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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Kupfer-Leiterpaste und ein Herstellungsverfahren für eine Kupfer-Leiterfolie
und insbesondere eine Kupfer-Leiterpaste, die Strompfade auf einer
Kupferfolie durch Bedrucken der Kupferpaste auf ein keramisches
Substrat, gefolgt von einem Brennen umfasst und ebenfalls ein Herstellungsverfahren
für eine
Kupfer-Leiterfolie.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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In letzter Zeit werden als Leiterpaste,
die auf elektrische und elektronische Teile, wie z. B. Keramik-Substrathybrid
IC, Keramik-Kondensatoren usw. eine Ag-Pd-Paste, im wesentlichen
bestehend aus Silber und Palladium, eine Goldpaste, eine Ag-Pd-Paste,
im wesentlichen bestehend aus Silber mit Platin und eine Kupferpaste
verwendet.
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Bei diesen Pasten ist die Ag-Pd-Paste
eine typische Paste für
eine Verwendung bei Verdrahtungen, hat jedoch einige Nachteile.
Wenn die Paste z. B. als Verdrahtung auf einem Substrat verwendet
wird, wird das Silber durch die Luftfeuchtigkeit ionisiert. Dementsprechend
wird ein Phänomen,
das als Migration bekannt ist, ausgelöst, wobei das ionisierte Silber
zu den benachbarten Strompfaden wandert und dort zu einem Kurzschluss
führt.
Auf diese weise kann die Entfernung zwischen den Strompfaden nicht
enger gemacht werden. Außerdem
ist Silber in einem Lötanteil
für die
Beladung oder Verbindung eines anderen Teils an einen Strompfad,
dazu geneigt, mit Weichlötmitteln
korridiert zu werden und die Ag-Pd-Paste ist im Hinblick auf die
Lötfestigkeit
unterlegen.
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Im Fall einer Haftung der vorstehenden
Ag-Pd-Paste an ein Substrat, da feine Metallteilchen in einer Mikrongröße nicht
wesentlich an einem Keramiksubstrat durch Auslösung einer Reaktion angehaftet
werden können,
werden ungefähr
4 bis 10 Gew.-% einer Glasfritte mit der Paste vermischt und die
Glasfritte, die auf dem Substrat nach dem Drucken vorliegt, ergibt
eine Funktion einer Anhaftung des Substrats an den Metallfilm nach
dem Brennen. Andererseits, da eine große Menge der Glasfritte in
der Metallfolie nach dem Brennen verbleibt, tritt das Problem auf,
dass der elektrische Widerstand der Metallfolie angehoben ist. Da
die Metallfolie an das Substrat mit einer Glasschicht angehaftet
ist, wird vermutliche auch eine Belastung durch die Unterschiede
in der thermischen Ausdehnung auftreten und die thermische Schockfestigkeit
wird sich abschwächen.
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Als eine Paste, die solche Nachteile
teilweise löst,
ist eine Kupferpaste bekannt. Die Paste besteht aus einer Zusammensetzung,
gebildet durch Dispersion von Kupfer, einer Glasfritte und einem
Nicht-Kupfermaterial, wie z. B. Wolfram, Molybdän, Rhenium usw. in einem organischen
Lösungsmittel,
wie z. B. beschrieben in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
(Kokai) Nr. Sho. 60-70746. Außerdem
besteht die Paste aus einer Zusammensetzung, gebildet durch Dispersion
von metallischen Kupferteilchen, beschichtet mit Kupferoxid, Kupferoxidteilchen
und anderem Glaspulver in einem organischen Lösungsmittel, wie beschrieben
in der geprüften
japanischen Patentveröffentlichung
(Kokoku) Nr. Hei 3-50365.
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Da jedoch in der vorstehenden Kupferpaste
eine große
Menge von vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-% der Glasfritte als Glaspulver
zugefügt
wird und für
die Anhaftung des Substrats und der Metallfolie dient, wird, wenn die
Kupferpaste auf ein Substrat beschichtet wird und eine Metallfolie
an das Substrat durch Brennen angehaftet wird, eine große Menge
der Glasfritte in der Metallfolie nach dem Brennen verbleiben und
dort immer noch das Problem auftreten, dass der elektrische Widerstand
der Metallfolie hoch ist, und auch dass die Glasschicht, die an
der Grenzfläche
zwischen der Metallfolie und dem Substrat vorliegt, zu einer Belastung
führt durch
den Unterschied in der thermischen Ausdehnung und dass die Wärmefestigkeit
und die thermische Schockfestigkeit abgeschwächt sind. Die thermische Schockfestigkeit
wird durch die Adhäsionskraft
zwischen der Metallfolie und dem Substrat nach Übertragung des Substrats, das
daran angehaftet die Metallfolie aufweist, von einer Niedrigtemperaturatmosphäre zu einer
Hochtemperaturatmosphäre
und wiederholte Übertragung
des Substrats in entgegengesetzte Richtung bewertet.
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Weiterhin führt das Blei, da ein Bleiborsilikatglas
mit einem niedrigen Erweichungspunkt als vorstehende Glasfritte
verwendet wird, in dem vorstehenden Glas zu einer Inhibition des
Lötens
beim Lötschritt
für eine Verhinderung
einer Oxidation und einer Au-Drahtbindung.
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Die JP-A-02 189 808 offenbart eine
Leiterpaste zur Bildung eines dicken Folienleiters, umfassend Metallpulver,
Binderpulver und einen organischen Träger. Insbesondere bevorzugte
Komponenten beinhalten Kupfer als das Metall, Bleiborsilikatglas
und CuO als Binder und Ethylcellulose, enthaltend Terpineol als
organischen Träger.
Die in diesem Dokument beschriebene Leiterpaste soll als Elektrodenmaterial
für einen
Keramikleiter oder Sensor verwendet werden.
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Die EP-A-0 131 778 offenbart eine
dicken Folienleiter-Zusammensetzung,
umfassend (a) Kupfer, enthaltend mindestens 0,2% Sauerstoff als
Kupferoxidbeschichtung, (b) Kupferoxid, (c) anorganischen Binder und
(d) ein organisches Medium. Die Zusammensetzung wird als bedruckbarer
dicker Folienleiter verwendet, der auf Keramiksubstrate z. B. bei
der Herstellung von terminierten Resistoren aufgebracht werden kann.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung,
eine Leiterpaste bereitzustellen, die nicht nur die Adhäsionskraft zwischen
einer Metallolie und einem Substrat verbessert, sondern auch den
elektrischen Widerstand der Metallfolie erniedrigt, im Hinblick
auf die thermische Schockfestigkeit ausgezeichnet ist und nicht
zu Schwierigkeiten bei der Verarbeitung nach dem Löten usw.
führt und
ebenfalls ein Herstellungsverfahren einer Kupfer-Leiterfolie bereitzustellen.
