(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｒＣＯ３とＲｕＯ２を混合、焼結し、その後再度粉砕・混合し焼結して得られたＳｒ２ＲｕＯ４粉末、バインダーおよび溶剤からなり、
上記Ｓｒ２ＲｕＯ４粉末は空気中での融点が２０００℃であり、
上記バインダーは、無機物及び/又は有機高分子であり、
上記無機物が、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化硼素、酸化ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジューム、酸化ニオブからなる群れより選ばれる１種以上であり、
上記有機高分子が、セルロース系高分子、ビニル系高分子、ポリエステル系高分子、ポリアミド系高分子、ポリウレタン系高分子からなる群れより選ばれる１種以上である、
ことを特徴とする高融点導電性ペースト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高融点導電性ペーストに関し、１０００℃以上の温度になる電気炉、原子炉、溶鉱炉、航空機やロケットのエンジン周辺部など、高温で用いられる回路基盤の配線用の材料や、高温で用いられる計測機器の導電性部品、またハイブリッドICや厚膜チップ部品の抵抗体素子形成などに用いる。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、知られている導電性材料を用いたペーストは、銀、金、パラジウム、銅等の単体金属の微細粒子を、樹脂に分散させたものが知られている。銅以外については、空気中（酸素を含む雰囲気中）ではその融点（約１０００℃）以下でのみ使用できる。銅については、酸化しやすいため、酸素の無い雰囲気が要求される。従って空気中で１０００℃以上で使用できる導電性ペーストはこれまでなかった。
また、上記ペーストは単体金属を用いていることから、ペースト剤に要求される高い分散性が得られにくい。特に、半導体プロセス等に応用する場合は、作成する回路パターンの特徴的な大きさが数ミクロン〜数十ミクロン以下となる。その場合、ペーストに含まれる金属微粒子の大きさが、数ミクロン〜数十ミクロンより充分小さくないといけない。単体金属の微粒子はその高い表面活性のために、微粒子を樹脂に分散させる際に、凝集しクラスターを作りやすいことから、上記目的を達成するために、別の工夫が必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
空気中で１０００℃以上の温度で導電性ペーストを使用したい場合、例えば、１０００℃以上の温度になる電気炉、原子炉、溶鉱炉、航空機やロケットのエンジン周辺部の部品を電気的に接触させ、かつ、物理的に簡便な接着をさせる手段はこれまで存在しなかった。
また、これまでの単体金属微粒子を用いたペースト剤では、金属微粒子の高い表面活性のために、微粒子がうまく分散せず、微細な構造を持つ材料上での使用には問題があった。
本発明は、空気中で１０００℃以上の温度で用いることができる導電性ペーストを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、これまでのペースト剤で使用してきた貴金属単体の微粒子の替わりに、高融点の酸化物微粒子とくに導電性酸化物Sr2RuO4の微粒子を用いることにより、この問題を解決した。
すなわち、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、レニウムからなる群より選ばれる一種の元素を必須成分とする酸化物微粒子、バインダー、溶剤からなる高融点導電性ペーストが目的を達成することを見出した。
これらの酸化物は空気中での融点が１８００〜２０００℃程度と、導電性酸化物のなかでは極めて高く、かつ高温まで良好な電気伝導性を持つ場合が多いことが、明らかとなっている。
とくに、Sr2RuO4は、空気中での融点が２０００℃と、導電性酸化物のなかでは最高であり、かつ融点まで良好な電気伝導性を持つことは、図１に示すとおりである。（特願２０００−１７０８８９参照）
図１において、I+ ,I-  は電流端子、V+, V-は電圧端子、Ｔ０焼結棒の中心部の温度、Ｔ１,Ｔ２焼結棒の周辺部の温度である。グラフの横軸はその温度をプロットしたものである。
焼結棒の中心から離れるに従い温度は下がって行くので、Ｔ０＞Ｔ１＞Ｔ２となる。
従って2000度の高温まで、酸化雰囲気中で耐える導電性部品としてSr2RuO4が有用であることが判る。
ところで、同様の酸化物を対象とした特許が、幾つか出願されている。特開平５−９０００５には低酸素分圧下でRu酸化物ペーストを、Cu電極と共に使用できるように、Ce酸化物を添加するという技術が報告されている。その報告では使用したRu酸化物は、RuO2, SrRuO3, CaRuO3, BaRuO3であり、Sr2RuO4については言及されていない。もちろん、高い融点を酸化雰囲気中で持つことにもふれられていない。
また特開平５−２４２７２２では、導電性粒子としてルテニウム酸化物、イリジウム酸化物、ロジウム酸化物をレニウム酸化物粒子の表面に被覆した厚膜抵抗体形成用ペーストが出願されている。この特許にもSr2RuO4については言及されていないし、高い融点を酸化雰囲気中で持つことにもふれられていない。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるバインダーとしては、無機物及び/又は有機高分子の１種又は２種以上が選ばれる。
無機物としては、微粒子状のものが用いられ、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化硼素、酸化ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジューム、酸化ニオブからなる群れより選ばれる１種以上であり、とくに導電性を有する酸化スズ、酸化インジューム、酸化ニオブが好ましく用いられる。
