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Dokumentenidentifikation DE102004032903B4 29.06.2006
Titel Leitfähiges Pulver und Verfahren zur Herstellung desselben
Anmelder Hitachi Chemical Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kuwajima, Hideji, Hitachinaka, Ibaraki, JP
Vertreter Becker, Kurig, Straus, 80336 München
DE-Anmeldedatum 07.07.2004
DE-Aktenzeichen 102004032903
Offenlegungstag 17.02.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse B22F 1/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft leitfähiges Pulver, das zur Bildung einer Schaltung einer Leiterplatte, Bildung einer Schutzschicht, Bildung einer Elektrode von elektronischen Teilen, Bildung einer Elektrode mit Lot, einem leitfähigen Klebstoff, einem wärmeleitfähigen Klebstoff usw., verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Als ein Verfahren zur Bildung einer leitfähigen Schaltung auf einer Leiterplatte gibt es ein Verfahren, bei dem leitfähiges Pulver wie beispielsweise Gold, Silber, Kupfer und Kohlenstoff verwendet wird und mit einem Bindemittel, einem organischen Lösungsmittel und einem Zusatzstoff(en), gegebenenfalls, gemischt wird, um ein Material im Paste- bzw. Kleisterzustand herzustellen, und das Material wird auf die Platte aufgebracht (siehe, zum Beispiel, "Electronic Material", Seiten 42-46, Nr. 10, 1994). In dem Gebiet, in dem eine hohe Leitfähigkeit erforderlich ist, wird im Allgemeinen insbesondere Goldpulver, Silberpulver, Palladiumpulver oder deren Legierungspulver verwendet.

Von diesen weist eine leitfähige Paste bzw. ein leitfähiger Kleister, die bzw. der Silberpulver enthält, eine gute Leitfähigkeit auf, sodass sie bzw. er als eine Verdrahtungsschicht (eine leitfähige Schicht) für eine Leiterplatte, elektronische Teile usw. oder zur Bildung einer elektrischen Schaltung oder Elektroden von elektronischen Teilen verwendet wurde. Wenn jedoch ein elektrisches Feld unter einer Atmosphäre von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit daran angelegt wird, tritt eine galvanische Abscheidung von Silber, die eine so genannte Migration ist, in der elektrischen Schaltung oder den Elektroden auf, wodurch ein Makel vorhanden ist, dass ein Kurzschluss zwischen Elektroden oder Verdrahtungen auftritt. Um eine Verursachung der Migration zu verhindern, wurden einige Maßnahmen untersucht, zum Beispiel, wird eine Beschichtung mit Feuchtigkeitsschutz auf die Oberfläche des leitfähigen Materials aufgebracht oder ein Korrosionsschutzmittel, wie beispielsweise eine Stickstoff-haltige Verbindung, wird einer leitfähigen Paste bzw. einem leitfähigem Kleister zugegeben, aber diese Maßnahmen sind unausreichend, um einen Effekt zu erhalten. Wenn ein Silber-Palladium-Legierungspulver anstelle eines Silberpulvers verwendet wird, kann der Migrationswiderstand erhöht werden, aber Silber und Palladium sind teuer, sodass ein Makel vorhanden ist, dass teures Silber-Palladium-Legierungspulver verwendet werden muss.

Um ein leitfähiges Material mit gutem Leitwiderstand zu erhalten, muss eine Menge zu formulierenden Silberpulvers ebenfalls erhöht sein, aber das Silberpulver ist teuer, sodass ein Makel vorhanden ist, dass die leitfähige Paste bzw. der leitfähige Kleister ebenfalls teuer ist. Wenn mit Silber überzogenes Kupferpulver verwendet wird, kann eine Migration verhindert werden und eine billige leitfähige Paste bzw. ein billiger leitfähiger Kleister kann erhalten werden. Wenn die Oberfläche des Kupferpulvers jedoch mit Silber gleichmäßig und dick beschichtet ist, ist ein verbesserter Effekt bei der Verhinderung von Migration nicht ausreichend. Wenn zudem Löten zu einer leitfähigen Paste bzw. einem leitfähigen Kleister unter Verwendung von Silberpulver ausgeführt wird, ist ein Makel vorhanden, dass eine ausreichende Konjugation nicht ausgeführt werden kann, weil Silber mit dem Lot legiert wird, was ein Phänomen ist, dass Silber in das Lot abgeführt und gelöst wird, um zu verschwinden.

Andererseits gibt es den Fall, bei dem Kupferpulver zusätzlich zu dem Silberpulver verwendet wird. JP-2001131655 beschreibt ein Pulver aus einer Kupferlegierung, bei dem die Temperatur des Sinterbeginns erhöht, die Oxidationsbeständigkeit verbessert und die Wärmebeständigkeit herausragend ist. Das Pulver aus einer Kupferlegierung besteht aus 80 bis 99,9 Gew.-% Kupfer und ein oder mehr weiteren Elementen ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silber, Chrom und Zirkonium, und weist eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,1 bis 1 &mgr;m auf. JP-H-11092805 beschreibt die Herstellung eines Pulvers aus einer Kupferlegierung mit einem Silber-Kupfer-Gewichtsverhältnis von 1 bis 75 zu 25 bis 99. Es weist eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Migrationswiderstand auf. Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt 0,1 bis 10 &mgr;m.

Die Pulver aus Kupfer-Silber-Legierungen gemäß JP-2001131655 oder JP-H-11092805 können für Leitpasten verwendet werden. Eine leitfähige Paste bzw. ein leitfähiger Kleister unter Verwendung des Kupferpulvers weist jedoch eine leicht oxidierbare Eigenschaft von Kupfer nach Wärmehärten auf, und in Luft und in einem Bindemittel enthaltener Sauerstoff und das Kupferpulver reagieren, um einen oxidierten Film auf der Oberfläche davon zu bilden, wodurch die Leitfähigkeit beträchtlich verringert wird. Es ist deshalb eine Kupferpaste bzw. ein Kupferkleister offenbart, zu der bzw. dem verschiedene Arten von Reduktionsmittel(n) zugegeben werden, um zur Stabilisierung der Leitfähigkeit eine Oxidation auf der Oberfläche des Kupferpulvers zu verhindern. Ein Effekt zur Stabilisierung der Leitfähigkeit deckt jedoch nicht das Silberpulver ab, und ein elektrischer Widerstand wird in einem Test bei einer hohen Temperatur und hohen Feuchtigkeit erhöht, wodurch ein Makel vorhanden ist, dass die leitfähige Schaltung ein kurzgeschlossener Zustand wird.

