DE2810427B2 - Silbennassen für aufgedruckte Leitermuster - Google Patents

Silbennassen für aufgedruckte Leitermuster

Info

Publication number
DE2810427B2
DE2810427B2 DE2810427A DE2810427A DE2810427B2 DE 2810427 B2 DE2810427 B2 DE 2810427B2 DE 2810427 A DE2810427 A DE 2810427A DE 2810427 A DE2810427 A DE 2810427A DE 2810427 B2 DE2810427 B2 DE 2810427B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
glass
parts
oxide
conductor
medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2810427A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2810427C3 (de
DE2810427A1 (de
Inventor
Samuel Jacob Snyder N.Y. Horowitz (V.St.A.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of DE2810427A1 publication Critical patent/DE2810427A1/de
Publication of DE2810427B2 publication Critical patent/DE2810427B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2810427C3 publication Critical patent/DE2810427C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/062—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight
    • C03C3/07—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead
    • C03C3/072—Glass compositions containing silica with less than 40% silica by weight containing lead containing boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
    • C03C8/10—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing lead
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/18—Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions containing free metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24893—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including particulate material
    • Y10T428/24909—Free metal or mineral containing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24926—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including ceramic, glass, porcelain or quartz layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

a) 75 bis 91% Metallpulver aus Ag und Pd, wobei das Gewichtsverhältnis von Ag zu Pd im Bereich von 2 :1 bis 15 :1 liegt, und
b) 9 bis 25% eines anorganischen Bindemittels aus
a) 2 bis 6 Teilen wismutfreiem Glas,
b) 2 bis 9 Teilen Kupferoxid,
c) 2 bis 9 Teilen polynärem Oxid und
d) 0 bis 6 Teilen Bleioxid
enthält, wobei das polynäre Oxid eine pyrochlorverwandte Kristallstruktur und die Formel(n)
und/oder
aufweist, worin
i) M Bi oder ein Gemisch aus mindestens einem halben Bi plus bis zu einem halben Anteil eines oder mehrerer Kationen aus der nachstehenden Gruppe darstellt:
A) zweiwertiges Cd oder Pb und
B) dreiwertige(s) Y, Tl, Ir und Seltene Erdmetalle der Atomnummern 57 bis 71 einschließlich;
ii) M' mindestens eine Komponente aus der nachstehenden Gruppe bedeutet:
A) Ru,
B) Ir und
C) ein Gemisch aus mindestens drei Viertel von Ru und/oder Ir und bis zu einem Viertel von Pt1Ti und/oder Rh;
iii) χ im Bereich von 0,10bis 0,60 liegt; und
iv) ζ im Bereich von 0,10 bis 1,0 liegt und der Summe aus den einwertigen Kationen Cu und der Hälfte der zweiwertigen Kationen im polynären Oxid entspricht, und
c) das anorganische Pulver in 10 bis 40% eines inerten, flüssigen Siebdruckmediums — bezogen auf das Gesamtgewicht von Pulver und flüssigem Medium — dispergiert ist.
2. Verwendung der Massen nach Anspruch 1 zum Erzeugen leitfähiger Überzüge auf dielektrischen Substraten.
Die Erfindung liegt auf dem Elektronikgebiet und betrifft Massen, die sich zur Herstellung von an Substraten haftenden Leitermustern eignen.
Leitermassen, die auf dielektrische Substrate (aus Glas, Glas/Keramik oder Keramik) aufgebracht und eingebrannt werden, enthalten gewöhnlich feinteilige anorganische Pulver (z. B. aus Metallteilchen und Bindemittelteilchen) und werden auf die Substrate häufig nach der sogenannten »Dickfilmtechnik« in Form einer Dispersion in einem inerten, flüssigen Medium aufgebracht. Beim Einbrennen oder Sintern des Films erfüllt der Metallbestandteil der Masse den funktionellen Zweck (d. h. erzeugt die gewünschte Leitfähigkeit), während das anorganische Bindemittel (z. B. Glas oder kristalline Oxide, wie Bi2O3) die Metallteilchen aneinander und an das Substrat bindet Die Dickfilmtechnik steht im Gegensatz zur Dünnfilmtechnik, bei der Teilchen durch Aufdampfen oder Aufstäuben (»Aufsputtern«) niedergeschlagen werden. Dickfilmmethoden sind im »Handbook of Materials and Processes for
ίο Electronics«, C A. Harper, Herausgeber McGraw-Hill, N. Y. (1970), Kapitel 12, beschrieben.
Die gebräuchlichsten Leitermassen enthalten Edelmetalle, insbesondere Gold, Silber, Platin oder Palladium und deren Mischungen und Legierungen, da deren relativ inertes Verhalten ein Einbrennen an der Luft gestattet Versuche zur Verwendung von Dispersionen der weniger kostspieligen Nicht-Edelmetalle mußten häufig auf Spezialzwecke beschränkt wevJen oder erforderten ein mit großem Aufwand und hohen Kosten
2n verbundenes Einbrennen in nichtoxidierenden Atmosphären (wie Stickstoff. Stickstoff/Wasserstoff, Wasserstoff oder Argon).
