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特許7235692導電性組成物ならびにメタライズド基板およびその製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-02-28
(45)【発行日】2023-03-08
(54)【発明の名称】導電性組成物ならびにメタライズド基板およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01B 1/22 20060101AFI20230301BHJP
   H01B 13/00 20060101ALI20230301BHJP
   H01B 5/14 20060101ALI20230301BHJP
   C04B 41/88 20060101ALI20230301BHJP
   H05K 1/09 20060101ALI20230301BHJP
【FI】
H01B1/22 A
H01B13/00 Z
H01B13/00 503Z
H01B5/14 Z
C04B41/88 C
H05K1/09 A
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2020053165
(22)【出願日】2020-03-24
(65)【公開番号】P2020167157
(43)【公開日】2020-10-08
【審査請求日】2022-03-23
(31)【優先権主張番号】P 2019061188
(32)【優先日】2019-03-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006068
【氏名又は名称】三ツ星ベルト株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100142594
【弁理士】
【氏名又は名称】阪中 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100090686
【弁理士】
【氏名又は名称】鍬田 充生
(72)【発明者】
【氏名】富賀 大樹
【審査官】中嶋 久雄
(56)【参考文献】
【文献】特開平07-335402(JP,A)
【文献】特開2002-231049(JP,A)
【文献】特開2015-207629(JP,A)
【文献】特開2013-140991(JP,A)
【文献】特開2005-085937(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01B 1/22
H01B 13/00
H01B 5/14
C04B 41/88
H05K 1/09
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属粒子(A)、ガラス粒子(B)および金属成分(C)を含む導電性組成物であって、
前記金属粒子(A)が、Ag粒子(A1)ならびにAgおよびPdの複合粒子(A2)であるとともに、
前記金属成分(C)が、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)およびCu成分(C3)であり、かつ前記金属成分(C)が有機金属化合物を含む導電性組成物。
【請求項2】
前記金属成分(C)の割合が、金属元素換算で、金属粒子(A)100質量部に対して0.2~3質量部である請求項1記載の導電性組成物。
【請求項3】
前記有機金属化合物がカルボン酸金属塩である請求項1または2記載の導電性組成物。
【請求項4】
前記ガラス粒子(B)がホウケイ酸ガラス粒子および/または亜鉛系ガラス粒子を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の導電性組成物。
【請求項5】
前記有機金属化合物を液状組成物の形態で添加する請求項1~4のいずれか1項に記載の導電性組成物の製造方法。
【請求項6】
セラミックス基板に請求項1~4のいずれか1項に記載の導電性組成物を付着させる付着工程、および前記セラミックス基板に付着した前記導電性組成物を焼成して導電部を形成する焼成工程を含むメタライズド基板の製造方法。
【請求項7】
前記焼成工程において、空気中で導電性組成物を焼成する請求項6記載の製造方法。
【請求項8】
請求項6または7記載の製造方法で得られたメタライズド基板。
【請求項9】
セラミックス基板が、アルミナ基板、アルミナ-ジルコニア基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板または炭化ケイ素基板である請求項8記載のメタライズド基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エレクトロニクス分野において、セラミックス基板上に回路を形成するために利用される導電性組成物ならびにこの組成物で形成された回路を有するメタライズド基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
導電性組成物(導電性ペースト)は、印刷などにより電極など、種々のパターンを容易に形成できるため、エレクトロニクス分野で広く普及している。導電性金属粉に銀を含む銀ペーストは、電子部品などの電極や回路を形成するために用いられているが、空気中の硫黄性ガスなどにより銀が硫化されて、電極が断線したり変色したりする問題があり、銀にパラジウムを添加することで硫化を防止することが知られている。
【0003】
また、電子部品は、使用環境変化に関わらず、信頼性の高いものが要求されており、耐硫化性、高密着性、耐めっき性、耐はんだ性、信頼性(過酷な環境での使用に耐え得る密着性)等の特性を全て満たす導電性ペーストが求められている。
【0004】
特開昭59-132502号公報(特許文献1)には、粒状銀粉およびフレーク状銀粉からなる銀粉と、少量のパラジウム粉とを導電成分として含有し、かつガラス粉を含む導電被膜形成用組成物が開示されている。
【0005】
特開昭59-132503号公報(特許文献2)には、導電成分として、銀粉と、パラジウム粉、酸化パラジウム粉および銀パラジウム合金粉からなる群から選ばれる少なくとも一種とを含有する導電被膜形成用組成物が開示されている。
【0006】
特開2004-250308号公報(特許文献3)には、銀粉末、パラジウム粉末、銅粉末を導電成分として含有し、ガラス粉を含む導電ペーストが開示されている。鉛を含まないSiO-Bi-Ba系無鉛無アルカリガラスを用いて、耐酸性、耐硫化性及びはんだ濡れ性が良好な電極が得られている。実施例では、球状銀粉末、フレーク状銀粉末、銅粉末、ガラスフリット、パラジウム粉末を含む導電ペーストが調製されている。
【0007】
しかし、特許文献1~3では、信頼性に関する評価はされていない。
【0008】