Wenn die herkömmlich bekannte leitfähige Paste bzw. Kleister als ein Klebstoff verwendet wird, weist sie bzw. er in dem Stand der Technik einen Nachteil auf, dass die leitfähige Paste bzw. der leitfähige Kleister teuer ist, weil das leitfähige Pulver im Vergleich mit einer Lotpaste bzw. einem Lotkleister teuer ist. Dementsprechend wird ernstlich gewünscht, einen leitfähigen Klebstoff zu entwickeln, der eine höhere Zuverlässigkeit bei der leitfähigen Eigenschaft als die der Kupferpaste bzw. der Kupferkleister, einen überlegenen Migrationswiderstand als die Silberpaste bzw. der Silberkleister aufweist und die gleiche Funktionsfähigkeit beim Trocknen und Härten wie die der Lotpaste bzw. des Lotkleisters aufweist.

In einem Klebstoff, der Wärmeleitfähigkeit aufweisen muss, muss ebenfalls ein Füllstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Pulver aus Silber, Kupfer, Bornitrid usw. mit einem höheren Füllungsverhältnis gemischt werden, aber wenn eine Formulierungsmenge des Pulvers erhöht ist, ist dessen Viskosität ebenfalls erhöht, und dessen Fluidität wird schlecht, sodass ein Makel vorhanden ist, dass Herstellung und Verwendung der Paste bzw. des Kleisters schwierig wird.

Als ein Verfahren zur Bildung einer leitfähigen Schaltung unter Verwendung einer leitfähigen Paste bzw. eines leitfähigen Kleisters, wird eine leitfähige Paste bzw. ein leitfähiger Kleister, in der bzw. dem leitfähiges Pulver in einem Bindemittel dispergiert ist, um ein Material in einem Pasten- bzw. Kleisterzustand herzustellen, auf die Oberfläche eines Substrats (eine Platte) 3 aufgebracht oder in ein Durchgangsloch 4 gefüllt, wie in 1 gezeigt ist, um eine leitfähige Schicht 1 zu bilden. Das Bezugszeichen 2 in 1 ist übrigens eine Kupferfolie und 5 ist eine Isolierschicht.

Als ein anderes Verfahren zur Bildung einer leitfähigen Schicht in einem Durchgangsloch, das in einer Leiterplatte gebildet ist, gibt es ein Verfahren, in dem eine Verkupferung auf eine innere Oberfläche des Durchgangslochs aufgebracht wird, um eine leitfähige Schicht zu bilden.

Wenn eine Zwischenschichtverbindung durch Füllen einer leitfähigen Paste bzw. eines leitfähigen Kleister zum Füllen eines Lochs in ein Durchgangsloch ausgeführt wird, ist im allgemeinen eine hohe Leitfähigkeit erforderlich, während es ein kleines Loch ist, sodass die leitfähige Paste bzw. der leitfähige Kleister in das Loch soweit wie möglich gefüllt wird, und die leitfähige Paste bzw. der leitfähige Kleister muss ohne Zwischenraum darin vergraben werden. Die herkömmliche leitfähige Paste bzw. Kleister zum Füllen eines Lochs muss deshalb ein hohes Verhältnis bzw. einen hohen Anteil an dem leitfähigen Pulver aufweisen, aber wenn das Verhältnis bzw. der Anteil des leitfähigen Pulvers hoch gemacht wird, wird eine Viskosität der leitfähigen Paste bzw. des leitfähigen Kleisters hoch, und eine Fülleigenschaft des Lochs wird schlecht. Wenn ein Verhältnis bzw. Anteil des Bindemittels hoch gemacht wird, wird andererseits eine Viskosität desselben schlecht, und eine Fülleigenschaft des Lochs wird verbessert, aber es ist ein Makel vorhanden, dass die Leitfähigkeit verringert ist.

Wenn eine Packungsdichte des leitfähigen Pulvers erhöht ist, kann eine Viskosität der leitfähigen Paste bzw. des leitfähigen Kleisters, in der bzw. dem das leitfähige Pulver mit einem hohem Verhältnis bzw. Anteil formuliert ist, niedriger gemacht werden als in dem Fall, in dem leitfähiges Pulver mit einer niedrigen Packungsdichte verwendet wird, aber in den Techniken vom Stand der Technik war es schwierig, seine Packungsdichte zu erhöhen. Insbesondere in dem Fall von Silberpulver mit guter Leitfähigkeit weist Silber eine weiche Härte auf und wenn agglomeriertes Pulver einer Disagglomeration unterworfen wird, tritt eine Verformung der Gestalt des Pulvers die Tätigkeit begleitend auf, sodass es schwierig war, leitfähiges Pulver mit hoher Packungsdichte zu erhalten. Eine Packungsdichte käuflich erwerbbaren Silberpulvers ist im Allgemeinen in einem relativen Wert etwa 55 Vol.-%, und meistens 65 Vol.-% oder so, und es ist deshalb extrem schwierig, ein leitfähiges Pulver mit 68 Vol.-% oder gefestigter bzw. stabiler zu erhalten. In der vorliegenden Beschreibung wird die relative Volumen-Packungsdichte durch Teilen einer Schütt- bzw. Rütteldichte des Pulvers durch eine theoretische Dichte des Pulvers berechnet.

Die erste und zweite Erfindung sind dazu da, um ein leitfähiges Pulver bereit zu stellen, das zur Formulierung bzw. Konfektionierung mit einem höheren Verhältnis bzw. Anteil fähig ist, in der Zuverlässigkeit der Leitfähigkeit oder dem Migrationswiderstand hervorragend ist und durch Reduzieren der Menge an zu verwendendem Silber die Wettbewerbsfähigkeit erhöhen kann.

Die dritte Erfindung soll ein leitfähiges Pulver bereitstellen, das zusätzlich zu der ersten und zweiten Erfindung eine hervorragende hohe Packungseigenschaft und Riesel- bzw. Schütt- bzw. Fließfähigkeit aufweist.

Die vierte Erfindung soll ein leitfähiges Pulver bereitstellen, das zusätzlich zu der dritten Erfindung in der Lage ist, hoch gepackt zu sein.

Die fünfte Erfindung soll ein Verfahrens zur Herstellung eines leitfähigen Pulvers bereitstellen, das zur Formulierung mit höherem Verhältnis bzw. Anteil fähig ist, in der Zuverlässigkeit der Leitfähigkeit oder dem Migrationswiderstand hervorragend ist, und eine Preiswettbewerbsleistung durch Reduzieren einer Menge an zu verwendendem Silber erhöhen kann.