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Eine Kupfer-Leiterpaste der vorliegenden
Erfindung besteht aus: einem Polymerkomposit, enthaltend ein Polymer
und superfein granuliertes Kupferoxid, wobei das superfein granulierte
Kupferoxid in dem Polymer dispergiert ist; gemischtes Kupferpulver,
beinhaltend Kupferbasispulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße in einem
Bereich von 1 bis 10 μm
und mindestens eine Art eines Kupferhilfspulvers mit einer mittleren Partikelgröße in einem
Bereich, der kleiner ist als der des Kupferbasispulvers und ein
organisches Lösungsmittel,
wobei ein Gewichtsverhältnis
des gemischten Kupferpulvers zu Kupferoxid in dem Polymerkomposit
in einem Bereich von 5 bis 50 : 1 Kupferoxid liegt und eine Gesamtzugabemenge
des Kupferoxids und des gemischten Kupferpulvers in einem Bereich
von 50 bis 90 Gew.-% der Leiterpaste liegt.
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Bei der Leiterpaste der vorliegenden
Erfindung führen
die superfeinen Partikel des Kupferoxids mit Partikelgrößen nicht
zu einer Trennung und Präzipitation
in der Paste durch Wechselwirkung mit dem Polymer und die Leiterpaste
haftet an ein Keramiksubstrat durch Auslösung einer Reaktion aufgrund
der hohen Reaktivität
der superfeinen Partikel um in der Lage zu sein, eine Leiterfolie
mit einer großen
Adhäsionskraft
zu bilden. Durch Zugabe von gemischten Kupferpulvern mit jeweils
unterschiedlichen mittleren Teilchengrößenbereichen füllen die
Kupferhilfspulver außerdem
die Leerräume
und Abstände,
gebildet durch Anordnung der Kupferbasispulver, wodurch eine Leiterfolie
ohne innere Defekte und mit einer guten gebrannten Dichtheit erhalten
werden kann.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die detaillierte Beschreibung der
vorliegenden Erfindung wird wie folgt beschrieben.
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Eine Kupfer-Leiterpaste der vorliegenden
Erfindung beinhaltet ein Hochpolymerkomposit, erhalten durch Dispersion
von superfeinem granuliertem Kupferoxid in einem Polymer ohne Aggregation,
gemischte Kupferpulver, im wesentlichen bestehend aus einem Kupferbasispulver
mit einer mittleren Partikelgröße im Bereich
von 1 bis 10 μm,
versetzt mit mindestens einer Art eines Kupferhilfspulvers mit einem
mittleren Partikelgrößenbereich,
der geringer ist als der des Kupferbasispulvers und ein organisches
Lösungsmittel.
In der Kupfer-Leiterpaste liegt das Gewichtsverhältnis des gemischten Kupferpulvers
zu dem Kupferoxid in dem vorstehenden Hochpolymerkomposit bei 5
bis 50 : 1 Kupferoxid und ebenso die Gesamtzugabemenge des Kupferoxids
und des gemischten Kupferpulvers bei 50 bis 90 Gew.-% in der Leiterpaste.
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Zusätzlich wird bei der vorliegenden
Erfindung ein Glaspulver der Leiterpaste wie oben beschrieben zugefügt und die
Zugabemenge des Glaspulvers liegt bei 0,1 bis 1,0 Gew.-Teile zu
100 Gew.-Teilen der Gesamtzugabemenge des Kupferoxids und des gemischten
Kupferpulvers.
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Weiterhin verwendet ein Herstellungsverfahren
einer Kupfer-Leiterfolie
der vorliegenden Erfindung eine Leiterpaste, die durch Dispersion
in einem organischen Lösungsmittel
von mindestens einem Hochpolymerkomposit erzeugt wird, erhalten
durch Dispersion von superfein granuliertem Kupferoxid in einem
Polymer ohne Aggregation und Mischkupferpulvern, im wesentlichen
bestehend aus einem Kupferbasispulver mit einem mittleren durchschnittlichen
Teilchengrößenbereich
von 1 bis 10 μm,
versetzt mit einem Kupferhilfspulver mit einem mittleren Partikelgrößenbereich,
der sich von dem des Basiskupferpulvers unterscheidet. Die Oberfläche eines
Substrats wird mit der so hergestellten Leiterpaste beschichtet.
Nach einem Vorbrennen der Leiterpaste unter Anhebung der Temperatur
wird die Leiterpaste zur Bildung einer Leiterfolie auf der Oberfläche des
Substrats gebrannt.
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Ebenfalls kann das in der vorliegenden
Erfindung verwendete Hochpolymerkomposit ein Hochpolymerkomposit
sein, hergestellt durch Herstellung einer thermodynamisch nicht äquilibrierten
Hochpolymerschicht und nach Anhaftung einer Metallschicht von Kupfer
auf die Oberfläche
der Polymerschicht, Erwärmung der
Polymerschicht zur Stabilisation der Hochpolymerschicht, wodurch
superfeine Partikel Kupferoxid, erhalten durch superfeines Granulieren
von der Metallschicht in das Polymer ohne Aggregation dispergiert
werden.
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Weiterhin ist es vorzuziehen, dass
die gemischten Kupferpulver 80 bis 98 Gew.-% eines Kupferbasispulvers
beinhalten, mit einer mittleren Partikelgröße in einem Bereich von 2 bis
10 μm, basierend
auf der Menge der gemischten Kupferpulver, 1 bis 10 Gew.-% eines
Kupferhilfspulvers mit einem mittleren Partikelgrößenbereich
von 0,7 bis 2 μm,
basierend auf der Menge der gemischten Kupferpulver und 1 bis 10
Gew.-% eines Kupferhilfspulvers mit einem mittleren Partikelgrößenbereich
von 0,5 bis 1 μm,
basierend auf der Menge der gemischten Kupferpulver.