In den herkömmlichen Leitermassen werden sowohl Glasbindemittel für Edelmetalle als auch glasfreie Bindemittel eingesetzt In der US-PS 32 93 501 sind leitfähige Filme aus Gläsern, welche Kupfer- und Wismutoxid enthalten, beschrieben. Aus der US-PS 37 76 769 sind in reduzierenden Atmosphären einbrennbare Massen aus Edelmetall, Kupferoxid und Glas bekannt Die US-PS 28 19 170 beschreibt Massen aus Silber und einem verglasbaren Flußmittel aus Wismutoxid und Cadmiumborat.
Leitermassen werden bei der Herstellung von Mikroschaltungen zum »Abschließen« (»terminate«)
r-, von Widerstands- bzw. Resistormustern verwendet, wobei man gewöhnlich das Leitermuster auf ein Substrat einbrennt und anschließend Widerstandsmuster über einem Teil des Leitermusters aufdruckt und einbrennt. Bei Verwendung typischer Pd/Ag-Leitermas-
4(i sen als Schlußelemente für bestimmte Widerstandselemente bzw. Resistoren auf Rutheniumbasis (wie niederohmige, weniger als 100 Ohm/Quadrat/ 0,0254 mm bzw. 1 mil Dicke aufweisende Widerstandselemente aus pyrochlorverwandten Oxiden oder RUO2)
4-, kommt es während des Einbrennens des Widerstandselements oft zu einer Verunreinigung der Oberfläche des dem Widerstandselement benachbarten, leitfähigen Schlußelements.
Solche Oberflächenverunreinigungen bzw. -flecken
-,n sind unerwünscht, da sie ein vollständiges Verlöten des Leiters im Bereich des Widerstandselements verhindern. Typische Leitermassen enthalten zur Haftverbesserung B12O3, das jedoch anscheinend für die genannte Verunreinigung bzw. Fleckenbildung verantwortlich ist
-,-ι Wenn man den Massen jedoch kein Bi2O) zusetzt, werden die Lötmittelaufnahme und das Haftvermögen der Leitermuster in einem untragbaren Ausmaß verschlechtert. Es besteht daher Bedarf an einem Bi2O3-freien Material für Schlußelemente (terminahn tions), die ein gutes Hafivermögen und gute Löteigenschaften aufweisen.
Die Erfindung stellt Silber-Leitermassen zur Verfügung, welche zur Erzeugung festhaftender leitfähiger Filme an keramischen dielektrischen Substraten geeig-
»,-, net sind und eine verminderte Tendenz zur Verunreinigung bzw. Fleckenbildung aufweisen. Die erfindungsgemäßen Massen enthalten ein feinzerteiltes, anorganisches Pulver, das in einem inerten flüssigen Medium
bzw. Träger dispergiert ist. Das anorganische Pulver enthält (bezogen auf Gewicht)
a) 75 bis 91% Metallpulver aus Ag und Pd (Pulvergemische und/oder gemeinsam gefällte Legierungen), wobei das Gewichtsverhältnis von Ag zu Pd im Bereich von 2 :1 bis 15 :1 liegt, und
b) 9 bis 25% eines anorganischen Bindemittels aus
a) 2 bis 6 Teilen wismutfreiem Glas,
b) 2 bis 9 Teilen Kupferoxid,
c) 2 bis 9 Teilen polynärem Oxid und
d) 0 bis 6 Teilen Bleioxid.
Das polynäre Oxid besitzt eine pyrochlorverwandtc: Kristallstruktur und weist eine allgemeine Formel au« der Gruppe, bestehend aus
Pb2Ru2O6
IO
20
auf, worin
i) M Bi oder ein Gemisch aus mindestens einem halben Bi plus bis zu einem halben Anteil eines oder mehrerer Kationen aus der nachstehenden Gruppe darstellt:
A) zweiwertiges Cd oder Pb und
B) dreiwertige(s) Y, Tl, In und Seltene Erdmetalle der Atomnummern 57 bis 71;
ii) M' mindestens eine Komponente aus der nachstehenden Gruppe bedeutet: JO
A) Ru,
B) Ir und
C) ein Gemisch aus mindestens ccei Viertel von Ru und/oder Ir und bis zu jinem Viel tel von Pt, Ti und/oder Rh; y,
iii) χ im Bereich von 0,10 bis 0,60 liegt; und
iv) ζ im Bereich von 0,10 bis 1,0 liegt und der Summe aus den einwertigen Kationen Cu und der Hälfte der zweiwertigen Kationen im polynären Oxid entspricht. -to
c) Das anorganische Pulver ist in 10 bis 40% eines inerten, flüssigen Siebdruckmediums — bezogen auf das Gesamtgewicht von Pulver und flüssigem Medium — dispergiert.
Widerstandsmassen, die solche Oxide enthalten, sind bekannt. Die US-PS 36 81 262 beschreibt z.B. Widerstandsmassen mit einem Gehalt von Pb2Ru2Oe und die US-PS 38 96 055 Massen von Kupferwismutruthcnat.
