(57)【要約】【課題】  セラミック回路基板への配線パターン形成等に使用するスクリーン印刷に用いる導体ペーストにおいて、スクリーン印刷の際のかすれ、目詰まり、版離れの悪化等のトラブルの発生を抑えることができる安定性の高い印刷性を有する導体ペーストを得ることを目的とするものである。【解決手段】  導体粒子１０、ガラス粒子１２、分散剤１６並びに導体ペースト全重量に対してエチルセルロースが０．８重量％から１．３重量％、ポリプロピレングリコールが０．５重量％から１．０重量％、フタル酸ジ-nブチルが０．１５重量％から０．２５重量％及び残りがテルピネオールを含む有機ビヒクル１４を混合、混練して、ずり速度が１００ｓｅｃ−１〜８５０ｓｅｃ−１の範囲において、粘度式η＝μＤｎ−１（η：粘度、Ｄ：ずり速度、μ：非ニュートン係数、ｎ：非ニュートン指数、０＜ｎ＜１）でほぼ近似できる粘度特性を有するようにしたものである。【選択図】  図２
2005190884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体粒子、ガラス粒子、分散剤及び有機ビヒクルからなるスクリーン印刷に用いる導体ペーストにおいて、上記有機ビヒクルが上記導体ペースト全重量に対してエチルセルロースが０．８重量％から１．３重量％、ポリプロピレングリコールが０．５重量％から１．０重量％、フタル酸ジ-nブチルが０．１５重量％から０．２５重量％及び残りがテレピネオールを含むこと特徴とする導体ペースト。
【請求項２】
温度２５度Ｃのときの粘度が、ずり速度１００ｓｅｃ−１において５０Ｐａ・ｓｅｃ以下、ずり速度８５０ｓｅｃ−１において２Ｐａ・ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１に記載の導体ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はセラミック回路基板への配線パターン形成等に使用するスクリーン印刷に用いる導体ペーストに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミック回路基板への印刷法による配線パターンの形成は、導体ペーストをスクリーン印刷法によってセラミック回路基板上に印刷し、その後乾燥、焼成することによって行うことが一般的である。この導体ペーストは有機ビヒクル、導体粒子、ガラス粒子及び分散剤を混合、混練してペースト化したものである。導体粒子としては、銀、パラジウム、白金、タングステン等の金属粒子が主に使用される。ガラス粒子は、焼成時に溶融して、金属粒子同士を接触させて導体膜を形成する結合材であり、この導体膜をセラミック基板に固着させる働きもあり、鉛ガラスをはじめ焼成温度に応じて適切な組成のガラス粒子が使用される。また、分散剤は、導体粒子、ガラス粒子が有機ビヒクルの中に、均一に分散して、経時的に分離したり、凝集することを防止する働きがある。
【０００３】
有機ビヒクルは、有機溶剤に樹脂成分を溶解させたものであり、導体粒子及びガラス粒子の粒子間に介在して、これらを結び付けてペースト状態にする働きがある。なお、有機ビヒクル及び分散材は焼成時には、燃焼あるいは分解して除去され、導体膜には残存しない。導体ペーストをスクリーン印刷法によって印刷する場合に、最も重要な特性の１つとして、導体ペーストの粘度特性があげられる。導体ペーストの粘度は、その温度、ずり速度（シェアレート）、製造後の経過時間等によって変化するが、このような粘度特性に最も影響を与えるのが有機ビヒクルの粘度特性である。
【０００４】
例えば、導体ペーストの粘度の製造後の経過時間による変化、つまり導体ペーストの粘度の経時変化を小さくするために、２種類以上の互いに粘度値の異なる樹脂成分を溶剤に溶解して有機ビヒクルを調製し、これを用いて導体ペーストを製造する試みがなされている（特許文献１）。特許文献１には、粘度値の異なる２種類のエチルセルロースを混合して調製した有機ビヒクル又はこれを用いて製造した導体ペーストは、単一分子量のエチルセルロースを用いて調製した有機ビヒクル又はこれを用いて製造した導体ペーストに比べて、粘度の経時変化が小さくなることが示されている。
【０００５】
特許文献１においては、粘度測定の際のずり速度が記載されていないが、導体ペーストの粘度特性の評価指標としては、ずり速度１ｓｅｃ−１から１０ｓｅｃ−１の範囲のうち１点のずり速度で測定された粘度、あるいは２点のずり速度で測定された粘度の比がよく使用されている。しかし、これらの評価指標で管理された導体ペーストが製造ロットの違いだけで、突然に印刷性が悪くなり、かすれ、目詰まり、版離れの悪化、等のトラブルを生じることがある。