DE3650210T2

DE3650210T2 - Leitfähige Dickschichtzusammensetzung.

Info

Publication number: DE3650210T2
Application number: DE3650210T
Authority: DE
Inventors: William Allan Craig; Barry Edward Taylor
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1995-06-29
Anticipated expiration: 2006-10-30
Also published as: CA1288238C; US4636332A; JPS62108406A; IE862875L; EP0222259A3; JPH0411961B2; EP0222259B1; DK521886A; EP0222259A2; KR870005410A; DK521886D0; KR900006014B1; DE3650210D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Dickfilm-Leiter-Zusammensetzungen und insbesondere solche Zusammensetzungen, die gegenüber den Substraten, mit denen sie verwendet werden sollen, eine gute Weichlötbarkeit und Haftfähigkeit aufweisen.

Hintergrund der Erfindung

Die Verwendung von Dickfilmleitern in mikroelektronischen Hybridkomponenten ist im Fachgebiet der Elektronik wohlbekannt. Solche Materialien umfassen normalerweise eine Dispersion von fein zerteilten Teilchen eines Edelmetalls, einer Edelmetall- Legierung oder Mischungen davon und eine kleinere Menge eines anorganischen Bindemittels, die beide in einem organischen Medium dispergiert sind, wodurch ein pastenartiges Produkt gebildet wird. Die Konsistenz und Pheologie der Paste wird an das betreffende Auftragungs-Verfahren wie Siebdruck, Aufbürsten, Tauchen, Extrudieren, Sprühen und dergleichen angepaßt. Solche Pasten werden normalerweise durch Siebdrucken auf ein inertes Substrat wie Al&sub2;O&sub3; aufgetragen, wobei eine strukturierte Schicht gebildet wird. Die strukturierte Schicht aus Dickfilm-Leiter wird dann gebrannt, um das organische Medium zu verdampfen und um das anorganische Bindemittel zu sintern, das normalerweise Glas oder ein glasbildendes Material ist.
Zusätzlich zu den elektrischen Leitfähigkeits-Eigenschaften, die die gebrannte leitfähige Schicht aufweisen muß, ist es wesentlich, daß sie fest am Substrat anhaftet, auf das sie aufgedruckt ist, und daß die Schicht dazu fähig ist, Lötmittel anzunehmen. Die Weichlötbarkeit ist aufgrund der Notwendigkeit des Verbindens der leitfähigen Muster mit anderen Komponenten des elektronischen Systems, in dem es verwendet wird, d.h. Widerstands- und Kondensator-Netzwerken, Widerständen, Abgleich-Potentiometern, Chip-Widerständen, Chip-Kondensatoren, Chipträgern und dergleichen natürlich essentiell.
Das meiste Brennen von Dickfilm-Materialien ist in Bandöfen ausgeführt worden, die als Wärmequelle dickdrähtige Elemente aus Widerstandsdraht verwenden, die in eine hitzebeständige Umgebung, einen Quarz- oder Metallofen, eingebettet sind. Da die Masse solcher Öfen hoch ist, ist das Ansprechen der Öfen langsam und sie arbeiten bei Temperaturen, die nahe bei den Temperaturen der darin gebrannten Produkte liegen. Wegen dieser kleinen Temperaturdifferenz ist die Geschwindigkeit, mit der Energie auf das Produkt übertragen wird, eingeschränkt. Bis vor kurzem waren solche Muffelöfen praktisch die einzige lebensfähige Wahl zum Brennen von Dickfilmen. Bei Verwendung von herkömmlichen Muffelöfen wird das Brennen von Dickfilmen normalerweise ausgeführt, indem Brennprofile von 30 bis 60 Minuten Dauer verwendet werden, bei denen die Spitzentemperatur normalerweise 850 ºC, die Heizrate 35 bis 100 ºC/Minute, die Spitzen-Verweilzeit 5 bis 10 Minuten und die Kühlgeschwindigkeit 35 bis 150 ºC/Minute beträgt. Um die sichere Entfernung von organischem Medium ohne Blasenbildung, chemische Reaktionen oder mechanische Spannung zu ermöglichen, war es notwendig, relativ langsame Aufheiz-Geschwindigkeiten, lange Verweilzeiten und ein kontrolliertes langsaines Abkühlen zu verwenden.
Als Antwort auf die wirtschaftliche Erwünschtheit und die konkurrierende Notwendigkeit der meisten die Dickfilm-Technologie verwendenden Hersteller von elektronischen Bauteilen zur Produktivitäts-Verbesserung besteht ein starker Trend zur Verwendung von Infrarot-Bandöfen. Infrarot-Öfen verwenden als Energiequelle ein Filament aus Wolfram oder Nickel-Chrom-Legierung, das elektrisch auf eine Temperatur erhitzt wird, die beträchtlich über der Kammer- oder Produkttemperatur liegt. Lampen, die diese Filamente enthalten, sind in Reihen über- und unterhalb des Bandes angeordnet. Aufgrund der großen Temperaturunterschiede zwischen den Filamenten und den gebrannten Teilen kann der Ofen sehr große Energiemengen sehr viel schneller als herkömmliche Muffelöfen auf das gebrannte Teil übertragen. Daher können Teile, die in herkömmlichen Bandöfen Brennprofile von 20 Minuten bis zur Spitzentemperatur, 10 Minuten bei der Spitzentemperatur und 15 Minuten herunter auf 100 ºC benötigen, jetzt wirksam mit Profilen von 8-1/2 Minuten bis zur Spitzentemperatur und 6-1/2 Minuten herunter auf 100 ºC gebrannt werden.
Wie aus der Komplexität der vielen Reaktionen und Wechselwirkungen, die während des Brennens stattfinden, erwartet werden kann, ist gefunden worden, daß viele Materialien, die für das herkömmliche langsame Brennen äußerst geeignet sind, für das schnellere Brennen in Infrarotgeräten weniger geeignet sind.
Daher ist, während eine umfassende Forschung auf die Probleme der Haftung und Weichlötbarkeit von Dickfilm-Leitern gerichtet worden ist, diese fast vollständig auf die Probleme gerichtet worden, die mit herkömmlichen langsamen Öfen verbunden sind, und in sehr geringem Umfang auf das schnelle Brennen in Infrarot-Öfen.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft in weitem Umfang Dickfilm-Leiter-Zusammensetzungen, die bei sehr kurzen Brennzeiten gebrannt werden können und trotzdem sowohl eine gute Weichlötbarkeit als auch eine gute Haftung an das Substrat, auf das sie aufgetragen werden, aufweisen.
Die Erfindung ist in ihrem Hauptaspekt auf eine Dickfilm- Leiter-Zusammensetzung gerichtet, umfassend eine Mischung aus fein zerteilten Teilchen eines Edelmetalls, einer Edelmetall- Legierung oder einer Mischung aus diesen, ein anorganisches Bindemittel und ein organisches Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung
A. wenigstens 60 Gew.-% des Edelmetalls, der Edelmetall-Legierung oder der Mischung aus diesen,
B. wenigstens 1 Gew.-% des anorganischen Bindemittels, das aus fein zerteilten Teilchen aus
(1) 100 Teilen eines Glases entsprechend der Formel Bi&sub4;Si3-xGexO&sub1;&sub2;, worin X = 0 bis 3, das darin gelöst 0 bis 20 pph PbO (bezogen auf das Glas) aufweist,
mit der Maßgabe, daß dann, wenn X = 0, PbO 1 bis 20 pph ausmacht, und weiterhin
mit der Maßgabe- daß die Verwendung von PbO wahlfrei ist, solange das Glas Germanium enthält, und
(2) die 0 bis 100 pph Bi&sub2;O&sub3;-Teilchen (bezogen auf das Glas und, falls vorhanden, PbO) und
(3) 4 bis 100 pph ZnO-Teilchen (bezogen auf das Glas und, falls vorhanden, PbO) enthält,
C. einen Inhibitor des Glas-Ausblutens, der
(1) 0,2 bis 10 Gew.-% {bezogen auf Σ A+B+C} fein zerteilter Teilchen eines Pyrochlor-verwandten Oxids entsprechend der Formel (MxM'2-x)M"&sub2;O7-z, worin
M von M' verschieden ist und aus wenigstens einem von Cd, Cu, Ir, Ag, Y, Seltenerdmetallen mit den Ordnungszahlen 57-71 und deren Mischungen ausgewählt ist,
M' aus Pb, Bi und deren Mischungen ausgewählt ist,
M" aus Ru, Ir, Rh und deren Mischungen ausgewählt ist,
x = 0 bis 0,5 und
z = 0 bis 1, und/oder
(2) 0,5 bis 10 Gew.-% {bezogen auf Σ A+B+C} metallorganischer Verbindungen, worin das Metall aus
(a) den Edelmetallen Ru, Rh, Re, Ir, Pt und deren Mischungen und
(b) den unedlen Metallen Mg, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Ba, Ce, Ta, W und deren Mischungen
ausgewählt ist,
umfaßt, wobei sämtliche Komponenten A bis C in dem organischen Medium dispergiert sind.
In einem zweiten Aspekt ist die Erfindung auf keramische Substrate gerichtet, die darauf haftend eine strukturierte Schicht der oben beschriebenen Dickfilm-Leiter-Zusammensetzung aufweisen, die gebrannt worden ist, um die Verdampfung des organischen Mediums und das Sintern des Glases zu bewirken.