Die bevorzugten erfindungsgemäßen Massen enthal- in ten 80 bis 87% Metallpulver und 13 bis 20% Bindemittel. Das bevorzugte Ag/Pd-Gewichtsverhältnis beträgt 4 :1 bis 11,5 : 1. Die bevorzugten Bindemittel enthalten kein Bleioxid und weisen 2 bis 4 Teile Glas, 3 bis 6 Teile Kupferoxid und 3 bis 6 Teile polynäres Oxid auf. Das ü bevorzugte Kupferoxid ist Cu2O, während als Bleioxid PbO bevorzugt wird. Man kann jedoch z. B. auch CuO und PbjOi verwenden. Als polynäre Oxide bevorzugt werden Kupferwismutruthenate; das am meisten bevorzugte polynäre Oxid besitzt die angenäherte ho Formel
Die Massen enthalten normalerweise 60 bis 90% anorganisches Pulver und 10 bis 40% eines inerten, 6·-, flüssigen Siebdruckmediums.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf dielektrische Substrate, welche mit den erfindungsgemäßen Silbermassen bedruckt und eingebrannt wurden, wodurch das Medium abgetrieben und das anorganische Pulver zu einem am Substrat haftenden, elektrisch und physikalisch zusammenhängenden Überzug gesintert wird. Aus den Massen können eingebrannte und verlötete Leiter mit hervorragendem Haftvermögen (z. B. 1,4 bis 1,8 kg bzw. 3 bis 4Ibs. Kraft) nach Warmauslagerung (gewöhnlich 43 Std. bei 150° C) erzeugt werden.
Die Massen eignen sich zur Herstellung von Schlußelementen für Widerstände (insbesondere niederohmige Widerstände aus Ruthenium) oder für beliebige Arten von Leitern bei Mikroschaltungen.
Die erfindungsgemäßen Massen enthalten feinzerteilte anorganische Partikel, die in einem inerten flüssigen Medium dispergiert sind. Mit »feinzerteilt« werden auf dem Dickfilmsektor Teilchen bezeichnet, die genügend fein sind, daß sie durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 37 [im hindurchgehen. E·- ist bevorzugt, daß praktisch alle Teilchen eine größte Abmessung im Bereich von 0,001 bis 15 μπι aufweisen, wobei die größte Abmessung insbesondere nicht mehr als 5 μπι beträgt
Zu den bevorzugten Süberteilchen gehören die im Handel erhältlichen »polierten« Silberflockenteilchen und gefälltes Pulver, welche Materialien jeweils eine größte Abmessung von 0,1 bis 15 μπι aufweisen. Geringe Anteile von Pt und/oder Au-Teilchen können ebenso zugegen sein wie andere Materialien, welche die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Vorteile nicht beeinträchtigen.
Gemeinsam gefällte Pd/Ag-Legierungen (Pd/Ag-Kopräzipitate) können bekanntlich durch reduzierende Fällung aus Lösungen, die Salze von zwei oder mehreren dieser Metalle enthalten, hergestellt werden. Die Anteile der Metalle in der Lösung entsprechen den für das Pulver-Kopräzipitat gewünschten Anteilen. Als Reduktionsmittel eignen sich z. B. beliebige Substanzen, die zur gleichzeitigen Ausfällung der gewünschten Metalle aus der Lösung befähigt sind. Beispiele für Reduktionsmittel für Pd/Ag-Legierungen sind Hydrazinsulfat, Natriumborhydrid und Amincborane. Kopräzipitationsmethoden sind z.B. in den US-PS 33 90 981 und 36 20 714 beschrieben.
Das anorganische Bindemittel bildet den Kern der Erfindung. Es sind mindestens etwa 9 Gew.-% Bindemittel (bezogen auf die gesamten anorganischen Substanzen) vorhanden, damit ein annehmbares Haftvermögen erzielt wird. Andererseits sind nicht mehr als etwa 25% Bindemittel vorhanden, damit eine gute Leitfähigkeit und Lötmittelaufnahme gewährleistet werden.
Das erfindungsgemäß verwendete anorganische Bindemittel enthält — wie erwähnt — eine Glasphase und mindestens zwei kristalline Materialien. Die Glasphase besteht aus einem wismutfreien Glas. Die spezielle Zusammensetzung des Glases ist nicht ausschlaggebend, solange Wismutoxid fehlt. Als Gläser bevorzugt werden Bleisilikate, insbesondere Bleicalciumaluminiumborsilikate, Zinkborsilikate, Bleizinkborsilikate u. a. Die kristalline Phase enthält Kupferoxid (Cu2O und/oder CuO) und die vorgenannten polynären Oxide. Bleioxid (vorzugsweise PbO) bildet einen fakultativen Bestandteil.