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Das Hochpolymerkomposit, das zur
ersten Komponente der Leiterpaste dieser Erfindung wird, ist ein Komposit,
hergestellt durch Herstellung einer thermodynamisch nicht äquilibrierten
Hochpolymerschicht und nach engem Anhaften von mindestens einem
Kupfermetall an die Oberfläche
der Hochpolymerschicht, Erwärmung
der Hochpolymerschicht zur Stabilisation der Hochpolymerschicht,
wodurch Kupferoxid, bestehend aus Cu2O oder
CuO mit Partikelgrößen von
nicht mehr als 100 nm und vorzugsweise von 1 bis 50 nm, gebildet
aus superfein granuliertem Kupfermetall, in dem Polymer dispergiert
wird, ohne zu aggregieren. Der Gehalt an superfein granuliertem
Kupferoxid beträgt
nicht mehr als 90 Gew.-% und vorzugsweise 0,01 bis 90 Gew.-%. Superfein
granuliertes Kupferoxid weist eine hohe Reaktivität bei niedriger
Temperatur auf, wodurch das Kupferoxid das Sintern des Kupferpulvers
beschleunigt und haftet auch an ein Substrat durch Auslösung einer
Reaktion zur Bildung einer extrem gut haftenden Leiterfolie.
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In dem Fall der Erzeugung des oben
beschriebenen Hochpolymerkomposits ist es notwendig, die Hochpolymerschicht
in einem thermodynamisch nicht äquilibrierten
Zustand zu bilden. Praktisch ausgedrückt gibt es ein Dampfablagerungsverfahren
eines Schmelzens und Verdampfens eines Hochpolymers durch Erwärmen im
Vakuum und Verfestigen der Hochpolymerschicht auf einem Substrat,
durch ein Schmelz-, Quench- und Verfestigungsverfahren von einem
Schmelzen eines Polymers bei einer höheren Temperatur als dem Schmelzpunkt
des Polymers, Quenchen des Polymers durch sofortiges Platzieren
des geschmolzenen Polymers in diesem Zustand in flüssigen Stickstoff
usw. und Anhaften der Polymerschicht auf ein Substrat usw.
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Bei diesen Verfahren kann die Polymerschicht
in dem Fall des Vakuumdampfablagerungsverfahrens auf einem Substrat,
wie z. B. einer Glasplatte usw. erhalten werden, unter Verwendung
einer gewöhnlichen Vakuumdampfablagerungsvorrichtung
mit einem Vakuum von 0,013 Pa bis 0,00013 Pa (10–4 bis
10–6 Torr)
und bei einer Verdampfungsgeschwindigkeit von 0,1 bis 100 μm/min, vorzugsweise
0,5 bis 5 μm/min.
Bei dem Schmelz-, Quench- und Verfestigungsverfahren wird ein Polymer
geschmolzen und die Polymerschicht wird durch Abkühlen des
geschmolzenen Polymers bei einer höheren Geschwindigkeit als der
kritischen Abkühlgeschwindigkeit,
die für
das Polymer spezifisch ist, erhalten. Die so erhaltene Polymerschicht
wird in einem thermodynamisch instabilen nicht äquilibrierten Zustand platziert
und in den Gleichgewichtszustand mit Zeitverlauf überführt.
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Das Hochpolymer (oder Polymer), das
in dieser Erfindung verwendet werden kann, ist z. B. Nylon 6, Nylon
66, Nylon 11, Nylon 12, Nylon 69, Polyethylenterephthalat (PET),
Polyvinylalkohol, Polyphenylensulfid (PPS), Polystyrol (PS), Polycarbonat
und Polymethylmethacrylat und ein Polymer mit einer molekularen
Cohäsionsenergie
von mindestens 2.000 cal/mol wird bevorzugt. Die Polymere beinhalten
gewöhnliche
kristalline Polymere und nicht kristalline Polymere. Zusätzlich wird
die molekulare Cohäsionsenergie
im Detail in Kagaku Binran Oyo Hen (Chemical Handbook, Application
Chapter), Seite 890, herausgegeben von Chemical Society of Japan
(veröffentlicht
1974), definiert.
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Dann wird die vorstehende thermodynamische,
nicht äquilibrierte,
hochmolekulare Schicht zu einem Schritt der Anhaftung der Metallschicht
von Kupfer an ihre Oberfläche überführt. In
diesem Schritt wird eine Metallschicht aus Kupfer an die Hochpolymerschicht
durch ein Verfahren einer Dampfablagerung einer Metallschicht von
Kupfer auf die Hochpolymerschicht durch eine Vakuumdampfablagerungsvorrichtung
laminiert oder durch ein Verfahren einer direkten Anhaftung einer
Metallfolie oder Metallplatte von Kupfer auf die Hochpolymerschicht.
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Das Komposit der Hochpolymerschicht
und der an die Hochpolymerschicht angehafteten Metallschicht des
Kupfers wird auf eine Temperatur zwischen dem Glasübergangspunkt
des Hochpolymers bis zur Fließtemperatur
erwärmt,
um die Hochpolymerschicht zu stabilisieren. Im Ergebnis wird die
Metallschicht aus Kupfer zu superfeinen Partikeln aus Kupferoxid
mit einer Partikelgröße von nicht
mehr als 100 nm und einer maximalen Partikelgrößenverteilung in einem Bereich
von 1 bis 50 nm und die superfeinen Partikel des Kupferoxids diffundieren
und permeieren in das Innere der Hochpolymerschicht. Dieser Zustand
hält an,
bis die Hochpolymerschicht vollständig stabilisiert ist und die
Metallschicht des Kupfers, angehaftet an die hochmolekulare Schicht,
reduziert die Dicke und verschwindet schließlich. Die vorstehenden superfeinen
Partikel werden im Inneren der Hochpolymerschicht ohne Aggregation
verteilt. In diesem Fall beträgt
der Gehalt der superfeinen Partikel 0,01 bis 80 Gew.-%, jedoch kann
ihr Gehalt durch Veränderung
der Herstellungsbedingungen der Hochpolymerschicht oder Veränderung
der Dicke der Metallschicht aus Kupfer gesteuert werden.
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Wenn die Hochpolymerschicht in diesem
Schritt erwärmt
wird, zeigt die hochmolekulare Schicht außerdem eine spezifische Farbe
durch die Wechselwirkung mit den superfeinen Partikeln des Kupferoxids,
die anzeigt, dass die superfeinen Partikel des Kupferoxids in das
Innere der hochpolymeren Schicht permeiert sind. Außerdem kann
die Farbe durch die Partikelgröße der superfeinen
Partikel des Kupferoxids und die Art des Polymers geändert werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung gibt
es als Herstellungsverfahren für
das Hochpolymerkomposit nicht nur die oben beschriebenen Verfahren,
sondern auch ein Verfahren einer Herstellung superfeiner Partikel
aus einem Edelmetall durch ein Dampfphasenverfahren, das zu einem
Schmelzverdampfungsverfahren gehört, ein
Flüssigphasenverfahren,
das zu einem Präzipitationsverfahren
gehört,
ein Festphasenverfahren oder ein Dispersionsverfahren und mechanisches
Vermischen der superfeinen Partikel mit einer Lösung oder einer geschmolzenen
Flüssigkeit
eines Hochpolymers, ein Verfahren einer simultanen Verdampfung eines
Hochpolymers und eines Edelmetalls und Vermischen in Dampfphasen
usw.
