JPH08148035A

JPH08148035A - 導電性材料及びそれを用いた導電性ペースト

Info

Publication number: JPH08148035A
Application number: JP28963794A
Authority: JP
Inventors: Keizo Hirai; 圭三平井; Hiroshi Wada; 和田　　弘; Akihiro Sasaki; 顕浩佐々木
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】安価で、かつ導電性及び耐マイグレーション
性に優れる導電性材料及びそれを用いた導電性ペースト
を提供する。【構成】平均粒径が２０μｍ以下のフレーク状銅粉の
表面に、該銅粉に対して５〜３０重量％の銀を被覆した
銀被覆銅粉を含有してなる導電性材料、該銀被覆銅粉３
０〜１００重量部未満及び平均粒径が３０μｍ以下のフ
レーク状銀粉７０重量部以下（０を除く）を総量が１０
０重量部となる量で含有した導電性材料並びに上記の導
電性材料に結合剤及び溶剤を添加、混合した導電性ペー
ストを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気回路形成用の導電
性材料及びそれを用いた導電性ペーストに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、配線板、電子部品等の配線導体を
形成する方法として、金、銀、パラジウム、銅、アルミ
ニウム、カーボン等の導電性材料をフィラーとし、これ
に結合剤及び溶剤を添加、混合して得られる導電性ペー
ストを塗布又は印刷して形成する方法が一般的に知られ
ており、各種の導電性ペーストにおいて、導電性材料の
中でも特に高い導電性が要求される分野では、金、銀等
の貴金属が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金は極
めて高価であり用途が制限される。このため銀粉を用い
た導電性材料が配線板、電子部品等の配線導体や電極と
して多用されている。ところが銀も非金属や他の金属に
比較して高価であると共に高温多湿の雰囲気下で電界が
印加されると、配線導体や電極にマイグレーションと称
する銀の電析が生じ、電極間又は配線間が短絡するとい
う欠点が生じる。

【０００４】低価格化を目的として銅を混合する検討が
行われているが、導電性ペーストを加熱硬化する際、空
気及び結合剤中の酸素により銅粒子表面に酸化膜が形成
され導電性が悪くなる。このため、導体の表面に防湿塗
料を塗布するか又は導電性材料に腐食抑制剤を添加する
などの方策が検討されているが十分な効果が得られるも
のではなかった。

【０００５】一方、マイグレーションを防止する目的と
して、銀とパラジウムとの合金が使用されることがある
が、これもまた高価であるという欠点があった。

【０００６】銅の耐酸化性と銀の耐マイグレーション性
という両欠点を解消する方法として、特開平３−２４７
７０２号公報、特開平４−２６８３８１号公報等に示さ
れるように、銅及び銀を溶解し、アトマイズ法で銅の表
面に銀を被覆する方法があるが、この方法では工程が複
雑であるためコスト高となり、また上記の導電性材料は
略球形の粒子であるため、フレーク状や樹枝状の粒子か
らなる導電性材料に比較して導電性が劣るという欠点が
ある。

【０００７】本発明は上記のような欠点が生ぜず、安価
で、かつ導電性及び耐マイグレーション性に優れる導電
性材料及びそれを用いた導電性ペーストを提供するもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は平均粒径が２０
μｍ以下のフレーク状銅粉の表面に、該銅粉に対して５
〜３０重量％の銀を被覆した銀被覆銅粉を含有してなる
導電性材料、該銅被覆銅粉３０〜１００重量部未満及び
平均粒径が３０μｍ以下のフレーク状銀粉７０重量部以
下（０を除く）を総量が１００重量部となる量で含有し
てなる導電性材料並びに上記の導電性材料に結合剤及び
溶剤を添加、混合してなる導電性ペーストに関する。

【０００９】フレーク状銅粉の表面に銀を被覆するに
は、銅と銀との付着力が高いこと及びランニングコスト
が安価であることから、無電解メッキ法で被覆すること
が好ましい。銀の被覆量は、フレーク状銅粉に対して５
〜３０重量％、好ましくは１０〜３０重量％の範囲とさ
れ、５重量％未満であるとフレーク状銅粉が酸化されて
導電性が低下し、また３０重量％を越えるとマイグレー
ションが生じると共に粒子が凝集し、印刷が困難にな
る。