Die erste Erfindung betrifft leitfähiges Pulver mit einer Packungsdichte in einem relativen Wert von 68 Vol.-% oder mehr.

Die zweite Erfindung betrifft ebenfalls leitfähiges Pulver, wobei das leitfähige Pulver 60 bis 92 Gew.-% annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver, von dessen Oberfläche ein Teil mit 3 bis 30 Gew.-% Silber, basierend auf einer Menge annähernd kugelförmigen Kupferpulvers beschichtet wurde, wobei eine Oberfläche eines Teils einer Legierung aus Kupfer mit Silber belichtet wird, und dessen Oberfläche mit 0,02 bis 1,0 Gew.-% einer aliphatischen Säure, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers beschichtet ist, und wobei die Oberfläche des Silberüberzugs einer Glättungsbehandlung bzw. einem Polieren unterworfen wurde und 8 bis 40 Gew.-% Silberpulver enthält.

Die dritte Erfindung betrifft weiterhin leitfähiges Pulver, wobei das annähernd kugelförmige und mit Silber überzogene Kupferpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 bis 15 &mgr;m aufweist.

Die vierte Erfindung betrifft weiterhin leitfähiges Pulver, wobei das Silberpulver eine annähernd kugelförmige oder große Form aufweist und eine durchschnittliche Partikelgröße von 1/15 bis 2/5 zu der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers aufweist.

Die fünfte Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Pulvers, das die Schritte umfasst:

Beschichten wenigstens eines Teils einer Oberfläche annähernd kugelförmigen Kupferpulvers mit Silber in einer Menge von 3 bis 30 Gew.-% Silber, basierend auf einer Menge des Kupferpulvers, während wenigstens eine Oberfläche eines Teils der Legierung aus Silber und Kupfer belichtet wird, um annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver herzustellen,

weiterhin Beschichten einer Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers mit einer aliphatischen Säure in einer Menge von 0,02 bis 1,0 Gew.-% der aliphatischen Säure, basierend auf der Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers,

Unterwerfen der beschichteten Schicht aus dem Silber einer Oberflächenglättungsbehandlung, und

gleichmäßiges Mischen des Kupferpulvers, das annähernd kupferförmig und mit Silber und einer aliphatischen Säure beschichtet ist, in einer Menge von 60 bis 92 Gew.-%, mit Silberpulver in einer Menge von 8 bis 40 Gew.-%.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Schnittansicht, die den Zustand zeigt, in dem ein Durchgangsloch und eine Oberfläche einer Leiterplatte mit einer leitfähigen Paste bzw. einem leitfähigen Kleister verbunden sind.

2 ist eine Draufsicht, die den Zustand zeigt, in dem ein Testmuster auf einem Polyimidfilm gebildet ist.

Eine beschichtete Menge von Silber auf der Oberfläche des Kupferpulvers mit annähernd kugelförmiger Gestalt liegt bevorzugt in dem Bereich von 3 bis 30 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 5 bis 22 Gew.-%, noch bevorzugter im Bereich von 7,5 bis 22 Gew.-%, basierend auf der Menge des Kupferpulvers mit annähernd kugelförmiger Gestalt. Wenn die Menge 30 Gew.-% überschreitet, werden die Leitfähigkeit und andere Eigenschaften nicht verbessert, und die Kosten werden hoch, während die Leitfähigkeit verloren geht, wenn sie weniger als 3 Gew.-% ist.

Eine durchschnittliche Partikelgröße des Kupferpulvers, das eine annähernd kugelförmige Gestalt aufweist und mit Silber beschichtet ist, ist bevorzugt in dem Bereich von 2 bis 15 &mgr;m, bevorzugter 4 bis 7 &mgr;m in den Punkten der Handhabung wie beispielsweise Druck-, Verteil- und Packungseigenschaft usw. und den Kosten.

Eine Form des Silberpulvers ist ebenfalls bevorzugt annähernd kupferförmig oder voluminös (massiv), weil ein Anstieg in der Viskosität einer resultierenden Paste bzw. eines resultierenden Kleisters verhindert werden kann. Wenn die Gestalt des Silberpulvers schuppig ist, ist die Packungsdichte verringert, sodass die Fluidität bzw. Fließfähigkeit dazu neigt, verringert zu werden, wenn es in Kombination mit dem annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulver verwendet wird.

Eine durchschnittliche Partikelgröße des Silberpulvers ist bevorzugt in dem Bereich von 1/15 bis 2/5, relativ zu einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers.

Die hier in der vorliegenden Beschreibung erwähnte durchschnittliche Partikelgröße kann durch eine Partikelgrößenverteilungsmessvorrichtung vom Laserstreuungstyp gemessen werden. In der vorliegenden Erfindung kann eine Messung durch Verwendung von MASTERSIZER (hergestellt von MALVERN, Japan) als eine Messvorrichtung ausgeführt werden.

In der vorliegenden Beschreibung bedeuten die Ausdrücke "annähernd kupferförmig", dass das Partikel keine genau richtige Kugel ist, aber im wesentlichen eine Kugelgestalt aufweist, die viele Unebenheiten aufweisen kann, und ein Höhe-Breite-Verhältnis bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 1,5, bevorzugter 1 bis 1,3, weiterhin bevorzugt 1 bis 1,2 aufweist.

Das Höhe-Breiten-Verhältnis bedeutet ein Verhältnis des längeren Durchmessers eines Partikels des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers zu dem kürzeren Durchmesser des Selben (der längere Durchmesser/der kürzere Durchmesser). In der vorliegenden Erfindung kann das Höhe-Breite-Verhältnis durch ein Verfahren erhalten werden, in dem Partikel des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers mit einem vernetzbaren Harz mit einer niedrigen Viskosität gut gemischt werden, dem Gemisch erlaubt wird, zur Sedimentation der Partikel zu stehen, das Harz als solches vernetzt bzw. gehärtet wird, und das resultierende vernetzte bzw. gehärtete Produkt in eine senkrechte Richtung geschnitten wird. Dann wird die Gestalt der Partikel, die an der Schnittoberfläche erscheinen, durch Längen mit einem Elektronenmikroskop beobachtet, und der längere Durchmesser/der kürzere Durchmesser wird in Bezug auf jedes Partikel gemessen mit einer Anzahl von wenigstens 100 Partikeln, und ein durchschnittlicher Wert davon wird zu dem Höhe-Breite-Verhältnis gemacht.