Stand der Technik

U.S.-A-4 532 075 offenbart Dickfilm-Leiter-Zusammensetzungen, umfassend eine Mischung aus fein zerteilten Teilchen aus Edelmetall, ein organisches Medium, und die das zuvor beschriebene Bindemittel (Komponente B) enthalten, um die Weichlötbarkeit und die Haftung von leitfähigen Metallen auf Substraten zu verbessern, wenn die Zusammensetzung in herkömmlichen Metallöfen luftgebrannt wird.
U.S.-4 090 009 offenbart Leiter-Zusammensetzungen, die in einem organischen Medium ein Metallpulver aus Ag und Pd oder Legierungen davon, ein anorganisches Bindemittel, bestehend aus einem wismutfreien, aber borhaltigen Glas, Kupferoxid, einem polynären Oxid mit einer mit Pyrochlor verwandten Kristallstruktur und wahlweise Bleioxid umfassen. Wismut wird vermieden, da in Bi&sub2;O&sub3; enthaltenden Zusammensetzungen durch chemische Korrosion Oberflächenfehler auftreten.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

A. Leitfähige Phase

Jedes der Edelmetalle, ihrer Legierungen oder Mischungen davon kann als die leitfähige Phase für die Zusammensetzung der Erfindung verwendet werden. Daher können Edelmetalle wie Ag, Pt und Pd genauso verwendet werden wie ihre Legierungen wie Pt/Au, Pd/Ag, Pd/Au und Ag/Pt/Pd.
Die Edelmetall-Teilchen genauso wie die anderen Feststoffe der Zusammensetzung der Erfindung weisen vorzugsweise eine Größe innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 10 um und eine Oberfläche von 0,8 bis 20 m²/g für andere Edelmetalle als Au und von 0,1 bis 10 m²/g für Au auf. Obwohl diese Bereiche bevorzugt sind, sollte erkannt werden, daß diese Grenzwerte für die Wirksamkeit der Zusammensetzung beim Gebrauch nicht einschränkend kritisch sind.
Die Menge an Edelmetall in der Zusammensetzung beträgt wenigstens 60 Gew.-% der Zusammensetzung, wobei das organische Medium ausgeschlossen ist. Viele Zusammensetzungen enthalten jedoch Edelmetall in der Größenordnung von 75 bis 98 Gew.-% und komplementär 25 bis 2 Gew.-% anorganisches Bindemittel.