【００１０】本発明になる導電性材料は銀被覆銅粉を含
有するか又は銀被覆銅粉及びフレーク状銀粉の総量を１
００重量部として銀被覆銅粉の含有量は、３０〜１００
重量部未満、好ましくは３０〜５０重量部の範囲とさ
れ、一方フレーク状銀粉の含有量は、７０重量部以下
（０を除く）、好ましくは７０〜５０重量部の範囲とさ
れる。銀被覆銅粉が３０重量部未満でフレーク状銀粉が
７０重量部を越えるとマイグレーションが生じ、かつ銀
の量が増加するため高価になるという欠点が生じる。

【００１１】フレーク状銅粉及びフレーク状銀粉はその
形状を制限するものでないが、アスペクト比は大略３以
上であることが好ましく、１０以上であればさらに好ま
しい。フレーク状銅粉の平均粒径は、２０μｍ以下、好
ましくは１５μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下
とされ、２０μｍを越えると印刷性及び導電性が悪くな
る。一方フレーク状銀粉の平均粒径は、３０μｍ以下、
好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以
下とされ、３０μｍを越えると印刷性が悪くなる。

【００１２】導電性ペーストは、上記の導電性材料の他
にエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、ヘキサメチレンテトラミン等の結合剤、ブチルセ
ロソルブ、テルピネオール、エチレンカルビトール、カ
ルビトールアセテート等の溶剤及び必要に応じて微小黒
鉛粉末、ベンゾチアゾール、ベンズイミダゾール等の腐
食抑制剤などを添加して均一に混合して得られる。結合
剤及び溶剤の含有量は、導電性ペーストに対して結合剤
が１０〜２０重量％及び溶剤が１０〜３０重量％の範囲
であることが好ましい。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。実施例１平均粒径が１２μｍのフレーク状銅粉（福田金属箔工業
製フレーク状銅粉）を酸性クリーナ（日本マクダーミッ
ド製、商品名Ｌ−５Ｂ）で脱脂、水洗し、ＡｇＣＮ２０
ｇ／Ｈ₂Ｏ１リットルとＮａＣＮ４０ｇ／Ｈ₂Ｏ１リット
ルとの混合浴中で銀の量がフレーク状銅粉に対して１０
重量％になるように無電解メッキを行い、水洗、乾燥し
て銀被覆銅粉を得た。

【００１４】一方ノボラック型フェノール樹脂（群栄化
学工業製、商品名ＰＳ−２６０７）７０重量部、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ製、商
品名エピコート８２８）２０重量部、ヘキサメチレンテ
トラミン１０重量部及び溶剤としてブチルセロソルブ１
００重量部を均一に混合して樹脂組成物を得た。

【００１５】次に上記で得た樹脂組成物３０重量部に、
上記で得た銀被覆銅粉を５０重量部及び平均粒径が８．
５μｍのフレーク状銀粉（徳力化学研究所製、商品名Ｔ
ＣＧ−１）を５０重量部加えて均一に混合して導電性ペ
ーストを得た。

【００１６】次いで該導電性ペーストを厚さが１．６mm
の紙フェノール銅張積層板（日立化成工業製、商品名Ｍ
ＣＬ−４３７Ｆ）に２００メッシュのスクリーンを通し
て幅０．４mm及び長さ１００mmのテストパターンを印刷
し、大気中で１５０℃で３０分の条件で加熱処理して配
線板を得た。得られた配線板のペースト硬化物の比抵抗
は０．９５×１０^-4Ωcmであった。また配線板の湿中負
荷試験を実施した結果、抵抗変化率は、±１％の範囲内
であった。なお湿中負荷試験は、６０℃９５％相対湿度
中に１０００時間保持後の比抵抗を測定した。

【００１７】一方上記とは別に導電性ペーストをガラス
プレパラート上に幅２mmの電極を互いに３mm間隔となる
ように上記と同様の方法で６本印刷し、大気中で１５０
℃で３０分の条件で加熱処理して電極を硬化させた。こ
の後、電極間に幅３mmに切断したろ紙を配置し、イオン
交換水０．０１ccをろ紙上に滴下して電極間に５Ｖの直
流電圧を印加し、１００μＡの電流が流れるまでに要し
た時間（以下１００μＡ到達時間とする）を測定したと
ころ２０分であった。

【００１８】比較例１実施例１で得た樹脂組成物３０重量部に、実施例１で用
いたフレーク状銀粉を１００重量部加えて実施例１と同
様の方法で均一に混合して導電性ペーストを得た。以下
実施例１と同様の方法で特性を評価した。その結果、比
抵抗は１．０×１０^-4Ωcmと低いが、１００μＡ到達時
間は３分と短く、マイグレーションが極めて容易に生じ
た。また抵抗変化率は−１０％であった。

【００１９】比較例２実施例１で得た樹脂組成物３０重量部に、実施例１で得
た銀被覆銅粉を２０重量部及び実施例１で用いたフレー
ク状銀粉を８０重量部加えて均一に混合して導電性ペー
ストを得た。以下実施例１と同様の方法で特性を評価し
た。その結果、比抵抗は０．９５×１０^-4Ωcmと低く、
また抵抗変化率は−５％であったが、１００μＡ到達時
間は６分と短かった。

【００２０】比較例３実施例１で得た樹脂組成物３０重量部に、銀の量をフレ
ーク状銅粉（福田金属箔工業製フレーク状銅粉）に対し
て２重量％とした以外は実施例１と同様の工程を経て得
られた銀被覆銅粉を５０重量部及び実施例１で用いたフ
レーク状銀粉を５０重量部加えて均一に混合して導電性
ペーストを得た。以下実施例１と同様の方法で特性を評
価した。その結果、１００μＡ到達時間は３０分と長
く、比抵抗は１．０×１０^-4Ωcmであったが、抵抗変化
率は＋２０％を越え、電極は酸化した。

【００２１】実施例２実施例１で得た銀被覆銅粉の配合量を３０重量部及び実
施例１で用いたフレーク状銀粉の配合量を７０重量部と
した以外は実施例１と同様の工程を経て導電性ペースト
を得た。以下実施例１と同様の方法で特性を評価した。
その結果、比抵抗は１．０×１０^-4Ωcm、１００μＡ到
達時間は１５分及び抵抗変化率は＋１％であり、いずれ
も良好であった。

【００２２】実施例３実施例１で得た銀被覆銅粉の配合量を１００重量部と
し、フレーク状銀粉を使用しない以外は実施例１と同様
の工程を経て導電性ペーストを得た。以下実施例１と同
様の方法で特性を評価した。その結果、比抵抗は１．１
×１０^-4Ωcm、１００μＡ到達時間は４０分及び抵抗変
化率は＋５％であり、いずれも良好であった。

【００２３】実施例４実施例１で用いたフレーク状銅粉に代えて、該フレーク
状銅粉を分級し、これによって得られた平均粒径が３．
５μｍのフレーク状銅粉を用いた以外は実施例１と同配
合で、かつ実施例１と同様の工程を経て導電性ペースト
を得た、以下実施例１と同様の方法で特性を評価した。
その結果、比抵抗は０．６×１０^-4Ωcmに低下し、それ
以外の特性は実施例１とほぼ同等の値であった。

【００２４】比較例４実施例１で用いたフレーク状銅粉に代えて、該フレーク
状銅粉を分級し、これによって得られた平均粒径が２２
μｍのフレーク状銅粉を用いた以外は実施例１と同配合
で、かつ実施例１と同様の工程を経て導電性ペーストを
得た。以下実施例１と同様の方法で特性を評価した。そ
の結果、比抵抗は１．８×１０^-4Ωcmに増加した。しか
しそれ以外の特性は実施例１とほぼ同等の値であった。

【００２５】比較例５実施例１で用いたフレーク状銀粉に代えて、該フレーク
状銀粉を分級し、これによって得られた平均粒径が３５
μｍのフレーク状銀粉を用いた以外は実施例１と同配合
で、かつ実施例１と同様の工程を経て導電性ペーストを
得た。この導電性ペーストを用いて印刷しようとした
が、スクリーンのメッシュ間に目詰まりが生じて効率よ
く印刷ができなかった。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、銀の使用量を少なくで
き、また複雑な工程を必要としないため安価で、かつ導
電性及び耐マイグレーション性に優れ、工業的に極めて
好適な導電性材料及び導電性ペーストである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｋ 1/09 Ａ 7726−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径が２０μｍ以下のフレーク状銅
粉の表面に、該銅粉に対して５〜３０重量％の銀を被覆
した銀被覆銅粉を含有してなる導電性材料。
【請求項２】平均粒径が２０μｍ以下のフレーク状銅
粉の表面に、該銅粉に対して５〜３０重量％の銀を被覆
した銀被覆銅粉３０〜１００重量部未満及び平均粒径が
３０μｍ以下のフレーク状銀粉７０重量部以下（０を除
く）を総量が１００重量部となる量で含有してなる導電
性材料。
【請求項３】銀が無電解メッキ法で銅粉の表面に被覆
された請求項１記載の導電性材料。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の導電性材料に
結合剤及び溶剤を添加、混合してなる導電性ペースト。