Der vorstehend erwähnte kürzere Durchmesser kann wie folgt bestimmt werden. In Bezug auf Partikel, die in der vorstehend erwähnten Schnittoberfläche erscheinen, werden verschiedene Arten paralleler Linien, die mit der Außenoberfläche der Partikel in Kontakt kommen, gezogen, und ein Abstand zwischen parallelen Linien mit dem kürzesten Abstand dieser parallelen Linien wird als der kürzere Durchmesser ausgewählt. Andererseits ist der längere Durchmesser ein Durchmesser, der von parallelen Linien, die senkrecht zu den parallelen Linien sind, die den kürzeren Durchmesser bestimmen, und den parallelen Linien erhalten wird, die mit der Außenoberfläche des Partikels in Kontakt kommen und den längsten Abstand zwischen parallelen Linien aufweisen. Ein Rechteck, das von diesen zwei parallelen Linien gebildet wird, weist eine Größe auf, in der das Partikel darin enthalten ist.

Das spezifische Verfahren, das in der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wird übrigens später beschrieben werden.

In der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Überziehen der Oberfläche des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers mit Silber nicht spezifisch eingeschränkt, und es kann, zum Beispiel, ein Verdrängungsaufbring- bzw. Displacement-plating-Verfahren, ein Galvanisier-Verfahren, ein außenstromloses Pattier-Verfahren usw. erwähnt werden. Von diesen wird das Verdrängungsaufbring-Verfahren in den Punkten bevorzugt verwendet, dass eine Kohäsionsfestigkeit zwischen dem annähernd kugelförmigen Kupferpulver und Silber hoch ist, und laufende Kosten billig sind. Das Silber bildet teilweise während des vorstehend erwähnten Beschichtungsschrittes eine Legierung mit dem annähernd kugelförmigen Kupferpulver. In der vorliegenden Erfindung wird das Silber in einem derartigen Zustand aufgetragen, dass die Oberfläche des Legierungsabschnitts des Silbers und Kupfers, und die Oberfläche wenigstens eines Teils des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers frei gelegt sind. Es wird folglich Silber-Elektromigration in der Oberfläche des Legierungsabschnitts verhindert, der das Silber und Kupfer enthält.

An einem Abschnitt des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers wird teilweise eine Silber-Kupfer-Legierung an der Oberfläche des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers gebildet, wenn das Silber auf das annähernd kugelförmige Kupferpulver plattiert wird bzw. das annähernd kugelförmige Kupferpulver mit Silber überzogen wird, und wenigstens ein Teil der Oberfläche der Silber-Kupfer-Legierung und wenigstens ein Teil der Oberfläche des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers sind in Zuständen, dass sie ohne Silberüberzug bzw. Plattierung mit Silber zur Außenseite frei liegen. In anderen Worten, an der Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers zusätzlich zu der Oberfläche des Silberüberzugs bzw. des plattierten Silbers sind wenigstens ein Teil der Oberfläche der Silber-Kupfer-Legierung, die an dem Silberüberzug gebildet ist, und wenigstens ein Teil der Oberfläche des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers frei liegend. Der freiliegende Abschnitt aus Silber-Kupfer-Legierung an der Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers verhindert Silber-Elektromigration.

In der vorliegenden Erfindung wird auf der Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, in der die Oberfläche des annähernd kugelförmigen Kupferpulvers mit Silber bedeckt ist, weiterhin eine aliphatische Säure aufgebracht. Als die in der vorliegenden Erfindung zu verwendende aliphatische Säure wird eine gesättigte aliphatische Säure wie beispielsweise Stearinsäwe, Lauinsäure, Caprinsäure, Palmitinsäure usw., und eine ungesättigte aliphatische Säure wie beispielsweise Oleinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Sorbinsäure usw. verwendet.

Eine Beschichtungsmenge der aliphatischen Säure auf der Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers ist bevorzugt in dem Bereich von 0,02 bis 1,0 Gew.-%, bevorzugter 0,02 bis 0,5 Gew.-%, weiterhin bevorzugt 0,02 bis 0,3 Gew.-%, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers. Wenn die Beschichtungsmenge der aliphatischen Säure 1,0 Gew.-% überschreitet, werden die mit Silber überzogenen Kupferpulverpartikel durch die Gegenwart der aliphatischen Säure wahrscheinlich agglomeriert, sodass eine Disagglomeration schwierig wird, und eine Kohäsionsfestigkeit verringert wird, weil die aliphatische Säure als ein inneres Gleitmittel wirkt. Wenn andererseits eine Beschichtungsmenge der aliphatischen Säure weniger als 0,02 Gew.-% ist, wird es schwierig, agglomerierte Partikel der mit Silber überzogenen Kupferpulverpartikel voneinander zu trennen.

Ein Oberflächenzustand des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers nach dem Silberüberzug ist nicht eben, weil viele Partikelkörner des abgeschiedenen (oder aufgebrachten) Silbers an der Oberfläche davon vorhanden sind. Wenn es zu einer Paste bzw. einem Kleister verarbeitet wird, neigt eine Viskosität der Paste bzw. des Kleisters dazu, erhöht zu werden. Die Partikel werden ebenfalls wahrscheinlich während dem Plattierbehandlungs- oder Trocknungsschritt davon agglomeriert, und eine Packungsdichte ist nicht so hoch, das heißt, im allgemeinen mit einem relativen Wert von 60 Vol.-% oder weniger, insbesondere 55 Vol.-% oder weniger. Wenn das Kupferpulver einer Dissoziationsbehandlung unter Verwendung von Zirconiumdioxidkugeln, Glaskugeln, Aluminiumoxidkugeln usw. unterworfen wird, um die koagulierten Partikel zu disagglomerieren und die Oberfläche davon zu glätten, kann eine Packungsdichte auf einen relativen Wert von 60 bis 65 Vol.-% erhöht werden, wodurch leitfähiges Pulver erhalten werden kann, das ebenfalls in der Fluidität bzw. Fließfähigkeit verbessert ist. Es war jedoch extrem schwierig, die Packungsdichte auf einen relativen Wert von 68 Vol.-% oder mehr zu erhöhen. Die Glättung der Oberfläche des aufgebrachten Silbers kann übrigens durch Verwendung, zum Beispiel, einer Kugelmühle usw. durchgeführt werden.