Die anorganischen Teilchen werden mechanisch (z. B. an einem Walzenstuhl) mit einem inerten, flüssigen Medium zu einer pastenartigen Masse vermischt. Die Masse wird in herkömmlicher Weise als »Dickfilm« auf herkömmliche dielektrische Substrate aufgedruckt. Als
Medium kann jede beliebige, inerte Flüssigkeit verwendet werden. Man kann irgendeine von verschiedenen organischen Flüssigkeiten mit oder ohne Verdickungsmittel und/oder Stabilisatoren und/oder anderen herkömmlichen Zusätzen als Medium einsetzen. Beispiele für geeignete organische Flüssigkeiten sind die aliphatischen Alkohole, Ester solcher Alkohole, wie die Essigoder Propionsäureester, Terpene, wie Kien- bzw. Pineöl oder Terpineol, Lösungen von Harzen, wie der von niederen Alkoholen abgeleiteten Polymethacrylate, oder Lösungen von Äthylcellulose in Lösungsmitteln wie Kienöl, und der Monobutyläther von ÄthylenglykolmonoacetaL Das Medium kann aus flüchtigen Flüssigkeiten bestehen, welche eine rasche Härtung nach der Aufbringung auf aas Substrat fördern, oder solche Flüssigkeiten enthalten.
Das Mengenverhältnis des Mediums zu den Feststoffen in den Dispersionen kann stark unterschiedlich sein und hängt von der Methode zur Aufbringung der Dispersion und der Art des verwendeten Mediums ab. Für die Erzielung einer guten Beschichtung enthalten die Dispersionen normalerweise 60 bis 90% Feststoffe und !0 bis 40% Medium (Summ- 100%). Die erfindungsgemäßen Massen können durch Zusatz anderer, die günstigen Eigenschaften der Massen nicht beeinträchtigender Substanzen modifiziert werden.
Nach der Trocknung zur Entfernung des Mediums werden die erfindungsgemäßen Massen bei Temperaturen und während Zeitspannen eingebrannt, welche zur Sinterung der anorganischen Substanzen und zur Erzeugung von am dielektrischen Substrat haftenden Leitermustern ausreichen. Die Dauer und Höchsttemperatur des Einbrennens werden in gegenseitiger Abhängigkeit gewählt; eine längere Einbrennzeit ermöglicht die Anwendung niedriger Temperaturen, sofern nur eine Sinterung erfolgt Im allgemeinen wird das Einbrennen im Bereich von 750 bis 9300C während 5 bis 30 Minuten beim Maximum, vorzugsweise im Bereich von 830 bis 875° C (insbesondere 85O0C) während 8 bis 10 Minuten beim Maximum, durchgeführt.
Beispiele
Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern die Erfindung. In den Beispielen beziehen sich — ebenso wie in der sonstigen Beschreibung und in den Patentansprüchen — sämtliche Teil-, Prozent- und Verhältnisangaben auf das Gewicht, sofern es nicht anders angegeben ist. Das Einbrennen wird stets an der Luft durchgeführt.
Sämtliche in den Beispielen verwendeten anorganischen Materialien weisen eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 1 bis 10 μπι auf, wobei praktisch keine Teilchen mit einer Größe von mehr als 15 μπι vorhanden sind. Die angenäherten spezifischen Oberflächen der verwendeten Materialien sind wie folgt:
Material
Pb2Ru2O6
Material
Spezifische Oberfläche nr/g
Spezifische bis Oberfläche
mVg bis
11 bis 13
11.5 bis 14,5
7 bis 11
0.95 1,65
0,24 1.3
0,37
Gläser
PbF2
Cu2O
CuAlO1
2,5
3,3
1,5 bis 3,0
2,0 bis 4,0
Das verwendete Medium besteht aus 13 Teilen Äthylcellulose, 44 Teilen Terpineol und 43 Teilen Dibutylcarbitol.
Ferner werden folgende Gläser eingesetzt:
Glasbestandteil Gew.-% Glas B
Glas A 10,9
PbO 43,5 1,4
CaO ;,8 0,7
Al2O3 4,3 0,7
B2O3 4,9 9,6
SiO2 37,5 76.7
Bi2O3 -
Die anorganischen Feststoffe und das Medium werden nach herkömmlichen Walzmethoden gründlich vermischt. Die erhaltene Dispersion wird durch ein gemustertes Sieb mit einer lichten Maschenweite von 74 μπι, welches neun in einem 3x3 Muster angeordnete 2-mm-öffnungen aufweist, auf ein vorgebranntes Aluminiumoxidsubstrat aufgedruckt Der Aufdruck wird bei etwa 1500C getrocknet, wobei man einen trockenen Aufdruck mit einer Dicke von etwa 0,025 mm erhält. Man erhitzt den Aufdruck in einem herkömmlichen Bandofen während eines 45 bis 60 Minuten dauernden Heizzyklus, wovon etwa 8 bis 10 Minuten auf die Maximaltemperatur von 8500C entfallen, sofern es in der Tabelle nicht anders angegeben ist (wenn ein zweites Einbrennen stattfindet, geht dies ebenfalls aus der Tabelle hervor). Der eingebrannte Aufdruck weist eine Dicke von etwa 0,015 mm üjf. Drei oder vier Substrate werden mit jeder Masse bedruckt, wobei 9 bis 12 Meßpunkte erhalten werden.
