JPS61203503A - Ａｇ−Ｐｄ系導電ペ−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、！気回路を形成するための導電ペースト１よ
り詳しくは、厚膜ハイブリッドＩＣ電気回路基板を構成
するのに好適な導電ペーストであって９回路を構成した
ときに耐マイグレーシ３ン性を発揮するＡｇ−Ｐｄ系導
電ペーストに関する。

〔従来の技術〕

従来より、厚膜ハイブリッドＩＣの電気回路パターンを
構成するには、一般に、導電ペーストを絶縁基板にスク
リーン印刷したうえ、これを焼成することによって行わ
れる。この導電ペーストとしては、銀を導電性付与成分
とするものが多用されている。この銀を導電性付与成分
とする従来の導電ペーストは、　１１！粉末を原料とす
るものであった。すなわち、導電性付与成分として銀粉
末を。

焼成時の結合剤としてのガラスフリットと共に有機ビヒ
クルに分散させたものであった。また有機ビヒクルとし
てはエチルセルロース粉末などが使用されるのでこれを
溶解する有機溶剤が使用されていた。従って、従来の銀
を導電性付与成分とする導電ペーストは、銀粉末、ホウ
ケイ酸鉛ガラスフリット、有機ビヒクルおよび有機溶剤
とからなる組成物であるのが通常であった。

このような導電ペーストは、絶縁基板（アルミナ系やホ
ーロー系がよく使用される）の表面にスクリーン印刷機
で回路パターンに印刷され、ついで有機溶剤を揮発させ
且つ有機ビヒクルを分解させ、最終的にはガラスの融照
以上の温度で焼成されるものであるから、電気的特性の
ほかにも各種の特性を持つことが必要とされる。すなわ
ち、要求される導電性（特定の比抵抗値）のほか、基板
への密着強度、耐ハンダ溶解性、ハンダ濡れ性。

膜厚レベリング性、熱エージング性、耐環境性。

抵抗温度特性、マイグレーション抵抗等といった焼成パ
ターンに要求される緒特性に加え、スクリーン印刷時に
要求されるペーストとしての適度な粘性、チクソトロピ
ー性、ファインパターン性。

粉末の分散性など、極めて多岐にわたる特性を持つこと
が必要とされる。

これらの緒特性のうち、特にマイグレーション抵抗を高
めるために、　１１粉末に加えてパラジウム粉末を配合
することが従来より行われていた。マイグレーションは
、電気回路の隣り合ったライン同士の間で水を介してシ
ョートを起こすことを言い、隣り合うラインの間隙が小
さい回路では湿気に対する抵抗の尺度として重要視され
るものである。導電性付与成分として銀粉末を使用する
導電ペーストでは、このマイグレーション抵抗が小さい
ので、これを改善するためにパラジウム粉末を添加して
いる。従って、かようなパラジウム粉末を配合した導電
ペーストでは、その導電性付与成分は、Ａｇ粉末とＰｄ
粉末とからなっていた。パラジウム粉末を配合する代わ
りに、銀粉末の表面をパラジウムで予めメッキしたメッ
キ粉末を配合することもあった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