In der vorliegenden Erfindung wird der Schritt des Beschichtens der Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers mit einer aliphatischen Säure wie folgt ausgeführt. Das heißt, nach Plattierung mit Silber bzw. Silberüberzug wird Waschwasser durch Dekantierung verworfen, und dann wird ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel zu dem nassen Pulver zugegeben, und das Gemisch wird gerührt und absetzen gelassen. Das Gemisch aus Wasser und organischem Lösungsmittel wird durch Dekantierung verworfen, und diese Tätigkeit wird zwei- oder dreimal wiederholt. Dann wird ein organisches Lösungsmittel, das eine vorbestimmte Menge einer aliphatischen Säure enthält, zu dem nassen mit Silber überzogenen Kupferpulver zugegeben, und das organische Lösungsmittel wird durch Erwärmen getrocknet, um ein Pulver zu erhalten, das mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist.

Wenn die Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, können die folgenden Vorzüge erhalten werden. Das heißt, wenn das annähernd kugelförmige Kupferpulver einer Silberplattierung bzw. einem Silberüberzug unterworfen wird, wird eine in dem Kupferpulver enthaltene Wasserkomponente in dem anschließenden Trocknungsschritt getrocknet. Wenn die Wasserkomponente zu dieser Zeit direkt getrocknet wird, ist jedoch eine latente Wärme bzw. Umwandlungswärme zur Verdampfung von Wasser groß, sodass eine längere Zeit zum Trocknen erforderlich ist, und leitfähige Pulverpartikel miteinander agglomeriert sind. Wenn die Wasserkomponente jedoch vorher durch ein hydrophiles organisches Lösungsmittel wie beispielsweise Alkohol, Aceton usw. ersetzt wird, und das organische Lösungsmittel entfernt wird, dann kann eine Trocknung leicht ausgeführt werden und eine Agglomeration der leitfähigen Pulverpartikel wird ebenfalls verringert. Die vorliegende Erfindung verwendet die vorstehende Tatsache, und die aliphatische Säure wird mit dem vorstehend erwähnten organischen Lösungsmittel formuliert, um eine Trocknung leicht zu machen. Zudem kann durch Festsetzen der Beschichtungsmenge der aliphatischen Säure in den Bereich, wie vorstehend erwähnt, und gleichmäßiges Beschichten eine Agglomeration der annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulverpartikel leicht getrennt werden und kann ein annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, das eine hohe Packungsdichte aufweist, erhalten werden, ohne eine Kohäsionsfestigkeit zu erniedrigen. Zudem kann ein annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver erhalten werden, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, das mit einer Harzlösung leicht benetzbar ist.

Als das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende leitfähige Pulver werden das vorstehend erwähnte annähernd kugelförmige und mit Silber überzogenes Kupferpulver, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, und Silberpulver verwendet.

Ein Formulierungsanteil bzw. -verhältnis des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, und des Silberpulvers ist bevorzugt 60 bis 92 Gew.-% des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, und 8 bis 40 Gew.-% des Silberpulvers, bevorzugter 65 bis 80 Gew.-% des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, und 20 bis 35 Gew.-% des Silberpulvers. Wenn eine Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, weniger als 60 Gew.-% ist und die des Silberpulvers 40 Gew.-% überschreitet, verursacht die Zuverlässigkeit in der Leitfähigkeitseigenschaft kein Problem, aber der Migrationswiderstand ist manchmal erniedrigt, und die Packungsdichte neigt dazu, erniedrigt zu sein. Wenn andererseits eine Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das weiterhin mit einer aliphatischen Säure beschichtet ist, 92 Gew.-% überschreitet und die des Silberpulvers weniger als 8 Gew.-% ist, ist der Migrationswiderstand gut, aber die Packungsdichte neigt dazu, erniedrigt zu sein.

Die Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers ist ebenfalls in einem relativen Wert 68 Vol.-% oder mehr. Wenn die Packungsdichte weniger als 68 Vol.-% ist, ist die Packungsdichte gering, sodass ein Formulierungsverhältnis bzw. -anteil des leitfähigen Pulvers hoch sein muss. Wenn das Formulierungsverhältnis bzw. -anteil des leitfähigen Pulvers hoch gemacht ist, wird eine Viskosität der leitfähigen Paste hoch. Wenn andererseits ein Formulierungsverhältnis bzw. -anteil des leitfähigen Pulvers gering gemacht wird, neigen eine ausreichende Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit dazu, nicht erhalten zu werden.

Ein relativer Wert der Packungsdichte bedeutet übrigens ein Wert, der durch Teilen einer Rütteldichte, die aus einem Volumen und einem Gewicht durch 100-maliges Ausführen des Klopfens mit einem Schlag von 25 mm berechnet wird, durch eine tatsächliche Dichte oder theoretische Dichte eines Partikels.

Das leitfähige Pulver der vorliegenden Erfindung enthält Pulver, in dem die Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers mit 0,02 bis 1,0 Gew.-% einer aliphatischen Säure, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers beschichtet ist, und der Silberüberzug auf dem annähernd kugelförmigen Kupferpulver wurde einer Glättungsbehandlung unterworfen. Silberpulver und das annähernd kugelförmige und mit Silber überzogenes Kupferpulver mit gleicher durchschnittlicher Partikelgröße zu der des Silberpulvers werden als Dispersionsmedia verwendet, und gemischt und dispergiert, wobei eine Verformung des Silberpulvers zu dem Zeitpunkt der Dissoziation bzw. Trennung von Partikeln der feinen agglomerierten Silberpulverpartikel verhindert werden kann, und eine Disagglomeration der koagulierten Partikel und gleichmäßiges Mischen gleichzeitig ausgeführt werden kann. Es ist dementsprechend nicht notwendig, eine Tätigkeit des Trennens der Dispersionsmedia und des Mischpulvers auszuführen. Die feinen Silberpulverpartikel neigen dazu, leicht agglomeriert zu werden und verursachen wahrscheinlich eine Re-Agglomeration, sogar wenn eine Dissoziationsbehandlung ausgeführt wird. In der vorliegenden Erfindung werden jedoch die Dissoziationstätigkeit und die Mischtätigkeit zweier Arten an Pulvern gleichzeitig ausgeführt, sodass ein leitfähiges Mischpulver mit einer hohen Packungsdichte hergestellt werden kann, ohne eine Verformung der feinen Silberpulverpartikel zu verursachen.