Das Haftvermögen wird wie folgt getestet: Drahtleitungen werden mit den eingebrannten Leiterkörpern verbunden, indem man einen vorverzinnten 0,051-mm-Kupferdraht über drei der eingebrannten Metallisierungskörper legt und sie dann in ein Gefäß mit Lö;mittel (62Sn/36Pb/2Ag oder 62Sn/37Pb; vgl. die Tabelle) bei tiner Temperatur von 220 bis 2500C (vgl. die Tabelle) eintaucht. Dann bestimmt man die Bindefesiigkeiten, indem man die verlöteten Leitungen mit einem Instron-Prüfgerät um 90° zum Substrat wegzieht. Um repräsentative Bindefestigkeitsnerte zu erzielen, werden mehrere Leiterkörper für jede Probe diesem Zugversuch unterworfen. Wenn anschließend »kg« angegeben wird, sind damit »kg Kraft« gemeint.
Das Haftvermögen nach »Alterung« wird bestimmt, nachdem das eingebrannte Produkt 44 bis 64 Std. bei 150° C warm ausgelagert wurde.
Die LötmittFlaufnahme der eingebrannten Muster wird dadurch getestet, daß man zunächst ein Flußmittel (Alpha 611, ein mildaktiviertes, saures Flußmittel) auf
die eingebrannten Teile applizieri, die mit dem Flußmittel versehenen Teile jeweils 10 Sekunden bei den aus der Tabelle ersichtlichen Temperaturen in das Lötmittelbad eintaucht und das Ausmaß der Verlötung beobachtet. Eine »gute« Lötmittelbenetzung bedeutet eine vollständige Benetzung mit dem Lötmittel ohne Hohlraumbildung; eine »ausreichende« Lötmittelbenetzung bedeutet, daß nur wenige Hohlräume oder nichtbenetzte Bereiche vorhanden sind.
Das erfindungsgemäße Beispiel I wird den Verglerchsbeispielen A und B gegenübergestellt. Im Vergleichsbeispiel A. bei dem kein Bi2Oi und kein polynäres Oxid verwendet wird, ist das Haftvermögen nach Alterung schlecht. Beim Vergleichsbeispiel B wird kein polynäres Oxid, jedoch Bi2O)/ur Haftverbesserung verwendet. Das Haftvermögen ist beim Vergleichsbeispiel B gut. jedoch erfolgt im Falle dieser Bi2Oj enthaltenden Masse eine FIe :Ki.nbildung.
In Beispiel 2 und im Verrleichsbeispiel C wird ein höheres Ag/Pd-Verhältnis (Ί 1.5:1) als in Beispiel I (6:1) angewendet. Die Masse von Beispiel 2 ergibt eine bessere Haftung als die Bi>Oj-haltige Masse des Vergleichsbeispiels C (sowohl nach einem einzigen Einbrennen als auch nach vier Einbrennvorgängen bei 85O0C).
Die Beispiele 3. 4 und 5 zeigen, daß PbO — obwohl es erfindungsgemäß verwendbar ist — nicht erforderlich ist (vgl. Beispiel 4) und daß die Lötmittelaufnahme durch einen erhöhten Glasgehalt beeinträchtigt wird.
Die Massen der Beispiele 6 bis 10 und der Vergleichsbeispiele E und F weisen verschiedene Anteile von PbO/Cu>O/polynäres Oxid auf. Wenn ein Glas mit hohem Wismutgehalt, jedoch ohne polynäres Oxid verwendet wird (Vergleichsbeispiel F), kommt es zu einer übermäßigen Leiterverunreinigung. Im Falle der erfindungsgemäßen Beispiele 8, 9 und 10 erfolgt nur eine geringfügige Verunreinging bzw. Fleckenbildung (die Verunreinigung wird in Beispiel 6 nicht bestimmt, ist jedoch für das Vergleichsbeispiel E zu erwarten).
Die Verunreinigung bzw. Fleckenbildung wird wie folgt bestimmt: Die Leitermassen der Beispiele und Vergleichsbeispiele werden jeweils auf ein vorgebranntes Aluininiumo.xidsubstrat aufgedruckt und in der vorstehend beschriebenen Weise eingebrannt. Zum Aufdrucken und Einbrennen von Widerstandsmassen verwendet man eine Masse aus 46 Teilen Bi2Ru2O;, 2 Teilen Bindemittel (65% PbO, 34% SiO2, 1% AI2O3), 2 Teilen Medium (10% Äthylcellulose, 45% Dibutylphos phat und 45% Terpineol) und 3 Teilen RuO2 · 3 H2C Nach dem Einbrennen macht sich die Verunreinigun; als dunkler Bereich an dem der Widerstandsüberlap pung benachbarten Leitermuster (Schlußelement) be merkbar. Man taucht das Substrat IO Sekunden ii geschmolzenes Lötmittel (62Sn/36Pb/2Ag; 225°C); di( Benetzung im Bereich des Flecks ist schlecht.
Im Falle von Beispiel 11 und Vergleichsbeispiel C wird eine erfindungsgemäße Masse (ohne PbO, Beispie 11) einer nicht erfindungsgemäßen Leitermasse mi Bi2Oi im Bindemittel (Vergleichsbeispiel G) gegenüber gestellt. Beim Vergleichsbeispiel G ist die Lötmittelauf nähme vermindert. Ferner wird beim Vergleichsbeispie G eine übermäßige Verunreinigung festgestellt, wäh rend bei Beispiel 11 keine Verunreinigung auftritt (dei Vpninrpinipiinpstpst pnKnrirht jpnpm von Rpisnip) Ä ht< 10).