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Außerdem sind die gemischten
Kupferpulver, die die zweite Komponente der Leiterpaste der vorliegenden
Erfindung darstellen, gemischte Kupferpulver, bestehend aus einem
Kupferpulver mit einem mittleren Partikelgrößenbereich von 1 bis 10 μm als Basis,
versetzt mit mindestens 1 bis 3 Arten von Kupferhilfspulvern, jeweils
mit einem mittleren Partikelgrößenbereich,
der kleiner ist als der des Kupferbasispulvers. Die spezifischen
gemischten Kupferpulver bestehen aus einem Kupferbasispulver mit
einem mittleren Partikelgrößenbereich
von 2 bis 10 μm
und haben die größte mittlere
Partikelgröße, einem
ersten Kupferhilfspulver mit einem mittleren Partikelgrößenbereich
von 1 bis 2 μm
und weisen die zweitgrößte mittlere
Partikelgröße auf und
einem zweiten Kupferhilfspulver mit einem mittleren Partikelgrößenbereich
von 0,5 bis 1 μm,
das die kleinste mittlere Partikelgröße aufweist.
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Bei den gemischten Kupferpulvern
liegt der Gehalt des Kupferbasispulvers bei 80 bis 98 Gew.-%, der Gehalt
des ersten Kupferhilfspulvers bei 1 bis 10 Gew.-% und der Gehalt
des zweiten Kupferhilfspulvers bei 1 bis 10 Gew.-%. Insbesondere
ist das Kupferhilfspulver, das in dieser Erfindung verwendet wird,
nicht auf die oben geschriebenen Kupferhilfspulver begrenzt sondern
es kann z. B. auch ein drittes Kupferhilfspulver mit einem mittleren
Partikelgrößenbereich
von nicht mehr als 1 μm
verwendet werden. Die Form von jedem Kupferpulver der oben beschriebenen
gemischten Kupferpulver liegt vorzugsweise nahe einer relativ kugelförmigen Form.
Dies hilft bei der Anordnung der Kupferpulver mit weniger Leerräumen. Die
Verwendung der gemischten Kupferpulver mit jeweils unterschiedlichen
durchschnittlichen Partikelgrößenbereichen
weist den Vorteil auf, dass, da die Kupferhilfspulver mit kleineren
mittleren Partikelgrößenbereichen
die Leerräume
und Abstände, gebildet
durch die Anordnung der Kupferbasispulver mit dem größten mittleren
Partikelgrößenbereich
auffüllen,
die Leiterfolie nach dem Brennen keine inneren Defekte aufweist
und die gebrannte Dichtheit gut wird.
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Wenn der mittlere Partikelgrößenbereich
des Kupferbasispulvers über
10 μm liegt,
werden sich die gemischten Kupferpulver nur zögerlich von einer Oxidation
beeinflussen lassen und die Breite zum Etablieren der Bedingungen
für ein
Vorbrennen können
erweitert werden. Jedoch sind die gemischten Kupferpulver nicht
ausreichend bei niedriger Temperatur gesintert und die gebrannte
Dichtheit wird unzureichend, wodurch die Adhäsionskraft der Leiterfolie
und des Substrats erniedrigt wird. Außerdem werden die Kupferpulver
in diesem Fall durch einen Tintenwalzenschritt zur Bildung von Kupferfolien
zermahlen, was manchmal zu einem Verstopfen von Sieben beim Siebdruck
führt.
Andererseits, wenn der mittlere Partikelgrößenbereich des Kupferbasispulvers
weniger als 1 μm
beträgt,
wird der Gesamtpartikelbereich der gemischten Kupferpulver zu groß, wodurch
der Einfluß der
Oxidation ansteigt und der elektrische Widerstand hoch wird.
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Wenn die Zugabemenge des Kupferbasispulvers
mehr als 98 Gew.-% beträgt,
sind die gemischten Kupferpulver auch nicht ausreichend bei niedriger
Temperatur gesintert und führen
dadurch zu unzureichender gebrannter Dichtheit und Erniedrigung
der Adhäsionskraft
zwischen der Leiterfolie und dem Substrat. Wenn andererseits die
Zugabemenge des Kupferbasispulvers weniger als 80 Gew.-% beträgt, wird
der Gesamtpartikelbereich der gemischten Kupferpulver zu groß und die
selben Schwierigkeiten, wie oben beschrieben, treten auf. Zusätzlich werden
die Kupferhilfspulver zugefügt
zur Auffüllung
der Leerräume
und Abstände,
gebildet im Fall einer Anordnung von Kupferbasispulvern und der
mittleren Partikelgrößen. Dementsprechend
erhält
die Zugabemenge der Kupferhilfspulver einen großen Einfluß auf die Funktion.
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Außerdem kann bei der vorliegenden
Erfindung zur weiteren Verbesserung der Adhäsionskraft zwischen der Leiterfolie
und dem Substrat ein Glaspulver, wie z. B. eine Glasfritte, den
gemischten Kupferpulvern zugefügt
werden. Das Glaspulver, das ein dritter Bestandteil ist, weist eine
mittlere Partikelgröße von 1
bis 10 μm
auf und einen Erweichungspunkt von 500 bis 700°C und kann Blei enthalten, jedoch
im Hinblick auf das Löten
im nachfolgenden Schritt wird es bevorzugt, dass das Glaspulver
kein Blei enthält,
das das Löten
behindert.
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Die Zugabemenge des vorstehenden
Glaspulvers liegt bei 0,1 bis 5,0 Gew.-Teile zu 100 Gew.-Teilen der
Gesamtzugabemenge des Kupferoxids und der gemischten Kupferpulver.
Wenn die Zugabemenge mehr als 1,0 Gew.-Teile beträgt, wird
die Adhäsionskraft
zwischen der Leiterfolie und dem Substrat verbessert. Da das Glaspulver
jedoch im Inneren der Leiterfolie nach dem Brennen verbleibt, wird
jedoch der elektrische Widerstand der Leiterfolie ansteigen, und
die Glasschicht, die an der Grenzfläche zwischen der Leiterfolie
und dem Substrat vorliegt, wird vermutlich zu einer Belastung durch
die thermische Expansionsdifferenz führen und die thermische Schockfestigkeit
wird sich abschwächen.
Andererseits, wenn die Zugabemenge des Glaspulvers weniger als 0,1
Gew.-Teile beträgt,
kann keine Verbesserung der Adhäsionskraft
erhalten werden.
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Das in der vorliegenden Erfindung
zu verwendende organische Lösungsmittel
ist ein hochsiedendes Lösungsmittel,
wie z. B. Metacresol, Dimethylimidazolidinon, Dimethylformamid,
Carbitol, Terpinol, Diacetonalkohol, Triethylenglycol, Paraxylol
etc.
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Die Leiterpaste der vorliegenden
Erfindung kann erhalten werden durch Lösen des Hochpolymerkomposits
in dem vorstehenden organischen Lösungsmittel und nach einheitlicher
Dispersion der superfeinen Partikel des Kupferoxids in der Lösung werden
die gemischten Kupferpulver oder die gemischten Kupferpulver und
ein Glaspulver der Dispersion unter Rühren zugefügt, gefolgt vom einheitlichen
Mischen durch eine Tintenwalze. Kupferoxid mit der Partikelgröße führt nicht
zu einer Abtrennung von dem Polymer und einer Präzipitation in der Leiterpaste
durch Wechselwirkung mit dem Polymer.
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In diesem Fall wird die Zugabemenge
der gemischten Kupferpulver basierend auf der Menge des Kupferoxids
in dem Hochpolymerkomposit bestimmt und das Gewichtsverhältnis der
gemischten Kupferpulver zu Kupferoxid liegt bei 5 bis 50 : 1 Kupferoxid.
Wenn das Gewichtsverhältnis
weniger als 5 beträgt,
steigt der Gehalt der organischen Komponenten in der Leiterpaste
und der elektrische Widerstand steigt. Wenn das Gewichtsverhältnis andererseits über 50 liegt,
reduziert sich der Gehalt des Kupferoxids, das zur Adhäsion beiträgt und so
wird sich die gebrannte Dichtheit der Kupferpulver reduzieren.
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Die Gesamtzugabemenge von Kupferoxid
und der gemischten Kupferpulver liegt außerdem bei 50 bis 90 Gew.-%
der Leiterpaste.
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Wenn die Zugabemenge weniger als
50 Gew.-% beträgt,
wird der Gehalt an organischen Komponenten groß und die gebrannte Folie wird
porös.
Andererseits, wenn die Zugabemenge mehr als 90 Gew.-% beträgt, wird
sich die Druckbarkeit reduzieren.
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Die erhaltene Leiterpaste wird auf
ein keramisches Substrat geschichtet, wie z. B. Aluminiumoxid, Aluminiumnitrat,
Siliziumcarbonat, Siliziumnitrid, Saialon, Bariumtitanat, PBZT usw.
durch Siebdruck usw. Bei dem Siebdruckverfahren wird ein Drucksubstrat
unter einem Sieb platziert (z. B.
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Polyester Einfachgewebestoff, 255
mesh), horizontal angeordnet. Nach Platzieren der Leiterpaste auf dem
Sieb wird die Paste über
die gesamte Oberfläche
des Siebs unter Verwendung einer Quetschwalze verteilt. In diesem
Fall ist das Sieb direkt über
dem Drucksubstrat mit Abstand angeordnet. Dann wird die Quetschwalze
bis zu einem Kontaktieren des Siebs mit dem Drucksubstrat gepresst
und zum Durchführen
des Drucks bewegt. Danach wird der Vorgang wiederholt.
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Das bedruckte Substrat wird in einem
Ofen, gehalten bei einer Temperatur von 50 bis 90°C, vorgebrannt.
Bei dem Vorbrennschritt wird die Temperatur graduell auf eine Temperatur
von 200 bis 500°C
mit einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von 2 bis 20°C/min angehoben
und das Substrat wird bei dieser Temperatur für maximal 60 Minuten gehalten,
währenddessen
die Zerfallswirkung der organischen Komponenten kontrolliert wird.
Danach wird das vorgebrannte Substrat in einen Förderbandofen platziert und
in Stickstoffatmosphäre
bei einer Temperatur von 750 bis 950°C 5 bis 20 Minuten (Peakerhaltszeit)
zum Sintern der Kupferpulver und zur Adhäsion der Kupferpulver an das
Substrat durch Auslösung
einer Reaktion gehalten.
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Zusätzlich kann die Druckbarkeit
bei der vorliegenden Erfindung durch Zugabe eines Binderharzes zu der
Leiterpaste verbessert werden. Als Binderharze gibt es z. B. Cellulosen,
wie z. B. Nitrocellulose, Ethylcellulose, Celluloseacetat, Butylcellulose
usw.; Polyether, wie z. B. Polyoxyethylen usw.; Polyvinyle, wie
z. B. Polybutadien, Polyisopren usw.; Polyacrylate, wie z. B. Polybutylacrylat,
Polymethylacrylat usw. und Polyamide, wie z. B. Nylon 6, Nylon 6,6,
Nylon 11 usw.
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Bei der Leiterpaste der vorliegenden
Erfindung führen
die superfeinen Partikel des Kupferoxids mit Partikelgrößen von nicht
mehr als 100 nm nicht zu einer Abtrennung und Präzipitation in der Paste durch Wechselwirkung
mit dem Polymer und können
an ein Keramiksubstrat durch Auslösung einer Reaktion aufgrund
der hohen Reaktivität
der superfeinen Partikel zur Bildung einer Leiterfolie mit einer
großen
Adhäsionskraft
anhaften. Durch Zugabe der gemischten Kupferpulver mit jeweils einem
mittleren Partikelgrößenbereich füllen außerdem die
Kupferhilfspulver, enthalten in den gemischten Kupferpulvern, die
Leerräume
und Abstände,
gebildet durch Anordnung der Kupferbasispulver und eine Leiterfolie
ohne innere Defekte und einer guten gebrannten Dichtheit kann erhalten
werden.
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Außerdem kann bei der Leiterpaste,
versetzt mit einem Glaspulver, die Adhäsionskraft zwischen der Leiterfolie
und dem Substrat weiter verbessert werden und da die Zugabemenge
des Glaspulvers sehr gering ist im Vergleich mit konventionellen
Leiterpasten, ist die Leiterpaste dieser Erfindung ausgezeichnet
im Hinblick auf die Lötfähigkeit,
der elektrische Widerstand der Leiterfolie ist niedrig und außerdem ist
die thermische Schockfestigkeit weiter verbessert, da eine klare
Schicht eines Glaspulvers nicht an der Grenzfläche zwischen der Leiterfolie
und dem Substrat gebildet wird. Da das in dieser Erfindung verwendete
Glaspulver außerdem kein
Blei enthält
oder selbst wenn das Glaspulver Blei enthält, ist dessen Menge gering,
kann eine Lötbehandlung
zur Durchführung
einer Verhinderung einer Oxidation und einer Au-Drahtbindung in
stabiler Weise angewandt werden.