パラジウムは銀より高価である。従って、銀粉末に加え
てパラジウムを配合した導電ペーストは高価となる。パ
ラジウム粉末を配合する場合には銀粉末より粒径の小さ
なパラジウム粉末を配合するのが通常であるが、このペ
ーストを基板に印刷して焼成する場合に、パラジウムで
銀粒子表面が完全に被覆されるには１例えパラジウム粉
末の粒径を細かくしても、その配合量を高めないと十分
な被覆ができない、従って、従来においては、　Ｉｍ粉
末５０〜６０重量部に対しパラジウム粉末を約２０重量
部程度配合するのが通常であった。すなわち銀粉末に対
して多量の割合のパラジウムを必要とした。また、パラ
ジウムを銀粉末にメンキした粉末を使用する場合には、
このメッキに要する費用のほかに、１Ｉｌｌメツキでは
焼成時にメッキ面が破損するので十分なマイグレーショ
ン抵抗を得るには厚メッキを必要とし、やはりパラジウ
ム使用量を低減することには限界があり、パラジウム絶
対量を多くすることが必要であった。そして、膜厚が薄
く且つファインパターンの導電回路を形成するには出来
るだけ銀粉末の粒径を細かくすること１例えば２μ−以
下、好ましくは１μ−以下、さらに好ましくは０．５μ
−以下とするようなことが要求され、またファインパタ
ーンになればなるほど導電回路同士の間隔が狭くなるの
で耐マイグレーション性が要求されることになるが、こ
のような粒径の細かい銀粉末を使用する場合には、それ
だけ銀粉末の表面積が増大するのでこれを被覆するに要
するパラジウム量は多大とならざるを得なかった０本発
明は、このような問題、すなわち銀系導電ペーストにお
いてその耐マイグレーションを十分に向上させるには高
価なパラジウムを多量に配合することが必要であったと
いう問題を、導電ペーストに要求される前述のその池の
緒特性を満足しながら解決しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕　　　□本発明は、従
来の銀粉末およびパラジウムを導電性付与成分とする導
電ペーストにおけるパラジウムとして、これを有機パラ
ジウム化合物の形で配合すると同時に、この有機パラジ
ウム化合物を溶解する能力のある有機溶剤（さらには有
機ビヒクル）を分散媒として使用することによって、前
記の問題点の解決を図ったものである。

すなわち本発明は、主たる導電性付与成分として銀粉末
を、そして焼成時の結合剤としてガラスフリットを有機
分散媒に分散させた導電ペーストにおいて、有機パラジ
ウム化合物を、この有機パラジウム化合物中のパラジウ
ム量がペースト中の銀含有量の３０重量％以下となるよ
うな量で該ペースト中に配合し、且つ前記の有機分散媒
がこの有機パラジウム化合物を溶解する能力を持つ有機
溶剤からなることを特徴とするＡｇ−Ｐｄ系導電ペース
ト、並びに、前記の有機分散媒がこの有機パラジウム化
合物を溶解する能力を持つ有機溶剤および有機ビヒクル
からなることを特徴とするＡｇ−Ｐｄ系導電ペースト、
を提供するものである。

本発明で使用する有機パラジウム化合物としては０例え
ば、パラジウムアセチルアセトナート等の錯塩類；、２
−エチルヘキサン酸パラジウム等の脂肪酸パラジウム類
；ロジン酸パラジウム、重合ロジン酸パラジウム等の樹
脂酸パラジウム類；ナフテン酸パラジウム等の石油系パ
ラジウム類。

メルカプト類などが挙げられる。

本発明において使用する有機溶剤としては、前記のよう
な有機パラジウム化合物を溶解する能力をもつものであ
る必要がある。このような有機溶剤としては３例えば、
パインオイル、ターピネオール、テルペン油、キシレン
、トルエン、酢酸エチル、ミネラルターペンなどが挙げ
られる。

本発明で使用する有機ビヒクルもこれを有機溶剤と混合
した場合によく混和し溶解すると同時にこの混合液に前
記の銀有機化合物が溶解することが必要であり、このよ
うな有機ビヒクルとしては例えば、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテル類；
メチルセルロース、エチルセルロース、ニトロセルロー
ス等のセルロース類；ポリアクリル酸ブチル等のアクリ
ル樹脂；アクリル−スチレン系オリゴマー等の合成樹脂
系オリゴマー；ロジン酸または重合ロジン酸；ポリエチ
レンワックス、カルナバワックス等のワックス類；など
が挙げられる。

