DE2746320C2 - Kupfer-Glas-Stoffzusammensetzung und ihre Verwendung - Google Patents

Kupfer-Glas-Stoffzusammensetzung und ihre Verwendung

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DE2746320C2
DE2746320C2 DE2746320A DE2746320A DE2746320C2 DE 2746320 C2 DE2746320 C2 DE 2746320C2 DE 2746320 A DE2746320 A DE 2746320A DE 2746320 A DE2746320 A DE 2746320A DE 2746320 C2 DE2746320 C2 DE 2746320C2
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Description

Ausbildung von Leiter-Mustern auf einer dielektrischen Unterlage gefunden, die trotz ihrer Kupfergrundlage in einer nichtoxidierenden Atmosphäre wie Stickstoff, zur Ausbildung von Leitermustern gebrannt werden kann, die eine gute, reproduzierbare Leitfähigkeit, Haftung und Lötfähigkeit zeigen. Die Stoffzusammensetzungen gemäß der Erfindung enthalten 85—97 Gew,-%, vorzugsweise 90—97Gew,-%, feinteiljges Kupferpulver und 3—15 Gew-%, vorzugsweise 3—10Gew.-%, feinteiljges Glaspulver, wobei das Glaspulver die Zusammensetzung gemäß Tabelle I hat
Tabelle I Arbeitsbereich Bevorzugter Bereich Optimaler Bereich
Gläser gemäß der Erfindung Gew.-% Gew.-% Gew.-%
Komponente 40-70') 45-55 45-55
0-20') 8-13 8-13
PbO 7-27 7-20 7-20
PbF2 0-5 0-1 0-1
SiO2 10-20 12-20 13-18
Al2O3 0.25-42) 1-3 Na2O4) 1-3Na2O4)
B2O3 0,25-1,5 K2O4) 0,25-1,5 K2O4)
R2O O-53) 1-3 1-3
(R gleich Na, K) 0-63) 0-5 2-5
CeO2
TiO2
') Mit der Maßgabe, daß die Gesamtgewichtsmenge an PbO zuzüglich PbF2 in dem Glas im Bereich von 50-70 Gew.-% liegt
2) Mit der Maßgabe, daß die Gewichtsmenge des K2O 0-40 Gew.-% vom Gesamtgewicht des K2O zuzüglich Na2O beträgt
3) Mit der Maßgabe, daß bei einer Gesamtgewichtsmenge an CeO2 zuzüglich TiO2 gleich 0-1 Gew.-% mindestens 5 Gew.-% PbF2 vorliegen und bei einer Gewichtsmenge an PbF2 von 0-5 Gew.-% mindestens 1 Gew.-% CeO2 und/oder TiO2 vorliegt.
4) Mit der Maßgiihe, daß die Gesamtgewichtsmenge an Na2O und/oder K2O im Bereich von 0,5-3 Gew.-% liegt
Das Glas kann zusätzlich bis zu 10 Gew.-% an MgO, CaO, SrO, BaO, ZrO2, MnO, Fe2O3, C O, ZnO und/oder As2O3 und/oder bis zu 5 Gew.-% an CdO, SnO, Sb2O3 und/oder WO3 enthalten. Im Rahmen der Erfindung liegen auch Dispersionen dieser Pulverzusammensetzungen in einem inerten, flüssigen Druckträger bzw. -vehikel wie auch mit diesen Pulverzusammensetzungen -to hergestellte, gebrannte Leiter-Muster.
Die wesentliche Komponente der Kupferzusammensetzungen gemäß der Erfindung ist ein Glas nach Tabelle I. Diese Gläser ergeben trotz Brennens in nichtoxidierenden Atmosphären ausgezeichnete Eigenschäften des gebrannten Leiters. Die dem Einsatz von an Bi2O3 und CdO reichen Gläsern eigenen Probleme, wie begrenzte Lotannahme und Haftungsversagen, werden vermieden.
