TW200301309A - Cu alloy powder for electro-conductive paste - Google Patents

Description

2〇〇3ύ130υ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於導電膏用銅合金粉。尤其是關於作爲積層 陶瓷電容器的內部電極用合金粉使用的情況之最適的導電 膏用銅合金粉。 【先前技術】 積層陶瓷電容器，向來係如下述般製造。在陶瓷介電體 片材上印刷或噴上金屬粉末膏，將其以互相地具有電極構 造的方式積疊爲多數片。將此積疊的積層體加壓密著使其 一體化之後，進行燒結，並燒結上外部拉出之電極。這樣 的積層陶瓷電容器具有的特性爲：可將有效介電體的厚度 作薄，容量容積比大，且內部感應係數（i n d u c t a n c e )小， 高頻帶域可使用至例如G H z層次等。 這樣的積層陶瓷電容器，由於係使陶瓷介電體與內部電 極同時燒成，作爲內部電極用材料必須具有較陶瓷的燒結 溫度高的熔點及不會與陶瓷反應。因此，過去內部電極用 材料係使用P t或P d等之貴金屬，價格昂貴是其缺點。爲 解決此缺點，將介電體陶瓷的燒結溫度降低爲9 0 0〜1 1 0 0 t ，使用Ag-Pd合金或用Ni等廉價的卑金屬作爲電極材 料的內部電極業已實用化。近年來，需求著可在較GHz層 次更高的高頻帶域下動作的積層陶瓷電容器。因此，作爲 內部電極用材料，電阻低是必須的條件，目前可舉出 C u 作爲主要的候補者。 然而，由於C u的熔點低，與介電體的燒結溫度的差大， 5 312/發明說明書(補件)/92-02/91135065 20030130j 故容易發生內部電極的裂痕、剝離、或介電體的燒成不良 等，是問題所在。又，銅經由環境中的氧，於燒結步驟中 容易氧化，因於氧化物的混入，會導致內部電極之燒結不 良，或比電阻增加的問題。針對於此，將環境氣氛作成爲 還原性環境，雖可阻礙氧化，但會將陶瓷介電體還原，致 無法發揮作爲介電體的良好的性能。 因此，可在較C u高溫下開始燒結，燒結時不會因於環 境氣氛而被氧化的金屬粉受到企盼。 【發明內容】 本發明係鑑於上述的狀況而作成者，其目的在於提供一 種導電膏用銅合金粉，其係尤其是可圖求較c u的燒結溫 度爲高與耐氧化性之提高的以C u作爲主體之合金所構成 者。 本發明，係用以解決上述問題點而作成者，爲一種導電 膏用銅合金粉，其特徵在於，係由Cu: 80〜99. 9質量％， 與選自由Ta及W所構成的群中之1種或2種元素：0.1 〜2 ◦質量％所構成，平均粒徑爲Q.1〜1//Π1。 又，本發明中，於提高 C u的燒結開始溫度並使高溫硬 度提高，並添加不大會使比電阻增加的元素。又，本發明， 經由合金化，圖求C u的活性降低與鈍態的形成，而可提 高耐氧化性。 作爲添加元素，作爲具有對Cu的燒結開始溫度上昇有 效果且比電阻增加少的金屬，係由T a及W所構成的群中 選擇。此等元素之含有量於未滿〇 . 1質量％之下，對燒結 6 312/發明說明書(補件)/92-02/91135065 20030130j 開始溫度的提高效果有限，耐氧化性改善效果小。而含有 量若超過2 0質量％，則比電阻的增加顯著，成爲較習知的 N i更高的電阻。因而，將含有量限定於Ο · 1〜2 0質量％的 範圍。更佳者係作成爲 Cu: 80〜99.5質量％，與選自由 Ta及W所構成的群中之1種或2種元素：0.5〜20質量％。 至於其餘的成分則不作特別限定。 又，本發明之合金粉的平均粒徑係作成用以形成均一的 膜厚之導電膏的適合之粒徑而作成Q.1〜l//m。粒度若未 g 滿0 . 1 // m，則於網版印刷會有困難。粒度若超過1 // m， 則會產生膜厚的參差不一，故將其限定於1 // m以下。 本發明之銅合金粉的形狀以球形爲佳。如此可有優異的 導電膏中之銅合金粉的分散性、導電膏的流動性之故。又， 本發明之合金粉，作爲可燒結之粉體的特性，以具有氧化 開始溫度爲2 5 Q °C以上，燒結開始溫度爲5 0 0 °C以上爲佳。 藉由化學氣相反應，可容易地製造粒度整齊之球形的銅 合金粉。例如將CU的氯化物及合金元素的氯化物分別加 φ 熱使其蒸發，將此等的蒸汽混合再藉由氫氣進行還原。合 金的組成及粉體的粒度，可經由反應條件（溫度、反應時 間等）的.改變來控制。於化學氣相反應中，由於異種金屬 元素係以原子層次混合，故可得到均一的組成之合金。 導電膏可用習知的方法製造。舉其一例，導電膏可對銅 * 合金粉1 Q Q質量份，混合以乙基纖維素等之黏結劑1〜5 - 質量份，萜品醇等之溶劑5〜20質量份來製造。 依據本發明，可廉價地提供作爲積層陶瓷電容器用之導 7 312/發明說明書(補件)/92-02/91135065 2〇〇3ύΐ30υ 電膏用金屬之「在高頻帶域可顯示良好的動作特性，電阻 小，燒結開始溫度高，耐氧化性提高」的銅合金粉。 【實施方式】 試作合金成分及平均粒徑加以改變之銅合金粉，測定銅 合金粉的燒結開始溫度、比電阻及昇溫時的重量增加率。 測定結果示於表1、圖1、圖2中。 又，燒結開始溫度，係對銅合金粉施加壓力製作成擠壓 粉體，對將此擠壓粉體的溫度升高時的擠壓粉體之高度 (試料高度）與溫度的關係加以查察，於擠壓粉體的高度減 少，達到原來的高度之9 9 . 5 %之溫度，以之作爲燒結開始 溫度。重量增加率，則藉由熱重量測定（T h e r m a 1 Gravimetry)求出在空氣流中以一定的速度昇溫時的重 量增加率。以重量增加率達到 0 . 2 %之溫度作爲氧化開始 溫度。平均粒徑係定爲以電子顯微鏡進行圖像解析所求出 的個數基準之粒度分布之5 0 %粒徑。 312/發明說明書(補件)/92-02/91135065 8 20030130j 表1

No. 組成質量％ 平均粒徑 氧化開始溫度 燒結開始溫度 比電阻 Cu Ta W jam °c °c // Ω · cm 1 99.9 0.1 - 0.5 250 500 1.8 2 99.5 0.5 - 0.7 300 700 1.9 3 99 1 - 0.4 310 750 2 4 95 5 - 0.3 310 750 2.2 5 90 10 - 0.1 310 750 2.3 實 6 99.9 - 0.1 0.6 260 550 1.8 7 99.5 - 0.5 0.8 305 710 1.9 施 8 99 一 1 1.0 310 760 2 9 95 - 5 0.5 315 760 2.1 例 10 90 一 10 0.4 315 760 2.2 11 99.8 0.1 0.1 0.3 265 560 1.9 12 99 0.5 0.5 0.7 320 760 2 13 98 1 1 0.6 325 760 2.2 14 90 5 5 0.8 325 760 2.3 15 80 10 10 0.2 325 760 2.5 1 70 30 - 0.3 320 750 7.2 2 60 40 - 0.2 320 750 8.3 比 3 7 0 - 30 0.4 325 760 6.9 較 4 60 - 40 0.6 325 760 7.5 例 5 70 15 15 0.7 320 760 10.5 6 60 20 20 0.5 325 760 12.4 7 100 - - 0.5 150 200 1.7 9 312/發明說明書(補件)/92-02/91135065 2〇〇3〇13〇j 於表1中，顯示本發明之實施例Νο·1〜No.l5，及比較 例Ν ο · 1〜N 〇 · 7。於實施例，較比較例N ◦ · 7 (純C u )之燒 結開始溫度高，因於氧化之重量增加少，且比電阻之上昇 爲可容許的範圍。與此相較，比較例Ν 〇· 1〜N 〇· 6中，比 電阻太高。 圖1係有關表1所示之實施例No.3(Cu99質量％，Tai 質量％ )及比較例N 〇· 7 (純C u )的溫度與試料高度之關係之 示意曲線圖。於實施例N 〇· 3中，可知燒結開始溫度較純 CU的情況高。圖2係顯示有關實施例No · 3及比較例No . 7 之隨著溫度上昇之銅合金的重量變化的關係之示意曲線 圖。可知實施例No · 3之重量變化小，不易氧化。 又，介電體片材與藉由本發明之銅合金粉所成膜的片材 進行複數片積層後，加以燒成製成積層陶瓷電容器。於所 得之積層陶瓷電容器上無裂痕、剝離等之缺陷。 本發明之銅合金粉，比電阻小，燒結開始溫度高，且耐 酸性優異，故最適合作爲積層陶瓷電容器內部電極用。 【圖式簡單說明】 圖1爲顯示實施例及比較例的燒結開始溫度之示意曲線 圖。 圖· 2爲顯示實施例及比較例的重量增加率之示意曲線 圖。 312/發明說明書(補件)/92-02/91135065

Claims (1)

1. 2〇〇3Gi3〇j 拾、申請專利範圍 1 . 一種導電膏用銅合金粉，其特徵在於，係由Cu : 8 〇 〜9 9.9質量％，與選自由及w所構成的群中之i種或 2種元素：Q · 1〜2 ◦質量％所構成，平均粒徑爲〇 · i〜i β m 〇 2 ·如申請專利範圍第 1項之導電膏用銅合金粉，其係 爲：C u : 9 9 · 5質量％以下，選自由T a及w所構成的群中 之1種或2種元素：Q.5質量％以上者。 3 .如申請專利範圍第i或2項之導電膏用銅合金粉，其 係粉末的粒子形狀爲球形者。 312/發明說明書(補件)/92-02/91135065