JP4257566B2

JP4257566B2 - 微細金属構造体の形成方法とそれを用いたセラミックパッケージ、マルチチップ用基板およびプラズマディスプレイパネル用基板

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Publication number: JP4257566B2
Application number: JP2001341137A
Authority: JP
Inventors: 正利真嶋; 潤依田; 秀樹柏原; 惠司小山; 英昭年岡
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2021-11-06
Also published as: JP2003141948A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導体回路や金属部品等の、所定の平面形状、立体形状を有する微細金属構造体の形成方法と、それを用いたセラミックパッケージ、マルチチップ用基板およびプラズマディスプレイパネル（以下「ＰＤＰ」と略称する）用基板とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
セラミックパッケージ、マルチチップ用基板およびＰＤＰ用基板等における導体回路の形成方法としては、導電ペーストを用いたスクリーン印刷法が広く利用されている。
導電ペーストは、導電成分としての金属粉末を、樹脂等の結着剤、および溶媒とともに所定の割合で配合して製造される。また、例えば液状硬化性樹脂等の液状の結着剤を用いて溶媒を省略した導電ペーストもある。さらにスクリーン印刷後、焼成により結着剤を除去して導体回路を形成する場合には、導電ペーストに、焼成後に新たな結着剤として機能するガラス粉末を配合することも行われる。
【０００３】
セラミックパッケージにおいては、ＬＳＩをはじめとする半導体チップの、近年のさらなる高集積化、微細化、多層化に対応するため、ビルドアップ工法による多層化、高密度化が進んでいる。
すなわちセラミックグリーンシート上に、上記スクリーン印刷法によって、導電ペーストを導体回路の形状にパターン形成したものを複数層、積層したのち、およそ１５００℃で焼成することで、導体回路が多層化されたセラミックパッケージが製造される。
【０００４】
しかし従来の導電ペーストを用いた場合、より多層化すべくこれまでよりも導体回路や、セラミックグリーンシートからなる絶縁層を薄肉化しようとすると、下記の問題が生じる。
すなわち従来の導電ペースト中に含まれる金属粉末は、その平均粒径がおよそ１μｍ以上と大きいため、
(1) 導体回路を薄肉化しようとすると、個々の導体回路において均一でかつ良好な導電性が得られなくなる傾向がある、
(2) 薄肉化した絶縁層に、金属粉末の粒子形状によって導体回路の表面に生じた突起の影響で薄肉部が発生して、回路の短絡や回路間でのクロストークが発生するおそれがある、
といった問題がある。
【０００５】
またマルチチップ基板やＰＤＰ用基板においては、小型化、薄膜化、高密度化、そして高信頼性に対する要求が高まっており、それに伴って導体回路のパターン加工技術の向上が望まれている。
とくにＰＤＰ用基板においては、対角が２０インチから４０インチ程度という、通常のマルチチップ基板などと比べて著しく大型のガラス基板の全面に、電極として、高精度でかつ薄肉の導体回路を形成する必要がある。
【０００６】
たとえばカラー表示に適した３電極構造の面放電型のＰＤＰにおいては、一対のガラス基板のうちの一方に、当該ガラス基板の１辺の長さにほぼ相当する、互いに平行な一対の、長尺帯状の表示電極を、ディスプレイの画素のサイズ内で隣接させて電極対を形成するとともに、かかる電極対を、ディスプレイの１方向に含まれる画素の数だけ平行に配列する必要がある。
また上記ガラス基板と僅少な間隔を介して配置される他方のガラス基板上には、上記電極対と直交させて、ガラス基板のもう１辺の長さにほぼ相当する長尺帯状のアドレス電極を、ディスプレイの他方向に含まれる画素の数だけ平行に配列する必要がある。
【０００７】
従来のＰＤＰ用基板は、これらの電極を、Ａｇペーストなどの導電ペーストを用いたスクリーン印刷法によって形成したのち、焼成することで製造される。
しかし従来の導電ペーストを用いた場合には、焼成温度を高くしないと、抵抗値の低い、導電性の高い電極を形成することができず、製造コストが高くつく上、冷却時の熱収縮に起因する精度低下が避けられないという問題がある。