Das PbO ist eine wesentliche Komponente dieser so Gläser für die Ausbildung einer niedrigen Viscosität und eines niedrigen Erweichungspunktes. Das PbO soll in einer Menge von mindestens 40% vom Gesamtgewicht des Glases vorliegen. PbO über 70% zeigt bei gewissen Brennbedingungen eine Tendenz zur Reduktion durch gelöstes Kupfer. Wenn gewünscht, kann PbF2 in Mengen von bis zu 20% vorliegen; PbF2 ist ein kräftiges Flußmittel in Kombination mit PbO und ist weniger als PbO durch Kupfermetall reduzierbar. Die Gesamtgewichtsmenge an PbO und PbF2 in dem Glas beträgt 50 bis 70%. Mit zunehmender PbO-Menge vermindert sieh die vorteilhafte Auswirkung des PbF2. Die vorteilhafte Auswirkung des PbF2 beruht auf seinem Anion-zu-Kation-Verhältnis, das größer als beim PbO ist Bevorzugte Gläser enthalten im Hinblick auf eine Minimierung der Neigung zur Reduktion, aber dennoch Ausbildung eines niedrigen Erweichungspunktes 45 bis 55% PbO und 8 bis 13% PbF2. (Alle %-Angaben, auch im folgenden
Text, beziehen sich auf das Gewicht)
Das SiO2 bildet 7 bis 27%, vorzugsweise 7 bis 20% des Glases. Es dient zur Ausbildung einer adäquaten Viscosität für die Verminderung der Ausbreitung des Metallisierbindemittels und inhibiert Kristallisation und entsprechenden Festigkeitsverlust
Zum Ausgleich der Wirkung der Aikalioxide Na2O und K2O kann eine kleine Menge an Al2O3 (0 bis 5%, vorzugsweise 0 bis 1%) vorliegen. Wenn man Al2O3 wegläßt, wird die chemische Dauerhaftigkeit des Glases gegenüber Wasser geringer, und die Lotauslaufbeständigkeit kann abnehmen.
Das B2O3 verstärkt die Glasbildung, wenngleich es auch eine Tendenz hat die Viscosität herabzusetzen; man arbeitet mit 10 bis 20% an B2O3, vorzugsweise 12 bis 20%, in besonders bevorzugter Weise 13 bis 18%. Die optimale B203-Konzentration ist stark abhängig nur von der Konzentration des SiO2, des anderen »Glasbildners«. Bei hohen SiO2-Gehalt ist es möglich, die Lötfähigkeit und Haftung durch Einführen großer Bi2O3-Mengen zu steigern.
Die Alkalioxide Na2O und/oder K2O liegen zwar nur in einer Menge von 0,25 bis 4% des Glases vor, sind aber wichtige Bestandteile, da sie einzeln gebundene Sauerstoffatome einführen, den Erweichungspunkt des Glases erniedrigen und die Benetzung des Kupfers und der Unterlage steigern. Sie steigern auch die Lötfähigkeit einiger der hitzefesteren Glasbestandteile, wie Al2O3 und TiO2, in dem Glas. Bevorzugt wird eine Mischung beider (Na2O und K2O) im Hinblick auf die Steigerung der Lötfähigkeit Optimale Mischungen haben ein Gewichtsverhältnis von Na2O zu K2O von etwa 2 :1.
CeO2 und TiO2 können in Mengen von O bis 5 bzw. O bis 6% vorliegen, wobei 1 bis 3% an CeO2 bzw. O bis 5%
an TiO2 bevorzugt und 1 bis 3% an CeO2 bzw, 2 bis 5% an TiO2 besonders bevorzugt werden. Kleine Mengen an TiO2 steigern die Säurebeständigkeit, wenngleich auch Mengen von über 5% die Hitzefestigkeit erhöhen. Zur Minimierung einer Neigung zur Phasentrennung und Reduktion von Ti+* zu T{+3 führt man vorzugsweise CeO2 ein, um TiO2 während des Schmelzens des Glases im oxidierten Zustand zu halten wie auch um den Erweichungspunkt zu erniedrigen.
Es können auch andere herkömmliche Glasbestandteile in mäßigen Mengen mit Ausnahme derjenigen anwesend sein, die durch solche Kupferatome, wie sie sich in dem Glas lösen, leicht reduziert werden. So soll die Gesamtmenge an CdO, SnO, Sb2O3 und WO3 unter 5% des Glases liegen. Andere gewöhnliche Glasbestandteile wie MgO, CaO, SrO, BaO, ZrO2, MnO, Fe2O3, CoO, ZnO und/oder As2O3 können in recht großen Mengen (bis zu 10% insgesamt) vorliegen, ohne zu einer inakzeptablen Verschlechterung zu führen.