Eine Dispersions- und Mischtätigkeit kann unter Verwendung einer Rotations- oder Vibrationsenergie, wie beispielsweise einer Kugelmühle, einer Pochmühle, einem V Mischer, einer Schwingmühle usw. leicht ausgeführt werden. Durch Verwendung einer gleichen Vorrichtung wie vorstehend erwähnt, können agglomerierte feine Silberpulverpartikel durch Verwendung des annähernd kugelförmigen mit Silber überzogenen Kupferpulvers nach Dissoziation in einem Dispersionsmedium dispergiert und dissoziiert werden und gleichzeitig dispergiert werden. Eine Vorrichtung und ein Verfahren, die auf das Vorstehende anzuwenden sind, sind nicht besonders eingeschränkt.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Ein annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver (680 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., GB05K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 5,5 &mgr;m, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 63 Vol.-%), das hergestellt ist durch Beschichten mit einer Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf annähernd kugelförmiges Kupferpulver, anschließend Beschichten mit Stearinsäure, die eine aliphatische Säure ist, darauf in einer Menge von 0,2 Gew.-%, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht aus Silber durch eine Kugelmühle zu einer Oberflächenbehandlung, und 320 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 &mgr;m (hergestellt von Metalor Technologies, U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen von 3 Litern gefüllt, und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit einer Drehzahl von 65 min–1 100 Stunden lang gemischt und dispergiert, um ein leitfähiges Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert einer Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers war 71 Vol.-%. Ein Verhältnis einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers und der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers war ebenfalls 1,4/5,5.

Andererseits wurden 38 Gewichtsteile eines Alkoxylgruppen-haltigen Phenolharz vom Resoltyp (ein Probeprodukt, das von Hitachi Chemical Co., Ltd. hergestellt ist, wobei eine Kohlenstoffanzahl der Alkoxylgruppe 4 ist, ein Alkoxylationsgrad: 65 %, massegemittelte Molekülmasse: 1.200), 57 Gewichtsteile eines Epoxyharzes vom Bisphenol F-Typ mit einem Epoxyequivalent von 170 g/eq (erhältlich von Mitsui Chemicals Inc., Epomic R110, Markenname) und 5 Gewichtsteile 2-Phenyl-4-methylimidazol (erhältlich von Shikoku Corp., Curesol 2P4MZ, Markenname) gleichmäßig gemischt, um ein Bindemittel herzustellen.

Zu 50 g des vorstehend erhaltenen Bindemittels wurden 450 g des vorstehend erhaltenen leitfähigen Pulvers und 15 g Ethylcarbitol als ein Lösungsmittel zugegeben, und das Gemisch wurde mit einem Rührer und drei Mischwalzen gemischt und dispergiert, um eine leitfähige Paste bzw. einen leitfähigen Kleister zu erhalten. Eine Viskosität der leitfähigen Paste bzw. des leitfähigen Kleisters war 350 dPa·s bei 25 °C, und ihre bzw. seine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,6.

Dann wurde durch Verwendung der leitfähigen Paste bzw. des leitfähigen Kleisters, die bzw. der wie vorstehend erwähnt erhalten, ein Testmuster 7 auf einen Polyimidfilm 6 gedruckt, in 2 gezeigt, und nach Platzierung des Materials in einen Ofen, wurde er über 13 Minuten auf 170 °C erwärmt und einer Wärmebehandlung bei der gleichen Temperatur für 1 Stunde unterworfen, um ein Testsubstrat herzustellen.

Wenn ein Folienwiderstand des Leiters in Bezug auf das resultierende Testsubstrat gemessen wurde, betrug er 95 m&OHgr;/sq. Dieses Testsubstrat wurde zu einem Vertrauenstest in einem Test mit einer konstanten Temperatur und konstanten Feuchtigkeit für 4.000 Stunden und einem Gasphasen-Wärmeschocktest für 3.00 Zyklen unterworfen. Als eine Folge waren geänderte Verhältnisse des Schaltungswiderstands 10,4 % bzw. 9,1 %. In dem vorstehend erwähnten Test mit konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit wurde das Substrat bei 85 °C und 85 relativer Feuchtigkeit gelagert, und der Gasphasen-Wärmeschocktest wurde bei –65 °C für 30 Minuten und 125 °C für 30 Minuten als ein Zyklus (hierin nachstehend der gleiche) durchgeführt.

Auf einem Glassubstrat mit einer Dicke von 1,0 mm wurde ebenfalls ein Muster für einen Migrationswiderstandstest von Blatt- bzw. Kamm-förmigen Elektroden mit einem Abstand zwischen Elektroden von 2,0 mm gedruckt, und eine Wärmebehandlung wurde unter den gleichen Bedingungen, wie vorstehend erwähnt, ausgeführt, um den Film zu vernetzen bzw. zu härten, und ein Substrat für einen Migrationswiderstandsfilm herzustellen. Der Migrationswiderstand des Testsubstrats wurde durch ein Wassertropfenverfahren (hier nachstehend das gleiche) getestet. Das heißt, ein Filterpapier wird auf die Elektroden des Testsubstrats platziert und nach Benetzung des Filterpapiers durch tropfenweise Zugeben von destilliertem Wasser wurde ein Kurzschlussstrom durch Anlegen einer Gittervorspannung von 20 V an die Elektroden gemessen. Als eine Folge des Messens war eine Zeit, bis der Kurzschlussstrom 500 mA (hierin nachstehend als "Kurzschlusszeit" bezeichnet) wurde, 5 Minuten und 50 Sekunden, die ungefähr 13 Mal einer Silberpaste (26 Sekunden) unter Verwendung von Silberpulver als das leitfähige Pulver war, wodurch gute Resultate erhalten werden können.

Ein spezifisches Messverfahren des Höhe-Breite-Verhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung ist übrigens nachstehend gezeigt. 8 g eines Hauptmittels (Nr. 10-8130) eines Epoxyharzes (erhältlich von BUHLER Co.) mit einer geringen Viskosität und 8 g eines Härtungs- bzw. Vernetzungsmittels (Nr. 10-8132) werden gemischt, 2 g leitfähiges Pulver wurde damit gemischt, und das resultierende Gemisch wurde gut dispergiert. Das Gemisch wurde als solches unter Vakuum bei 25 °C entgast und dann wurde ihm erlaubt, unter den Bedingungen bei 25 °C 10 Stunden lang zu stehen, um Partikel abscheiden zu lassen, und das Gemisch wurde vernetzt bzw. gehärtet. Danach wurde das resultierende gehärtete bzw. vernetzte Produkt in die senkrechte Richtung geschnitten, die Schnittfläche wurde durch ein Elektronenmikroskop aufs 1000-fache vergrößert und in Bezug auf 150 Partikel, die an der Schnittfläche erschienen, wurden ihr längerer Durchmesser/kürzerer Durchmesser erhalten. Der durchschnittliche Wert davon wurde zu einem Höhe-Breite-Verhältnis gemacht.