またＰＤＰ用基板においては、上記のように僅少な間隔を介して配置される一対のガラス基板の、表示電極とアドレス電極との対向距離が一定であることが求められる。しかし従来の導電ペースト中に含まれる金属粉末は、その平均粒径がおよそ１μｍ以上と大きいため、かかる導電ペーストを用いて形成した電極には、金属粉末に起因する凹凸が生じやすい。そして、突起の部分が対向電極と接触したり、あるいは接触しないまでも必要以上に近接して、素子の動作時に絶縁破壊を生じたりしやすいという問題もある。
【０００８】
さらに近時、ＬＳＩをはじめとする半導体チップ用の機能部品や、あるいはマイクロマシンの部品などとして、厚みがおよそ１００μｍ程度で、かつサブミクロンオーダーの微細な立体形状を有する金属部品が実用化されつつある。
かかる金属部品の製造方法として、導電ペーストを、金属部品の形状に対応した型内に充てんしてパターン形成したのち、焼成する方法が検討されている。
しかしこの方法に従来の導電ペーストを用いた場合には、前記のように導電成分としての金属粉末の粒径が大きいため、形成される金属部品の結晶粒径が大きくなり、したがって結晶粒界も大きくなって、金属としての物理的、機械的な特性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、導体回路や金属部品等として良好な特性を有する微細金属構造体を形成する方法と、それを用いた、それぞれこれまでよりも良好な特性を有するセラミックパッケージ、マルチチップ用基板およびＰＤＰ用基板とを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、平均粒径が４００ｎｍ以下の金属粉末が多数、鎖状に繋がれると共に、鎖状に繋がった表面にさらに金属層が析出された集合体を導電成分として含む導電ペーストを、所定の形状にパターン形成して微細金属構造体を得ることを特徴とする微細金属構造体の形成方法である。
請求項１の構成では、上記のように従来の導電ペーストよりも平均粒径の小さい微細な金属粉末からなる鎖状の集合体を含む導電ペーストを用いて、導体回路や金属部品等の微細金属構造体を製造することができる。
【００１１】
したがって、例えば微細金属構造体がセラミックパッケージの導体回路である場合には、前記のような種々の問題を生じることなしに、当該導体回路、および絶縁層をこれまでよりもさらに薄肉化して、セラミックパッケージのさらなる高集積化を図ることができる。
また平均粒径が４００ｎｍ以下という微細な金属粉末は、これまでよりも低温での焼成によって、より抵抗値の低い、導電性の高い導体回路を形成することができる。また導体回路を薄肉化することもできる。
【００１２】
したがって微細金属構造体がマルチチップ用基板の導体回路やＰＤＰ用基板の電極としての導体回路である場合は、焼成温度を低くすることで、冷却時の熱収縮による精度低下を抑えて、これらの導体回路をより高精度に、しかもこれまでよりも薄肉に形成することができる。また導体回路の表面をこれまでよりも平滑にして、絶縁は回答の発生を防止することもできる。
さらに微細金属構造体が金属部品である場合は、その結晶粒径を小さく、したがって結晶粒界を小さくして、金属としての物理的、機械的な特性を向上することができる。すなわち物理的、機械的な特性を、金属の圧延材のそれに近づけることができる。
しかも、金属粉末の集合体は鎖状を呈すると共に、その表面にさらに金属層が析出されているため、個々の粉末間の接触抵抗を小さくすることができる。また比表面積が大きいため、導電ペースト中に均一に分散しやすい上、鎖が適度に枝分かれした構造を有しているため良好な導電ネットワークを形成できる。
したがって、例えばＡｇ、Ｃｕ等よりも導電性の低い金属からなる金属粉末を使用して、なおかつＡｇ、Ｃｕ等で形成されたものとほぼ同等の高い導電性を有する導体回路を形成することができる。また上記集合体によれば、枝分かれした鎖が絡み合った強固な構造を形成できるので、物理的、機械的な特性に優れた金属部品を形成することもできる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、微細金属構造体が導体回路であり、絶縁基体上にパターン形成した導電ペーストを焼成して形成する請求項１記載の微細金属構造体の形成方法である。
請求項２の構成では、従来と同様の工程により、前記のようにセラミックパッケージ、マルチチップ用基板、ＰＤＰ用基板等用として優れた特性を有する導体回路を形成することができる。
【００１４】
なお焼成の温度は、３００〜１４８０℃であるのが好ましい。焼成温度が３００℃未満では、たとえ平均粒径が４００ｎｍ以下という微小な金属粉末を使用しても、抵抗値の低い、導電性の高い導体回路を形成できないおそれがあり、逆に１４８０℃を超えると、前述した、冷却時の熱収縮による精度低下を生じるおそれがある。
したがって請求項３記載の発明は、焼成温度が３００〜１４８０℃である請求項２記載の微細金属構造体の形成方法である。
【００１５】