Das Glas gemäß der Erfindung ist nach herkömmlichen Glaserzeugungstechniken erhältlich, indem man die gewünschten Bestandteile (oder Vorläufer derselben, z. B. H3BO3 für B2O3) in den gewünschten Anteilen mischt und die Mischung zur Bildung einer Schmelze erhitzt Wie dem Fachmann vertraut, erhitzt man auf eine Scheiteltemperatur und für eine solche Zeit, daß die Schmelze vollständig flüssig wird, aber Entwicklung gasförmiger Stoffe aufgehört hat Dabei liegt die Scheiteltemperatur im Bereich von 1100 bis 15000C, gewöhnlich 1200 bis 14000C Die Schmelze wird dann durch Abkühlen gefrittet (Teilchen-Bildung), typischerweise durch Aufgießen auf ein kaltes Band oder Eingießen in kaltes, strömendes Wasser. Eine Teilchengröße-Verminderung kann dann durch Mahlen in der jeweils gewünschten Weise bewirkt werden.
Weder die Kupferpulver-Spezifikationen noch das Verfahren zur Herstellung des Pulvers sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kritisch, solange nur die Teilchengröße des Kupferpulvers Siebdruck erlaubt (0,5 bis 10 mVg) und das Pulver im wesentlichen oxidfrei ist
Die Stoffzusammensetzungen gemäß der Erfindung werden von feinteiligen, anorganischen Pulvern (Kupfer und Glas) gebildet, die man in inerten Trägern dispergiert Die Pulver sind genügend feinteilig, um bei herkömmlichen Sieb- oder Schablonendruckarbeiten verwendbar zu sein und um Sintern zu erleichtern. Im allgemeinen sind die Metallisiermassen so geartet, daß mindestens 90% der Teilchen nicht größer als 5 μπι sind und die Oberfläche 0,5 bis 10m2/g beträgt Bei optimalen Metallisieiimassen sind im wesentlichen alle Teilchen feiner als 10 μπι.
Solange die Eigenschaftsverbesserungen gemäß· der Erfindung nicht unerwünscht gestört werden, kann man auch andere gewöhnlicherweise verwendete anorganisehe Pulvermaterialien zusetzen.
Die Metallisierzusammensetzungen sind aus den Feststoffen und Trägern durch mechanisches Mischen erhältlich. Die Metallisierzusammensetzungen gemäß der Erfindung werden als Film auf dielektrische Keramikunterlagen in herkömmlicher Weise aufgedruckt Im allgemeinen arbeitet man vorzugsweise nach Siebschabloniertechniken.
Als Träger kann jede inerte Flüssigkeit verwendet werden. So kann man mit Wasser oder all den verschiedenen organischen Flüssigkeiten mit oder ohne Dickungs- und/oder Stabilisier- und/oder andere gewöhnliche Zusatznu.'el arbeiten. Für die organischen Flüssigkeiten beispielhaft sind die aliphatischen Alkohole, Ester solcher Alkohole, ζ,Β, die Acetate und Propionate, Terpene, wie Pine Oil, Terpmeol und dergleichen, Lösungen von Harzen, wie den Polymethacrylaten niederer Alkohole, oder Lösungen von Ätyhlcellulose, in Lösungsmitteln wie Pine Oil und dem Monobutyläther von Athylenglykolmonoacetat. Der Träger kann auch flüchtige Flüssigkeiten enthalten oder von solchen gebildet werden, um ein rasches Erstarren nach dem Auftragen auf die Unterlage zu fördern.
Das Verhältnis des inerten, flüssigen Trägers zu Feststoffen in den Metallisierzusammensetzungen gemäß der Erfindung kann sehr verschieden gewählt werden und hängt von der Art und Weise, in der die Dispersion der Metallisierzusammensetzung aufzutragen ist, und der Art des eingesetzten Trägers ab. Im allgemeinen kann man zur Bildung einer Dispersion der gewünschten Konsistenz mit 0,5 bis 20 Gew.-Teilen Feststoffen je Gew.-Teil Träger arbeiten. Bevorzugte Dispersionen enthalten 10 bis 25% Träger und SO bis 75% Feststoffe.
Bei den anorganischen Feststoffen liegen normalerweise 85 bis 97% Kupfer und 3 bis 15% Glas vor. Niedrigere Kupfermengen führen zu gebrannten Leitern, die nur schwer durch Lot benetzbar sind und somit unvollständig gelötet werden. Ferner ist die Leitfähigkeit zu gering. Größere Kupfermengen verursachen eine überhöhte Auslaugung von Kupfer durch Lot, so daß die Definiertheit der Musterränder und die Haftung vermindert werden. Geringere Glasmengen ergeben eine nicht adäquate Haftung, und große Glasmengen erhöhen die Viscosität zu stark. Vorzugsweise liegen 90 bis 97% Kupfer und 3 bis 10% Glas vor.