Beispiel 2

610 g des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt war, und 390 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0.95 &mgr;m (erhältlich von Tokuriki Kagaku Kenkyusho, AgS-052L, Markenname, relativer Wert einer Packungsdichte: 51 Vol.-%) wurden ausgewogen, und Mischen und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die gleich ist zu der in Beispiel 1 verwendeten, unter den gleichen Bedingungen wie die von Beispiel 1 150 Stunden lang ausgeführt, um leitfähiges Pulver zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers betrug in einem relativen Wert 69 Vol.-%. Ein Verhältnis einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers und der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers war 0,95/5,5.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand des leitfähigen Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats 86 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 8,7 % bzw. 7,3 %.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 9 Minuten und 10 Sekunden, was ebenfalls 20-fach oder noch länger als die der Silberpaste bzw. des Silberkleisters war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste bzw. Kleisters war 470 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,9.

Beispiel 3

770 g des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt war, und 230 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,0 &mgr;m (erhältlich von FUKUDA METAL FOIL & POWDER CO., LTD., AgC-1561, Markenname, relativer Wert einer Packungsdichte: 56 Vol.-%) wurden ausgewogen, und Mischen und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die gleich zu der in Beispiel 1 verwendeten ist, unter den gleichen Bedingungen wie die von Beispiel 1 200 Stunden lang ausgeführt, um leitfähiges Pulver zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers betrug in einem relativen Wert 71 Vol.-%. Ein Verhältnis einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers und der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers war 1,0/5,5.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand des leitfähigen Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats 90 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 8,9 % bzw. 7,8 %.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 9 Minuten und 40 Sekunden, was ebenfalls 20-fach oder noch länger als die der Silberpaste bzw. -kleisters war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste bzw. Kleisters war 330 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,5.

Beispiel 4

Ein annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver (700 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., GB10K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 10,8 &mgr;m, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 64 Vol.-%), das hergestellt ist durch Beschichten mit einer Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf annähernd kugelförmiges Kupferpulver, anschließend Beschichten mit Stearinsäure, die eine aliphatische Säure ist, darauf in einer Menge von 0,05 Gew.-%, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht aus Silber durch eine Kugelmühle zu einer Oberflächenbehandlung, und 300 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 &mgr;m (hergestellt von Metalor Technologies, U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen von 2 Litern gefüllt, und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit einer Drehzahl von 56 min–1 90 Stunden lang gemischt und dispergiert, um ein leitfähiges Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert einer Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers war 76 Vol.-%. Ein Verhältnis einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers und der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers war ebenfalls 1,4/10,8.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand der leitfähigen Paste bzw. Kleister wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats 75 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 6,5 % bzw. 5,8 %.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 9 Minuten und 50 Sekunden, was ebenfalls 20-fach oder noch länger als die der Silberpaste bzw. des Silberkleisters war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste bzw. Kleister war 420 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,3.

Beispiel 5

Ein annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver (800 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., GB10K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 11,2 &mgr;m, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 63 Vol.-%), das hergestellt ist durch Beschichten mit einer Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf annähernd kugelförmiges Kupferpulver, anschließend Beschichten mit Oleinsäure, die eine aliphatische Säure ist, darauf in einer Menge von 0,1 Gew.-%, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht aus Silber durch eine Kugelmühle zu einer Oberflächenbehandlung, und 200 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 &mgr;m (hergestellt von Metalor Technologies, U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen von 2 Litern gefüllt, und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit einer Drehzahl von 56 min–1 90 Stunden lang gemischt und dispergiert, um ein leitfähiges Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert der Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers war 76 Vol.-%. Ein Verhältnis einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers und der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers war ebenfalls 1,4/11,2.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand der leitfähigen Paste bzw. Kleisters wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats 84 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 8,6 % bzw. 7,9 %.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 9 Minuten und 50 Sekunden, was ebenfalls 20-fach oder noch länger als die der Silberpaste bzw. -kleisters war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste bzw. Kleisters war 400 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,2.

Beispiel 6

Ein annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver (910 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., GB10K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 11,6 &mgr;m, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 64 Vol.-%), das hergestellt ist durch Beschichten mit einem Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf annähernd kugelförmiges Kupferpulver, anschließend Beschichten mit Stearinsäure, die eine aliphatische Säure ist, darauf in einer Menge von 0,05 Gew.-%, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht aus Silber durch eine Kugelmühle zu einer Oberflächenbehandlung, und 90 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 &mgr;m (hergestellt von Metalor Technologies, U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen von 2 Litern gefüllt, und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit einer Drehzahl von 56 min–1 90 Stunden lang gemischt und dispergiert, um ein leitfähiges Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert der Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers war 68 Vol.-%. Ein Verhältnis einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers und der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers war ebenfalls 1,4/11,6.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand des leitfähigen Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats 97 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 9,6 % bzw. 9,7 %.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 14 Minuten und 30 Sekunden, was ebenfalls 30-fach oder noch länger als die der Silberpaste bzw. -kleisters war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste bzw. Kleisters war 400 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 3,5.

Beispiel 7

Ein annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver (600 g, hergestellt von Hitachi Chemical Co., Ltd., GB10K, Markenname, durchschnittliche Partikelgröße: 10,8 &mgr;m, Höhe-Breite-Verhältnis: 1,0, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 63 Vol.-%), das hergestellt ist durch Beschichten mit einer Silberüberzugsmenge von 20 Gew.-% auf annähernd kugelförmiges Kupferpulver, anschließend Beschichten mit Stearinsäure, die eine aliphatische Säure ist, darauf in einer Menge von 0,3 Gew.-%, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, und weiterhin Unterwerfen der Beschichtungsschicht aus Silber durch eine Kugelmühle zu einer Oberflächenbehandlung, und 400 g annähernd kugelförmigen Silberpulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,4 &mgr;m (hergestellt von Metalor Technologies, U.S.A., K-0082P, Markenname, ein relativer Wert einer Packungsdichte: 58 Vol.-%) wurden ausgewogen und in eine Kugelmühle mit einem Innenvolumen von 2 Litern gefüllt, und die Materialien wurden durch Drehen der Kugelmühle mit einer Drehzahl von 56 min–1 90 Stunden lang gemischt und dispergiert, um ein leitfähiges Pulver zu erhalten. Ein relativer Wert der Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers war 74 Vol.-%. Ein Verhältnis einer durchschnittlichen Partikelgröße des annähernd kugelförmigen Silberpulvers und der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers war ebenfalls 1,4/10,8.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand des leitfähigen Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats 68 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 4,7 % bzw. 5,2 %.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 6 Minuten und 50 Sekunden, was ebenfalls 15-fach oder noch länger als die der Silberpaste bzw. -kleisters war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste bzw. Kleisters war 510 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 4,5.