また印刷方法としては、従来同様にスクリーン印刷法が好適に採用される。
よって請求項４記載の発明は、スクリーン印刷法によって導電ペーストをパターン形成する請求項２記載の微細金属構造体の形成方法である。
請求項５記載の発明は、微細金属構造体が、サブミクロンオーダーの立体形状を有する金属部品であり、導電ペーストを、金属部品の形状に対応した型内に充てんしてパターン形成したのち焼成して形成する請求項１記載の微細金属構造体の形成方法である。
【００１６】
請求項５の構成では、従来と同様の工程により、前記のように半導体チップ用の機能部品やマイクロマシンの部品などとして優れた特性を有する金属部品を形成することができる。
なお焼成の温度は、３００〜１４８０℃であるのが好ましい。焼成温度が３００℃未満では、金属粉末を十分に焼成、一体化できないおそれがあり、逆に１４８０℃を超えてもそれ以上の効果が得られないだけでなく、冷却時の熱収縮による精度低下を生じるおそれもある。
【００１７】
したがって請求項６記載の発明は、焼成温度が３００〜１４８０℃である請求項５記載の微細金属構造体の形成方法である。
請求項７記載の発明は、金属粉末を、固形分中に５０重量％以上の割合で含む導電ペーストを用いる請求項１記載の微細金属構造体の形成方法である。
金属粉末の、全固形分すなわち金属粉末と結着剤との総量に占める割合が５０重量％未満では、とくに焼成によって結着剤を除去する際の寸法変化が大きくなって、寸法精度の高い微細金属構造体を形成できないおそれがある。
【００１８】
請求項８記載の発明は、導電成分として、粒径分布の標準偏差の８０％が、平均粒径の±６０％以内にある金属粉末の集合体を用いる請求項１記載の微細金属構造体の形成方法である。
上記のように粒径分布の揃った金属粉末の集合体を用いることによって、さらに良好な特性を有する微細金属構造体を形成できる。
金属粉末としては、それぞれの微細金属構造体において通常に使用される材料からなるものが好ましい。
【００１９】
したがって請求項９記載の発明は、導電成分として、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、およびＰｄからなる群より選ばれた１種の金属または２種以上の金属の合金によって形成された金属粉末の集合体を用いる請求項１記載の微細金属構造体の形成方法である。
請求項１０記載の発明は、導電成分として、金属イオンと還元剤とを液中で反応させることで、液中に析出させて形成した金属粉末の集合体を用いる請求項１記載の微細金属構造体の形成方法である。
【００２０】
平均粒径が４００ｎｍ以下である金属粉末は、気相法、液相法等の種々の方法によって製造することができる。しかし上記の還元析出法によれば、個々の粒径が揃っており、粒度分布がシャープな金属粉末を形成できる。これは、還元反応が系中で均一に進行するためである。
よって請求項１０の構成によれば、さらに良好な特性を有する微細金属構造体を形成することができる。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、還元剤として３価のチタン化合物を用いる請求項１０記載の微細金属構造体の形成方法である。
【００２２】
還元析出法に使用する還元剤としては、種々の化合物が考えられる。しかしその中でも三塩化チタンなどの３価のチタン化合物を用いた場合には、金属粉末を析出、形成した後の溶液を、電解再生によって繰り返し、金属粉末の製造に利用可能な状態に再生できるという利点がある。
【００２３】
なお集合体の鎖の径は、１μｍ以下であるのが好ましい。鎖の径が１μｍを超える場合には、当該鎖を形成する金属粉末の平均粒径を４００ｎｍ以下に限定したことによる前述した請求項１記載の発明の効果が得られないおそれがある。
よって請求項１２記載の発明は、集合体の鎖の径が１μｍ以下である請求項１記載の微細金属構造体の形成方法である。
【００２４】
なお、導電成分として、Ｃｕ(I)アンミン錯イオンを含む溶液のｐＨを低下させることで金属Ｃｕを超微粒子状に析出させて得たＣｕ粉末を用いる場合があり、その場合には、より安全に、しかも高純度でかつ粒径の小さいＣｕ粉末を製造できるため、良好な特性を有する微細金属構造体を形成することができる。
【００２５】
請求項１３記載の発明は、請求項２記載の微細金属構造体の形成方法によって導体回路を形成したことを特徴とするセラミックパッケージである。
請求項１３の構成によれば、前記のように導体回路、および絶縁層をこれまでよりもさらに薄肉化して、セラミックパッケージのさらなる高集積化を図ることができる。
請求項１４記載の発明は、請求項２記載の微細金属構造体の形成方法によって導体回路を形成したことを特徴とするマルチチップ用基板である。
【００２６】
また請求項１５記載の発明は、請求項２記載の微細金属構造体の形成方法によって導体回路を形成したことを特徴とするＰＤＰ用基板である。