Die Beispiele 12 bis 16 erläutern die Anwendung verschiedener erfindungsgemäßer Ag/Pd-Verhältnissse (4 : 1 bis 10 : 1) und die NichtVerwendung von PbO. Die Widerstandsfähigkeit des eingebrannten Musters ge genüber einem Auslaugen während des Eintauchens ir das geschmolzene Lötmittel wird bestimmt, indem mar die eingebrannten Teile in ein 62Sn'36Pb/2Ag-Bac (230" C) untp- Anwendung eines mildaktiven Flußmittel· (Alpha 611; eintaucht. Jeder Zyklus umfaßt eir Eintauchen in das Flußmittel. 10 Sekunden lange! Eintauchen in das Lötmittel und Abwaschen de: FluBmittelrückstands. Die eingebrannten Teile dei Beispiele 14 und 16 widerstehen sechs Zyklen und jene der Beispiele 12, 13 und 15 mehr als vier Zyklen, jedod weniger als sechs Zyklen.
In Beispiel 17 und in den Vergleichsbeispielen H und wird die Bedeutung des Vorhandenseins von Cu2O ir den betreffenden Massen erläutert. Im Vergleichsbei spiel H wird gegenüber Beispiel 17 lediglich das Cu2C weggelassen; dies führt zu schlechten Resultater (bezüglich der Haftung und Lötmittelaufnahme). Irr Vergleichsbeispiel I wird das Cu2O von Beispiel 17 durch 4,5 Teile Pyrochlor ersetzt, was zu ähnlicher Resultaten wie im Vergieichsbeispiel H führt.
Tabelle
Komponenten/Eigenschaften Beispiel fNr.) oder Vergleichsbeispi C el (Buchstabe) 3 4 5
Λ 1 B 2
Anorganische Feststoffe (Gew.-%) 63 58,3 58,3 58,3
Ag 58.9 57.1 58,3 5,5 63 9,7 9,7 9,7
Pd 9,8 9,5 9.7 2,3 5,5 3,0 3,0 5,0
Glas A 3,0 2,9 3.0 - 3,0 4,5 4,5 4,5
Cu2O 4,5 4,4 - - 4.5 2,25 - -
PbO 4,5 4.4 - - 4,5 4,5 4,5 4,5
Cu0 ^Bi15Ru2O6; - 3.0 _ - 4,5 - -
CuAlO2 - - 1,0 5,6 - - - -
Bi2O3 - - 9,0 77,4 - 82,55 80 82
gesamt 80.7 81,3 81,0 11,5:; 85,0 6:1 6:1 6:1
Ag/Pd-Gewichtsverhäitnis 6: ί 6:1 6:1 23,6 I 11,5:1 17.45 20 18
Medium (Gew.-%) 19,3 18,7 19,0 !5,0
loitsct/llllil
ίο
Komponenten/F.igenschaften
Beispiel (Nr.) oder Vergleichsbeispiel (Buchstabe) AIBC 2 3
Haftvermögen nach Alterung, 62Sn/36Pb/2Ag, 220 bis 225 C
ü.-j kg
Lötmittelaufnahme. 62Sn/36Pb/2Ag, 220 C*"
* Nach vier Hinbrennvorgängen: I kg (2.2 lbs). ** Nach vier F.inbrennvorgängen: 2 kg (4.5 lbs). *** H = hervorragend, (i = gut. F ~~ ausreichend und P ~ schlecht.