Vergleichsbeispiel 1

450 g des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt war, und 50 g annähernd kugelförmigen, in Beispiel 1 verwendeten Silberpulvers wurden ausgewogen, und Mischen und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die gleich zu der in Beispiel 1 verwendeten ist, unter den gleichen Bedingungen wie die von Beispiel 1 100 Stunden lang ausgeführt, um leitfähiges Pulver zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers betrug in einem relativen Wert 60 Vol.-%.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand des leitfähigen Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats so extrem hoch wie 340 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 88,2 % bzw. 105,3 %, die beträchtlich hohe Werte im Vergleich zu jenen der Beispiele 1 bis 3 sind.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 13 Minuten und 50 Sekunden, was ebenfalls 30-fach oder noch länger als die der Silberpaste bzw. -kleisters war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste bzw. Kleisters war 420 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 3,5.

Vergleichsbeispiel 2

900 g des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt war, und 100 g annähernd kugelförmigen, in Beispiel 3 verwendeten Silberpulvers wurden ausgewogen, und Mischen und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die gleich zu der in Beispiel 1 verwendeten ist, unter den gleichen Bedingungen wie die von Beispiel 1 200 Stunden lang ausgeführt, um leitfähiges Pulver zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers betrug in einem relativen Wert 67 Vol.-%.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand des leitfähigen Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats 70 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 5,1 % bzw. 4,5 %.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 4 Minuten und 40 Sekunden, was ebenfalls etwa 10-fach oder noch länger als die der Silberpaste bzw. -kleisters war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen Leitfähigen Paste bzw. Kleisters war 520 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 3,9.

Vergleichsbeispiel 3

550 g des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, das mit in Beispiel 1 verwendeter Stearinsäure behandelt war, und 450 g annähernd kugelförmiges, in Beispiel 2 verwendetes Silberpulver wurden ausgewogen, und Mischen und Dispergieren wurde durch Drehen des Gemischs in einer Kugelmühle, die gleich zu der in Beispiel 1 verwendeten ist, unter den gleichen Bedingungen wie die von Beispiel 1 200 Stunden lang ausgeführt, um leitfähiges Pulver zu erhalten. Eine Packungsdichte des resultierenden leitfähigen Pulvers betrug in einem relativen Wert 63 Vol.-%.

Unter Verwendung des leitfähigen Pulvers, das wie vorstehend erwähnt erhalten wurde, wurde eine leitfähige Paste bzw. Kleister in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Weiterhin wurde ein Testsubstrat hergestellt, und ein Folienwiderstand und Migrationswiderstand des leitfähigen Materials wurden getestet. Als ein Resultat war der Folienwiderstand des Testsubstrats 70 m&OHgr;/sq. Geänderte Verhältnisse der Schaltungswiderstände nach dem Test bei konstanter Temperatur und konstanter Feuchtigkeit und dem Gasphasen-Wärmeschocktest, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt wurden, waren 5,1 % bzw. 4,5 %.

Wenn das Testsubstrat durch das Wassertropfenverfahren unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 getestet wurde, war eine Kurzschlusszeit 4 Minuten und 40 Sekunden, was 10-fach oder noch länger als die der Silberpaste war.

Eine Viskosität der durch Mischen und Dispergieren erhaltenen leitfähigen Paste bzw. Kleister war 870 dPa·s bei 25 °C, und eine thixotrope Eigenschaft war ein thixotroper Index von 5,3.


Anspruch[de]
  1. Leitfähiges Pulver mit einer Packungsdichte mit einem relativen Wert von 68 Vol.-% oder mehr.
  2. Leitfähiges Pulver gemäß Anspruch 1, wobei das leitfähige Pulver aufweist:

    – 60 bis 92 Gew.-% annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver, von dessen Oberfläche ein Teil mit 3 bis 30 Gew.-% Silber, basierend auf einer Menge annähernd kugelförmigen Kupferpulvers, beschichtet wurde, wobei wenigstens eine Oberfläche eines Teiles einer Legierung aus Kupfer mit Silber belichtet wird, wobei dessen Oberfläche mit 0,02 bis 1,0 Gew.-% einer aliphatischen Säure, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers, beschichtet ist, und wobei die Oberfläche des Silberüberzugs einer Glättungsbehandlung unterworfen wurde, und

    – 8 bis 40 Gew.-% Silberpulver.
  3. Leitfähiges Pulver gemäß Anspruch 2, bei dem das annähernd kugelförmige und mit Silber überzogene Kupferpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 2 bis 15 &mgr;m aufweist.
  4. Leitfähiges Pulver gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei dem das Silberpulver eine annähernd kugelförmige oder große Form aufweist und eine durchschnittliche Partikelgröße von 1/15 bis 2/5 zu der des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers aufweist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Pulvers, das die Schritte umfasst:

    – Beschichten wenigstens eines Teils einer Oberfläche eines annähernd kugelförmigen Kupferpulvers mit Silber in einer Menge von 3 bis 30 Gew.-% an Silber, basierend auf einer Menge des Kupferpulvers, wobei wenigstens eine Oberfläche eines Teils eines Legierungsteils aus Silber und Kupfer belichtet wird, um annähernd kugelförmiges und mit Silber überzogenes Kupferpulver herzustellen,

    – weiterhin Beschichten einer Oberfläche des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers mit einer aliphatischen Säure in einer Menge von 0,02 bis 1,0 Gew.-% der aliphatischen Säure, basierend auf einer Menge des annähernd kugelförmigen und mit Silber überzogenen Kupferpulvers,

    – Unterwerfen der beschichteten Silberschicht zu einer Oberflächenglättungsbehandlung, und

    – gleichmäßiges Mischen des Kupferpulvers, das annähernd kupferförmig und mit Silber und einer aliphatischen Säure beschichtet ist, in einer Menge von 60 bis 92 Gew.-% mit Silberpulver in einer Menge von 8 bis 40 Gew.-%.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

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