B. Anorganisches Bindemittel

Wie hier zuvor beschrieben, enthält die anorganische Bindemittel-Phase der Zusammensetzung der Erfindung als einen Hauptbestandteil ein Glas, das der Formel Bi&sub4;Si3-xGexO&sub1;&sub2; entspricht, worin x 0 bis 3 ist, worin 0 bis 100 pph Basisglas aus PbO gelöst sind. Es wird bevorzugt, daß die Menge an Germanium im Glas Werten von x von 0,1 bis 2,9 und noch bevorzugter 0,5 bis 1,5 entspricht. Das Glas enthält kein Bor.
Anders als bei ZnO und dem wahlweise überschüssigen Bi&sub2;O&sub3; ist es wesentlich, daß, wenn PbO in der Glas-Zusammensetzung verwendet wird, dieses im Glas gelöst werden muß, um Weichlötbarkeits-Probleme zu verhindern. Es kann nicht wirksam lediglich als eine weitere Feststoff-Komponente zugegeben werden.
Die Verwendung von PbO im Glas ist optional, solange das Glas etwas Germanium enthält. Um aber eine ausreichende Haftung zu erhalten, wird es wesentlich, wenn kein Germanium im Glas enthalten ist, d.h., wenn x = 0. Es wird trotzdem bevorzugt, 1 bis 20 und vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-pph PbO (bezogen auf Glas) in allen Zusammensetzungen einzusetzen.
Die Glas-Komponente des anorganischen Bindemittels wird durch herkömmliche Glasmacher-Techniken hergestellt, indem die erwünschten Komponenten mit den gewünschten Anteilen vermischt werden und indem die Mischung erhitzt wird, wodurch eine Schmelze gebildet wird. Wie dies im Fachgebiet wohlbekannt ist, wird das Erhitzen bis zu einer Spitzen-Temperatur und für eine Zeitdauer durchgeführt, so daß die Schmelze vollständig flüssig und homogen wird.
In der vorliegenden Arbeit werden die Oxide der Komponenten auf eine beliebige von verschiedenen Arten vermischt, die den Fachleuten bekannt sind, und anschließend in einem Kyanit -Schmelztiegel 10 bis 30 Minuten lang bei 1350 ºC geschmolzen. Das homogene geschmolzene Glas wird dann in kaltes Wasser gegossen, um die amorphe Glasstruktur abzuschrecken. Das grobe Glas wird dann mit einer geeigneten Wassermenge und keramischem Medium, um eine wirksame Größenverminderung zu ergeben, in eine keramische Kugelmühle gegeben. Es wurde allgemein gefunden, daß Mahlzeiten von 20 bis 70 Minuten eine ausreichende Verminderung der Größe ergeben.
Nach dem Entleeren der gemahlenen Fritten-Aufschlämmung aus der Mühle wird das überschüssige Wasser durch Dekantieren entfernt und das Frittenpulver wird bei einer Temperatur von 150 ºC im Ofen getrocknet. Das getrocknete Pulver wird dann durch ein rostfreies Stahlsieb mit 325 Mesh gesiebt, um große Teilchen zu entfernen.
Zusätzlich zum Glas, das PbO darin gelöst enthalten kann, muß die anorganische Komponente darüber hinaus ZnO enthalten und kann zusätzliches Bi&sub2;O&sub3; enthalten. Diese beiden Komponenten müssen jedoch, anders als das PbO, nicht im Glas gelöst werden. Im Gegenteil müssen sie als getrennte Feststoffe in Partikelfort hinzugefügt werden. Daher besteht das anorganische Bindemittel im wesentlichen aus einer Mischung von (1) Teilchen aus Glas, in denen PbO gelöst ist, falls es überhaupt verwendet wird, (2) ZnO-Teilchen und wahlweise (3) Bi&sub2;O&sub3;-Teilchen, falls diese überhaupt verwendet werden.
Es ist gefunden worden, daß wenigstens 4 Gew.-pph ZnO (bezogen auf Glas und, falls vorhanden, PbO) im anorganischen Bindemittel verwendet werden müssen, um eine ausreichende Haftung zu erreichen und daß wenigstens 10 pph bevorzugt werden. Falls jedoch mehr als ungefähr 100 pph verwendet werden, wird die Weichlötbarkeit abgebaut und der spezifische Widerstand neigt dazu, erhöht zu werden.
Obwohl die Zugabe von Bi&sub2;O&sub3; nicht wesentlich ist, wird es trotzdem bevorzugt, wenigstens 10 Gew.-pph Bi&sub2;O&sub3; (bezogen auf Glas und, falls vorhanden, PbO) zu verwenden, um die Weichlötbarkeit noch weiter zu verbessern. Wenn jedoch mehr als ungefähr 100 pph verwendet werden, neigen die Zusammensetzungen dazu, Haftkraft zu verlieren.
Wie weiter oben diskutiert wurde, kann der Teil des anorganischen Bindemittels (B) der Erfindung wenigstens 1 Gew.-% der Zusammensetzung (bezogen auf Σ A + B + C) umfassen. Häufiger beträgt die Menge an anorganischem Bindemittel jedoch 2 bis 25 Gew.-% der gesamten Feststoffe und insbesondere 5 bis 15 Gew.-%.
Unter den vielen der zuvor beschriebenen Gläser, die in der Erfindung verwendet werden können, sind die folgenden bevorzugte Zusammensetzungen: Tabelle 1 Bevorzugte Glas-Zusammensetzungen Bi&sub2;O&sub3; SiO&sub2; PbO-Gläser Gew.-% der Oxide Bi&sub2;O&sub3; SiO&sub2;.GeO&sub2;-Gläser Gew.-% der Oxide Bi&sub2;O&sub3; SiO&sub2; GeO&sub2;.PbO-Gläser Gew.-% der Oxide

(1) Theoretische Betrachtungen

Es wird angenommen, daß eine schlechte Weichlötbarkeit von Leiter-Zusammensetzungen nach dem Stand der Technik teilweise das Ergebnis einer Wanderung der Komponente des Glas-Bindemittels im Verlauf des Sinterungs-Verfahrens an die freiliegende Oberfläche der leitfähigen Schicht gewesen ist. Daher neigt das Glas dazu, im Verlauf der Sinterungsphase des Brennverfahrens aus dem Inneren der Dickfilm-Dispersion auszubluten und sich an der freiliegenden Oberfläche zu konzentrieren. Auf diese Weise bildet es eine Oberflächenschicht, die praktisch vollständig aus Glas besteht, an der Lötmittel nur begrenzt, wenn überhaupt, haftend ist. Das Ausbluten von Glas und eine schlechte Weichlötbarkeit sind Probleme, die häufig bei Dickfilm-Leitern aus Edelmetall auftreten, insbesondere bei Dickfilm-Leitern aus Palladium-Silber. Obwohl die Ursachen dafür nicht vollständig verstanden werden, wird angenommen, daß beide Probleme mit den chemischen und physikalischen Phänomenen verbunden sind, die während des Brennzyclus auftraten. Um die erwünschte Kombination von elektrischen und physikalischen Eigenschaften für den Dickfilm-Leiter zu erreichen, ist es wichtig, die Reaktivität der Bestandteile des Glases und des Bindemittels mit den Ausbrenn-Eigenschaften der organischen Bestandteile auszubalancieren, wobei die Auswahl von Materialien beim gegenwärtigen Stand der Technologie empirisch vorgenommen werden muß.
Die besonderen Gläser, wie sie in der Erfindung verwendet werden, sind so entwickelt, daß sie eine minimale Wechselwirkung (d.h. Reduktion zu elementarem Metall) ergeben. Es ist gefunden worden, daß in bleihaltigen Gläsern die Reduktion des Bleioxids zu Bleimetall das Sintern von Palladium-Silber-Metallfilmen verstärkt; daß aber, falls zu viel Bleimetall vorhanden ist oder falls die Glaskonzentration zu hoch ist, ein Ausbluten des Glases auftreten kann. Eine schlechte Weichlötbarkeit kann von einem Übermaß an Glas auf der Leiter-Oberfläche, wie zuvor beschrieben, herrühren, und/oder sie kann von der Stabilisierung von Palladiumoxid wie in der folgenden Reaktionssequenz herrühren:
(1) Pb²&spplus; + C T Pb&sup0;
(2) Pb&sup0; + (Pd,Ag)
(Pb,Pd,Ag)Legierung
(3) (Pb,Pd,Ag)Legierung
Die Bildung von Pd1-x PbxO auf der Oberfläche des Leiters verursacht eine schlechte Weichlötbarkeit, da es von typischen Lötmittel-Legierungen (z.B. 62Sn/36Pb/2Ag) nicht reduziert werden kann. Daher ist es, um das Ausbluten des Glases zu vermindern und eine hervorragende Weichlötbarkeit in einem weiten Bereich von Brennbedingungen beizubehalten, notwendig, eine Leiterstruktur verfügbar zu machen, die ein gesteuertes Sintern der Metallpulver ermöglicht und die gleichzeitig die Wanderung des Glases zur Oberfläche des Leiters/Substrates erleichtert. Das Minimieren sowohl der Reaktivität der Glasphase als auch der Menge der Bestandteile wie Bleioxid in der Glasphase tragen signifikant zur Lösung der Ausblutungs/Weichlötbarkeits-Probleme bei. Um die zuvor beschriebenen Gläser jedoch vollständig unter extrem schnellen Brennbedingungen verwenden zu können (z.B. Infrarot-Brennen und herkömmliche Brennprofile von 15 Min), ist es notwendig, auch die Sintergeschwindigkeit der Edelmetalle selbst zu kontrollieren. Dies wird erreicht, indem entweder einer oder beide Typen von primären Glas-Ausblutungs- Inhibitoren verwendet werden - gewisse mit Pyrochlor verwandte Oxide, in organischen Medien lösliche organometallische Verbindungen oder die organometallischen Verbindungen allein.

(2) Mit Pyrochlor verwandte Oxide

Die mit Pyrochlor verwandten Oxide, die in dieser Erfindung verwendet werden können, sind solche, die der Formel (MxM'2-x)M"&sub2;O7-z entsprechen, worin M von M' verschieden ist und aus wenigstens einem von Cd, Cu, Ir, Ag, Y, Seltenerden-Metallen mit Ordnungszahlen von 57 bis 71 und Mischungen davon ausgewählt ist,
M' aus Pb, Bi und Mischungen davon ausgewählt ist,
M" aus Ru, Ir, Rh und Mischungen davon ausgewählt ist,
x = 0 bis 0,5, und
z = 0 bis 1.
Diese mit Pyrochlor verwandten Oxide, in denen M Cu ist, M' Bi ist und M" Ru ist, sind besonders bevorzugt. Von diesen ist die Verbindung Cu0,5Bi1,5Ru&sub2;O6,75 als besonders wirksam gefunden worden.
Materialien dieses Typs sind im Fachgebiet der Dickfilm-Widerstände wohlbekannt und können leicht durch die in U.S.-A- 3 583 931 und U.S.-A-4 420 422 offenbarten Verfahren hergestellt werden.
Es ist notwendig, wenigstens 0,2 Gew.-% (bezogen auf Σ A + B + C) des mit Pyrochlor verwandeten Oxids zu verwenden, um signifikante Verbesserungen der Weichlötbarkeit zu erhalten. Wenn jedoch mehr als 10 Gew.-% verwendet werden, kann die Weichlötbarkeit vermindert werden. Es ist daher bevorzugt, 0,2 bis 5 Gew.-% des mit Pyrochlor verwandten Oxids zu verwenden. Innerhalb dieses Bereiches sind 1 bis 2 Gew.-% als optimal gefunden worden.

(3) Organometallische Verbindungen

Wie er hier verwendet wird, betrifft der Begriff "organometallisch" organometallische Verbindungen, die in organischen Medien löslich sind.
Ein Typ dieser organometallischen Verbindungen sind die Reaktionsprodukte von einer von mehreren organischen Verbindungen mit einem Metallsalz. Die entstehende Verbindung ist im wesentlichen ein langkettiges organisches Molekül, in dem eine Stelle durch ein Metall aus einer weiten Vielzahl besetzt ist. Ein anderer Typ von organometallischen Verbindungen ist eine Verbindung vom Chelat-Typ wie ein Organotitanat.
Metallresinate können von hochflüssigen bis zu sehr viskosen Flüssigkeiten reichen und genauso bis zu Feststoffen. Vom Standpunkt der Verwendung in der Erfindung aus ist die Löslichkeit der Resinate im organischen Medium von primärer Wichtigkeit. Normalerweise sind Metallresinate in organischen Lösungsmitteln, insbesondere in polaren Lösungsmitteln wie Toluol, Methylenchlorid, Benzylacetat und dergleichen löslich. Metallresinate und Metallresinat-Lösungen sowohl von Edelmetallen als auch von unedlen Metallen sind kommerziell erhältlich. Geeignete Edelmetalle-Resinate sind solche auf der Grundlage von Ru, Rh, Re, Ir, Pt und Mischungen davon. Geeignete Resinate von unedlen Metallen sind solche auf der Grundlage von Mg, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Ba, Ce, Ta, W und Mischungen davon.
Geeignete Organotitanate sind solche, wie sie in GB-A-772 675 offenbart sind und insbesondere solche, in denen die Organotitanate hydrolisierbare Metallalkoholate von Titan sind, die der Formel (AO)4x-2yTiOy entsprechen, in denen A ein C&sub1;&submin;&sub8;-Alkyl oder eine Mischung eines C&sub1;&submin;&sub8;-Alkyls und eines C&sub1;&submin;&sub8;-Acyls ist, O ein Sauerstoffatom ist, das kovalent an zwei Titanatome gebunden ist, x eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist und y 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 3x/2 ist. Die Alkylgruppen können entweder unverzweigtkettig oder verzweigt sein. Bevorzugte Organotitanate umfassen Titanacetylacetonat und Tetraoctylenglycoltitan-Chelat. Andere Organotitanate dieses Typs sind in Ken-React Bul. Nr. KR-0278-7 Rev. (Kenrich Petrochemicals, Inc., Bayonne, NJ) und in Du Pont Bul. Nr. E-38961 mit dem Titel Versatile Tyzor Organic Titanates offenbart.
Die organometallischen Verbindungen werden in den Zusammensetzungen der Erfindung in Konzentratioen von 0,5 bis 10 Gew.-% (bezogen auf Σ A + B + C) verwendet und vorzugsweise mit 1 bis 5 Gew.-%. Wie bei den mit Pyrochlor verwandten Inhibitoren des Ausblutens führt die Verwendung von Resinat-Mengen von mehr als 10 Gew.-% dazu, daß die Weichlötbarkeit vermindert wird und der spezifische Widerstand übermäßig erhöht wird, während die Verwendung von weniger als 0,5 Gew.-% Resinat dazu neigt, von einer unzureichenden Wirksamkeit für die Verminderung des Ausblutens zu sein.

D. Organisches Medium

Eine weitere wichtige Komponente der Zusammensetzungen in Einklang mit der Erfindung ist das organische Medium. Der Hauptzweck des organischen Mediums besteht darin, als ein Hilfsmittel zur Dispersion der fein zerteilten Feststoffe der Zusammensetzung in einer solchen Form zu dienen, daß es leicht auf keramische oder andere Substrate aufgetragen werden kann. Daher muß das organische Medium zuerst eines sein, in dem die Feststoffe mit einem ausreichenden Grad an Stabilität dispergierbar sind. Zweitens müssen die rheologischen Eigenschaften des organischen Mediums so sein, daß sie der Dispersion gute Auftragungs-Eigenschaften verleihen.
Die meisten Dickfilm-Zusammensetzungen werden durch Siebdruck auf ein Substrat aufgetragen. Daher müssen sie eine geeignete Viskosität aufweisen, so daß sie leicht gesiebt werden können. Zusätzlich sollten sie thixotrop sein, damit sie nach dem Sieben schnell erhärten, wodurch sie eine gute Auflösung ergeben. Während die rheologischen Eingenschaften von primärer Wichtigkeit sind, wird das organische Medium vorzugsweise so zubereitet, daß es darüber hinaus eine geeignete Benetzbarkeit der Feststoffe und des Substrates, eine gute Trocknungs-Geschwindigkeit, eine Filmstärke im getrockneten Zustand, die ausreichend ist, um einer rauhen Behandlung zu widerstehen, und gute Brenneigenschaften ergibt. Ein befriedigendes Aussehen der gebrannten Zusammensetzung ist ebenfalls wichtig.
Mit Hinsicht auf alle diese Kriterien kann eine große Vielzahl von Flüssigkeiten als organisches Medium verwendet werden. Das organische Medium für die meisten Dickfilm-Zusammensetzungen ist normalerweise eine Harzlösung in einem Lösungsmittel, das häufig auch thixotrope Mittel und Benetzungsmittel enthält. Das Lösungsmittel siedet normalerweise im Bereich von 130 bis 350 ºC.
Das bei weitem am häufigsten verwendete Harz für diesen Zweck ist Ethylcellulose. Es können jedoch auch Harze wie Ethylhydroxyethylcellulose, Holzharz, Mischungen aus Ethylcellulose und phenolischen Harzen, Polymethacrylate von niederen Alkoholen und Monobutylether von Ethylenglycolmonoacetat verwendet werden.
Geeignete Lösungsmittel umfassen Kerosin, Leichtbenzine, Dibutylphthalat, Butylcarbitol, Butylcarbitolacetat, Hexylenglycol und hochsiedende Alkohole und Alkoholester. Verschiedene Kombinationen von diesen und anderen Lösungsmitteln werden zubereitet, um die erwünschte Viskosität, Flüchtigkeit und Verträglichkeit mit dielektrischem Band zu erhalten. Es können auch wasserlösliche Lösungsmittel-Systeme verwendet werden.
Unter den thixotropen Mitteln, die normalerweise verwendet werden, sind hydriertes Ricinusöl und Derivate davon und Ethylcellulose. Es ist natürlich nicht immer notwendig, ein thixotropes Mittel einzubeziehen, da die Lösungsmittel/Harz-Eigenschaften, die mit dem strukturviskosen Verhalten, das jeder Suspension zu eigen ist, für sich in dieser Hinsicht ausreichend sein kann. Geeignete Benetzungsmittel umfassen Phosphatester und Sojalecithin.
Das Verhältnis von organischem Medium zu Feststoffen in den Pasten-Dispersionen kann sich beträchtlich ändern und hängt von der Art und Weise ab, mit der die Dispersion aufgetragen werden soll und der Art des verwendeten organischen Lösungsmittels. Normalerweise enthalten die Dispersionen, um eine gute Deckfähigkeit zu erreichen, komplementär 40 bis 90 Gew.-% Feststoffe und 60 bis 10 Gew.-% organisches Medium.
Die Pasten werden praktischerweise mit einer Dreiwalzen-Mühle hergestellt. Die Viskosität der Pasten beträgt normalerweise 2 bis 50 Pa s, wenn bei Raumtemperatur bei niedrigen, geringen und hohen Schergeschwindigkeiten mit Brookfield-Viskosimetern gemessen wird. Die Menge und die Art des verwendeten organischen Lösungsmittels (Hilfsmittels) wird hauptsächlich durch die endgültig erwünschte Viskosität der Formulierung und Druckdicke bestimmt.
In vielen Fällen spielt das organische Medium bei den funktionellen Eigenschaften des Mikrostromkreis-Leiters keine wichtige Rolle. Mit Hinsicht auf die Zusammensetzung der Erfindung ist jedoch gefunden worden, daß das organische Medium eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Leistungsfähigkeit des Leiters haben kann. Daher kann die falsche Wahl eines organischen Hilfsmittels zu einem hohen spezifischen Widerstand und einer schlechten Temper-Haftfestigkeit des gebrannten Leiterfilms führen. Um diese möglichen Probleme zu vermeiden, muß der organische Hilfsstoff eine hervorragende Dispersion ergeben und muß bei einer niedrigen Temperatur (400 bis 450 ºC) im Brenncyclus sauber ausbrennen.
Mit Hinsicht auf diese Kriter-ien besteht ein bevorzugtes Hilfsmittel-System für die vorliegende Erfindung aus Ethylcellulose- Polymeren, die in einer Mischung aus β-Terpineol-, Dibutylcarbitol- und Dibutylphthalat-Lösungsmitteln gelöst sind. Im allgemeinen wird ein thixotropes Mittel zugegeben, was eine verbesserte Linienauflösung beim Siebdrucken ergibt.

E. Andere Zusätze

Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Basiskomponenten der Leiter-Zusammensetzungen der Erfindung ist gefunden worden, daß in Fällen, in denen es erwünscht ist, noch höhere Temperungs- Haftfestigkeitsgrade nach mehreren Brenncyclen zu erhalten, nützlich ist, den Zusammensetzungen 0,1 bis 2,0 Gew.-% NiO, Co&sub3;O&sub4;, SnO&sub2; oder Mischungen davon hinzuzufügen. Es wird bevorzugt, 0,3 bis 1,0 Gew.-% dieser Haftmittel-Zusätze zu verwenden, bezogen auf die gesamten Feststoffe. Diese Zugabe zusätzlicher Metalloxide ist insbesondere in Situationen wünschenswert, in denen die Teile sowohl mit schnellen als auch mit langsamen Brenncyclen gebrannt werden müssen. Zum Beispiel können wegen der bekannten, vorhersagbaren Widerstands-Toleranzen, die mit herkömmlichem Brennen erreicht werden können, einige Anwendungen ein langsames Brennen erfordern, nachdem die meisten oder alle der Schnellbrenn- (IR) Schritte abgeschlossen worden sind.

F Formulierung und Auftragung

Die Zusammensetzungen des vorliegenden Patents sind Pasten, bestehend aus anorganischen Oxiden und Glaspulvern, Edelmetall- Pulvern wie Silber, Palladium, Platin und Gold und einem organischen Hilfsstoff, der verwendet wird, um die Oxide, das Glas und die Metallpulver zu dispergieren. Das entstehende Material sollte leicht mit Techniken, wie sie allgemein in der Elektronik-Industrie verwendet werden, siebgedruckt werden können. Die verschiedenen Pulver und organischen Hilfsstoffe werden zunächst vermischt, indem eine handelsübliche Mischvorrichtung wie ein Hobart -Mischgerät verwendet wird, und anschließend mit einer Dreiwalzen-Mühle ausreichend dispergiert wird. Die entstandene Paste wird oft durch ein rostfreies Stahlsieb mit 325 bis 400 Mesh gesiebt, um Metallflocken zu entfernen, die beim Walzenmahl-Verfahren entstanden sein könnten.

G. Prüfverfahren

Haftvermögen im getemperten Zustand: Die Haftfähigkeit nach dem thermischen Tempern wird wie folgt bestimmt. Teile werden auf 96 %ige Aluminiumoxid-Substrate wie Alsimag 614 (Warenzeichen der 3 M Company, Minneapolis, Minnesota, für Aluminium Magnesium siliciumoxide) gedruckt. Das im allgemeinen verwendete Sieb ist ein Sieb mit 200 Mesh mit einem Sieb aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 1,6 bis 2,1 Milli-Inch (38 bis 53 um). Der Draht wird so angebracht, daß die Drähte des Siebs parallel zum Rahmen des Schirms verlaufen. Das Muster wird durch ein Muster, daß auf einer auf dem Sieb aufgetragene Emulsion photographisch belichtet wird, definiert und chemisch entwickelt, wodurch eine Schablone gebildet wird, durch die die Dickfilmpaste auf das Substrat aufgetragen wird. Das Muster für die Prüfung des Haftvermögens weist neun Kontaktstellen auf, jeweils 80 mm im Quadrat, die so angeordnet sind, daß ein 3 x 3-Gitter von Kontaktstellen auf einem Substrat von 1" x 1" (2,5 x 2,5 mm) gebildet wird. Die photographische Emulsion erstreckt sich im allgemeinen über 0,5 bis 1,0 Milli-Inch (13 - 25 um) bis unter das Drahtgitter auf dem Boden des Siebs, um ein dikkeres Drucken zu ermöglichen und um das Muster auf der Substrat-Oberfläche und um das Muster an der Substrat-Oberfläche zu befestigen, wodurch eine bessere Auflösung ermöglicht wird. Das Siebdruckgerät wird im allgemeinen so eingestellt, daß es einen Zwischenraum von 25 Milli-Inch (635um) zwischen dem Sieb und dem zu bedruckenden Substrat aufweist.
Eine Quetschwalze, die die Paste durch die Schablone zwingt, ist aus Hartgummi oder einem synthetischen Material wie Viton - Fluorelastomer mit einem Eindruckhärte-Niveau von 50 bis 90. Viton ist ein eingetragenes Warenzeichen von E.I. du Pont de Nemours and Company, Inc., Wilmington, Delaware.) Auf die Quetschwalze wird ein Druck nach unten, normalerweise ungefähr 0,453 kg pro 2,54 cm (1 Pfund pro Inch) der Quetschwalzen- Länge, ausgeübt. Die Quetschwalze streicht normalerweise mit 3 bis 10 Inch/Sekunde (7,5 bis 25 cm/Sekunde) Tinte über das Muster.
Die gedruckten Teile werden 5 bis 15 Minuten lang bei 80 bis 150 ºC getrocknet. Sie werden anschließend gebrannt. Wenn die Teile in einem herkömmlichen Bandofen gebrannt wurden, bestand der Brenncyclus aus einem Anstieg von 16 bis 17 Minuten bis zur Spitzentemperatur von 850 ºC und einem Abstieg von 13 bis 14 Minuten herunter auf 100 ºC. Wenn die Teile schnell gebrannt wurden, bestand der Brenncyclus aus einem Anstieg von 8- 1/2 Minuten bis zur Spitzentemperatur von 850 ºC und einem Abstieg von 6-1/2 Minuten herunter auf 100 ºC.
Die Kontaktstellen, für die in Tabelle 2 Daten angegeben sind, wurden jeweils 5 Minuten lang plus einen zusätzlichen Heizschritt lang gebrannt, in dem die Kontaktstelle auf 500 ºC (als 5X + 500 bezeichnet) erhitzt wurde, um die zusätzlichen thermischen Belastungen der nachfolgenden Umkapselung des Widerstandes mit Glas zu simulieren.
Nach Beendigung des Brennens werden wie folgt Drähte an den Teilen angebracht. Drähte werden so am Träger angeklammert, daß sie jeweils zum Zentrum der Kontaktstellen hin verlaufen. Anschließend werden die Drähte/gebrannten Teile in Löt-/Flußmittel Alpha 611 eingetaucht. Die Teile werden dann auf dem Lötmittelbad vorgewärmt und 10 Sekunden lang eingetaucht und abkühlen gelassen. Die weichgelöteten verkabelten Teile werden mit einer CH&sub2;Cl&sub2;/Methanol-Mischung vom restlichen Löt-/Flußmittel gesäubert. Die Teile werden 48 Stunden lang bei 150 ºC in einen Ofen eingebracht, dann entfernt und getrocknet.
Die gesinterten Teile werden in einem Apparat zum Messen der zum Abtrennen des Drahtes vom Substrat notwendigen Kraft angeordnet. Die notwendige Kraft wird aufgezeichnet. Auch die Trennart wird notiert, d.h., ob die Trennung das Ziehen des Drahtes aus dem Lötmittel oder das Abziehen des Lötmittels vom Substrat beinhaltet. Mehr als 15 Newton zeigen eine gute Haftfestigkeit an und mehr als 20 Newton sind eine hervorragende Haftfestigkeit. Haftfestigkeits-Werte von 12 bis 14 Newton sind an der Grenze und solche unterhalb von 12 sind inakzeptabel.
Weichlötbarkeit: Unter Verwendung einer Paste, die auf die oben beschriebene Weise zubereitet ist, wird ein Muster von 7/8 Inch x 7/8 Inch (2,2 x 2,2 cm) auf ein 96 %iges Aluminiumoxid-Substrat (Alsimag 614) gedruckt und dann getrocknet und auf die oben für die Prüfung der Haftfestigkeit im gesinterten Zustand beschriebene Weise gebrannt. Das bedruckte und gebrannte Substrat wird in Weichlot-Flußmittel (Alpha 611) getaucht, um das Substrat zu beschichten. Das mit Flußmittel behandelte Substrat wird dann kurz (ca. 2 Sekunden lang) über einem Topf mit Lötmittel erhitzt, der auf 220 ºC erhitztes Lötmittel aus 62/36/2 Sn/Pb/Ag enthält. Nach dem Erhitzen wird das Substrat 5 Sekunden lang in das Lötmittel getaucht, entfernt und mit einer Lösung aus Methanol und Methylenchlorid gespült. Die Weichlötbarkeit des Substrates wird dann durch visuelle Untersuchung unter Verwendung der folgenden Kriterien untersucht: Hervorragend (E) Vollkommene Abdeckung 100 % Lötmittelfläche Sehr gut (V) Gut (G) Einigermaßen (F) Schlecht (P) Wenige Nadelstiche im Muster Wenige Nadelstiche im Muster plus 1 oder 2 nicht verlötete Bereiche auf der Kontaktstelle Mehrere nicht verlötete Bereiche auf den Kontaktstellen 10 % oder mehr nicht verlötet
In den folgenden Beispielen wurde die Glas-Zusammensetzung B als die Komponente des anorganischen Bindemittels verwendet und die anorganischen Hauptbestandteile mit Ausnahme des Inhibitors des Glas-Ausblutens bestanden aus 63,0 % Ag, 21,0 % Pd, 9,6 % Glas, 5,1 % Bi&sub2;O&sub3; und 1,3 % ZnO, bezogen auf das Gewicht. Die Hauptbestandteile wurden in 21,5 Gew.-% organischem Medium dispergiert.

BEISPIELE

Beispiele 1 bis 18

Auf die oben dargelegte Weise wurde eine Serie von Leiter-Zusammensetzungen hergestellt und auf Aluminiumoxid siebgedruckt, wodurch Prüfungs-Kontaktstellen gebildet wurden, die für die Dauer herkömmlicher Brennzeiten gebrannt wurden und anschließend auf Haftfähigkeit im gesinterten Zustand und die Weichlötbarkeit untersucht wurden. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften der gebrannten Zusammensetzungen sind in der untenstehenden Tabelle 2 angegeben. TABELLE 2 AUSWIRKUNG DER ZUGABE VON PYROCHLOR AUF DIE EIGENSCHAFTEN VON GEBRANNTEM LEITER - HERKÖMMLICHE BRENNZEITEN Beispiel Nr. Gew.-% Pyrochlor Druckdicke, nm Getrocknet Gebrannt Anzahl der Brenncyclen Spez. Widerstand, mΩ/O Haftfähigkeit im gesinterten Zustand Newton Weichlötbarkeit Keines 96 % Al&sub2;O&sub3; - 1. Quelle Pyrochlor: Cu0,5Bi1,5Ru&sub2;O6,75 Länge des Brenncyclus: 30 Min. Kontaktstellen-Größe: 7/8" x 7/8" (2,2 x 2,2 cm) Beispiele 1, 2 und 3 sind nicht erfindungsgemäß. Tabelle 2 (Fortsetzung) Beispiel Nr. Gew.-% Pyrochlor Druckdicke, nm Getrocknet Gebrannt Anzahl der Brenncyclen Spez. Widerstand, mΩ/O Haftfähigkeit im gesinterten Zustand Newton Weichlötbarkeit Keines 96 % Al&sub2;O&sub3; - 2. Quelle Pyrochlor: Cu0,5Bi1,5Ru&sub2;O6,75 Länge des Brenncyclus: 30 Min. Kontaktstellen-Größe: 7/8" x 7/8" (2,2 x 2,2 cm) Beispiele 7, 8 und 9 sind nicht erfindungsgemäß. Tabelle 2 (Fortsetzung) Beispiel Nr. Gew.-% Pyrochlor Druckdicke, nm Getrocknet Gebrannt Anzahl der Brenncyclen Spez. Widerstand, mΩ/O Haftfähigkeit im gesinterten Zustand Newton Weichlötbarkeit Keines 96 % Al&sub2;O&sub3; - 1. Quelle Du Pont Dickfilm-Dielektrikum 5704 Pyrochlor: Cu0,5Bi1,5Ru&sub2;O6,75 Länge des Brenncyclus: 30 Min. Kontaktstellen-Größe: 7/8" x 7/8" (2,2 x 2,2 cm) Beispiele 13, 14 und 15 sind nicht erfindungsgemäß.
Die Daten in Tabelle 2 zeigen klar, daß die Zugabe des mit Pyrochlor verwandten Oxids zu den Leiter-Zusammensetzungen schädlich für die Weichlötbarkeit ist, wenn die Teile einmal unter Verwendung eines herkömmlichen langen (30 Minuten) Brenncyclus gebrannt werden. In einigen Fällen wird die Weichlötbarkeit nachteilig beeinflußt, wenn die Teile fünf Mal unter Verwendung eines langen Brenncyclus gebrannt werden. In keinem Fall wurde durch die Zugabe des mit Pyrochlor verwandten Oxids ein Nutzen für die Weichlötbarkeit beobachtet. Zusätzlich schien die Haftfähigkeit im gesinterten Zustand durch die Zugabe von Pyrochlor nicht beeinflußt worden zu sein.

Beispiele 19 bis 24

Eine zweite Serie von Leiter-Zusammensetzungen wurde auf die oben ausgeführte Weise hergestellt und auf Aluminiumoxid siebgedruckt, wodurch Prüf-Kontaktstellen gebildet wurden, die in einem Infrarot-Ofen schnell gebrannt wurden und anschließend auf die Haftfähigkeit im gesinterten Zustand und die Weichlötbarkeit untersucht wurden. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften der gebrannten Leiter sind in untenstehender Tabelle 3 angegeben. TABELLE 3 AUSWIRKUNG DER ZUGABE VON PYROCHLOR AUF DIE EIGENSCHAFTEN VON GEBRANNTEM LEITER - KURZE BRENNZEITEN Beispiel Nr. Gew.-% Pyrochlor Anzahl der Brenncyclen Kontaktstellengröße, mm Spez. Widerstand, mΩ/O Haftfähigkeiten Zu Beginn (Newton) Gesintert (Newton) Weichlötbarkeit Keines * Nicht weichlötbar Pyrochlor: Cu0,5Bi1,5Ru&sub2;O6,75 Länge des Brenncyclus: 15 Min. Beispiele 19 und 22 sind Vergleichsbeispiele
Die Daten in Tabelle 3 zeigen, daß die Zugabe des mit Pyrochlor verwandten Oxids auf die Leiter-Zusammensetzung für die Weichlötbarkeit ziemlich günstig ist, wenn die Teile unter Verwendung eines kurzen (15 Minuten) Infrarot-Brenncyclus gebrannt werden. Dies gilt sowohl für mehrfaches als auch für einfaches Brennen. Aus diesem Grund kann ersehen werden, daß die Effektivität der Zugabe von Pyrochlor unerwartet einzigartig für solche kurzen Brennzeiten ist und nicht auf herkömmliche lange Brenncyclen anwendbar ist. Die Zugabe von Pyrochlor hatte jedoch keinen merklichen Einfluß auf die Haftfähigkeit der gebrannten Teile.

Beispiele 25 bis 29

Eine Serie von Leiter-Zusammensetzungen, die kleine Mengen zusätzlicher Metalloxide enthielt, wurde auf die oben ausgeführte Weise hergestellt und auf Aluminiumoxid siebgedruckt, wodurch Prüf-Kontaktstellen gebildet wurden, die fünf Mal schnell gebrannt wurden, 1 bis 2 Mal mit einem herkömmlichen Brennprofil 30 bis 60 Minuten lang gebrannt wurden und dann auf Haftfähigkeit im gesinterten Zustand und die Weichlötbarkeit untersucht wurden. Die Daten in nachstehender Tabelle 4 zeigen, daß die zusätzlichen Metalloxide ziemlich effektiv waren, um die Haftfähigkeit im gesinterten Zustand auf sogar noch höhere Grade zu herhöhen. Alle Zusammensetzungen wiesen eine zufriedenstellende Weichlötbarkeit auf. TABELLE 4 AUSWIRKUNG DER ZUGABE ZUSÄTZLICHER METALLOXIDE AUF DIE HAFTFÄHIGKEIT IM GESINTERTEN ZUSTAND Beispiel Nr. Pyrochlor, Gew.-% NiO, Gew.-% Co&sub3;O&sub4;, Gew.-% SnO&sub2;, Gew.-% Haftfähigkeiten im gesinterten Zustand, Newton Pyrochlor: Cu0,5Bi1,5Ru&sub2;O6,75 Kontaktstellen-Größe: 2 x 2 mm

Beispiele 30 und 31

Zwei Leiter-Zusammensetzungen, die Metallresinat als den Inhibitor des Glas-Ausblutens enthielten, wurden auf die oben beschriebene Weise hergestellt und auf Aluminiumoxid siebgedruckt, wodurch Prüf-Kontaktstellen gebildet wurden, die schnell gebrannt wurden und dann wie auf Weichlötbarkeit untersucht wurden. Beide in Tabelle 5 dargestellten Zusammensetzungen wiesen eine hervorragende Weichlötbarkeit auf. TABELLE 5 AUSWIRKUNG DER ZUGABE VON METALLRESINAT AUF DIE EIGENSCHAFTEN DES GEBRANNTEN LEITERS Beispiel Nr. Gew.-% Metallresinat Anzahl Brenncyclen Kontaktstellengröße, mm Weichlötbarkeit Resinatmetall Dauer des Brenncyclus, Min.

Claims

1. Dickfilm-Leiter-Zusammensetzung, umfassend eine Mischung aus fein zerteilten Teilchen eines Edelmetalls, einer Edelmetall-Legierung oder einer Mischung aus diesen, ein anorganisches Bindemittel und ein organisches Medium, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung

A. wenigstens 60 Gew.-% des Edelmetalls, der Edelmetall- Legierung oder der Mischung aus diesen,

B. wenigstens 1 Gew.-% des anorganischen Bindemittels, das aus fein zerteilten Teilchen aus

(1) 100 Teilen eines Glases entsprechend der Formel Bi&sub4;Si3-xGexO&sub1;&sub2;, worin X = 0 bis 3, das darin gelöst 0 bis 20 pph PbO (bezogen auf das Glas) aufweist,

mit der Maßgabe, daß dann, wenn X = 0, PbO 1 bis 20 pph ausmacht, und weiterhin

mit der Maßgabe, daß die Verwendung von PbO wahlfrei ist, solange das Glas Germanium enthält,

(2) die 0 bis 100 pph Bi&sub2;O&sub3;-Teilchen (bezogen auf das Glas und, falls vorhanden, PbO) und

(3) 4 bis 100 pph ZnO-Teilchen (bezogen auf das Glas und, falls vorhanden, PbO) enthält,

C. einen Inhibitor des Glas-Ausblutens, der

(1) 0,2 bis 10 Gew.-% {bezogen auf Σ(A+B+C)} fein zerteilter Teilchen eines Pyrochlor-verwandten Oxids entsprechend der Formel (MxM'2-x)M"&sub2;O7-z, worin

M von M' verschieden ist und aus wenigstens einem von Cd, Cu, Ir, Ag, Y, Seltenerdmetallen mit den Atomzahlen 57-71 und deren Mischungen ausgewählt ist,

M' aus Pb, Bi und deren Mischungen ausgewählt ist,

M" aus Ru, Ir, Rh und deren Mischungen ausgewählt ist,

x = 0 bis 0,5 und

z = 0 bis 1, und/oder

(2) 0,5 bis 10 Gew.-% {bezogen auf Σ(A+B+C)} metallorganischer Verbindungen, worin das Metall aus

(a) den Edelmetallen Ru, Rh, Re, Ir, Pt und deren Mischungen und

(b) den unedlen Metallen Mg, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Ba, Ce, Ta, W und deren Mischungen

ausgewählt ist,

umfaßt, wobei sämtliche Komponenten A bis C in dem organischen Medium dispergiert sind.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, die außerdem 0,1 bis 2,0 Gew.-% {bezogen auf Σ(A+B+C)} eines Metalloxids enthält, das aus NiO, Co&sub3;O&sub4;, SnO&sub2; und deren Mischungen ausgewählt ist.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Inhibitor des Ausblutens ein Pyrochlor-verwandtes Oxid ist.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin das Pyrochlor-verwandte Oxid Cu0,5Bi1,5Ru&sub2;O6,75 ist.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 3, die 0,2 bis 5 Gew.-% des Pyrochlor-verwandten Oxids enthält.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Inhibitor des Ausblutens eine metallorganische Verbindung ist.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, die 1 bis 5 Gew.-% der metallorganischen Verbindung enthält.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, die 0,1 bis 2,0 Gew.-% {bezogen auf die Gesamt-Feststoffe} eines Metalloxids enthält, das aus NiO, Co&sub3;O&sub4;, SnO&sub2; und deren Mischungen ausgewählt ist.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 6, worin die metallorganische Verbindung ein Edelmetallresinat ist.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, worin das Edelmetall Rhodium ist.

11. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Wert x des Glases 0 ist.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Wert x des Glases 0,1 bis 2,9 beträgt.

13. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Wert x des Glases 0,2 bis 2 beträgt und das Glas darin gelöst 1 bis 20 pph PbO aufweist.