本発明の導電ペーストを構成する他の成分例えば銀粉末
およびガラスフリットについては、従来と同様なものを
使用することができる。

例えば銀粉末であるが、これは従来のものと同等の粒度
をもつものを使用することができ９例えば、平均粒径（
電子顕微鏡観察において粒子１つの最大径を基準にして
数平均化した値）が２μ−以下で、最大粒子径が５μ層
以下のものが挙げられる。平均粒径が２μ謡を越えると
スクリーン印刷において薄膜化およびファインパターン
化ができにくいばかりでなく９粒子間の焼結が進みにく
（なる、また最大粒径が５μ−を越えると導電層の厚み
の均一性が減少し、膜厚を薄くする効果が薄れてくる０
本発明においては、銀粉末の粒径が大きくてもまた小さ
くても、この銀粒子の表面に金属パラジウムが焼成時に
被覆する。従って、従来の銀粉末−パラジウム粉末の混
合粉体を分散させたペーストの場合には、より薄い膜厚
の回路を作るという要求に対しては銀粉末の粒径を細か
（することが必要となり、より細かい銀粉末ではそれに
伴ワてパラジウム粉末の配合量を多くすることが耐マイ
グレーシヨン性向上のために必要とされたが１本発明の
ペーストではこのような制限が外され、少ないパラジウ
ム使用量で耐マイグレーション性が優れ且つ薄い電気回
路を構成することが可能となる。なお、主たる導電性付
与成分としての銀粉末はその一部を他の金属で置換して
もよい、この他の金属としては、パラジウムであっても
よい、この場合にも、全体としてのパラジウム量は従来
の銀粉末とパラジウム粉末の混合粉の場合よりも低減し
ても耐マイグレーシヨンその他の特性は十分に満足する
ことができる。

ガラスフリットについては、従来のものがそのまま使用
できる。最も普通には、ホウケイ酸鉛ガラスフリットを
使用する。これはホウケイ酸鉛ガラスとしての組成に各
ガラス成分を混合し、この混合物を加熱溶融して得たホ
ウケイ酸鉛ガラスを微細に粉末化することによって得ら
れる。このようなガラスフリットには、必要に応じて、
基体との密着性１耐摩耗性などを向上させるための無機
物質を配合することもできる。

このようにして構成される本発明の導電ペーストは、結
果として、銀粉末、有機パラジウム化合物、ガラスフリ
７ト、有機溶剤、有機ビヒクルなどを成分とする組成物
である。この組成物の成分の量比については、使用する
有機溶剤と有機ビヒクルの種類並びに有機パラジウム化
合物の種類などよって変化するので厳密には特定できな
いが。

本発明者らの確認した範囲では、銀粉末４０〜７０重量
部、ホウケイ酸鉛ガラスフリット０．２〜２０重量部、
有機パラジウム化合物を銀粉末に対して５〜３０重量％
、残部を有機溶剤または有機溶剤＋有機ビヒクルとする
のがよいようである。なお、この有機溶剤と有機ビヒク
ルの量については、有機パラジウム化合物を溶解するに
必要な量で且つ銀粉末とガラスフリットとを十分に分散
させることができる量でなければならないことは勿論で
ある。

なお、有機パラジウム化合物の配合量については、この
有機パラジウム化合物中のパラジウム量が銀粉末に対し
て３０重量％以下となる量で配合しても、場合によって
は、２０重量％以下、さらには１５重量％以下、またさ
らには１０重量％以下となる量で配合しても、耐マイグ
レーション性が十分に発揮される。すなわち、従来のよ
うに、パラジウム粉末を使用する場合には、この粉末を
銀粉末に対して２０重量％以上、場合によっては３０重
量％以上配合しなければ十分な耐マイグレーション性が
得られなかったのに比べると１本発明ではパラジウムの
使用量を大幅に低減しても、十分な耐マイグレーション
性が得られる。特に１粒径の細かい銀粉末を使用して昨
今のファインパターン化の要求と薄膜化の要求に応える
場合にあっても３本発明の有機パラジウム化合物を使用
する導電ペーストでは、この有機パラジウム化合物が溶
媒に溶解した状態で銀粉末表面を覆いこれが焼成時にお
いて分解するので、焼成後においても銀がパラジウムで
完全被覆され、必要最低限のパラジウム使用量で耐マイ
グレーションを満足することができることになる。そし
て、ファインパターンになればなるほど、導電回路の隣
り合う幅が狭くなるので高いマイグレーション抵抗を必
要とすると言う要求に対しても、絶対量の少ないパラジ
ウム使用量でこれに応えることが可能となる。