請求項１４、１５の構成によれば、焼成温度を低くして、冷却時の熱収縮による精度低下を抑えることで、マルチチップ用基板やＰＤＰ用基板の高精度化、薄肉化を図ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を説明する。
〈導電ペースト〉
微細金属構造体のもとになる導電ペーストは、導電成分として、平均粒径が４００ｎｍ以下の金属粉末が多数、鎖状に繋がれると共に、鎖状に繋がった表面にさらに金属層が析出された集合体を含有している。
（金属粉末）
金属粉末としては、上記のように平均粒径が４００ｎｍ以下のものを用いる必要がある。この理由は先に述べたとおりである。なお、より良好な特性を有する導体回路や金属部品等の微細金属構造体を形成することを考慮すると、金属粉末の平均粒径は、上記の範囲内でもとくに１００ｎｍ以下であるのが好ましい。また、導電ペースト中での金属粉末の凝集を防止して、導電ペースト中に金属粉末を均一に分散させることで、特性が均一な微細金属構造体を形成することを考慮すると、金属粉末の平均粒径は、上記の範囲内でもとくに１０ｎｍ以上であるのが好ましい。
【００２８】
また金属粉末は、粒径分布の標準偏差の８０％が、平均粒径の±６０％以内にあるものを用いるのが好ましい。この理由も先に述べたとおりである。
また金属粉末としては、不純物の量が１００ｐｐｍ以下であるものを用いるのが好ましい。不純物の量が１００ｐｐｍ伊香である金属粉末を用いることで、さらに良好な特性を有する微細金属構造体を形成できる。たとえば導体回路の場合は、導電性低下の原因となる不純物の量を上記の範囲以下に抑えることによって、より抵抗値の低い、導電性の高い導体回路を形成することができる。また金属部品の場合は、選択的に結晶粒界に析出して結晶粒間の強度低下の原因となる不純物の量を上記の範囲以下に抑えることによって、金属としての物理的、機械的な特性をさらに向上することができる。
【００２９】
金属粉末としては、それぞれの微細金属構造体において通常に使用される材料からなるものが好ましく、とくにＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、およびＰｄからなる群より選ばれた１種の金属または２種以上の金属の合金によって形成された金属粉末が好ましい。
金属粉末は、先に述べたように還元析出法によって形成するのが好ましい。
還元析出法においては、まず還元剤、例えば三塩化チタンなどの３価のチタン化合物と、例えばクエン酸三ナトリウム等とを溶解させた溶液（以下「還元剤溶液」とする）に、アンモニア水等を加えてｐＨを９〜１０に調整する。これにより、３価のチタンイオンが錯化剤としてのクエン酸と結合して配位化合物を形成して、Ｔｉ(III)からＴｉ(IV)に酸化する際の活性化エネルギーが低くなり、還元電位が高くなる。具体的には、Ｔｉ(III)とＴｉ(IV)との電位差が１Ｖを超える。この値は、Ｎｉ(II)からＮｉ(０)への還元電位や、Ｆｅ(II)からＦｅ(０)への還元電位などに比べて著しく高い値である。よって、これらの金属よりも還元電位の小さい各種の金属のイオンを効率よく還元して、金属粉末を析出、形成することができる。
【００３０】
次に上記の還元剤溶液に、１種または２種以上の金属のイオンを含む溶液を加える。
そうすると、Ｔｉ(III)が還元剤として機能して、自身がＴｉ(IV)に酸化する際に、金属のイオンを還元して液中に析出させる。すなわち液中に、上記金属単体または合金からなる金属粉末が析出、形成される。
形成された金属粉末は個々の粒径が揃っており、粒度分布がシャープである。これは、還元反応が系中で均一に進行するためである。したがってかかる金属粉末によれば、良好な特性を有する微細金属構造体を形成することができる。
【００３１】
金属粉末を析出させた後の還元剤溶液は、前記のように電解再生を行うことで、何度でも繰り返し、還元析出法による鎖状の金属粉末の製造に利用することができる。すなわち、金属粉末を析出させた後の還元剤溶液を電解槽に入れるなどして電圧を印加することで、Ｔｉ(IV)をＴｉ(III)に還元してやれば、再び電解析出用の還元剤溶液として使用することができる。これは、電解析出時にチタンイオンが殆ど消費されない、つまり析出させる金属とともに析出されないためである。チタンイオンの析出量は、金属粉末の総量の１００ｐｐｍ以下である。
【００３２】
金属粉末が、強磁性を有する金属単体、強磁性を有する２種以上の金属の合金、強磁性を有する金属と他の金属との合金、もしくは強磁性を有する金属を含む複合体のいずれかであると、析出した金属粉末が磁力によって鎖状に繋がれて集合体を形成する。かかる集合体の具体例としては、下記(a)〜(c)のいずれか１種、もしくは２種以上の混合物などが挙げられる。
(a) 強磁性を有する金属単体、強磁性を有する２種以上の金属の合金、または強磁性を有する金属と他の金属との合金から形成したサブミクロンオーダーの金属粉末を、自身の磁性によって多数個、鎖状に繋がらせた表面にさらに、強磁性を有する金属単体、強磁性を有する２種以上の金属の合金、または強磁性を有する金属と他の金属との合金からなる金属層を析出させて、金属粉末粒間を強固に結合した集合体。
(b) 上記(a)の集合体の表面にさらに、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの他の金属や合金からなる金属層を析出させて、金属粉末間を強固に結合した集合体。
(c) 強磁性を有する金属単体、強磁性を有する２種以上の金属の合金、または強磁性を有する金属と他の金属との合金から形成した粒状の芯材の表面を、他の金属や合金で被覆して複合体を得、この複合体を金属粉末として、芯材の磁性によって多数個、鎖状に繋がらせた表面にさらに、他の金属や合金からなる金属層を析出させて、金属粉末間を強固に結合した集合体。
【００３３】
上記のうち強磁性を有する金属単体、強磁性を有する２種以上の金属の合金、または強磁性を有する金属と他の金属との合金によって形成される金属粉末またはその集合体の全体、もしくは
強磁性を有する金属を含む複合体によって形成される金属粉末またはその集合体のうち、強磁性を有する金属を含む部分は、
前述した還元析出法によって、その形成材料である強磁性を有する金属のイオンを含む溶液に還元剤を加えることで、液中に析出させて形成するのが好ましい。
【００３４】
これにより、最初から複数の金属粉末が鎖状に繋がった集合体が形成されるので、各金属粉末間の接触抵抗を低減することができる。
金属粉末や芯材等を形成する、強磁性を有する金属または合金としては、前記のうちＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏのいずれか１種や、これらのうち２種以上の合金等が挙げられ、特にＮｉ単体やＮｉ−Ｆｅ合金（パーマロイ）等が好適に使用される。かかる金属や合金にて形成した金属粉末は、鎖状に繋がる際の磁気的な相互作用が強いため、各金属粉末間の接触抵抗を低減する効果に優れている。
【００３５】
また上記の、強磁性を有する金属や合金とともに複合体を形成する他の金属としては前記Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどのうち、特に導電率が高いことからＡｇが好適に使用される。
複合体のうち、上記他の金属で形成される部分は、例えば無電解めっき法、電解めっき法、還元析出法、真空状着法などの種々の方法によって形成できる。
多数の金属粉末が鎖状に繋がった集合体の、鎖の径は１μｍ以下であるのが好ましい。この理由は前述したとおりである。
【００３６】
なお鎖の径は、金属粉末の粒径を小さくしたことによる効果をより有効なものとするために、５００ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。ただし、鎖の径が小さすぎると、導電ペーストを製造する際や、印刷する際、型に充てんする際の応力程度で簡単に切れてしまうおそれがある。したがって鎖の径は１０ｎｍ以上であるのが好ましい。
金属粉末がＣｕ粉末である場合、かかるＣｕ粉末は、Ｃｕ(I)アンミン錯イオンを含む溶液のｐＨを低下させることで金属Ｃｕを超微粒子状に析出させて形成するのが好ましい。
【００３７】
この方法は、溶液が塩基性の状態では安定なＣｕ(I)アンミン錯体が、溶液を酸性の状態にすると不安定化して、錯体中のＣｕ(I)イオン（Ｃｕ¹⁺）がＣｕ(II)イオン(Ｃｕ²⁺)と金属Ｃｕ（Ｃｕ）とに不均化分解反応する結果、溶液中に金属Ｃｕが析出することを利用したものである。
この方法によれば、還元析出法において還元剤として用いる、危険物であるヒドラジンやヒドラジン化合物を使用せずに、より安全にＣｕ粉末を製造できる。したがって厳重な安全管理を施した生産設備や保管設備などが不要となる。
【００３８】
またＣｕ(I)アンミン錯イオンを含む溶液は、例えば硫酸Ｃｕ(II)とアンモニアと硫酸アンモニアとを含む溶液に金属Ｃｕを加えて、無酸素条件下で反応させて製造するが、次工程で金属Ｃｕを析出させてＣｕ粉末を得た後のＣｕ(II)イオンを含む溶液は、再びＣｕ(I)アンミン錯イオンを含む溶液を製造する際の出発原料として再利用できる。つまり溶液は、ほぼ半永久的に使用できることになる。
【００３９】
したがってＣｕ粉末の製造コストを、これまでよりもさらに引き下げることが可能となる。