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Da außerdem in dieser Erfindung
die Leiterpaste auf die Oberfläche
des Substrats beschichtet und nach einem Vorbrennen unter Anheben
der Temperatur das so beschichtete Substrat mit der Leiterpaste
zur Bildung einer Leiterfolie auf der Oberfläche des Substrats gebrannt
wird, das Vorbrennen die organischen Komponenten, wie z. B. das
Polymer, das organische Lösungsmittel
usw. verfallen lässt und
kontrolliert, kann eine Leiterfolie ohne innere Defekte, einer guten
gebrannten Dichtheit und einer hohen Adhäsionskraft erhalten werden.
Außerdem
ist die Kontrolle der Sauerstoffkonzentration beim Brennen nicht
notwendig.
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Darauffolgend wird die vorliegende
Erfindung im Detail durch die folgenden praktischen Beispiele erklärt.
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Beispiele 1 bis 4
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Herstellung
eines Hochpolymerkomposits
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Unter Verwendung einer Dampfablagerungsvorrichtung
wurden 5 g von Polymerpellets von Nylon 11 in einem Wolframverdampfungstiegel
platziert und die Vorrichtung wurde auf 0,00013 Pa (1 × 10–6 Torr)
evakuiert. Dann wurde der Wolframverdampfungstiegel durch Anlegen
einer Spannung zum Schmelzen der Polymerpellets erwärmt und
so wurde eine dampfabgelagerte Hochpolymerschicht mit einer Dicke
von ungefähr
5 μm auf
dem Substrat (Glasplatte), platziert im oberen Bereich der Bodenanordnung
bei einem Vakuum von 1 × 10–4 bis
1 × 10–6 Torr
mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 μm/min gebildet. Das Molekulargewicht
der Polymerschicht lag bei ungefähr
1/2 bis 1/10 von demjenigen der vorstehenden Polymerpellets.
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Weiterhin wurden Kupferchips in einem
Wolframverdampfungstiegel platziert und durch Erwärmen zur Durchführung der
Dampfablagerung bei einem Vakuum von 0,013 bis 0,00013 Pa (1 × 10–4 bis
10–6 Torr)
geschmolzen, wodurch eine Kupfer-dampfabgelagerte Folie an die Polymerschicht
angehaftet wurde. Das dampfabgelagerte Substrat wurde aus dem Vakuum-Dampfablagerungs-Apparat
entnommen und man ließ es in
einer Kammer, die bei 120°C
für 10
Minuten gehalten wurde, zur Bereitstellung eines Komposits stehen.
Im Ergebnis enthielt das so erhaltene Hochpolymerkomposit 55 Gew.-%
Cu2O und die Partikelgrößen der Kupferoxidpartikel
in dem Polymer lagen bei 1 bis 15 nm.
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Herstellung
der Leiterpaste
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Das Hochpolymerkomposit, enthaltend
60 Gew.-%, erhalten in dem obigen Schritt, wurde mit gemischten
Kupferpulvern gemischt, während
eine derartige Kontrolle durchgeführt wurde, dass das Gewichtsverhältnis von
Cu2O in dem Polymerkomposit zu den gemischten
Kupferpulvern 1 bis 12,5 einnahm und die Gesamtzugabemenge von Cu2O und den gemischten Kupferpulvern 82 Gew.-%
der Leiterpaste annahm. In diesem Fall wurden als die gemischten
Kupferpulver vier Arten gemischter Kupferpulver verwendet, bestehend
aus einem Kupferbasispulver und zwei Arten Kupferhilfspulvern.
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Nach Dispersion von jeder der vier
Arten der gemischten Kupferpulver in Metacresol als organischem Lösungsmittel
unter Rühren
wurde die Dispersion weiter einheitlich mit einer Tintenwalze zur
Bereitstellung von jeweils einer braunen Leiterpaste gemischt. Der
Gehalt an Metacresol in jeder Leiterpaste, die erhalten wurde, betrug
13 Gew.-% der Leiterpaste. Die Zusammensetzungen der oben erhaltenen
Leiterpasten sind in Tabelle 1 unten dargestellt.
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Herstellung
einer Leiterfolie
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Jede oben erhaltene Leiterpaste wurde
auf ein Aluminiumsubstrat unter Verwendung eines Siebs aus rostfreiem
Stahl 300 durch Siebdruck aufgetragen. Das so bedruckte Substrat
wurde in einem Ofen vorgebrannt, der für 15 Minuten bei 260°C gehalten
wurde. Danach wurde das vorgebrannte Substrat in einen Förderbandofen
platziert und in einer Stickstoffatmosphäre mit einer Sauerstoffkonzentration
von 0 bis 10 ppm bei einer Brenntemperatur von 850°C für eine Peakretentionszeit
von 15 Minuten zur Bildung einer Leiterfolie auf dem Substrat gebrannt.
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Bewertungsverfahren
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Die Adhäsionskraft der Leiterfolie
und der elektrische Widerstand der Leiterfolie nach dem Brennen und
ihre thermische Schockfestigkeit wurden durch die folgenden Verfahren
gemessen.
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1. Adhäsionskraft der Leiterfolie
nach dem Brennen (L-Typ-Abschälfestigkeit):
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Ein zinnplattierter Kupferdraht mit
einem Durchmesser von 0,6 mm wurde auf der gebildeten Leiterfolie auf
der Oberfläche
des Substrats durch Löten
in einer Größe von 2
mm × 2
mm befestigt und die Adhäsionskraft
des Kupferdrahtes, senkrecht gebogen, wurde durch eine Federwaage
gemessen, um die Adhäsionskraft zwischen
dem Substrat und der Leiterfolie zu bestimmen.
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1. Elektrischer Widerstand
der Leiterfolie:
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Eine Folie mit einer Dicke von 15 μm und einem
Durchmesser von 1,5 cm wurde hergestellt und der elektrische Widerstand
wurde durch das Vier-Proben-(four-probe)Verfahren
gemessen.
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Die durch die obigen Bewertungsverfahren
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 unten dargestellt.
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Vergleichsbeispiel 1
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Das Hochpolymerkomposit, enthaltend
60 Gew.-% Cu2O wie oben beschrieben, wurde
mit einem Kupferpulver vermischt mit einer mittleren Partikelgröße von 3 μm, während es
so kontrolliert wurde, dass das Gewichtsverhältnis von Cu2O
in dem Polymerkomposit zu dem Kupferpulver 1 bis 12,5 annahm und
die Gesamtzugabemenge von Cu2O und dem Kupferpulver
82 Gew.-% der Leiterpaste annahm.
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Nach Dispersion der Mischung in Metacresol
als organischem Lösungsmittel
unter Rühren
wurde die Dispersion weiter einheitlich mit einer Tintenwalze zur
Bereitstellung einer braunen Leiterpaste gemischt. Der Gehalt an
Metacresol in der Leiterpaste, die erhalten wurde, betrug 13 Gew.-%.
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Außerdem wurde eine Leiterfolie
auf einem Substrat wie in Beispiel 1 gebildet und die Adhäsionskraft der
Leiterfolie und der elektrische Widerstand der Leiterfolie wurden
gemessen.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in
Tabelle 2 unten dargestellt.
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Im Ergebnis kann festgestellt werden,
dass durch die Verwendung der gemischten Kupferpulver die Adhäsionskraft
der Leiterfolie ansteigt und ihr elektrischer Widerstand erniedrigt
wird.
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Beispiele 5 bis 10
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Herstellung von Leiterpaste
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Das Hochpolymerkomposit, enthaltend
60 Gew.-% Cu2O wie verwendet in Beispiel
1, wurde mit den gemischten Kupferpulvern gemischt, während diese
so kontrolliert wurden, dass das Gewichtsverhältnis von Cu2O
in dem Polymerkomposit zu den gemischten Kupferpulvern 1 bis 12,5
annahm und die Gesamtzugabemenge Cu2O und
der gemischten Kupferpulver 82 Gew.-% der Leiterpaste. Als gemischte
Kupferpulver wurden gemischte Kupferpulver, erhalten durch Vermischung
eines Kupferbasispulvers, mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm, eines
Kupferhilfspulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 1 μm und eines
Kupferhilfspulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm in einem
Mischverhältnis
von 100 : 2 : 4 verwendet.
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Außerdem wurden als Glaspulver
verschiedene Glasfritten, wie dargestellt in Tabelle 3, verwendet. Nach
Dispersion der vorstehenden Mischung und des Glaspulvers in Metacresol
als organischem Lösungsmittel
unter Rühren
wurde die Dispersion weiter einheitlich mit einer Tintenwalze zur
Bereitstellung von jeweils einer braunen Leiterpaste vermischt.
Der Gehalt des Metacresols in der Leiterpaste betrug 13 Gew.-%.
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Herstellung
einer Leiterfolie
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Jede Leiterpaste wurde auf ein Aluminiumoxidsubstrat
unter Verwendung eines Siebs mit 150 mesh aus rostfreiem Stahl durch
Siebdruck gedruckt. Das bedruckte Substrat wurde in einem Ofen vorgebrannt.
In dem Vorbrennschritt wurde die Temperatur graduell von 80°C mit einer
Temperatur-Anstiegsgeschwindigkeit von
5°C/min
angehoben und das Substrat wurde für 6 Minuten bei 260°C gehalten,
währenddessen
das Zerfallsverhalten der organischen Komponenten kontrolliert wurde.
Danach wurde das vorgebrannte Substrat in einem Förderbandofen
platziert und in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Brenntemperatur
von 850°C
15 Minuten gebrannt um eine Leiterfolie auf dem Substrat zu bilden.
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Die Adhäsionskraft der erhaltenen Leiterfolie
und der elektrische Widerstand der Leiterfolie sind in Tabelle 4
dargestellt.
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Aus den oben dargestellten Ergebnissen
kann abgelesen werden, dass bei den Leiterpasten dieser Erfindung
alle Arten von Glasfritten verwendet werden können, dass jedoch durch Verwendung
einer Glasfritte mit einem thermischen Ausdehnungs-Koeffizienten
nahe dem thermischen Ausdehnungs-Koeffizienten
(α), 76 × 10–7 K–1 des
Aluminiumoxidsubstrats die thermische Schockfestigkeit ausgezeichnet
ist.
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Beispiele 11 bis 15
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Das Hochpolymerkomposit, enthaltend
60 Gew.-% Cu2O wie in Beispiel 1, wurde
mit gemischten Kupferpulvern vermischt, während es so kontrolliert wurde,
dass das Gewichtsverhältnis von
Cu2O in dem Polymerkomposit zu den gemischten
Kupferpulvern 1 bis 12,5 annahm und die Gesamtzugabemenge von Cu2O und der gemischten Kupferpulver 82 Gew.-%
der Leiterpaste annahm. Als gemischte Kupferpulver wurden gemischte
Kupferpulver, erhalten durch Vermischen eines Kupferbasispulvers
mit einer mittleren Partikelgröße von 3 μm, eines
Hilfskupferpulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 1 μm und eines
Kupferhilfspulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm in einem
Mischverhältnis
von 100 : 2 : 4 bzw. gemischte Pulver, erhalten durch Vermischen
eines Kupferbasispulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 5 μm, eines
Kupferhilfspulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 1 μm und eines
Kupferhilfspulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm in einem
Mischverhältnis
von 100 : 2 : 4 verwendet.
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Außerdem wurde als Glaspulver
eine Glasfritte (Partikelgröße 5,2 μm, Erweichungspunkt
600°C, thermischer
Ausdehnungs-Koeffizient
(α) 76,
bleifrei) zu jedem der vorstehenden gemischten Kupferpulver in einer Menge
von 0,2 Gew.-%, 0,5 Gew.-% bzw. 1,0 Gew.-% der Gesamtmenge des Kupferoxids
und der gemischten Kupferpulver zugefügt.
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Nach Dispersion von jeder der Mischungen
in Metacresol als organischem Lösungsmittel
wurde jede Dispersion weiter einheitlich mit einer Tintenwalze vermischt
um je eine braune Leiterpaste bereitzustellen. Der Gehalt an Metacresol
in der erhaltenen Leiterpaste betrug 13 Gew.-%.
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Die Zusammensetzungen der vorstehenden
Leiterpasten sind in Tabelle 5 unten dargestellt.
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Herstellung
der Leiterfolie
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Jede Leiterpaste wurde auf ein Aluminiumoxid-Substrat
unter Verwendung eines Siebs mit 150 mesh aus rostfreiem Stahl bedruckt.
Das bedruckte Substrat wurde in einem Ofen vorgebrannt. In dem Vorbrennschritt
wurde die Temperatur graduell von 80°C mit einer Temperatur-Anstiegsgeschwindigkeit
von 5°C/min
angehoben und das Substrat wurde für 6 Minuten bei 260°C gehalten,
währenddessen
das Zerfallsverhalten der organischen Komponenten kontrolliert wurde.
Danach wurde das vorgebrannte Substrat in einem Förderbandofen
platziert und in einer Stickstoffatmosphäre mit einer Brenntemperatur
von 850°C
15 Minuten gebrannt um eine Leiterfolie auf dem Substrat zu bilden.
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Die Ergebnisse der Messung der Adhäsionskraft
der erhaltenen Leiterfolie, des elektrischen Widerstands der Leiterfolie
und ihrer thermischen Schockfestigkeit, sind in Tabelle 6 unten
dargestellt.
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Bewertungsverfahren
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Die thermische Schockfestigkeit von
jeder Leiterfolie nach dem Brennen wurde durch das folgende Verfahren
gemessen.
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Ein Ni-Au-Belag wurde auf die Leiterfolie
von jedem Substrat aufgebracht, nachdem dieses lötgeschliffen wurde, und das
so behandelte Substrat wurde in einer Atmosphäre von 150°C 30 Minuten stehen gelassen und
dann in einer Atmosphäre
von –55°C für 30 Minuten
und nach weiterer Anwendung von Erwärmungs- und Abkühlschritten
mit 1000 Zyklen. Die Adhäsionskraft
zwischen dem Substrat und der Leiterfolie wurde durch die vorstehende
L-Typ-Schälfestigkeit
bestimmt.
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Vergleichsbeispiel 2
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Wie dargestellt in Tabelle 5 unten
wurde kein Hochpolymerkomposit verwendet, gemischte Kupferpulver,
erhalten durch Vermischen eines Kupferbasispulvers mit einer mittleren
Partikelgröße von 3 μm, eines Kupferhilfspulvers
mit einer mittleren Partikelgröße von 1 μm und eines Kupferhilfspulvers
mit einer mittleren Partikelgröße von 0,5 μm in einem
Mischverhältnis
von 100 : 2 : 4 wurden in einer Menge von 81 Gew.-% der Leiterpaste
verwendet, eine Glasfritte (Partikelgröße 5,2 μm, Erweichungspunkt 600°C, thermischer
Ausdehnkoeffizient (α)
76 × 10–7 K–1,
bleifrei) wurde in einer Menge von 0,2 Gew.-%, 0,5 Gew.-% bzw. 1,0
Gew.-% der gemischten Kupferpulver verwendet und Nylon 11 wurde
in einer Menge von 5 Gew.-% der Leiterpaste verwendet.
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Nach Dispersion von jeder der Mischungen
in Metacresol als organischem Lösungsmittel
wurde die Dispersion weiterhin einheitlich mit einer Tintenwalze
zur Bereitung von je einer braunen Leiterpaste vermischt. Der Gehalt
an Metacresol in der erhaltenen Leiterpaste betrug 14 Gew.-%.
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Eine Leiterfolie wurde auf einem
Substrat wie in den vorstehenden Beispielen gebildet und die Adhäsionskraft
der Leiterfolie und der elektrische Widerstand der Leiterfolie wurden
gemessen.
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 6
unten dargestellt.
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Aus den oben dargestellten Ergebnissen
kann abgelesen werden, dass bei den Leiterpasten dieser Erfindung,
selbst wenn der Gehalt der Glasfritte weniger als 1,0 Gew.-% beträgt, die
Leiterfolie ausreichend an dem Substrat nach dem Brennen anhaftet,
der elektrische Widerstand der Leiterfolie niedrig ist und die Leiterfolie
im Hinblick auf die thermische Schockfestigkeit ausgezeichnet ist.
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Außerdem kann abgelesen werden,
dass bei der Leiterpaste ohne Verwendung eines Hochpolymerkomposits
die Adhäsionskraft
der Leiterfolie niedrig ist.
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Wie im Detail oben beschrieben, führen in
der Leiterpaste der vorliegenden Erfindung die superfeinen Partikel
des Kupferoxids mit Partikelgrößen von
nicht mehr als 100 nm nicht zu einer Abtrennung und Präzipitation
in der Paste durch Wechselwirkung mit dem Polymer und die Leiterpaste
haftet an einem Keramiksubstrat durch Auslösung einer Reaktion aufgrund
der hohen Reaktivität
der superfeinen Partikel zur Bildung einer Leiterfolie mit einer
großen
Adhäsionskraft.
Durch Zugabe der gemischten Kupferpulver mit jeweils unterschiedlichen
mittleren Partikelgrößenbereichen
füllen
außerdem
die Kupferhilfspulver die Leerräume
und Abstände,
gebildet durch Anordnung der Kupferbasispulver, wodurch eine Leiterfolie
ohne innere Defekte und mit einer guten gebrannten Dichtheit erhalten
werden kann.
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Weiterhin kann die Adhäsionskraft
zwischen der Leiterfolie, die gebildet wurde und dem Substrat durch Zugabe
eines Glaspulvers zu der Leiterpaste weiter verbessert werden und
weiterhin, da die Zugabe des Glaspulvers sehr gering ist im Vergleich
mit konventionellen Fällen,
erniedrigt sich der elektrische Widerstand der Leiterfolie und da
keine klare Schicht des Glaspulvers an der Grenzfläche zwischen
der Leiterfolie und dem Substrat gebildet wird, verbessert sich
die thermische Schockfestigkeit. Da das Glaspulver außerdem kein
Blei enthält
oder wenn es dies enthält,
die Bleimenge sehr gering ist, zeigt die Leiterfolie eine ausgezeichnete
Löteigenschaft
und eine Elektrobeschichtungsbehandlung, die für eine Verhinderung der Oxidation
durchgeführt wird,
wie auch für
eine Drahtanbindung, kann in stabiler Weise verwendet werden.
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Weiterhin wird bei dem Herstellungsverfahren
der Leiterfolie dieser Erfindung, da die Leiterpaste auf ein Substrat
beschichtet wird und nach Vorbrennen des Substrats unter Anhebung
der Temperatur, das vorgebrannte Substrat zur Bildung einer Leiterfolie
auf der Oberfläche
des Substrats gebrannt wird, wobei das Vorbrennen die organischen
Komponenten des Polymers und das organische Lösungsmittel verfallen lässt und kontrolliert,
eine Leiterfolie ohne innere Defekte, einer guten gebrannten Dichtheit
und einer hohen Adhäsionskraft
erhalten.