特開平07-302510号公報(特許文献4)には、電極と抵抗体を同時焼成する際にクラックの発生やガラスの滲み出しを防止できる導電ペーストとして、微細球状銀粉と、粗粒球状銀粉または球状銀被覆ニッケル及びフレーク状銀粉と、フレーク状銀粉とを導電成分とする導電ペースト組成物が開示されている。この文献には、銀の硫化を防ぐため、パラジウムを添加してもよいと記載されている。さらに、基板と電極との接着強度を高めるために、ガラスフリットや無機結合剤として銅または酸化銅を添加すればよいと記載されている。
【0009】
しかし、この組成物では、150℃24時間でのエージング試験により物性の低下は見られないが、信頼性を評価するには十分な評価とはいえない。
【0010】
特開平07-335402号公報(特許文献5)には、チップ抵抗器上面電極用ペーストの導電性粉末として、平均粒径0.1~0.5μmの球状銀粉と平均粒径0.5~1.5μmの球状銀被覆パラジウム粉とを組み合わせて、焼成膜の緻密性を向上させることが開示されている。この文献には、基板との高い接着強度を得るために、無機結合剤として、銅および/または酸化銅を添加することが記載されている。
【0011】
しかし、このペーストでも、パラジウムの割合が高いため、導電性が低くなることや、コストが高くなることが懸念される。
【0012】
特表2010-532586号公報(特許文献6)には、650℃以下で焼成するセラミック基板用導体ペーストとして、銀粉末と、銀パラジウム共沈粉末とを組み合わせたペーストが開示されている。
【0013】
しかし、このペーストは、高温での焼成に対応していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【文献】特開昭59-132502号公報(特許請求の範囲)
【文献】特開昭59-132503号公報(特許請求の範囲)
【文献】特開2004-250308号公報(請求項2、段落[0006]、実施例)
【文献】特開平07-302510号公報(特許請求の範囲、段落[0007][0021][0022]、実施例)
【文献】特開平07-335402号公報(請求項1、段落[0009][0018])
【文献】特表2010-532586号公報(請求項1、段落[0064]、実施例)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
従って、本発明の目的は、セラミックス基板に対して密着性が高い導電部を形成できる導電性組成物ならびにこの組成物で形成された導電部を有するメタライズド基板およびその製造方法を提供することにある。
【0016】
本発明の他の目的は、耐硫化性が高く、使用環境の変化に拘わらず、セラミックス基板に対して密着性が高い導電部を形成できる導電性組成物ならびにこの組成物で形成された導電部を有するメタライズド基板およびその製造方法を提供することにある。
【0017】
本発明のさらに他の目的は、信頼性の高いメタライズド基板を製造できる導電性組成物ならびにこの組成物で形成された導電部を有するメタライズド基板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、Ag粒子(A1)ならびにAgおよびPdの複合粒子(A2)からなる金属粒子(A)と、ガラス粒子(B)と、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)およびCu成分(C3)からなる金属成分(C)とを組み合わせ、前記金属成分(C)が有機金属化合物を含むことにより、セラミック基板に対して密着性が高い導電部を形成できることを見出し、本発明を完成した。
【0019】
すなわち、本発明の導電性組成物は、金属粒子(A)、ガラス粒子(B)および金属成分(C)を含む導電性組成物であって、前記金属粒子(A)が、Ag粒子(A1)ならびにAgおよびPdの複合粒子(A2)であるとともに、前記金属成分(C)が、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)およびCu成分(C3)であり、かつ前記金属成分(C)が有機金属化合物を含む。前記金属成分(C)の割合は、金属元素換算で、金属粒子(A)100質量部に対して0.2~3質量部程度である。前記有機金属化合物はカルボン酸金属塩であってもよい。前記ガラス粒子(B)はホウケイ酸ガラス粒子および/または亜鉛系ガラス粒子を含んでいてもよい。
【0020】
本発明には、前記有機金属化合物を液状組成物の形態で添加する前記導電性組成物の製造方法も含まれる。
【0021】
本発明には、セラミックス基板に前記導電性組成物を付着させる付着工程、および前記セラミックス基板に付着した前記導電性組成物を焼成して導電部を形成する焼成工程を含むメタライズド基板の製造方法も含まれる。前記焼成工程において、空気中で導電性組成物を焼成してもよい。
【0022】
本発明には、前記製造方法で得られたメタライズド基板も含まれる。前記セラミックス基板は、アルミナ基板、アルミナ-ジルコニア基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板または炭化ケイ素基板であってもよい。
【0023】
なお、本明細書および特許請求の範囲において「金属成分」とは、金属単体、金属化合物を含む意味で用いる。Mn成分、Fe成分およびCu成分も同様である。
【発明の効果】
【0024】
本発明では、Ag粒子(A1)ならびにAgおよびPdの複合粒子(A2)からなる金属粒子(A)と、ガラス粒子(B)と、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)およびCu成分(C3)からなる金属成分(C)とを組み合わせ、前記金属成分(C)が有機金属化合物を含むため、セラミックス基板に対して密着性が高い導電部を形成できる。また、耐硫化性が高く、使用環境の変化に拘わらず、セラミックス基板に対して密着性が高い導電部を形成できる。そのため、耐めっき性にも優れている。さらに、優れた導電性を示し、高温高湿や急激な温度変化などの過酷な条件でもセラミックス基板に対する高い密着性を維持でき、信頼性の高いメタライズド基板を製造できる。
【発明を実施するための形態】
【0025】
[金属粒子(A)]
本発明の導電性組成物は、金属粒子(A)を含む。この金属粒子(A)は、Ag粒子(A1)ならびにAgおよびPdの複合粒子(A2)との組み合わせである。
【0026】
(Ag粒子(A1))
Ag粒子(A1)の形状としては、例えば、球状(真球状または略球状)、楕円体(楕円球)状、多面体状(多角錐状、立方体状や直方体状などの多角柱状など)、ロッド状または棒状、繊維状、樹針状、不定形状などが挙げられる。これらのうち、セラミックス基板に対する密着性を向上できる点から、球状、楕円体状、多面体状、不定形状などの粒状が好ましく、球状や正多面体状(正六面体状または立方体状、正八面体状など)などの等方形状(特に、球状)が特に好ましい。
【0027】
なお、本明細書および特許請求の範囲において、「球状」は、真球状および略球状の双方を含む意味で用いる。球状において、短径に対する長径の比は、例えば1~2、好ましくは1~1.5、さらに好ましくは1~1.3、より好ましくは1~1.2、最も好ましくは1~1.1である。
【0028】
Ag粒子(A1)の粒径は、特に限定されず、中心粒径(D50)として0.5~30μm程度の範囲から選択でき、中心粒径は、例えば0.7~10μmであり、1μm以上が好ましく、例えば1~10μm(例えば1~7.5μm)、好ましくは1~4μm、さらに好ましくは1.5~3μm(特に1.5~2.5μm)程度である。中心粒径が小さすぎると、セラミックス基板に対する密着性が低下する虞があり、逆に大きすぎても、同様に密着性が低下する虞がある。
【0029】
なお、本明細書および特許請求の範囲では、粒子(後述する他の粒子も含む)の中心粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定された平均粒径(体積基準)を意味する。
【0030】
(複合粒子(A2))
複合粒子(A2)は、金属成分としてAgおよびPdを含んでいればよく、製法由来などの不純物を含んでいてもよいが、AgおよびPdを主成分として含むことが好ましい。複合粒子(A2)中のAgおよびPdの合計割合は50質量%以上であってもよく、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上であり、AgおよびPdのみからなる100質量%が特に好ましい。
【0031】
複合粒子(A2)中のPd含量は、導電性組成物中のAgおよびPdの総量に対して、Pdの割合が0.1~10質量%程度となるように調整すればよい。Pdの割合は、導電性組成物中のAgおよびPdの総量に対して、例えば0.3~8質量%、好ましくは0.5~5質量%、さらに好ましくは1~4質量%、より好ましくは1.5~3質量%、最も好ましくは1.5~2.5質量%となるように、複合粒子(A2)中のPd含量を調整してもよい。Pdの割合が少なすぎると、耐硫化性が低下する虞があり、逆に多すぎると、セラミックス基板に対する密着性が低下する虞がある。
【0032】
複合粒子(A2)の複合形態は、特に限定されず、AgおよびPdの合金粒子、AgおよびPdの共沈粒子、Agで被覆されたPd粒子、Pdで被覆されたAg粒子などであってもよい。
【0033】
共沈粒子としては、例えば、Ag粒子とPd粒子とが均一に混合して凝集した粉末、Ag粒子またはPd粒子が凝集してコア部を形成した二重層構造の粒子などが挙げられる。
【0034】
Agで被覆されたPd粒子としては、例えば、少なくとも表面の一部がAgで被覆されたPd粒子またはPd合金粒子などが挙げられる。Pdで被覆されたAg粒子としては、例えば、少なくとも表面の一部がPdで被覆されたAg粒子またはAg合金粒子などが挙げられる。前記Pd合金粒子において、合金を形成するための他の金属としては、例えば、Mn、Fe、Cu、Ag、Ptなどが挙げられる。前記Ag合金粒子において、合金を形成するための他の金属としては、例えば、Mn、Fe、Cu、Pd、Ptなどが挙げられる。
【0035】
複合粒子(A2)の形状は、好ましい態様も含め、前記Ag粒子(A1)と同一である。
【0036】
複合粒子(A2)の粒径は、特に限定されず、中心粒径(D50)として0.1~30μm程度の範囲から選択でき、中心粒径は、例えば0.2~10μm、好ましくは0.3~5μm、さらに好ましくは0.5~3μm(特に0.8~2μm)程度である。中心粒径が小さすぎると、セラミックス基板に対する密着性が低下する虞があり、逆に大きすぎても、同様に密着性が低下する虞がある。
【0037】
複合粒子(A2)の割合は、Ag粒子(A1)100質量部に対して、例えば10~150質量部、好ましくは20~100質量部、さらに好ましくは40~80質量部、より好ましくは50~70質量部、最も好ましくは60~70質量部程度である。複合粒子(A2)の割合が少なすぎると、耐硫化性が低下する虞があり、逆に多すぎると、セラミックス基板に対する密着性が低下する虞がある。
【0038】
(金属粒子(A)の割合)
金属粒子(A)の割合は、導電性組成物中10~99質量%程度の範囲から選択でき、例えば30~98質量%、好ましくは50~95質量%(例えば50~92質量%)、さらに好ましくは80~90質量%(特に85~88質量%)程度である。金属粒子(A)の割合が少なすぎると、導電性や耐硫化性が低下する虞があり、逆に多すぎると、セラミックス基板に対する密着性が低下する虞がある。
【0039】
[ガラス粒子(B)]
ガラス粒子(ガラス粉末)(B)は、焼結助剤として機能すればよく、導電体に利用される慣用のガラス粒子を利用できる。
【0040】
ガラス粒子(B)を構成するガラスの組成は、特に限定されないが、例えば、組成式SiO-B-MO-RO(式中、Mは、Si、B以外の元素を示し、Rは、K、Naなどのアルカリ金属を示す)で表されるホウケイ酸ガラス(シリカ系ガラス)、組成式Al-SiO-MO-RO(式中、Mは、Al、Si以外の元素を示し、Rは前記に同じ)で表されるアルミノケイ酸ガラス、組成式Al-SiO-B-MO-RO(式中、Mは、Al、Si、B以外の元素を示し、Rは前記に同じ)で表されるアルミノホウケイ酸ガラス、組成式Bi-B-MO(式中、Mは、Bi、B以外の元素を示す)で表されるビスマス系ガラス、ZnO-SiO-MOで表される亜鉛系ガラス(式中、Mは、Zn、Si以外の元素を示す)などが挙げられる。これらのガラスは、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、耐めっき性を向上できる点から、ホウケイ酸ガラス、亜鉛系ガラスが好ましく、ホウケイ酸ガラスが特に好ましい。これらのガラス組成を有するガラス粒子も、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
【0041】
ガラス粒子(B)の軟化点(または融点)は、導電性組成物の焼成温度よりも低い温度であるのが好ましい。ガラス粒子の軟化点は、例えば400~800℃、好ましくは420~800℃、さらに好ましくは450~800℃、より好ましくは500~800℃、最も好ましくは550~790℃程度である。軟化点が低すぎると、焼成体の強度が低下する虞があり、逆に高すぎると、溶融流動性が低下するため、バインダーとしての機能が低下する虞がある。
【0042】
ガラス粒子(B)の形状は、好ましい態様も含めて、前記金属粒子(A)と同一である。
【0043】