また、印刷の初期段階では良好であった印刷性が、回数を重ねることによって、同様のトラブルを生じてしまうこともある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７３３６７号公報（第２−３頁、表１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなドラブルの要因としては、実際のスクリーン印刷の際に導体ペーストに加わるずり速度は１ｓｅｃ−１から１０ｓｅｃ−１よりも速い速度の範囲にあり、ずり速度１ｓｅｃ−１から１０ｓｅｃ−１の範囲での粘度特性が一定の管理範囲にあっても、実際のスクリーン印刷の際には、導体ペーストの製造ロットの違いや経時変化等により良好な印刷性が得られる粘度特性の範囲から外れてしまうことがあること、また、印刷回数を重ねることによって導体ペーストの粘度特性が変化してしまうこと、等があげられる。しかし、これまでの導体ペーストの粘度特性の評価方法では、安定性の高い印刷性を有する導体ペーストを選別することができず、よって安定性の高い印刷性を有する導体ペーストを得ることも難しかった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、安定性の高い印刷性を有する導体ペーストを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る導体ペーストは、導体粒子、ガラス粒子、分散剤並びに導体ペースト全重量に対してエチルセルロースが０．８重量％から１．３重量％、ポリプロピレングリコールが０．５重量％から１．０重量％、フタル酸ジ-nブチルが０．１５重量％から０．２５重量％及び残りがテルピネオールを含む有機ビヒクルからなるものである。
【００１０】
本発明者らは、導体ペーストの粘度特性と印刷性の関係について研究を進めたところ、実際のスクリーン印刷の際に導体ペーストに加わるずり速度の範囲に近い１００ｓｅｃ−１〜８５０ｓｅｃ−１の範囲において、導体ペーストの粘度特性が、粘度をη、ずり速度をＤとしたときに、粘度式η＝μＤｎ−１（μ：非ニュートン係数を、ｎ：非ニュートン指数、０＜ｎ＜１）でほぼ近似できることが、安定性の高い印刷性を有する導体ペーストを得る条件であり、上記成分を含む有機ビヒクルを用いた導体ペーストは、有機ビヒクルの各成分の含有率、特にポリプロピレングリコールの含有率を調整することによって、ずり速度の広い範囲で粘度式η＝μＤｎ−１で近似できる粘度特性が得られることを見出した。本発明はこれらに基づいてなされたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、導体粒子、ガラス粒子、分散剤及び有機ビヒクルからなるスクリーン印刷に用いる導体ペーストにおいて、有機ビヒクルが導体ペースト全重量に対してエチルセルロースが０．８重量％から１．３重量％、ポリプロピレングリコールが０．５重量％から１．０重量％、フタル酸ジ-nブチルが０．１５重量％から０．２５重量％及び残りがテルピネオールを含むようにしたので、ずり速度が１００ｓｅｃ−１〜８５０ｓｅｃ−１の範囲において、粘度式η＝μＤｎ−１でほぼ近似できる粘度特性を有し、安定性の高い印刷性を有する導体ペーストを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による導体ペーストの製造工程を示す工程図である。図１において、導体粒子１０、ガラス粒子１２、有機ビヒクル１４及び分散剤１６をそれぞれ所定量ずつ計量し、混合・混練工程１８にて、３本ロール（図示せず）によって混合、混練する。室温で長時間混練することにより、導体粒子１０、ガラス粒子１２がほぼ均一に有機ビヒクル１４の中に分散した状態となり、所定の粘度特性の導体ペースト２０が得られる。
【００１３】
以下に、本発明について実施例及び比較例により具体的に説明する。表１は実施例Ａ〜Ｃ（表１においてＡ〜Ｃで示す。）並びに、比較例Ｄ及びＥ（表１においてＤ、Ｅで示す。）の各成分の含有率を重量％で示したものである。
【００１４】
【表１】
2005190884.tif 000003
【００１５】
固形物は導体粒子１０及びガラス粒子１２、樹脂溶液は有機ビヒクル１４及び分散剤１６をそれぞれ表しており、固形物と樹脂溶液のそれぞれ含有率を加えると１００％となる。導体粒子１０は、平均粒径１〜３μｍの銀粒子と平均粒径１μｍのパラジウム粒子からなり、ガラス粒子１２の平均粒径は１．６μｍである。分散剤１６としては、高分子界面活性剤であるホモゲノールＬ−１８（登録商標、花王株式会社製）を使用した。
【００１６】
有機ビヒクル１４はエチルセルロース、ポリプロピレングリコール、フタル酸ジ-nブチル及びテルピネオールの混合物である。エチルセルロース及びポリプロピレングリコールは混合物の粘度を高める樹脂成分であり、フタル酸ジ-nブチル及びテルピネオールは樹脂成分を溶解する溶剤成分である。これらの成分を混合溶解するときは、加熱処理をせず、室温で長時間の攪拌混合を行う。加熱処理を施さないため、樹脂成分への熱的な損傷が防止でき、有機ビヒクル１４及びこの有機ビヒクル１４を用いた導体ペースト２０の粘度特性に与える樹脂成分の効果を安定的に、かつ再現性高く得ることができる。