1,7 4,8 3,5 2,2* 5,1** 5,9 5,1 4,1
0,8 2,2 1.6 1,0 2,3 2,7 2,3 1,4
G-R G-F G-F. G G-F G G P-F
Tabelle (Forlsetzung)
Komponenten/Higenschaften Beispiel (Nr.) oder Vergleichsbeispiel (Buchstahel 9 10 F. 1,0 15 16 17 I Il c; 1,0
6 7 8 9,0 9,0
Anorganische Feststoffe (Gew.-"/») 58,3 58,3 58,3 81 64,0 60,9 60,9 45 60,9 58,3 81
Ag 58,3 58.3 58.3 9,7 9.7 9,7 6:1 6,4 10,1 10,1 18 10.1 9,7 6: 1
Pd 9.7 9,7 9.7 3.0 3,0 3.0 19 3,0 3,0 3,0 - 3.0 3,0 19
Glas A 3.0 6,0 3.0 - - - 4,5 4,5 4,5 16 - -
Glas B - - - 6,0 4,5 - - - - - 4,5 -
CU;O 4.5 4.5 4,5 4,5 4,5 - 5,4 4,5 4,5 4,5 - - 4,9
J JO 4.5 4.5 6.0 3,0 4,5 - 2,5 - - - - 4,5 - 2,2
Cu1,,,Bi, <Ru:0M 3,0 3.0 3.0 - * 82,4 83,0 83,0 - - F-G
CuAIO: - - - - - - -
Bi2O, - - - 84,5 84,5 79 83
gesamt 83 86 84.5 6:1 6:1 2,5:1 6:1
Ag/Pd-Ge wichtsverhältnis 6: 1 6:1 6:1 15,5 15,5 ode·· Vergleichsbeispiel (Buchstabe) 21 17
Medium (Gew.-%) 17 14 15.5 14 18
Haftvermögen nach Alterung,
62Sn/36Pb/2Ag. 220 C 5,9 5,8 61,6 4.8 4.8 58,3
lbs 4,9 5,7 4,9 2,7 2,6 8,8 2,2 2.2 9,7
kg 2.2 2,6 2,2 * * 3,0 * G-F. 3,0
Lötmiltelaufnahme, * * * 4,5 4,5
62Sn/36Pd/2Ag, 220 C - 4,5
* Nicht bestimmt. 4,5 -
Tabelle (Fortsetzung) - 4,5
Komponenten/Eigenschaften Beispiel (Nr.) 82,4 H I 84.5
12 13
Anorganische Feststoffe (Gew.-%) 60,9 60,9
Ag 52,0 55,0 10,1 10,1
Pd 13,0 11,0 3,0 3,0
Glas A 3,0 3,0 - -
Cu2O 4,5 4,5 - -
PbO - - 4,5 9,0
CuOjBi15Ru2O65 4,5 4,5 - -
Pb2Ru2O6 - - 78,5 83,0
eesamt 87,0 88,0
28 1 13 0427 15 12 17 H I 18
5:1 10:1 6:1 6:1 6:1 6:1
Fortset/Liim 22,0 17,6 ispiel (Buchstabe) 17 21,5 17 15,5
Komponenten/Eigenschaften 16
6:1
Ag/Pd-Ge wichtsverhältnis Beispiel (Nr.) 6,1 5,6 17,0 - - - 5.2
Medium (Gew.-%) 12 2,8 oder Vergleichsbe 2,5 - - 2.4
Haftvermögen nach Alterung, 4:1 14
62Sn/36Pb/2Ag, 220 C 23,0 7:1 6,1
Ibs - 17,6 - 2.8 5,0 3,5 3.4 -
kg - - 2.3 1,6 1.5 -
Haftvermögen nach Alterung, 6,4 - - G F-G F-G _
63Sn, 37Pb, 250 C 2,9 - 5,7 - - - G
lbs 2,6 -
kg _
63Sn/37Pb, 240 C -
62Sn/36Pb/2Ag, 220 C - -
—
- -
-
Ende der Beschreibung

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Silber-Leitermassen aus einem feinzerteilten, in einem inerten flüssigen Medium dispergieren anorganischen Pulver aus Edelmetallen, Kupferoxid und Glas, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Pulver (bezogen auf Gewicht)
DE2810427A 1977-03-11 1978-03-10 Silbermassen für aufgedruckte Leitermuster Expired DE2810427C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/776,720 US4090009A (en) 1977-03-11 1977-03-11 Novel silver compositions

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2810427A1 DE2810427A1 (de) 1979-02-08
DE2810427B2 true DE2810427B2 (de) 1979-11-15
DE2810427C3 DE2810427C3 (de) 1980-07-31

Family

ID=25108186

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2810427A Expired DE2810427C3 (de) 1977-03-11 1978-03-10 Silbermassen für aufgedruckte Leitermuster

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4090009A (de)
CA (1) CA1110053A (de)
DE (1) DE2810427C3 (de)
GB (1) GB1566688A (de)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4187201A (en) * 1978-03-15 1980-02-05 Electro Materials Corporation Of America Thick film conductors
US4318830A (en) * 1979-01-15 1982-03-09 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductors having improved aged adhesion
GB2053058B (en) * 1979-07-03 1983-02-09 Standard Telephones Cables Ltd Soldered electrical connection for a capacitor
DE2938465C2 (de) * 1979-09-22 1982-01-21 Preh, Elektrofeinmechanische Werke, Jakob Preh, Nachf. Gmbh & Co, 8740 Bad Neustadt Leitermasse
US4400310A (en) * 1980-02-12 1983-08-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film silver compositions for silver terminations for reduced barium titanate capacitors
US4419279A (en) * 1980-09-15 1983-12-06 Potters Industries, Inc. Conductive paste, electroconductive body and fabrication of same
US4414143A (en) * 1981-05-06 1983-11-08 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Conductor compositions
US4394171A (en) * 1981-08-03 1983-07-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductor compositions
US4517252A (en) * 1983-05-06 1985-05-14 The Boeing Company Pre-alloyed thick film conductor for use with aluminum wire bonding and method of bonding
US4636332A (en) * 1985-11-01 1987-01-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company Thick film conductor composition
US4764341A (en) * 1987-04-27 1988-08-16 International Business Machines Corporation Bonding of pure metal films to ceramics
US5062891A (en) * 1987-08-13 1991-11-05 Ceramics Process Systems Corporation Metallic inks for co-sintering process
US4868034A (en) * 1988-02-11 1989-09-19 Heraeus Incorporated Cermalloy Division Non-oxidizing copper thick film conductors
