１と同様にして、導電膜、および配線を形成し、揺変度評価、体積抵抗率評価、印刷性評価、および配線抵抗評価を行った。その結果を表１に示す。

（実施例３）
表１に示す量のブチルカルビトールアセテートに、表１に示す種類、および量の鱗片状銀粉末（福田金属箔粉工業（株）製、商品名ＡｇＣ−２３９）と、球状銀粉末と、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート１２５６、分子量５３０００、およびジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート１０１０、分子量５５００）と、エポキシ樹脂用硬化剤（エアープロダクツジャパン（株）製、商品名サンマイドＬＨ２１０）と、カーボン粉（ライオン（株）製、商品名カーボンＥＣＰ６００ＪＤ）とを混合し、三本ロールにより混練して、導電性ペーストを作製した。この際、作製した導電性ペーストにおいて、常態における外観の異常等は観察されなかった。

（比較例１）
カーボン粉（ライオン（株）製、商品名カーボンＥＣＰ６００ＪＤ）を配合しなかったこと以外は、上述の実施例１と同様にして、導電性ペーストを作製し、導電膜、および配線を形成し、揺変度評価、体積抵抗率評価、印刷性評価、および配線抵抗評価を行った。その結果を表１に示す。なお、作製した導電性ペーストにおいて、常態における外観の異常等は観察されなかった。

（比較例２）
表１に示す量のブチルカルビトールアセテートに、表１に示す種類、および量の鱗片状銀粉末（福田金属箔粉工業（株）製、商品名ＡｇＣ−Ｌ）と、球状銀粉末と、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート１２５６、分子量５３０００、およびジャパンエポキシレジン（株）製、商品名エピコート１０１０、分子量５５００）と、エポキシ樹脂用硬化剤（エアープロダクツジャパン（株）製、商品名サンマイドＬＨ２１０）と、カーボン粉（ライオン（株）製、商品名カーボンＥＣＰ６００ＪＤ）とを混合し、三本ロールにより混練して、導電性ペーストを作製した。この際、作製した導電性ペーストにおいて、常態における外観の異常等は観察されなかった。

表１から判るように、実施例１〜３、および、比較例１〜２のいずれの場合においても、体積抵抗値が、評価の基準値である５．０×１０^−５Ω・ｃｍ以下となり、良好な導電性を示した。しかし、回転数１ｒｐｍにおける粘度と回転数１０ｒｐｍにおける粘度との比で表される揺変度が３．４以上であり、回転数１ｒｐｍにおける粘度が６００Ｐａ・ｓ以下である実施例１〜３においては、いずれの場合においても、配線抵抗が、評価の基準値である３．０Ω以下となり、良好な配線抵抗を示したのに対し、比較例１においては、配線抵抗が上述の基準値である３．０Ωを超え、良好な配線抵抗が得られていない。また、比較例２においては、形成された配線に切れが生じており、配線抵抗を測定することができなかった。即ち、比較例２の配線抵抗は、実施例１〜３、比較例１よりも大きいことが示された。以上より、実施例１〜３における導電性ペーストを使用することにより、高導電性を有し、低い配線抵抗が要求される配線を形成することができることが判る。

また、実施例１〜３においては、いずれの場合においても、配線形成性が良好であり、最適なレベリング性能を維持した状態で、１００μｍ幅のファインパターンの形成精度を向上させることができ、優れた印刷性を有することが判る。一方、比較例１においては、形成された配線ににじみが生じており、配線形成性が不良であることが判る。また、比較例２においては、上述のごとく、形成された配線に切れが生じており、配線形成性が不良であることが判る。

なお、比較例１においては、実施例１において配合されているカーボン粉が配合されていないため、局所的な体積抵抗の上昇を抑制し、最適な揺変度（即ち、３．４以上）を維持することができず、良好な配線抵抗、および配線形成性が得られなかったものと考えられる。また、比較例２においては、回転数１ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_１ｒｐｍ）が６００Ｐａ・ｓよりも大きいため、導電性ペーストをスクリーン印刷する際に、スクリーン版からの導電性ペーストの版抜け性が悪くなり、レベリング性能が著しく低下し、形成された配線に切れが生じたため、良好な配線抵抗、および配線形成性が得られなかったものと考えられる。

本発明の活用例としては、高導電性を必要とする配線基板上に電気回路を形成する際に用いられる導電性ペーストが挙げられる。

Claims

銀粉末、カーボン粉、バインダー樹脂、および溶剤を主成分とする導電性ペーストにおいて、Ｅ型回転粘度計により、２５℃で測定した回転数１ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_１ｒｐｍ）と回転数１０ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_{１０ｒｐｍ}）との比（Ｖ_１ｒｐｍ／Ｖ_{１０ｒｐｍ}）で表される揺変度が３．４以上であり、前記回転数１ｒｐｍにおける粘度（Ｖ_１ｒｐｍ）が６００Ｐａ・ｓ以下であって、
前記溶剤の沸点が２００℃以上であって、
前記バインダー樹脂として分子量が３００００以上のバインダー樹脂が配合され、
前記銀粉末が、平均粒径が０．５μｍ〜２０μｍの鱗片状銀粉末と、平均粒径５０ｎｍ以下の球状銀粉末からなり、
前記カーボン粉の一次粒子の平均粒径が５０ｎｍ以下であるとともに、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ ^２／ｇ以上であることを特徴とする導電性ペースト。
前記鱗片状銀粉末と前記球状銀粉末の配合割合が、重量比で９９：１〜８０：２０であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト。
前記銀粉末と前記カーボン粉の配合割合が、重量比で９９．９：０．１〜９７：３であるとともに、前記銀粉末と前記バインダー樹脂の配合割合が、重量比で８５：１５〜９７：３であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導電性ペースト。
前記バインダー樹脂が、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、フェノール樹脂、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の導電性ペースト。
基材上に、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の導電性ペーストを印刷し、配線を形成したことを特徴とする配線基板。
前記配線の幅が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の配線基板。