【００１７】
実施例Ａ〜Ｃ並びに、比較例Ｄ及びＥの導体ペースト２０の粘度を、ずり速度が１００ｓｅｃ−１〜８５０ｓｅｃ−１の範囲において測定した結果を図２に示す。粘度の測定は、コーン／プレート型の回転粘度計を使用し、２５度Ｃにおいて実施した。
【００１８】
図２は、横軸にずり速度、縦軸に粘度を、両対数グラフとして示している。実施例Ａ〜Ｃ並びに、比較例Ｄ及びＥの導体ペースト２０の粘度の測定結果をプロットし、それぞれＡ〜Ｅで示した折れ線で結んでいる。ずり速度が１００ｓｅｃ−１〜８５０ｓｅｃ−１の範囲において、実施例Ａ〜Ｃの導体ペースト２０の粘度は、図２の両対数グラフで右下がりの直線上にプロットされており、粘度式η＝μＤｎ−１でほぼ近似できる粘度特性を有している。
【００１９】
一方、比較例Ｄ及びＥの導体ペースト２０の粘度は、ずり速度がそれぞれ約３００ｓｅｃ−１、約５００ｓｅｃ−１程度の領域から右下がりの直線からの差異が大きくなっており、粘度式η＝μＤｎ−１では近似できない粘度特性となっている。
【００２０】
このような、実施例Ａ〜Ｃの粘度特性と、比較例Ｄ及びＥの粘度特性の顕著な差異は、スクリーン印刷における印刷性の顕著な差異となる。実施例Ａ〜Ｃと同様の粘度特性を有する導体ペースト２０は、かすれ、目詰まり、版離れの悪化、等のスクリーン印刷におけるトラブルの発生を抑えることができ、安定性の高い印刷性を実現できる。
【００２１】
実施例Ａ〜Ｃの粘度特性と、比較例Ｄ及びＥの粘度特性の顕著な差異は、主としてポリプロピレングリコールの含有率の差異によって生じるものである。表１で示すように、実施例Ａ〜Ｃの導体ペースト２０のポリプロピレングリコールの含有率は０．５重量％から１．０重量％の範囲にある。一方、比較例Ｄ及びＥの導体ペースト２０のポリプロピレングリコールの含有率は、０．５重量％から１．０重量％の範囲にはなく、それぞれ１．２重量％、０．４重量％である。ポリプロピレングリコールの含有率を０．５重量％から１．０重量％の範囲にすることによって、導体ペースト２０の粘度特性が粘度式η＝μＤｎ−１でほぼ近似できるずり速度の範囲を広げることができる効果を奏する。
【００２２】
なお、図２においては、ずり速度が１００ｓｅｃ−１〜８５０ｓｅｃ−１の範囲において１４の異なるずり速度において粘度を測定した結果を示しているが、この発明の導体ペースト２０は、温度２５度Ｃのときの粘度が、ずり速度１００ｓｅｃ−１において５０Ｐａ・ｓｅｃ以下、ずり速度８５０ｓｅｃ−１において２Ｐａ・ｓｅｃ以上の条件を満足すれば、その粘度特性は粘度式η＝μＤｎ−１でほぼ近似でき、導体ペースト２０は十分に安定した印刷性を有するものである。よって、この発明の導体ペースト２０の製造あるいは使用の際には、ずり速度１００ｓｅｃ−１及び、ずり速度８５０ｓｅｃ−１において粘度を測定するだけでよく、簡便に品質を把握し、管理することができる効果を奏する。
【００２３】
次に、表２に示す実施例Ｆ（表２においてＦで示す。）について説明する。実施例Ｆの導体ペースト２０の各成分の含有率は表２に示す通りであり、ポリプロピレングリコールの含有率は０．７重量％であり、導体ペースト２０の粘度特性が粘度式η＝μＤｎ−１でほぼ近似できるずり速度の範囲を広げることができるポリプロピレングリコールの含有率の範囲である０．５重量％から１．０重量％の中にある。
【００２４】
【表２】
2005190884.tif 000004
【００２５】
図３は、実施例Ｆの導体ペースト２０を用いて、数百回に渡ってスクリーン印刷を行った後、印刷用のスクリーンマスク上に残存した導体ペースト２０の粘度を、図２に示した測定結果と同一の条件で測定した結果を示している。図３に示すスクリーン印刷に使用した後の実施例Ｆの導体ペースト２０の粘度特性は、図２に示した実施例Ａ〜Ｃの導体ペースト２０の粘度特性と同等であり、実施例Ｆの導体ペースト２０の粘度特性は、数百回に渡ってスクリーン印刷を行うことによって、繰り返し高いずり速度が加えられても、ほとんど変化することがない。つまり、実施例Ｆの導体ペースト２０はスクリーン印刷に対する耐久性を有していると言える。この耐久性は、実施例Ａ〜Ｃをはじめ、この発明の導体ペースト２０に共通する特性であり、この発明の顕著な効果である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による導体ペーストの製造工程を示す工程図である。
【図２】この発明の実施の形態１による導体ペーストの粘度特性を示すグラフである。
【図３】この発明の実施の形態１による導体ペーストの粘度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１０  導体粒子、１２  ガラス粒子、１４  有機ビヒクル、１６  分散剤。
【図１】
2005190884.tif 000005
【図２】
2005190884.tif 000006
【図３】
2005190884.tif 000007