US5162062A (en) * 1991-06-17 1992-11-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method for making multilayer electronic circuits
US5925443A (en) * 1991-09-10 1999-07-20 International Business Machines Corporation Copper-based paste containing copper aluminate for microstructural and shrinkage control of copper-filled vias
US5250229A (en) * 1991-10-10 1993-10-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Silver-rich conductor compositions for high thermal cycled and aged adhesion
US5391223A (en) * 1993-08-20 1995-02-21 The Penn State Research Foundation Metallization compositions for BI and PB-containing ceramic dielectrics
US6376054B1 (en) * 1999-02-10 2002-04-23 International Business Machines Corporation Surface metallization structure for multiple chip test and burn-in
IL140990A0 (en) * 2001-01-18 2002-02-10 Univ Ben Gurion Thick film compositions containing pyrochlore-related compounds
US20090297697A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 Burgess Lester E Silver doped white metal particulates for conductive composites
WO2012127468A2 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Ben-Gurion University Of The Negev Research And Development Authority Coatings for solar applications
RU2668999C1 (ru) * 2017-06-08 2018-10-05 Акционерное общество Внешнеэкономическое объединение "АСТРАТЕХ" Резистивная паста
RU2669000C1 (ru) * 2017-06-09 2018-10-05 Акционерное общество Внешнеэкономическое объединение "АСТРАТЕХ" Резистивная паста
RU2669001C1 (ru) * 2017-06-09 2018-10-05 Акционерное общество Внешнеэкономическое объединение "АСТРАТЕХ" Резистивная паста

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3374110A (en) * 1964-05-27 1968-03-19 Ibm Conductive element, composition and method
US3553109A (en) * 1969-10-24 1971-01-05 Du Pont Resistor compositions containing pyrochlore-related oxides and noble metal
GB1356577A (en) * 1970-08-27 1974-06-12 Atomic Energy Authority Uk Metalizing pastes
US3838071A (en) * 1972-06-30 1974-09-24 Du Pont High adhesion silver-based metallizations
US3951672A (en) * 1972-10-26 1976-04-20 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Glass frit containing lead ruthenate or lead iridate in relatively uniform dispersion and method to produce same
US3896055A (en) * 1973-01-26 1975-07-22 Du Pont Pyrochlore-related oxides containing copper and/or silver and resistor compositions thereof
US3960777A (en) * 1975-06-23 1976-06-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Gold compositions

Also Published As

Publication number Publication date
GB1566688A (en) 1980-05-08
CA1110053A (en) 1981-10-06
DE2810427C3 (de) 1980-07-31
DE2810427A1 (de) 1979-02-08
US4090009A (en) 1978-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2810427C3 (de) Silbermassen für aufgedruckte Leitermuster
DE2523009C3 (de) Zur Bildung stark haftender Leitermuster auf Aluminiumoxidunterlagen geeignete Silbermasse
DE2617226C2 (de) Paste und Verfahren zur Bildung eines elektrischen Dickfilmleiters
DE3650210T2 (de) Leitfähige Dickschichtzusammensetzung.
DE69204571T2 (de) Verfahren zur Herstellung von elektronischen Mehrschichtschaltungen.
DE69132237T2 (de) Paste zum hochtemperaturbrennen
DE69016156T2 (de) Pastenmischung auf der Basis von Kupfer.
DE68910155T2 (de) Mehrschichtige keramische Unterlagen und Verfahren zu ihrer Herstellung.
DE69216634T2 (de) Additivzusammensetzungen für hohe thermozyklen- und alterungsbeständige adhäsion.
DE2655085A1 (de) Metallisierungspraeparate, enthaltend elektrisch leitfaehige metalle
DE2746320A1 (de) Kupfer-glas-stoffzusammensetzung und ihre verwendung
DE3139750C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Dickschicht-Schaltungen
EP0394875A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnmustern
DE2333318A1 (de) Metallisierungsmasse
DE102013009241A1 (de) Kupferpastenzusammensetzung und ihre Verwendung in einem Verfahren zum Bilden von Kupferleitern auf Substraten
DE2809818A1 (de) Silberzusammensetzungen
DE2441207B2 (de) Edelmetallhaltige pulver
DE2551036B2 (de) Borid-stoffzusammensetzung und ihre verwendung
DE2550275C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Barrieren für Lötzinn auf Leiterzügen
DE602004009237T2 (de) Leitfähige Zusammensetzung zum Einsatz in elektrischen Schaltkreisen
DE1646606C3 (de) Masse zum Metallisieren von keramischen Werkstücken
DE3880884T2 (de) Leitfaehige pastenzusammensetzung.
DE19639906C2 (de) Isolierpaste
DE3224573A1 (de) An der luft zu brennende leiter- oder widerstandsfarbe und deren verwendung zum herstellen eines widerstands- oder leiterueberzugs fuer ein elektronisches bauelement mit einer porzellanbeschichteten leiterplatte aus metall
DE2461641A1 (de) Edelmetallhaltige stoffzusammensetzung

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee