(57)【要約】【課題】セラミック基材との接合性に優れ、かつ低抵抗の電極膜を形成できる白金ペーストを提供する。【解決手段】セラミック基材上に印刷される白金ペーストであって、（１）白金粉末、（２）セラミック粉末、（３）樹脂、（４）溶剤とから成り、前記セラミック粉末がジルコニア粉末と、チタニア粉末と、からなり、前記白金粉末と前記セラミック粉末とから成る固形分に対しセラミック粉末を１〜３０重量％含む白金ペーストによって達成される。この白金ペーストにおいて、セラミック粉末中におけるジルコニア粉末の割合は５〜９５重量％であり、チタニア粉末の割合は５〜９５重量％である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック基材上に印刷される白金ペーストであって、
（１）白金粉末
（２）セラミック粉末
（３）樹脂
（４）溶剤
とから成り、
前記セラミック粉末がジルコニア粉末と、チタニア粉末と、からなり、
前記白金粉末と前記セラミック粉末とから成る固形分に対しセラミック粉末を１〜３０重量％含む白金ペースト。
【請求項２】
セラミック粉末中におけるジルコニア粉末の割合は５〜９５重量％であり、チタニア粉末の割合は５〜９５重量％であることを特徴とする請求項１記載の白金ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス上への導電回路、発熱体回路等の導体材料として利用することができる白金ペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス上への導電回路、発熱体回路等の形成には、通常、白金等の貴金属粉末を含有する焼付け用ペーストが使用される。
【０００３】
焼付け用ペーストは、一般に、白金等の貴金属粉末、セラミック粉末、樹脂、溶剤等からなり、セラミックスなどの絶縁基板や各種素子等にスクリーン印刷等の方法で塗布した後、焼成することにより導電膜または発熱体回路の形成が行なわれる。
【０００４】
特に、発熱体回路を形成する電子部品やセンサー部品分野では、より電気抵抗率の低い発熱体回路を形成せしめることができるペーストが望まれている。
【０００５】
特許文献１には、湿式還元法で得られる、密度が理論密度より低い白金粉末の密度をより高め、理論密度の少なくとも９２％の密度を有し且つ平均粒径が６μｍ以下である白金粉末を使用して作製された導電膜の電気抵抗が低減することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１４４２１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
低抵抗化の要請はますます強くなっており、白金粉末以外の要素により、作製された導電膜の電気抵抗率をさらに低くすることができるペーストを提供するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、セラミック粉末として、ジルコニアとチタニアを共に用いることでペースト膜により作製された導電膜の電気抵抗率を低くすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち上記目的は、セラミック基材上に印刷される白金ペーストであって、
（１）白金粉末
（２）セラミック粉末
（３）樹脂
（４）溶剤
とから成り、
前記セラミック粉末がジルコニア粉末と、チタニア粉末と、からなり、
前記白金粉末と前記セラミック粉末とから成る固形分に対しセラミック粉末を１〜３０重量％含む白金ペーストによって達成される。
また、上記白金ペーストにおいて、セラミック粉末中におけるジルコニア粉末の割合は５〜９５重量％であり、チタニア粉末の割合は５〜９５重量％である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に従うと、セラミック基材との接合性に優れ、かつ低抵抗の電極膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】基体がアルミナの場合における、セラミック粉末中のジルコニアの比率と電気抵抗率との関係を示す。
【００１２】
以下、本発明の白金ペーストについて、さらに詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の白金ペーストについて、さらに詳細に説明する。
【００１４】
本発明は、セラミック基材上に印刷される白金ペーストであって、白金粉末、セラミック粉末、樹脂、溶剤とから成り、セラミック粉末がジルコニア粉末と、チタニア粉末と、からなり、白金粉末と前記セラミック粉末とから成る固形分に対しセラミック粉末を１〜３０重量％含む白金ペーストである。
【００１５】
本発明のペーストにかかる白金粉末は、その形状には特に制限はないが、一般に球状であることが好ましい。粒径にも特に制限はないが、例えば、０．３〜１０μｍの白金粉末を使用することができる。
【００１６】
このような白金粉末は、例えば、以下に述べる製法によって製造することができるが、その方法に限定されるものではない。例えば、以下に述べる湿式還元法によって製造することができる。白金化合物を、水性媒体中に溶解又縣濁させた状態で還元剤を加えて還元することにより白金粉末にすることができる。還元に使用しうる還元剤としては、例えば、ヒドラジン水和物、塩酸ヒドラジン、硫酸ヒドラジン等のヒドラジン化合物を挙げることができる。
【００１７】
また、白金錯体及び金属錯体を水性媒体中で溶解して混合水溶液を調製し、混合水溶液に酸を添加して白金水酸化物と金属水酸化物を共晶出させることにより得られる晶出物を高温で焼成し、次いで得られる焼成物から金属酸化物を除去して、焼成後、焼成物から金属酸化物を選択的に除去することにより、白金粉末を得ることができる。金属酸化物の除去は、例えば、焼成物を酸で溶解処理することにより行なうことができる。この溶解処理に使用し得る酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸等が挙げられる。
【００１８】
セラミック粉末は、セラミックス基体への白金等の貴金属膜の密着性の付与や貴金属膜の抵抗調整材及びヒーター使用時の貴金属導電膜中の貴金属の結晶粒の粗大化を抑制するなどの目的で使用されるものであり、本発明では、ジルコニア（ＺｒＯ２）粉末、チタニア（ＴｉＯ２）粉末を使用する。ジルコニア粉末としては、純ジルコニア粉末、安定化ジルコニア粉末、部分安定化ジルコニアを使用することができる。セラミック粉末の粒径に特に制限はないが、例えば、粒径０．１〜５．０μｍのセラミック粉末を使用することができる。
【００１９】
樹脂としては、例えば、エチルセルロース、アルキッド、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂などを用いることができる。
【００２０】
溶剤としては、ターピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、セロソルブなどを使用することができる。
【００２１】
ペーストにおいて、白金粉末の粒径及び量、セラミック粉末の粒径及び量、樹脂および溶剤を含むビヒクルの組成及び量は、適宜変えることができる。白金粉末とセラミック粉末とから成る固形分に対するセラミック粉末は１〜３０ｍａｓｓ％含むことが好ましい。
【００２２】
白金ペーストが適用されるセラミック基体は、アルミナ基体、ジルコニア基体が挙げられるが、それらに限定されない。  
【００２３】
白金ペーストにジルコニア粉末とチタニア粉末を共に使用すると作製された導電膜の電気抵抗率が顕著に低下する理由は以下と考えられる。すなわち、ジルコニア粉末とチタニア粉末を共に使用することにより、ジルコニアの拡散活性化エネルギーが低下し、ジルコニアがセラミック基板とペースト焼成膜界面（以下界面とする）付近に拡散移動する現象が顕著に発現する。ジルコニアが界面に移動することより、導電性を有する白金の接触割合が増加することで抵抗値が低減する。さらに，界面のジルコニア比率が高くなることで、基板と焼成膜の密着力が向上する効果もある。
【００２４】
セラミック粉末中におけるジルコニア粉末の割合は５〜９５重量％とすることができる。セラミック粉末中におけるジルコニア粉末の割合は１０〜９０重量％であることが好ましい。セラミック粉末中におけるジルコニア粉末の割合は２０〜８０重量％であることがより好ましい。セラミック粉末中におけるジルコニア粉末の割合は３０〜７０重量％であることがさらに好ましい。
【００２５】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００２６】
（実施例１〜５）
実施例１は、セラミック粉末中に占めるジルコニアとチタニアの比率を表１に示す比率にしてペーストを製作した実施例である。
【００２７】
白金粉末、アルミナ粉末、及びエチルセルロース（樹脂）とターピネオール（溶剤）等とからなる有機ビヒクルを、白金粉末、ジルコニア粉末、チタニア粉末及び有機ビヒクルを表１に示す成分組成となるように計量し、一次混練した後、３本ロールミルにて仕上げ混練を行い、白金ペースト２０ｇを得た。
【００２８】
【表１】
2019114373.tif 000002
【００２９】
（比較例１）
比較例１は、セラミック粉末の比率を、ジルコニア１００％としてペーストを製作した例である。
【００３０】
白金粉末、ジルコニア粉末、及びエチルセルロース（樹脂）とターピネオール（溶剤）等とからなる有機ビヒクルを、白金粉末７６．６６ｍａｓｓ％、ジルコニア粉末１０．９４ｍａｓｓ％及び有機ビヒクル１２．４ｍａｓｓ％の成分組成となるように計量し、一次混練した後、３本ロールミルにて仕上げ混練を行い、白金ペースト２０ｇを得た。
【００３１】
（参考例１）
参考例１は、セラミック粉末の比率を、チタニア１００％としてペーストを製作した例である。
【００３２】
該白金粉末、ジルコニア粉末、及びエチルセルロース（樹脂）とターピネオール（溶剤）等とからなる有機ビヒクルを、白金粉末７９．５２ｍａｓｓ％、チタニア粉末８．０８ｍａｓｓ％及び有機ビヒクル１２．４ｍａｓｓ％の成分組成となるように計量し、一次混練した後、３本ロールミルにて仕上げ混練を行い、白金ペースト２０ｇを得た。
【００３３】
実施例、参考例及び比較例で得られたペーストをアルミナ基体にスクリーン印刷した後、８０℃で３０分間乾燥後、１５００℃で１０分間保持焼成して導電膜を形成した。得られた導電膜について、マルチテスター及び表面粗さ計を用いて電気抵抗率を求めた。その結果を表１に示す。また、セラミック粉末中のジルコニアの比率と電気抵抗率との関係を図１に示す。
【００３４】
【表２】
2019114373.tif 000003
【００３５】
実施例３で得られたペーストをジルコニア基体にスクリーン印刷した後、８０℃で３０分間乾燥後、１５００℃で１０分間保持焼成して導電膜を形成した。得られた導電膜について、マルチテスター及び表面粗さ計を用いて比抵抗値を求めた。その結果は１２．６（μΩ・ｃｍ）であった。
【図１】
2019114373.tif 000004