また上に述べたＣｕ(I)アンミン錯イオンを含む溶液の製造工程から、金属Ｃｕを析出させてＣｕ粉末を製造する工程までの全工程において、リン酸塩などの、Ｃｕと共析するおそれのある元素を含む成分を添加する必要がない。しかも不均化分解反応の条件を調整して、金属Ｃｕの析出速度を速くすればするほど、不純物の混入量を低減することができる。
【００４０】
したがって、例えばＣｕ(I)アンミン錯イオンを含む溶液の製造に、リサイクルＣｕなどの、純度の低い、そして安価な金属Ｃｕを使用しても、Ｃｕ粉末の純度を高純度に維持することが可能となる。
また上記不均化分解反応を、例えばかく拌下で行うことにより、金属Ｃｕの析出を溶液中でほぼ均一に進行させることができるため、生成したＣｕ粉末は、複数の粒子間で粒径がほぼ揃ったものとなる。
【００４１】
しかもかく拌下で不均化分解反応を行うと、個々の粒子の、特定の部分のみに金属Ｃｕが選択的に析出するのを防止して、粒子の成長を、全方向にわたって平均化できるため、生成したＣｕ粉末は、その形状がほぼ球形に揃ったものとなる。
（結着剤）
金属粉末とともに導電ペーストを形成する結着剤としては、導電ペースト用の結着剤として従来公知の種々の化合物がいずれも使用可能である。かかる結着剤としては、例えば熱可塑性樹脂や硬化性樹脂、液状硬化性樹脂などが挙げられる。特に好ましくはアクリル系樹脂、フッ素系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。
【００４２】
（導電ペースト）
導電ペーストは、金属粉末と結着剤とを、適当な溶媒とともに所定の割合で配合して製造される。また、前記のように液状硬化性樹脂等の液状の結着剤を用いて溶媒を省略してもよい。
かかる導電ペーストによれば、前記のように平均粒径の小さい金属粉末の機能によって、これまでよりも良好な特性を有する導体回路や金属部品などの微細金属構造体を形成することができる。
【００４３】
上記各成分の配合割合は特に限定されないが、固形分、すなわち金属粉末と結着剤との総量に占める金属粉末の割合は、５０重量％以上であるのが好ましい。この理由は先に述べたとおりである。
なお、焼成によって結着剤を除去する際の寸法変化を小さくして、さらに寸法精度の高い微細金属構造体を形成することを考慮すると、金属粉末の割合は、上記の範囲内でもとくに７０重量％以上であるのがさらに好ましい。ただし、金属粉末の割合が多すぎると、相対的に結着剤の割合が不足して、微細金属構造体の、焼成前の前駆体が所定の形状を維持できなくなったり、あるいは導体回路の場合は絶縁基体から簡単にはく落したりすおそれがある。よって導電ペーストにおける、全固形分中に占める金属粉末の割合は、９５重量％以下であるのがさらに好ましい。
【００４４】
〈導体回路の形成〉
微細金属構造体が、セラミックパッケージ、マルチチップ用基板およびＰＤＰ用基板などを構成する導体回路である場合は、上記の導電ペーストを絶縁基体上にパターン形成したのち焼成して形成される。
例えばセラミックパッケージの場合は、従来同様にセラミックグリーンシート上に、上記の導電ペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法によって導体回路の形状にパターン形成したものを複数層、用意する。そしてこれらを積層したのち、およそ１５００℃で焼成することで、導体回路が多層化されたセラミックパッケージが製造される。
【００４５】
また、マルチチップ用基板やＰＤＰ用基板なども従来同様に、前記の導電ペーストを、スクリーン印刷法等の印刷法によって絶縁基体上にパターン形成したのち乾燥させ、また結着剤が硬化性樹脂である場合はこれを硬化させることで、前駆体を形成する。そしてこの前駆体を焼成して結着剤を分解、除去するとともに、金属粉末を焼結させることで導体回路が形成される。
この際の焼成の温度は、先に説明したように３００〜１４８０℃であるのが好ましい。この温度内で焼成することにより、冷却時の熱収縮による精度低下のない高精度の、しかも抵抗値の低い、導電性の高い導体回路を形成することができる。なお焼成温度のより好ましい範囲は４００〜１２００℃である。
【００４６】
〈金属部品の形成〉
微細金属構造体が金属部品である場合は、まず前記の導電ペーストを、樹脂型などの、金属部品の形状に対応した型内に充てんしたのち乾燥させ、また結着剤が硬化性樹脂である場合はこれを硬化させることでパターン形成する。そしてこのパターン形成した前駆体を焼成して結着剤を分解、除去するとともに、金属粉末を焼結させることで導体回路が形成される。
【００４７】
この際の焼成の温度は、先に説明したように３００〜１４８０℃であるのが好ましい。この温度内で焼成することにより、冷却時の熱収縮による精度低下のない高精度の、しかも金属粉末が十分に焼成、一体化された、金属の圧延材に匹敵する良好な特性を有する金属部品を形成することができる。なお焼成温度のより好ましい範囲は４００〜１２００℃である。
【００４８】
【実施例】
以下に本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
参考例１
〈導電ペーストの調製〉
金属粉末としては、平均粒径が１００ｎｍであるＡｇ粉末を用いた。
そしてこのＡｇ粉末８０重量部と、結着剤としての液状のフェノール樹脂２０重量部とを混合して導電ペーストを調製した。
【００４９】
〈ＰＤＰ用基板の形成〉
表面を十分に洗浄した対角２０インチのガラス基板の片面に、スクリーン印刷法によって、上記導電ペーストを、塗布厚みが１０μｍとなるように、ＰＤＰのアドレス電極の形状にパターン形成した後、１００℃で１時間、加熱してフェノール樹脂を硬化させて、導体回路のもとになる前駆体を形成した。
次に、この前駆体を形成したガラス基板を、窒素雰囲気中で、２００℃／時間の昇温速度で６００℃まで昇温し、６００℃で２０分間、加熱して焼成することで、フェノール樹脂を分解、除去するとともにＡｇ粉末を焼結させて、上記アドレス電極としての導体回路を形成した。
【００５０】
得られた導体回路の体積固有抵抗を測定したところ、２．０μΩ・ｃｍであって、高い導電性を有することが確認された。また断線等は確認されず、導体回路の断面形状も凹凸等のないきれいな形状であった。
また上記導体回路の表面の中心線平均粗さＲａを、光学式干渉計（ＺＹＧＯ社製）を用いて測定したところ０．０１μｍ未満であって、導体回路の表面は極めて平滑であることが確認された。
【００５１】
参考例２
〈Ｃｕ粉末の形成〉
硫酸銅(II)と、アンモニアと、硫酸アンモニウムとを純水に加えて、各成分が下記の濃度で含まれた溶液を調製した。
（成分）（濃度）
硫酸銅(II) ０．５Ｍ
アンモニア５．０Ｍ
硫酸アンモニウム１．０Ｍ
次にこの溶液１リットルに、過剰量（約１０ｇ）の銅線（直径２ｍｍ）を浸漬し、窒素バブリングして溶存酸素を除去した。
【００５２】
次にこの溶液を、酸素が混入しないように気密性の高い容器内でかく拌しながら２５℃で２４時間、反応させて、Ｃｕ(I)アンミン錯イオンを含む溶液を製造した。
次にこの溶液の液温を２５℃に維持してかく拌しつつ、２０％硫酸溶液１００ミリリットルを加えて不均化分解反応させて、溶液中に金属銅を析出させることで、Ｃｕ粉末を生成させた。この際、溶液のｐＨの、単位時間あたりの低下速度ΔｐＨ／秒は０．２５とした。
【００５３】
次に、生成したＣｕ粉末を溶液からロ別し、純水で洗浄後、乾燥した。
得られたＣｕ粉末の粒径と粒子形状を、走査型電子顕微鏡によって観察したところ、その粒径がほぼ揃っているとともに、粒子形状も球形にほぼ揃っていることが確認された。また写真に写ったＣｕ粉末の平均粒径を測定したところ３０ｎｍであった。
また写真から、Ｃｕ粉末の粒径分布を求めたところ、標準偏差の８０％が、平均粒径の±５０％以内に入っていた。
【００５４】
さらに得られたＣｕ粉末の純度をＩＣＰ質量分析法によって測定したところ９９．９６％であった。
〈導電ペーストの調製〉
金属粉末として、上記で形成したＣｕ粉末を同量、使用したこと以外は参考例１と同様にして導電ペーストを調製した。
〈ＰＤＰ用基板の形成〉
上記の導電ペーストを使用したこと以外は参考例１と同様にして、ガラス基板の表面に、アドレス電極としての導体回路を形成した。
【００５５】
得られた導体回路の体積固有抵抗を測定したところ、２．１μΩ・ｃｍであって、高い導電性を有することが確認された。また断線等は確認されず、導体回路の断面形状も凹凸等のないきれいな形状であった。
また上記導体回路の表面の中心線平均粗さＲａを、光学式干渉計（ＺＹＧＯ社製）を用いて測定したところ０．０１μｍ未満であって、導体回路の表面は極めて平滑であることが確認された。
【００５６】
実施例１
〈Ｎｉ粉末の形成〉
三塩化チタンとクエン酸三ナトリウムとを純水に加えて、両成分が下記の濃度で含まれた還元剤溶液を調製した。
（成分）（濃度）
三塩化チタン０．１０２Ｍ
クエン酸三ナトリウム０．３０６Ｍ
次にこの還元剤溶液の液温を３５℃に維持しつつ、アンモニア水を加えてｐＨを９〜１０に調整した。
【００５７】
また塩化ニッケル６水和物を純水に加えて、塩化ニッケルが０．０４Ｍで含まれた溶液を調製した。
そしてこの溶液１００ｍｌを、先の還元剤溶液１００ｍｌに加えて３５℃で１時間、かく拌した後、溶液中に析出した固形分をロ別し、水洗したのち乾燥させてＮｉ粉末を製造した。
得られたＮｉ粉末の形状を走査型電子顕微鏡写真で観察したところ、多数のＮｉ粉末が鎖状に繋がれた集合体になっているのが確認された。
【００５８】
また上記電子顕微鏡写真から、Ｎｉ粉末の粒径と、集合体の鎖の径を測定したところ、Ｎｉ粉末の粒径は５０ｎｍ、鎖の径は１００ｎｍであった。
さらに得られたＮｉ粉末の純度をＩＣＰ質量分析法によって測定したところ９９．４％であった。