ガラス粒子(B)の中心粒径(D50)は、例えば0.1~20μm、好ましくは0.5~10μm、さらに好ましくは1~5μm程度である。粒径が小さすぎると、経済性が低下するとともに、組成物中での分散性も低下する虞がある。逆に粒径が大きすぎると、印刷性や焼成膜の均一性が低下するとともに、メッシュスクリーンで印刷する場合には、メッシュ目詰まりの原因となる虞もある。
【0044】
ガラス粒子(B)の割合は、金属粒子(A)100質量部に対して0.05~10質量部程度の範囲から選択でき、例えば0.1~5質量部、好ましくは0.3~3質量部、さらに好ましくは0.4~2質量部(特に0.5~1.5質量部)程度である。ガラス粒子(B)の割合が少なすぎると、焼結助剤としての機能が低下し、耐めっき性を向上させる効果も低下する虞があり、逆に多すぎると、導電性が低下する虞がある。
【0045】
[金属成分(C)]
金属成分(C)は、Mn成分(C1)とFe成分(C2)とCu成分(C3)との組み合わせからなる。本発明では、導電性組成物がこの金属成分(C)を含むことにより、焼成体の緻密性を向上でき、焼成体である導電部の信頼性を向上できる。組成物調製時の粘度調整が容易であり、かつ耐めっき性を向上できる点から、有機金属化合物を含んでおり、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)およびCu成分(C3)のうち、少なくとも1種が有機金属化合物(特に、カルボン酸金属塩)であるのが好ましい。
【0046】
(Mn成分(C1))
Mn成分(C1)には、Mn単体、無機Mn化合物、有機Mn化合物が含まれる。
【0047】
無機Mn化合物としては、例えば、二酸化マンガンなどのMn酸化物;ホウ化マンガン;炭酸マンガン、リン酸マンガン、ホウ酸マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガンなどの無機酸Mn塩;塩化マンガンなどのMnハロゲン化物などが挙げられる。これらの無機Mn化合物は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、二酸化マンガン、炭酸マンガン、リン酸マンガンが好ましい。
【0048】
Mn単体および無機Mn化合物の形状は、好ましい態様も含めて、前記金属粒子(A)と同一である。
【0049】
Mn単体および無機Mn化合物で形成された粒子の中心粒径(D50)は、例えば0.1~30μm、好ましくは1~20μm、さらに好ましくは3~15μm程度である。粒径が小さすぎると、経済性が低下するとともに、導電性組成物中での分散性も低下する虞がある。逆に粒径が大きすぎると、印刷性や焼成膜の均一性が低下するとともに、メッシュスクリーンで印刷する場合には、メッシュ目詰まりの原因となる虞もある。
【0050】
有機Mn化合物は、ギ酸マンガン、酢酸マンガン、シュウ酸マンガン、酪酸マンガン、カプロン酸マンガン、オクチル酸マンガン、ネオデカン酸マンガン、ステアリン酸マンガン、ナフテン酸マンガンなどのカルボン酸Mn塩などが挙げられる。有機Mn化合物は、Mn系金属石鹸(例えば、オクチル酸マンガン、ネオデカン酸マンガン、ステアリン酸マンガンなどの高級脂肪酸Mn塩など)であってもよい。これらの有機Mn系化合物は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、オクチル酸マンガンなどのC4-24飽和脂肪酸Mnが好ましくC6-12飽和脂肪酸Mn塩が特に好ましい。有機Mn化合物(特に、C4-24飽和脂肪酸Mn塩)は、液状組成物の形態で使用してもよい。液状組成物は、石油系炭化水素溶液などの炭化水素溶液(例えば、ミネラルスピリット溶液)であってもよい。
【0051】
Mn成分(C1)の割合は、Mn元素換算で(Mn元素の割合として)、金属粒子(A)100質量部に対して、例えば0.01~1質量部、好ましくは0.03~0.5質量部、さらに好ましくは0.05~0.3質量部(特に0.1~0.2質量部)程度である。Mn成分(C1)の割合が少なすぎると、焼成体の緻密性が低下する虞があり、逆に多すぎると、導電性が低下する虞がある。
【0052】
(Fe成分(C2))
Fe成分(C2)には、Fe単体、無機Fe化合物、有機Fe化合物が含まれる。
【0053】
無機Fe化合物としては、例えば、酸化鉄(II)、酸化鉄(III)、四酸化三鉄などのFe酸化物;ホウ化鉄;水酸化鉄;硫化鉄;炭酸鉄、リン酸鉄、ホウ酸鉄、硫酸鉄、硝酸鉄などの無機酸Fe塩;塩化鉄などのFeハロゲン化物などが挙げられる。これらの無機Fe化合物は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、酸化鉄(II)、酸化鉄(III)、四酸化三鉄、リン酸鉄が好ましい。
【0054】
Fe単体および無機Fe化合物の形状は、好ましい態様も含めて、前記金属粒子(A)と同一である。
【0055】
Fe単体および無機Fe化合物の中心粒径(D50)は、例えば0.1~10μm、好ましくは0.5~5μm、さらに好ましくは1~3μm程度である。粒径が小さすぎると、経済性が低下するとともに、導電性組成物中での分散性も低下する虞がある。逆に粒径が大きすぎると、印刷性や焼成膜の均一性が低下するとともに、メッシュスクリーンで印刷する場合には、メッシュ目詰まりの原因となる虞もある。
【0056】
有機Fe化合物としては、例えば、ギ酸鉄、酢酸鉄、シュウ酸鉄、酪酸鉄、カプロン酸鉄、オクチル酸鉄、ネオデカン酸鉄、ステアリン酸鉄、ナフテン酸鉄などのカルボン酸Fe塩;アセチルアセトン金属錯体(ナーセム第二鉄)などの金属錯体などが挙げられる。有機Fe化合物は、Fe系金属石鹸(例えば、オクチル酸鉄、ネオデカン酸鉄、ステアリン酸鉄などの高級脂肪酸Fe塩など)であってもよい。これらの有機Fe化合物は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、オクチル酸鉄などのC4-24飽和脂肪酸Fe塩が好ましくC6-12飽和脂肪酸Fe塩が特に好ましい。有機Fe化合物(特に、C4-24飽和脂肪酸Fe塩)は、液状組成物の形態で使用してもよい。液状組成物は、石油系炭化水素溶液などの炭化水素溶液(例えば、ミネラルスピリット溶液)であってもよい。
【0057】
Fe成分(C2)の割合は、Fe元素換算で(Fe元素の割合として)、金属粒子(A)100質量部に対して、例えば0.01~1質量部、好ましくは0.03~0.5質量部、さらに好ましくは0.05~0.3質量部(特に0.1~0.2質量部)程度である。Fe成分(C2)の割合が少なすぎると、焼成体の緻密性が低下する虞があり、逆に多すぎると、導電性が低下する虞がある。
【0058】
(Cu成分(C3))
Cu成分(C3)には、Cu単体、無機Cu化合物、有機Cu化合物が含まれる。
【0059】
無機Cu化合物としては、例えば、酸化銅などのCu酸化物;水酸化銅;硫化銅;炭酸銅、リン酸銅、ホウ酸銅、硫酸銅、硝酸銅などの無機酸Cu塩;塩化銅などのCuハロゲン化物などが挙げられる。これらの無機Cu化合物は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、酸化銅、炭酸銅、リン酸銅が好ましい。