有機高分子としては、ニトロセルロース、アセチルセルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロースなどのセルロース系高分子、塩化ビニル、酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなどのビニル系高分子、アルキッド樹脂、マレイン酸樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系高分子、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６，１０などのポリアミド系高分子、ポリエーテルポリウレタン、ポリエステルポリウレタンなどのポリウレタン系高分子からなる群れより選ばれる１種以上である。
本発明で用いる溶剤としては、無機物を用いる場合は、水が良く、水溶性の有機高分子と共に用いる時には水-アルコールなどの水系が良い。
有機高分子を用いる場合は、当該有機高分子が溶解すれば何でもよく、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族系溶剤、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール等のアルコール系溶剤、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、エーテル系溶剤、Nーメチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、テルピネオールなどの有機極性溶剤、およびこれらの混合溶剤を用いることができる。
【０００６】
本発明の実施の形態をまとめると、
（１）ルテニウム、イリジウム、ロジウム、レニウムからなる群より選ばれる一種の元素を必須成分とする酸化物粒子、バインダー、溶剤からなる高融点導電性ペースト。
（２）酸化物粒子が、ルテニウムとストロンチウムを含有する酸化物である上記１の高融点導電性ペースト。
（３）酸化物粒子が、Sr2RuO4である上記２に記載した高融点導電性ペースト。
（４）バインダーが、無機物及び/又は有機高分子である上記１ないし４のいずれかひとつに記載された高融点導電性ペースト。
（５）無機物が、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化硼素、酸化ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化インジューム、酸化ニオブからなる群れより選ばれる１種以上である上記４に記載された高融点導電性ペースト。
（６）有機高分子が、セルロース系高分子、ビニル系高分子、ポリエステル系高分子、ポリアミド系高分子、ポリウレタン系高分子からなる群れより選ばれる１種以上である上記４に記載された高融点導電性ペースト。
【０００７】
実施例１
高融点導電性ペースト用原料粉のSr2RuO4多結晶粉末を次のようにして作成した。SrCO3とRuO2をモル比2:1で混合、瑪瑙乳鉢で細かく十分に30分程度混合した後、空気中1200度で、アルミナ坩堝中、粉末状のまま24時間焼結した。焼結体を再び粉砕・混合し、再びアルミナ坩堝中、粉末状のまま、空気中1300度で24時間焼結することによりSr2RuO4粉末を得た。
1300℃で24時間焼結した原料粉末を瑪瑙の乳鉢で入念にすりつぶし、ふるいにかけることで原料粉末の粒径を５ミクロン以下とした。
ペースト用バインダー樹脂液を以下のように作成した。エチルセルロースを樹脂として、またテルピネオールを溶剤として重量比１：４で秤量し、ビーカー中、ヘラで撹拌、混合した後、５０℃で３時間保温した。この後さらにヘラで撹拌、混合し５０℃で２時間保温し、透明で水飴状となったペースト用バインダー樹脂液を得た。
このペースト用バインダー樹脂液２０ｇと、Sr2RuO4の原料粉末６０ｇを混合し、その混合物を三本ロールミルで６時間、混錬し、高融点導電性ペーストを得た。
このペーストをアルミナの基板上(10mm四方、厚さ1mm)に塗布し、４本のイリジウム線を基板上のペーストの両端に固定し、５００℃、空気中で５分間焼成し、その後１２００〜１３００℃、空気中で１５分間本焼成した。
電気抵抗の測定方法を図２に示す。本焼成したアルミナ基板上の薄膜状の焼成ペーストの電気抵抗を、空気中、１０００℃〜１５００℃で４端子法で測定することができた。上記基板を、カンタルスーパー発熱体によるマッフル電気炉中で測定することにより高温の測定を行った。電気抵抗は金属的に温度上昇と共に増加し、1mΩ〜2mΩという結果を得た。
【０００８】
実施例２
実施例１と同じSr2RuO4の原料粉末６０ｇ、無機バインダー材料として、酸化アルミニウム１０ｇ、酸化亜鉛５ｇを混合し、その混合物を三本ロールミルで６時間、混錬し、高融点導電性ペーストを得た。
このペーストをアルミナの基板上(10mm四方、厚さ1mm)に塗布し、４本のイリジウム線を基板上のペーストの両端に固定し、５００℃、空気中で５分間焼成し、その後１０００〜１１００℃、空気中で１５分間本焼成した。
実施例１と同様にし電気抵抗の測定をした。電気抵抗は金属的に温度上昇と共に増加し、０．５mΩ〜０．８mΩという結果を得た。
【０００９】
実施例３
実施例１で用いたペースト用バインダー樹脂液１５ｇと、Sr2RuO4の原料粉末６０ｇ、無機バインダー材料として酸化アルミニウム５ｇ、酸化亜鉛５ｇを混合し、その混合物を三本ロールミルで６時間、混錬し、高融点導電性ペーストを得た。
このペーストをアルミナの基板上(10mm四方、厚さ1mm)に塗布し、４本のイリジウム線を基板上のペーストの両端に固定し、５００℃、空気中で５分間焼成し、その後１１００〜１２００℃、空気中で１５分間本焼成した。
実施例１と同様にし電気抵抗の測定をした。電気抵抗は金属的に温度上昇と共に増加し、０．８mΩ〜１．５mΩという結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Sr2RuO4の多結晶体試料棒の２０００℃までの電気抵抗の温度依存性とその測定概念図。
【図２】本発明の電気抵抗の測定方法の略図
【図１】
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【図２】
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