〈導電ペーストの調製〉
上記Ｎｉ粉末９０重量部と、結着剤としての液状のフェノール樹脂１０重量部とを混合して導電ペーストを調製した。
【００５９】
〈ＰＤＰ用基板の形成〉
上記の導電ペーストを使用したこと以外は参考例１と同様にして、ガラス基板の表面に、アドレス電極としての導体回路を形成した。
得られた導体回路の体積固有抵抗を測定したところ、７．９μΩ・ｃｍであって、高い導電性を有することが確認された。また断線等は確認されず、導体回路の断面形状も凹凸等のないきれいな形状であった。
【００６０】
また上記導体回路の表面の中心線平均粗さＲａを、光学式干渉計（ＺＹＧＯ社製）を用いて測定したところ０．０１μｍ未満であって、導体回路の表面は極めて平滑であることが確認された。
以上の結果を表１にまとめた。
【００６１】
【表１】

【００６２】
参考例３
〈金属部品の形成〉
前記参考例１で調製したのと同じ、Ａｇ粉末を含む導電ペーストを、厚み１００μｍの板状の金属部品の形状に対応した樹脂型に注入し、１００℃で１時間、加熱してフェノール樹脂を硬化させて、金属部品のもとになる前駆体を形成した。
【００６３】
次に、この前駆体を樹脂型から脱型したのち、窒素雰囲気中で、２００℃／時間の昇温速度で６００℃まで昇温し、６００℃で２０分間、加熱して焼成することで、フェノール樹脂を分解、除去するとともにＡｇ粉末を焼結させて、金属部品を形成した。
得られた金属部品のヤング率を、フィッシャー硬度計（フィッシャー社製）を用いて測定したところ８０ＧＰａであって、Ａｇの圧延材に匹敵する良好な特性を有することが確認された。
【００６４】
参考例４
〈金属部品の形成〉
前記参考例２で調製したのと同じ、Ｃｕ粉末を含む導電ペーストを用いたこと以外は実施例４と同様にして金属部品を形成した。
得られた金属部品のヤング率を、フィッシャー硬度計（フィッシャー社製）を用いて測定したところ１１５ＧＰａであって、Ｃｕの圧延材に匹敵する良好な特性を有することが確認された。
【００６５】
実施例２
〈金属部品の形成〉
前記実施例１で調製したのと同じ、Ｎｉ粉末を含む導電ペーストを用いたこと以外は実施例４と同様にして金属部品を形成した。
得られた金属部品のヤング率を、フィッシャー硬度計（フィッシャー社製）を用いて測定したところ１９０ＧＰａであって、Ｎｉの圧延材に匹敵する良好な特性を有することが確認された。
【００６６】
以上の結果を表２にまとめた。
【００６７】
【表２】

Claims

平均粒径が４００ｎｍ以下の金属粉末が多数、鎖状に繋がれると共に、鎖状に繋がった表面にさらに金属層が析出された集合体を導電成分として含む導電ペーストを、所定の形状にパターン形成して微細金属構造体を得ることを特徴とする微細金属構造体の形成方法。
微細金属構造体が導体回路であり、絶縁基体上にパターン形成した導電ペーストを焼成して形成する請求項１記載の微細金属構造体の形成方法。
焼成温度が３００〜１４８０℃である請求項２記載の微細金属構造体の形成方法。
スクリーン印刷法によって導電ペーストをパターン形成する請求項２記載の微細金属構造体の形成方法。
微細金属構造体が、サブミクロンオーダーの立体形状を有する金属部品であり、導電ペーストを、金属部品の形状に対応した型内に充てんしてパターン形成したのち焼成して形成する請求項１記載の微細金属構造体の形成方法。
焼成温度が３００〜１４８０℃である請求項５記載の微細金属構造体の形成方法。
金属粉末を、固形分中に５０重量％以上の割合で含む導電ペーストを用いる請求項１記載の微細金属構造体の形成方法。
導電成分として、粒径分布の標準偏差の８０％が、平均粒径の±６０％以内にある金属粉末の集合体を用いる請求項１記載の微細金属構造体の形成方法。
導電成分として、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、およびＰｄからなる群より選ばれた１種の金属または２種以上の金属の合金によって形成された金属粉末の集合体を用いる請求項１記載の微細金属構造体の形成方法。
導電成分として、金属イオンと還元剤とを液中で反応させることで、液中に析出させて形成した金属粉末の集合体を用いる請求項１記載の微細金属構造体の形成方法。
還元剤として３価のチタン化合物を用いる請求項１０記載の微細金属構造体の形成方法。
集合体の鎖の径が１μｍ以下である請求項１記載の微細金属構造体の形成方法。
請求項２記載の微細金属構造体の形成方法によって導体回路を形成したことを特徴とするセラミックパッケージ。
請求項２記載の微細金属構造体の形成方法によって導体回路を形成したことを特徴とするマルチチップ用基板。
請求項２記載の微細金属構造体の形成方法によって導体回路を形成したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル用基板。