【0060】
Cu単体および無機Cu化合物の形状は、好ましい態様も含めて、前記金属粒子(A)と同一である。
【0061】
Cu単体および無機Cu化合物の中心粒径(D50)は、例えば0.1~10μm、好ましくは0.5~5μm、さらに好ましくは1~3μm程度である。粒径が小さすぎると、経済性が低下するとともに、導電性組成物中での分散性も低下する虞がある。逆に粒径が大きすぎると、印刷性や焼成膜の均一性が低下するとともに、メッシュスクリーンで印刷する場合には、メッシュ目詰まりの原因となる虞もある。
【0062】
有機Cu化合物としては、例えば、ギ酸銅、酢酸銅、シュウ酸銅、酪酸銅、カプロン酸銅、オクチル酸銅、ネオデカン酸銅、ナフテン酸銅などのカルボン酸Cu塩、アセチルアセトン金属錯体(ナーセム銅)などの金属錯体などが挙げられる。有機Cu化合物は、Cu系金属石鹸(例えば、ネオデカン酸銅、ナフテン酸銅などの高級脂肪酸Cu塩など)であってもよい。これらの有機Cu化合物は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、ナフテン酸銅などの環式脂肪酸Cu塩(例えば、シクロペンタン、シクロヘキサンなどのC4-8シクロアルカン環を有する脂肪酸Cu塩)、ネオデカン酸銅などのC4-24飽和脂肪酸Cu塩が好ましい。
【0063】
Cu成分(C3)の割合は、Cu元素換算で(Cu元素の割合として)、金属粒子(A)100質量部に対して、例えば0.01~1質量部、好ましくは0.03~0.5質量部、さらに好ましくは0.05~0.4質量部(特に0.2~0.3質量部)程度である。Cu化合物(C3)の割合が少なすぎると、焼成体の緻密性が低下する虞があり、逆に多すぎると、導電性が低下する虞がある。
【0064】
(金属成分(C)の好ましい態様)
金属成分(C)は、耐めっき性を向上できる点から、有機金属化合物(すなわち、有機Mn化合物、有機Fe化合物または有機Cu化合物)を含んでおり、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)およびCu成分(C3)のいずれの成分が有機金属化合物を含んでいてもよい。なかでも、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)およびCu成分(C3)のうち、少なくとも1種が有機金属化合物(特に、カルボン酸金属塩)であるのが好ましく、1種または2種が有機金属化合物であるのがさらに好ましく、1種のみが有機金属化合物であるのが特に好ましい。さらに、少なくともMn成分(C1)またはFe成分(C2)が有機金属化合物であるのが好ましく、少なくともMn成分(C1)が有機金属化合物であるのがさらに好ましく、Mn成分(C1)のみが有機金属化合物であるのが特に好ましい。特に、本発明では、前記有機金属化合物を液状組成物の形態で配合すると、耐めっき性をより向上できる。
【0065】
Mn成分(C1)が有機金属化合物(特に、C6-12飽和脂肪酸Mn塩)である場合、Fe成分(C2)は、無機Fe化合物、有機Fe化合物が好ましく、酸化鉄、カルボン酸Fe塩がさらに好ましく、Feが特に好ましい。また、Cu成分(C3)は、Cu単体、無機Cu化合物、C4-8シクロアルカン環を有する脂肪酸Cu塩が好ましく、酸化銅が特に好ましい。
【0066】
Fe成分(C2)が有機金属化合物(特に、C6-12飽和脂肪酸Fe塩)である場合、Mn成分(C1)は、無機Mn化合物、有機Mn化合物が好ましく、酸化マンガン、カルボン酸Mn塩がさらに好ましい。また、Cu成分(C3)は、Cu単体、無機Cu化合物、環式脂肪酸Cu塩が好ましく、酸化銅、C4-8シクロアルカン環を有する脂肪酸Cu塩が特に好ましい。
【0067】
Cu成分(C3)が有機金属化合物(特に、C4-8シクロアルカン環を有する脂肪酸Cu塩)である場合、Mn成分(C1)は、無機Mn化合物、有機Mn化合物が好ましく、酸化マンガン、カルボン酸Mn塩がさらに好ましく、C6-12飽和脂肪酸Mn塩が特に好ましい。また、Fe成分(C2)は、無機Fe化合物、有機Fe化合物が好ましく、酸化鉄、カルボン酸Fe塩がさらに好ましく、Fe、C6-12飽和脂肪酸Fe塩が特に好ましい。
【0068】
これらの組み合わせのうち、Mn成分(C1)が有機金属化合物(特に、C6-12飽和脂肪酸Mn塩)であり、Fe成分(C2)が無機Fe化合物(特に、酸化鉄)であり、Cu成分(C3)が無機Cu化合物(特に、酸化銅)である組み合わせが最も好ましい。
【0069】
(金属成分(C)の割合)
金属成分(C)の割合は、金属元素換算で(Mn元素、Fe元素およびCu元素の合計割合として)、金属粒子(A)100質量部に対して0.1~3.2質量部程度の範囲から選択でき、例えば0.2~3質量部(例えば0.25~2質量部)、好ましくは0.3~1.5質量部(例えば0.35~1.4質量部)、さらに好ましくは0.35~1質量部、より好ましくは0.35~0.8質量部、最も好ましくは0.4~0.6質量部程度である。金属成分(C)の割合が少なすぎると、焼成体の緻密性が低下する虞があり、逆に多すぎると、導電性が低下する虞がある。
【0070】
[樹脂成分(D)]
本発明の導電性組成物は、有機バインダーとして樹脂成分(D)をさらに含んでいてもよい。樹脂成分としては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂(オレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体など)、熱硬化性樹脂(熱硬化性アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂など)などが挙げられる。これらの樹脂成分は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの樹脂成分のうち、焼成過程で容易に焼失し、かつ灰分の少ない樹脂、例えば、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレートなど)、セルロース誘導体(ニトロセルロース、エチルセルロース、ブチルセルロース、酢酸セルロースなど)、ポリエーテル類(ポリオキシメチレンなど)、ゴム類(ポリブタジエン、ポリイソプレンなど)などが汎用され、エチルセルロースなどのセルロース誘導体が好ましい。
【0071】
樹脂成分(D)の割合は、金属粒子(A)100質量部に対して、例えば0.1~10質量部、好ましくは0.3~5質量部、さらに好ましくは0.5~3質量部(特に1~2質量部)程度である。樹脂成分(D)の割合が少なすぎると、導電性組成物の取り扱い性が低下する虞があり、逆に多すぎると、焼成体の緻密性が低下する虞がある。
【0072】
[有機溶剤(E)]
有機溶剤(E)としては、特に限定されず、導電性組成物(特にペースト状組成物)に適度な粘性を付与し、かつ導電性組成物を基板に塗布した後に乾燥処理によって容易に揮発できる有機化合物であればよく、高沸点の有機溶剤であってもよい。
【0073】
このような有機溶剤としては、例えば、芳香族炭化水素(パラキシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、ナフタレン、クメン、インデンなど)、脂肪族炭化水素(ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンなど)、エステル類(乳酸エチル、テキサノールなど)、ケトン類(イソホロンなど)、アミド類(ジメチルホルムアミドなど)、脂肪族アルコール(オクタノール、2-エチルヘキサノール、デカノール、ジアセトンアルコールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテートなど)、カルビトール類(カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトールなど)、カルビトールアセテート類(エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、トリエチレングリコール、グリセリンなど)、脂環族アルコール類[例えば、シクロヘキサノールなどのシクロアルカノール類;α-テルピネオール、ジヒドロテルピネオールなどのテルペンアルコール類(モノテルペンアルコールなど)など]、芳香族アルコール類(メタクレゾールなど)、芳香族カルボン酸エステル類(ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなど)、窒素含有複素環化合物(ジメチルイミダゾール、ジメチルイミダゾリジノンなど)などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
【0074】
これらの有機溶剤のうち、導電性組成物の流動性などの点から、テキサノール(2,2,4-トリメチルペンタン-1,3-ジオールモノイソブチラート)などの脂肪族ジオールモノカルボキシレート、オクタノールなどの脂肪族アルコール、テルピネオールなどの脂環族アルコール、ブチルカルビトールなどのカルビトール類、ブチルカルビトールアセテートなどのカルビトールアセテート類が好ましく、前記脂肪族ジオールモノカルボキシレートと前記カルビトールアセテート類との組み合わせが特に好ましい。前記脂肪族ジオールモノカルボキシレートと前記カルビトールアセテート類とを組み合わせる場合、両者の質量比は、前者/後者=99/1~10/90、好ましくは90/10~30/70、さらに好ましくは80/20~50/50(特に75/25~60/40)程度である。さらに、有機溶媒は、耐めっき性を向上できる点からは、芳香族炭化水素や脂肪族炭化水素などの石油系炭化水素(またはミネラルスピリット)などの炭化水素類が好ましい。
【0075】
有機溶剤(E)の割合は、金属粒子(A)100質量部に対して0.01~50質量部程度の範囲から選択でき、例えば1~30質量部、好ましくは3~20質量部、さらに好ましくは5~15質量部(特に8~13質量部)程度である。有機溶剤(E)が石油系炭化水素を含む場合、石油系炭化水素の割合は、金属粒子(A)100質量部に対して、例えば0.01~30質量部、好ましくは0.05~20質量部、さらに好ましくは0.1~10質量部、より好ましくは0.5~5質量部、最も好ましくは1~3質量部である。有機溶剤(E)の割合が少なすぎると、導電性組成物の粘度が上昇して取り扱い性および耐めっき性が低下する虞があり、逆に多すぎると、焼成体の緻密性が低下する虞がある。
【0076】
[他の金属含有成分(F)]
本発明の導電性組成物は、前記金属粒子(A)および前記金属成分(C)以外の金属含有成分(他の金属含有成分)(F)をさらに含んでいてもよい。
【0077】
他の金属含有成分(F)としては、例えば、Pd、Al、Ni、Mo、W、Pt、Au、Co、Ti、Zr、Snなどからなる群から選択された金属元素の金属成分(金属単体、金属化合物)やAg化合物、Pd、Alなどの前記群およびMn、Fe、Cuから選択された2種以上の金属元素の合金または複合金属化合物などが挙げられる。
【0078】
他の金属含有成分の形状は、好ましい態様も含め、前記金属粒子(A)と同一である。
【0079】
他の金属含有成分(F)で形成された粒子の粒径は、特に限定されず、中心粒径(D50)として0.5~30μm程度の範囲から選択でき、中心粒径は、例えば1~10μm、好ましくは1~4μm、さらに好ましくは1.5~3μm(特に1.5~2.5μm)程度である。中心粒径が小さすぎると、セラミックス基板に対する密着性が低下する虞があり、逆に大きすぎても、同様に密着性が低下する虞がある。
【0080】
他の金属含有成分(F)の割合は、金属元素換算で、金属粒子(A)100質量部に対して5質量部以下(例えば0.01~5質量部)程度であってもよい。
【0081】
本発明の導電性組成物は、耐めっき性を向上できる点から、チタン化合物を実質的に含まないのが好ましく、チタン化合物を含まないのが特に好ましい。
【0082】
[慣用の添加剤]
本発明の導電性組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、例えば、硬化剤(アクリル系樹脂の硬化剤など)、着色剤(染顔料など)、色相改良剤、染料定着剤、光沢付与剤、金属腐食防止剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤など)、界面活性剤または分散剤(アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤など)、分散安定化剤、粘度調整剤またはレオロジー調整剤、保湿剤、チクソトロピー性賦与剤、レベリング剤、消泡剤、殺菌剤、充填剤などが挙げられる。これらの他の成分は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。慣用の添加剤の合計割合は、成分の種類に応じて選択でき、通常、金属粒子(A)100質量部に対して10質量部以下(例えば0.01~10質量部)程度である。
【0083】
[導電性組成物の調製方法]
本発明の導電性組成物(または導電性ペースト)の調製方法としては、各成分を均一に分散させるため、慣用の混合機を用いて混合する方法などを利用でき、粉砕機能を有する装置(例えば、3本ロール、乳鉢、ミルなど)を使用してもよい。各成分の添加方法は、一括添加して混合する方法であってもよく、分割して添加して混合する方法であってもよい。
【0084】
本発明では、耐めっき性を向上できる点から、前記有機金属化合物を液状組成物の形態で添加するのが好ましく、前記Mn成分(C1)、前記Fe成分(C2)および前記Cu成分(C3)からなる群より選択された少なくとも1種を液状組成物の形態で添加するのがさらに好ましく、少なくとも前記Mn成分(C1)を液状組成物の形態で添加するのが特に好ましい。
【0085】
[メタライズド基板およびその製造方法]
本発明のメタライズド基板(配線回路基板などの導電部付セラミックス基板)は、セラミックス基板に前記導電性組成物を付着させる付着工程、前記セラミックス基板に付着した前記導電性組成物を焼成して導電部を形成する焼成工程を経て得られる。
【0086】
付着工程において、導電性組成物の付着方法は、メタライズド基板の種類に応じて選択でき、表面メタライズド基板やスルーホール壁面メタライズド基板では、基板の表面や貫通孔(スルーホール)の内壁に導電性組成物を塗布してもよく、ビア充填基板では表裏貫通穴に対して導電性組成物を充填(ビア充填)してもよい。
【0087】
導電性組成物を用いて塗膜を形成する方法としては、慣用のコーティング方法、例えば、フローコーティング法、ディスペンサーコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、キャスト法、バーコーティング法、カーテンコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、ディッピング法、スリット法、フォトリソグラフィ法、インクジェット法などを利用できる。前記コーティング方法において、塗膜でパターンを形成(描画)してもよく、形成されたパターン(描画パターン)を乾燥することによりパターン(焼結膜、金属膜、焼結体層、導体層)を形成できる。パターン(塗布層)を描画するための描画法(または印刷法)としては、パターン形成可能な印刷法であれば特に限定されず、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法(例えば、グラビア印刷法など)、オフセット印刷法、凹版オフセット印刷法、フレキソ印刷法などが挙げられる。これらのうち、スクリーン印刷法が好ましい。
【0088】
セラミックス基板の材質としては、例えば、金属酸化物(アルミナまたは酸化アルミニウム、ジルコニア、サファイア、フェライト、酸化亜鉛、酸化ニオブ、ムライト、ベリリアなど)、酸化ケイ素(石英、二酸化ケイ素など)、金属窒化物(窒化アルミニウム、窒化チタンなど)、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化炭素、金属炭化物(炭化チタン、炭化タングステンなど)、炭化ケイ素、炭化ホウ素、金属複酸化物[チタン酸金属塩(チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ニオブ、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウムなど)、ジルコン酸金属塩(ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸鉛など)など]などが挙げられる。これらのセラミックスは単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
【0089】
これらのセラミックス基板のうち、電気電子分野で信頼性が高い点から、アルミナ基板、アルミナ-ジルコニア基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板、炭化ケイ素基板が好ましく、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板が特に好ましい。
【0090】
セラミックス基板の厚みは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば0.001~10mm、好ましくは0.01~5mm、さらに好ましくは0.05~3mm(特に0.1~1mm)程度であってもよい。
【0091】
焼成における雰囲気は、空気中が好ましい。焼成温度は、導電性組成物中のガラス粒子の軟化点を超えていればよく、例えば600~1100℃、好ましくは700~1000℃、さらに好ましくは800~950℃程度である。焼成時間は、例えば1分~3時間、好ましくは10分~2時間、さらに好ましくは30分~1.5時間程度である。
【0092】
焼成(特に窒素雰囲気中での焼成)は、バッチ炉またはベルト搬送式のトンネル炉を用いて行ってもよい。
【0093】
本発明のメタライズド基板は、導電性に優れており、導電部の抵抗値は5μΩcm以下(例えば1~5μΩcm)であってもよい。
【実施例
【0094】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の例において、実施例で使用した材料、実施例で得られた評価用基板、得られた基板の評価方法を以下に示す。
【0095】
[使用した材料]
(Ag粒子)
球状Ag粒子(2μm)…中心粒径D50:約2μm、比表面積0.40m/g
(AgPd粒子)
AgPd粒子(Pd5%)…AgとPdとの合金粒子(AgとPdとの質量比:Ag/Pd=95/5)、球状、中心粒径D50:約1.2μm、比表面積1.1m/g
(ガラス粒子)
シリカ系ガラス粒子…組成SiO-B-RO、軟化温度780℃
亜鉛系ガラス粒子…組成ZnO-SiO-B-RO、軟化温度575℃
ビスマス系ガラス粒子…組成Bi-ZnO-B、軟化温度490℃
(金属成分)
酸化マンガン(MnO)粒子…純度3N、平均粒径:約5~10μm
Mn系金属石鹸(オクチル酸マンガン)…オクチル酸マンガン(II)ミネラルスピリット溶液、マンガン含量8質量%
酸化鉄(Fe)粒子…純度2N、平均粒径:約1μm
Fe系金属石鹸(オクチル酸鉄)…オクチル酸鉄ミネラルスピリット溶液、鉄含量6質量%
酸化銅(CuO)粒子…純度3N、平均粒径:約1μm
銅粉…中心粒径D50:約1.1μm
Cu系金属石鹸(ナフテン酸銅)…ナフテン酸銅ミネラルスピリット溶液、銅含量8質量%
Zn系金属石鹸(オクチル酸亜鉛)…オクチル酸亜鉛ミネラルスピリット溶液、亜鉛含量8質量%
酸化チタン…平均粒径D50:0.25μm、球状
(樹脂成分)
エチルセルロース…ダウケミカル(株)製「STD20」。
【0096】
[評価用基板の作製]
表1~4に示す組成にて実施例1~12および比較例1~15の導電性ペーストを調製した。ペーストの調製方法としては、テキサノール/ブチルカルビトールアセテート=55/35(質量比)の混合溶媒に、10質量%のエチルセルロースを溶解した有機ビヒクルと、表1~4に示す無機成分とを混合してペーストを調製した。その際に、導電性ペースト中の無機成分の固形分濃度が87質量%となるよう調整した。そして、作製したペーストを用いて、スクリーン印刷で、3インチ×3インチ×0.635mm厚みのアルミナ基板上に、電極を形成し、900℃、大気下で焼成して評価用基板を作製した。