本発明の導電ペーストを使用して厚膜ハイブリッドＩＣ
の電気回路パターンを作製する場合に。

スクリーン印刷により基板上にパターンを印刷したあと
１例えば２００℃以下の温度でこのパターンを乾燥し、
この乾燥膜を所要の温度で焼成することによって、所望
の特性をもった厚膜電気回路とすることができる。この
所要の焼成温度とは、有機ビヒクルや銀有機化合物など
の有機物質が分解するに必要な温度である（使用する物
質によって異なる）と共にガラス成分が融解して銀を焼
結するに必要な温度である。この焼成は一段で行っても
よいが、二段若しくはそれ以上に分けて行ってもよい、
この焼成の過程で、有機パラジウム化合物は分解し１パ
ラジウムが銀粉末の表面を被覆することになると推定さ
れる。従って、有機パラジウム化合物を使用するからと
いって、特別の電気回路製作技術を必要とするわけでは
なく、従来と同様の処決でよいことになる。

〔効果〕

本発明は、銀粉末を主たる導電性付与成分とする導電ペ
ーストにおいて、その耐マイグレーション性を得るに必
要なパラジウムの配合量を必要最低限にまで低減するこ
とが可能となり、従来のパラジウム粉末を使用した場合
に比べ、その絶対量が同じ程度のパラジウム量とした場
合には９本発明によれば、より高い耐マイグレーション
が得られ、同じ程度の耐マイグレーションを得るには本
発明ではそのパラジウム絶対量を大幅に低減することが
できる。そして１本発明によれば、パラジウムは有機分
散媒に溶解した形態で導電ペースト中に存在するので、
ｌ！粉末の形態がいかようであろうともパラジウムの分
散が極めて良好である。

従って、特に、微細な銀粉末を配合し、厚膜ハイブリッ
ドＩＣの電気回路に要求される緒特性を損なわないで膜
厚を薄くし且つライン幅が狭い微細なパターンの導電回
路を構成する場合において。

この場合に要求される耐マイグレーション性を十分に発
揮することが可能となると共に、これを絶対量の少ない
パラジウム配合量で実現できる。

Ｃ実施例〕 第１表に示す配合（部および％は重量基準である）で、
１！粉末、ホウケイ酸鉛ガラスフリット。

存機パラジウム化合物、有機溶剤、有機ビヒクルを配合
し、これを３本ロールミルによって混練してペーストと
したうえ、このペーストを、９６％純度アルミナセラミ
ック板上に、適当なパターンに形成した３２５メツシユ
のステンレス鋼製スクリーンを用いて印刷し、この印刷
パターンを１５０℃で１０分間乾燥したあと、８００℃
で焼成した。

得られた回路の表面シート抵抗値、膜厚およびファイン
パターン性およびマイグレーシロン性を評価し、その結
果を第２表に示した。

表面シート抵抗値はデジタルマルチメーターにより測定
し、膜厚は表面粗さ計を用いてガラス板との差を求めた
。またファインパターン性については、ステンレス鋼製
スクリーンのメツシュとスクリーンに塗布されたレジス
トの間隔を変えることにより回路を印刷し、焼成後の電
子顕微鏡観察によって、ふくれ、ピンホール、ラインエ
ツジ欠陥等がない状態での最も線幅の小さいラインにて
数値化した。そして、マイグレーション性については０
．５１１１１間隔で印刷した回路間に６Ｖの電圧をかけ
、この間隔に純水を落として何秒後に樹脂状Ａｇが析出
してくるかを測定した。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、主たる導電性付与成分として銀粉末を、そして
   焼成時の結合剤としてガラスフリットを有機分散媒に分
   散させた導電ペーストにおいて、有機パラジウム化合物
   を、この有機パラジウム化合物中のパラジウム量がペー
   スト中の銀含有量の３０重量％以下となるような量で該
   ペースト中に配合し、且つ前記の有機分散媒がこの有機
   パラジウム化合物を溶解する能力を持つ有機溶剤からな
   ることを特徴とするＡｇ−Ｐｄ系導電ペースト。
2. （２）、主たる導電性付与成分として銀粉末を、そして
   焼成時の結合剤としてガラスフリットを有機分散媒に分
   散させた導電ペーストにおいて、有機パラジウム化合物
   を、この有機パラジウム化合物中のパラジウム量がペー
   スト中の銀含有量の３０重量％以下となるような量で該
   ペースト中に配合し、且つ前記の有機分散媒がこの有機
   パラジウム化合物を溶解する能力を持つ有機溶剤および
   有機ビヒクルからなることを特徴とするＡｇ−Ｐｄ系導
   電ペースト。