Die Metallisierzusammensetzungen gemäß der Erfindung werden auf keramische Unterlagen aufgedruckt, worauf man die bedruckte Unterlage brennt um die Metallisierzusammensetzung gemäß der Erfindung zu »reifen« (sintern) und hierdurch auf den Dielektrika kontinuierliche Leiter zu bilden.
Die dielektrische Unterlage für die Zwecke der Erfindung kann nach dem Fachmann vertrauten Grundsätzen von jedem Dielektrikum gebildet werden, das mit der Elektrodenzusammensetzung verträglich ist und die gewählte Brenntemperatur verträgt Zu solchen Dielektrika gehören Bariumtitanat, Bariumzirkonat, Bleizirkonat, Strontiumtitanat Calciumtitanat, Calciumzirkonat Bleizirkonat Bleizirkonattitanat Aluminiumoxid usw.
Wie oben erwähnt, werden die Metallisierzusammensetzungen gemäß der Erfindung auf Keramikunterlagen aufgedruckt, worauf man die bedruckte Unterlage in einer inerten Atmosphäre (wie Stickstoff) brennt, um die Mevallisierzusammensetzungen gemäß der Erfindung zn reifen und hierdurch kontinuierliche Leiter zu bilden. Die bedruckte Unterlage wird bei einer Temperatur gebrannt, die unter dem Schmelzpunkt von Kupfer liegt (um einen Verlust an Muster-Definiertheit zu vermeiden) und genügend hoch ist, um das Muster zu sintern. Man brennt diese Zusammensetzungen gewöhnlich bei einer Scheitehdmperatur im Bereich von 700 bis 10000C 5 bis 15 min bei der Scheiteltemperatur und vorzugsweise bei etwa 9000C etwa 2 Stunden 10 bis 15 min bei der Scheiteltemperatur.
Beispiele
Die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche dienen der weiteren Erläuterung der Vorteile der
Erfindung. In den Beispielen wie auch der sonstigen Beschreibung und den Ansprüchen, beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, alle Teil-, Prozent-, Anteil-Angaben usw. auf das Gewicht.
Die Zusammensetzungen der hier untersuchten, geschmolzenen Gläser sind in den Tabellen II und III zusammengefaßt, wobei die Tabelle II verschiedene Gläser gemäß der Erfindung und Tabelle 111 Gläser außerhalb des Rahmens der Erfindung nennt. Dabei sind auch Erweichungspunkte genannt. Bei den Gläsern von Tabelle III sind die Beobachtungen zur Unannehmbar keit für jedes Glas aufgeführt. Die Herstellung der Gläser erfolgte aus Ansätzen der jeweiligen Verbindungen oder von Vorläufern derselben (Bleiglätte für PbO, Kiesel für SiO2. Al2O3 · H2O für AI2Oj. Na2CO1 für Na2O. B2O,. 850/oiges K2CO3 für K2O. PbF2, CeO2 und TiO2), wobei sich als beste Schmelzung 20 bis 30 min in Platinbehältern auf 1150 bis 120O0C ergaben. Die Oberfläche in diesen Beispielen eingesetzter Gläser be !rug 2 bis 5 rr.-V"
Das Kupferpulfer hatte ein Oberfläche von etwa I m2/g und war im wesentlichen sauerstofffrei.
Die Tabelle IV nennt das bei der Herstellung von gebrannten Leitern (auf dichten Aluminiumoxid-Unter lagen) gemäß der Erfindung eingesetzte Glas und angewandte Glas/Kupfer-Träger-Verhältnis. Die Stoffzusammensetzung wurde durch ein Sieb von 0,044 mm lichter Maschenweite wie folgt auf eine Unterlage aus
j dichtem Aluminiumoxid aufgedruckt: Aufdruck eines Serpentinen-Musters in Form von neuen 5x5 mm Quadratöffnungen in einer 3 χ 3-Anordnung. Dann Trocknen der bedruckten Unterlage von IO min Dauer bei 110" C und Brennen in Stickstoff in einem Backofen
ίο auf eine Scheiteltemperatur von 9000C, wobei ein 2-Stunden-Programm mit IO min beim Scheitelwert Anwendung fand. Die gebrannten Leiter-Muster waren etwa 'Λο mm dick.
Der Leitwert wurde an dem Serpentinenmuster unter
ι ι Anwendung eines Ohmmeters bestimmt.
Zur Bestimmung der Lötfähigkeit wurde das Muster in ein 60-SnMO-Pb-LOt-Bad bei 215°C getaucht.
Zur Bestimmung der Haftung wurde ein vorverzinnter 0,81-mm-Kupferdraht über drei der gebrannten,
.Vi quauraiisuiicri 5x5 mm Auflagen geiegt und dann aufgelötet, worauf die angelöteten Leitungen unter 90° mit der Oberfläche der verlöteten Auflage mit einem handelsüblichen Federprüfgerät zugbelastet wurden.
Tabelle Il
Geschmolzene Glaszusammensetzungen gemäß der Erfindung
Kompo (ichall. (jew.-% bei Ci - las Nr. ■4 5 6 7 S 9 10
nente 1 2 - 63.0 47.7 47,1 46,7 46,7 52.7 54,7
PbO 47.6 51.9 _ 63.0 - 11,1 11.1 I !.I 11.1 11.1 11,1
PbF, 11.1 10.0 - 15.4 19.3 17.1 17,2 17,2 Π,2 9,2
SiO; 21.6 24.4 17,4 0.6 0.7 0.7 0,7 0.7 0,7 0,7
ΛΙ:0. 0.7 0.6 0.6 15.0 16.7 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4
B-O. 16.7 12,0 15.0 2.0 1.7 1.7 2.2 2,2 2.2 2.2
Na-O 1.7 1.1 2.0 - 0.6 0.6 1.1 1.1 1.1 1.1
K-O 0.6 - - 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2
CeO; - 0.2 4.0 _ 4.4 4.4 4.4 4,4 4.4
TiO- _ _
Tabelle III
Nicht erfindungsgemäße, geschmolzene Glaszusammensetzungen (Vergleichsversuche)
Kompo Gehall. Gew. Λ ., bei Glas D E F G H 60.4 J K L M N
nente A B C 53.0 43.0 43.0 43.0 42.0 - 56.4 51.4 68 62 28
PbO 73.3 78.0 63,0 - 10.0 10.0 10,0 10.0 24.4 - - - - -
PbF2 - - - 19.4 19.4 17.4 15.4 15.4 0.6 24.4 24.4 19.4 19.4 19.4
SiO2 15.4 9.4 19.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0,6 IZO 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
A1:O3 0.6 0.6 0,6 15,0 15.0 15.0 13,0 13.0 U IZO IZO 10,0 15.0 50.0
B-O3 9.6 10.0 15.0 1.5 1,5 1.5 ZO - 1.1 1.1 ZO 3,0 1-5
Na2O 1.1 ZO ZO 0.5 OJ A C 1.0 _ - - - - ÖJ
K-O - - - ZO ZO ZO _ _
CeO- _
ίο
Fortsetzung
Komponente
Gehalt. Gew.-%, bei Glas ABCD
M N
- 4,0 4,0
10,0 10,0 10,0 10,0 10,0
Problem: Zu
Pb-Reduktion hart*)
*) Im erweichten Zustand nicht genügend fluid.
Tabelle IV Kupfermetallisierzusammensetzungen
Bi-Reduktion
1,0 5,0 10,0 Cd-Reduktion
Zu hart
Glas gemäß Tabelle II, Nr. 6 2 3 4 5
9 1 7
Zusammensetzung,
Gew.-% 		77,9 80 77,3 80,4 76,7
Kupfer 80 77,3 77,3 5,4 6,2 6,0 2,9 6,7
Glas 6,2 6,0 6,0 16,7 13,8 16,7 16,7 16,7
Äthylcellulose/
Terpineol (1/9) 		13,8 16,7 16,7
Eigenschaften des
gebrannten Leiters 		3,4 3,5 4,0 3,2 4,3
Leitwert, Milliohm/
Quadrat 		1,7 2,5 2,3 recht
gut 		gut recht
gut 		recht
gut 		recht
gut
Lötfähigkeit ausge
zeichnet 		recht
gut 		gut 1,3 1,7 1,1 1,5 1,7
Haftung, kg 2,1 2,0 1,9

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Stoffzusammensetzung auf Grundlage feinteUigen Kupferpulvers und Glasbindemittelpulvers, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 85 bis 97Gew.-% ac Kupferpulver und 3 bis 15 Gew.-% an Glaspulver, wobei das Glaspulver von
40 bis 70 Gew.-% an PbO, 0 bis 20 Gew.-% an PbF2,
7 bis 27 Gew.-% an SiO2, 0 bis 5 Gew.-% an Al2O3,
10 bis 20 Gew.-% an B2O3, 0,25bis4 Gew-% anM2O,
worin M gleich Na, K und deren Mischungen mit der Maßgabe ist, daß die Menge an K2O O bis 40 Gew.-% der Gesamtmenge an K2O und Na2O beträgt,
O bis 5 Gew.-% an CeO2 und
0 bis 6 Gew.-% an TiO2 gebildet wird mit der Maßgabe, daß
A. bei einer Gesamtmenge an CeO2 und TiO2 von O bis 1 Gew.-% mindestens 5 Gew.-% PbF2 vorliegen,
B. bei einer Menge an PbF2 von O bis 5 Gew.-% mindestens 1 Gew.-% an CeO2, TiO2 oder Mischungen derselben vorliegt und
C die Gesamtmenge an PbO und PbF2 50 bis 70 Gew.-% beträgt
2. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas von
45 bis 55 Gew.-% an PbO,
8 bis 13 Gew.-% an PbF2, 7bis20Gew.-%anSiO2, O bis 1 Gew.-% an Al2O3,
12 bis 20 Gew.-% an B2O3, lbis3Gew.-%anNaA 0,25 bis 1,5 Gew.-% an K2O
mit der Maßgabe, daß die Gesamtmenge an Na2O und K2O 0,5 bis 3 Gew.-% beträgt,
1 bis 3 Gew.-% an CeO2 und O bis 5 Gew.-% an TiO2,
gebildet wird.
3. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas 13 bis 18 Gew.-% B2O3 und 2 bis 5 Gew.-% TiO2 enthält.
4. Stoffzusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas zusätzlich bis zu 10Gew.-% MgO, CaO, SrO, BaO, ZrO2, MnO Fe2O3, CoO, ZnO und/oder As2O3 enthält
5. Stoffzusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas zusätzlich bis zu 5 Gew.-% CdO1 SnO, Sb2O3 und/oder WO3 enthält
6. Stoffzusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 90 bis 97 Gew.-% Kupferpulver und 3 bis 10 Gew.-% Glaspulver.
7. Stoffzusammensetzung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem inerten, flüssigen Träger dispergiert ist.
8. Verwendung der Stoffzusammensetzung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 für Leiter auf dielektrischen keramischen Unterlagen.
Die Erfindung betrifft Stoffzusammensetzungen, die sich speziell für elektronische Zwecke eignen, insbesondere Metallisiermassen, die sich zur Ausbildung von Leitern auf dielektrischen Unterlagen eignen.
Metallisierungen, die zur Bildung von Leiter-Mustern auf keramische dielektrische Unterlagen aufgebrannt werden, werden gewöhnlich von feinteiligen Edelmetallen und einem anorganischen Bindemittel gebildet und gewöhnlich auf die Unterlage als Dispersion der anorganischen Pulver in einem inerten, flüssigen Träger aufgebracht Beim Brennen (gewöhnlich im Bereich von 700 bis 100O0C) tritt Sintern ein, und die metallische Komponente übernimmt die funktioneile Aufgabe (Leitfähigkeit), während das Bindemittel (z.B. Glas, Bi2O3 usw.) Metallteilchen an die Unterlage und aneinander bindet
Es besteht ein Bedarf an Leiterzusammensetzungen, bei denen Edelmetalle durch Unedelmetali-:, wie Kupfer, ersetzt sind, aber die doch gute Verhaltenscharakteristi ken haben. Kupferzusammensetzungen werden ge wöhnlich in einer inerten, nichtoxidierenden Atmosphäre (wie Stickstoff) gebrannt, um Kupfer am Reagieren mit Sauerstoff in der Luft bei erhöhter Temperatur zu hindern. Bei einigen bisherigen Versuchen zur Herstel lung von Kupferzusammensetzungen sind typische Glasbindemittel eingesetzt worden, wie diejenigen von hohem Wismutoxid-, Cadmiumoxid- oder Bleioxid-Gehalt Man hat jedoch allgemein nicht erkannt daß in Abwesenheit von Luft während des Brennens bei 700 bis 100O0C Kupfermetall durch Reduktion einiger Bestandteile des Glasbindemittels zu Kupfer(I)- oder weiter zu Kupfer(ll)-oxid oxidiert werden kann. Wismutoxid und Cadmiumoxid haben sich als bei solchen Bedingungen besonders reduktionsanfällig erwiesen, während Blei oxid weniger anfällig ist Die Oxidation von Kupferme tall zu einem Oxid des Kupfers ist von der Reduktion von Wismutoxid, Cadmiumoxid oder Bleioxid zu dem entsprechenden Metal! begleitet Wenn Kupfermetall oxidiert wird, ist das Oxid nicht lötbar, und das Oxid führt zu Stellen in der anfallenden, gebrannten Metallisierung, die von typischen Loten wie Sn/Pb nicht erfaßt werden. Ohne die Erfindung auf eine Theorie zu beschränken, scheint der Reaktion von Kupfer mit Wismutoxid im allgemeinen eine Trennung des Glasbindemittels in zwei Phasen vorauszugehen. Die eine Phase ist eine wismutoxidreiche Phase, die durch die Kupfermetalloberfläche absorbiert wird. Die verbleibende Phase, oft ein Bleiborsilicatglas, benetzt die absorbierte Wismutoxidphase nicht, und die Haftung der Metallisierung wird vermindert Zugfestigkeitsprüfungen zeigen oft ein Versagen der Prüflinge in der Metallisierung selbst In den Fällen, in denen die absorbierte Schicht der Wismutoxidphase während des Brennens zu Wismutmetall reduziert worden ist zeigen die Metallisierungen die Tendenz zum Versagen durch Verlust der Haftung an der Unterlage.
Das obige Verhalten ist höchst unangenehm, da Bi2O3, CdO und PbO gewöhnliche bei der Herstellung von Gläsern für Metallisierungsmassen eingesetzte Bestand teile sind, weil sie zu Gläsern niedriger Viscosität und niedrigen Erweichungspunktes führen, welche die typischen dielektrischen Aluminiumoxid-Unterlagen bei den relativ niedrigen Temperaturen benetzen, die typischerweise beim Brennen von Filmmetallisierungen auf Unterlagen Anwendung finden. Sie ergeben weiter brauchbare Werte bezüglich Lötfähigkeit und Haftung an der Unterlage. Es wurde nunmehr eine neue Metallisierung zur
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Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4246625A (en) * 1978-11-16 1981-01-20 Union Carbide Corporation Ceramic capacitor with co-fired end terminations
US4353153A (en) * 1978-11-16 1982-10-12 Union Carbide Corporation Method of making capacitor with CO-fired end terminations
US4243710A (en) * 1978-12-06 1981-01-06 Ferro Corporation Thermoplastic electrode ink for the manufacture of ceramic multi-layer capacitor
US4305847A (en) * 1979-07-26 1981-12-15 Acheson Industries, Inc. Copper coating composition for shielding electronic equipment and the like
US4382981A (en) * 1979-07-26 1983-05-10 Acheson Industries, Inc. Method for shielding electronic equipment by coating with copper containing composition
JPS5736892A (ja) * 1980-08-15 1982-02-27 Hitachi Ltd Seramitsukukibanjohenodomakunokeiseihoho
DE3140968A1 (de) * 1980-10-17 1982-06-16 RCA Corp., 10020 New York, N.Y. "aufglasurfarbe"
DE3140969A1 (de) * 1980-10-17 1982-06-16 RCA Corp., 10020 New York, N.Y. "kupferleitfarbe"
CA1190736A (en) * 1981-06-03 1985-07-23 Robert J. Moneta Copper conductor composition for porcelain enamel steel substrates
FR2508054A1 (fr) * 1981-06-19 1982-12-24 Labo Electronique Physique Melange de depart pour une encre serigraphiable contenant un verre au plomb a cuire en atmosphere non oxydante et encre serigraphiable obtenue
JPS5868803A (ja) * 1981-10-21 1983-04-23 ティーディーケイ株式会社 導電性ペ−スト組成物
JPS5868802A (ja) * 1981-10-21 1983-04-23 ティーディーケイ株式会社 導電性ペ−スト組成物
JPS5879837A (ja) * 1981-10-31 1983-05-13 Tdk Corp 磁器コンデンサ
US4517155A (en) * 1982-05-18 1985-05-14 Union Carbide Corporation Copper base metal termination for multilayer ceramic capacitors