【0097】
[初期判定]
(耐硫化性試験)
雰囲気温度40℃、相対湿度90%、HS濃度が2.0ppmおよびNO濃度が4.0ppmに調整された混合ガスの環境下に450時間放置し、耐硫化試験を行い、以下の基準で判定した。
【0098】
〇:全く硫化点がみられないか、または少しみられる
×:全体的に硫化している
【0099】
(耐めっき性、初期接着強度)
無電解めっき(Ni/Pd/Au)後、2mm角パッドパターン部で密着力を評価した。2mm角パッド表面に沿うように錫メッキ軟銅線(ピール線)をハンダ付けした。このとき、銅線を持ち上げただけで電極が剥がれたものは、耐めっき性評価×とした。
【0100】
パッド端に位置する箇所において軟銅線を垂直上方に折り曲げたものを引張試験機に固定し、パッドが基板から剥離するまで引張上げた。パッドが基板から剥離する際の最も高い荷重をピール強度(2mmパターンのピール強度)として記録した。得られたピール強度について、以下の基準で評価した。ピール強度が3kgf以上とは、パターン1mmあたりのピール強度が0.75kgf以上であることを意味し、銅線を持ち上げただけで電極が剥がれたものは、0kgfとした。
【0101】
◎:3kgf以上
○:2kgf以上3kgf未満
×:2kgf未満。
【0102】
(比抵抗)
比抵抗は、四探針法での表面抵抗と膜厚とから算出した。実施例および比較例で得られた導電膜について、それぞれ10サンプルの測定を行い、その平均値を求めた。
【0103】
(初期判定の判定方法)
上記評価試験の結果について、初期判定として、以下の基準で判定し、ランク付けした。
【0104】
ランクA:耐硫化性、耐めっき性が◎と○である(合格)
ランクB:耐硫化性、耐めっき性がいずれも○であり、◎がない(合格)
ランクC:耐硫化性、耐めっき性に×がある(不合格)
【0105】
[総合判定]
初期判定で合格した基板について以下の信頼性評価を行って総合判定した。
【0106】
(恒温恒湿試験)
恒温恒湿試験は、温度85℃、相対湿度85%RHにした恒温恒湿槽に1000時間放置した後、焼成膜の密着力(接着強度)を測定し、以下の基準で判定した。
【0107】
◎:2kgf以上
○:1.5kgf以上2kgf未満
×:1.5kgf未満。
【0108】
(ヒートサイクル試験)
-40℃/125℃の1000サイクル後の接着強度を測定し、以下の基準で判定した。
【0109】
◎:2kgf以上
○:1.5kgf以上2kgf未満
×:1.5kgf未満。
【0110】
(熱エージング試験)
170℃のオーブンで1000時間経過後に接着強度を測定し、以下の基準で判定した。
【0111】
◎:2kgf以上
○:1.5kgf以上2kgf未満
×:1.5kgf未満。
【0112】
(総合判定の判定方法)
上記評価試験の結果について、総合判定として、以下の基準で判定し、ランク付けした。
【0113】
ランクA:信頼性試験が全て◎である(合格)
ランクB:信頼性試験が◎と○、あるいは全て○である(合格)
ランクC:信頼性試験に×がある、または初期判定でランクC(不合格)
【0114】
実施例1~12および比較例1~15で得られた評価基板の評価結果を表1~4に示す。
【0115】
【表1】
【0116】
【表2】
【0117】
【表3】
【0118】
【表4】
【0119】
なお、表1~4において、「Pdの割合」は、Ag粒子およびAgPd粒子の総量に対するPdの割合(質量%)を意味し(全金属粒子(A)中のPdの割合)、「金属成分(C)の割合」は、Ag粒子およびAgPd粒子の総量に対する金属成分(C)の金属元素換算での割合(質量%)を意味し(金属粒子(A)100質量部に対する金属成分(C)に含まれる金属元素の質量部)、「ガラス粒子の割合」は、Ag粒子およびAgPd粒子の総量に対するガラス粒子の割合(質量%)を意味する(金属粒子(A)100質量部に対するガラス粒子(B)の質量部)。
【0120】
表1~4の結果から明らかなように、実施例で得られた基板では、耐めっき性が高く、使用環境変化に拘わらず信頼性が高いのに対して、比較例で得られた基板は耐めっき性が低かった。
【0121】
さらに、表1の結果から明らかなように、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)、Cu成分(C3)の種類に関して、金属成分のうち、少なくとも1種類が有機金属化合物を含む液状組成物の場合に耐めっき性が得られる(実施例1~6)。一方、いずれの金属成分も無機金属化合物である比較例1は、耐めっき性が不充分であった。また、Cu成分に関しては、Cu単体でもCu化合物と同様の効果が得られた(実施例3、4、6)。特に、実施例3がバランスに優れた結果を示した。さらに、実施例3に対して、Ag粒子(A1)を含まない比較例2では密着性の不足により耐めっき性が不充分となり、AgPd複合粒子(A2)を含まない比較例3では耐硫化性が不充分となり、両者の併用が必須であると云える。実施例3の結果については、表1だけでなく、表3および4においても、比較のために記載した。
【0122】
表2の結果から明らかなように、Mn成分(C1)、Fe成分(C2)、Cu成分(C3)を全く含まない比較例4、1種類のみ含む比較例5~7、2種類のみ含む比較例8~10は、電極が全く密着しないため、耐めっき性で不合格であった。また、3種類のうち、1種類を他の金属成分(Zn成分、Ti成分)に変えた比較例11~14も、電極の密着性が得られず耐めっき性で不合格であった。
【0123】
表3の結果から明らかなように、実施例3に対して、金属成分(C)の割合を変量した実施例7~9、比較例15の結果から、金属成分の割合が0.5質量%(実施例3)程度の場合が特に好ましい。割合を減らした実施例7(0.3質量%)では耐めっき性が低下した。割合を増やした実施例8(1.3質量%)、実施例9(2.4質量%)では耐めっき性が低下し、比較例15(3.3質量%)では、耐めっき性が得られなくなる(全く密着しない)。
【0124】
表4の結果から明らかなように、実施例10~11は、実施例3に対して、ガラス粒子の種類を変えた例であるが、亜鉛系ガラス粒子を用いた実施例10では実施例3と同等の結果が得られたが、ビスマス系ガラス粒子を用いた実施例11では密着性の低下により耐めっき性および信頼性が低下した。実施例3に対して、ガラス粒子を増量した実施例12でも、実施例3と同等の結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明の導電性組成物は、回路基板、電子部品、熱基板、LEDパッケージ用基板、半導体用基板、薄膜回路基板、抵抗器用基板などに利用でき、配線回路基板における電極などの導電部を形成するための組成物として特に有効に利用できる。