US4511601A (en) * 1983-05-13 1985-04-16 North American Philips Corporation Copper metallization for dielectric materials
US4521329A (en) * 1983-06-20 1985-06-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Copper conductor compositions
US4514321A (en) * 1983-08-25 1985-04-30 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductor compositions
US4540604A (en) * 1983-08-25 1985-09-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductor compositions
US4659611A (en) * 1984-02-27 1987-04-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Circuit substrate having high thermal conductivity
US4714570A (en) * 1984-07-17 1987-12-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Conductor paste and method of manufacturing a multilayered ceramic body using the paste
US4712161A (en) * 1985-03-25 1987-12-08 Olin Corporation Hybrid and multi-layer circuitry
JPH0421852Y2 (de) * 1985-06-14 1992-05-19
KR900008781B1 (ko) * 1985-06-17 1990-11-29 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤 후막도체조성물
JPS62176943U (de) * 1986-04-30 1987-11-10
JPH047210Y2 (de) * 1987-12-24 1992-02-26
US4868034A (en) * 1988-02-11 1989-09-19 Heraeus Incorporated Cermalloy Division Non-oxidizing copper thick film conductors
US4906404A (en) * 1988-11-07 1990-03-06 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Copper conductor composition
JP3467872B2 (ja) * 1994-12-02 2003-11-17 株式会社村田製作所 多層セラミック基板の製造方法
JP3327045B2 (ja) * 1995-04-28 2002-09-24 株式会社村田製作所 誘電体ペースト及びそれを用いた厚膜コンデンサ
US6007900A (en) * 1995-04-28 1999-12-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric paste and thick-film capacitor using same
US5698015A (en) * 1995-05-19 1997-12-16 Nikko Company Conductor paste for plugging through-holes in ceramic circuit boards and a ceramic circuit board having this conductor paste
JPH09241862A (ja) * 1996-03-01 1997-09-16 Murata Mfg Co Ltd 銅粉末及び銅ペースト並びにセラミック電子部品
US6376054B1 (en) * 1999-02-10 2002-04-23 International Business Machines Corporation Surface metallization structure for multiple chip test and burn-in
US6187418B1 (en) 1999-07-19 2001-02-13 International Business Machines Corporation Multilayer ceramic substrate with anchored pad
KR100779770B1 (ko) * 2002-07-17 2007-11-27 엔지케이 스파크 플러그 캄파니 리미티드 동 페이스트 및 그것을 이용한 배선기판
KR20040008093A (ko) * 2002-07-17 2004-01-28 엔지케이 스파크 플러그 캄파니 리미티드 동 페이스트 및 그것을 이용한 배선기판
US20090266409A1 (en) * 2008-04-28 2009-10-29 E.I.Du Pont De Nemours And Company Conductive compositions and processes for use in the manufacture of semiconductor devices
WO2010107996A1 (en) * 2009-03-19 2010-09-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Conductive paste for a solar cell electrode

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1229086A (fr) * 1958-05-23 1960-09-02 Du Pont Liant en matière céramique minérale vitrifiable et compositions d'argent le contenant
US2993815A (en) * 1959-05-25 1961-07-25 Bell Telephone Labor Inc Metallizing refractory substrates
US3484284A (en) * 1967-08-15 1969-12-16 Corning Glass Works Electroconductive composition and method
US3647532A (en) * 1969-02-17 1972-03-07 Gen Electric Application of conductive inks
US3827891A (en) * 1970-12-17 1974-08-06 J Larry High adhesion metallizing compositions
JPS5110844B2 (de) * 1973-04-24 1976-04-07
NL7406083A (nl) * 1974-05-07 1975-11-11 Philips Nv Werkwijze voor het samenstellen van een gemeng voor loodglas.
US3970590A (en) * 1975-06-23 1976-07-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Gold conductor compositions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NICHTS-ERMITTELT

Also Published As

Publication number Publication date
GB1568564A (en) 1980-06-04
US4070518A (en) 1978-01-24
FR2367715B1 (de) 1982-05-14
JPS6027123B2 (ja) 1985-06-27
IT1087598B (it) 1985-06-04
CA1096202A (en) 1981-02-24
JPS5349296A (en) 1978-05-04
DE2746320A1 (de) 1978-04-20
FR2367715A1 (fr) 1978-05-12

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