JP2001143527A

JP2001143527A - 導電ペースト及びそれを用いたセラミック配線基板

Info

Publication number: JP2001143527A
Application number: JP24853699A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kodera; 英司小寺; Hitoshi Nagura; 等名倉; Hironori Sato; 裕紀佐藤; Shigeru Taga; 茂多賀
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【目的】１０００℃以下で焼成可能なガラスセラミッ
クからなる基板に、密着強度、ハンダ耐熱性、基板との
焼成マッチングに優れ、導体損失を低減した表層導体を
同時焼成にて形成したセラミック配線基板を提供する。【構成】ガラスセラミックからなる未焼成のセラミッ
クグリーンシート上に、銀および白金からなる導電成分
と、モリブデン、タングステン、二酸化マンガン、二酸
化ケイ素、酸化銅からなるフィラー成分とを含む導電ペ
ーストを用いて表層配線を形成した後、１０００℃以下
の温度にて前記の未焼成のセラミックグリーンシートと
前記銀／白金表層配線とを同時焼成したセラミック配線
基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスセラミックから
なるセラミック配線基板等に用いられる導電ペースト及
びそれを用いたセラミック配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化・高性能化に伴
い、電子部品や配線基板に要求される小型化や電気的特
性への要求は厳しくなりつつある。従来より、電子部品
や配線基板を小型化する方法としては、配線や絶縁層を
順次印刷・焼成していく印刷多層技術や、導電ペースト
で配線を印刷形成したセラミックグリーンシートを積層
して同時焼成する多層配線化技術がある。

【０００３】しかし、同時焼成による多層配線化技術で
は、絶縁体としてアルミナやチタン酸鉛等の焼成温度が
１０００℃以上のセラミック材料を用いるため、配線材
料にはタングステンやパラジウムといった融点が１００
０℃以上の高融点金属を用いる必要があった。これらの
高融点金属は導体抵抗が高いため、導体中を流れる電気
信号の損失（いわゆる導体損失）が大きいといった欠点
があり、電気特性への市場の要求を満たすことができな
くなってきている。

【０００４】そこで近年は、更なる市場の要求特性に応
えるために、導体抵抗が低い銀、金、銅等を導体材料に
使用可能で、かつ、１０００℃以下で焼成可能な低温焼
成材料を用いた配線基板や電子部品が種々開発されてい
る。特に銀は導体抵抗が低く、銅と異なり酸化雰囲気中
でも焼成可能なことから、はやくから低温焼成材料との
同時焼成技術が検討・開発されており、その結果、セラ
ミック配線基板の電気的特性は向上した。

【０００５】しかし、銀はハンダにくわれやすかった
り、銀イオンがマイグレーションして配線間が短絡す
る、といった信頼性の問題があるため、そのまま銀を配
線基板の表層配線として用いることはできなかった。基
板のハンダ実装時や集積回路チップ実装時に発生するハ
ンダくわれ対策として、一般には銀配線の表面にニッケ
ルメッキ等を施すが、酸やアルカリ等の薬液による前処
理が導体の基板への密着強度を下げたり、メッキ工程の
追加によるコスト高といった問題をもたらす。

【０００６】銀導体のハンダくわれや銀イオンのマイグ
レーションを解決するためには、銀に耐熱性の高いパラ
ジウム又は白金を添加した銀／パラジウム導体又は銀／
白金導体を用いるのが有効である。銀／パラジウムは、
パラジウム濃度が５〜３０％の組成において、銀／白金
は、白金濃度が０．１〜５％の組成において、厚膜法に
よるポストファイヤメタライズとしてよく用いられてい
る。尚、「厚膜法によるポストファイヤ」とは、焼成済
みの基板に導電ペーストを印刷して配線を形成した後、
基板の焼成温度以下の温度で導体を焼き付けることをい
う。

【０００７】厚膜法によるポストファイヤにて表層配線
を形成する技術としては、以下のような例がある。特開
平４−８８０６７号公報には、銀／パラジウムにマンガ
ンの酸化物と酸化クロムとガラスフリットを添加した導
電ペーストが開示されている。それによって、表層配線
の高温エージング後の密着強度やハンダぬれ性を向上す
る効果が得られている。特公平６−５０７０５号公報に
は、銀に二酸化ケイ素とガラスフリットを添加した導電
ペーストが開示されている。それによって、表層配線の
密着強度やハンダくわれ性を向上する効果が得られてい
る。特公平５−１４３６３号公報には、銀に酸化ビスマ
スと酸化銅と二酸化マンガンとガラスフリットを添加し
た導電ペーストが開示されている。それによって、表層
配線の密着強度やハンダくわれ性を向上する効果が得ら
れている。しかし、これらはいずれも厚膜法によるポス
トファイヤであるため、その分工数が増えてコスト高に
なる。また、ガラスフリットは焼成中に軟化して導体粒
子間に溜まるため、ハンダに導体表面を一層くわれると
ガラスの浮いた導体層が露出してハンダをはじく問題が
ある。更には、銀／パラジウムは導体抵抗が高いため表
層配線において電気信号の導体損失が大きい問題があ
る。

【０００８】コスト低減をするために、銀系表層配線を
基板と同時焼成で形成する技術が検討された。上記の厚
膜法と異なり、同時焼成法による例はあまり多く見られ
ない。特開平９−１９８９１９号公報及び特開平９−７
４２５６号公報には、銀に五酸化二バナジウムを添加し
た導電ペーストを用いて、表層配線の密着強度やハンダ
ぬれ性や基板の反りを改善した基板が開示されている。
また、特公平５−７４１６６号公報には、銀、パラジウ
ム、白金等の貴金属にモリブデン、タングステンを添加
した導電ペーストが開示されている。表層配線のハンダ
ぬれ性を改善する効果が得られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】表層配線の導体抵抗を
下げ、且つ、耐ハンダ特性を向上させたセラミック配線
基板を得る目的で、単に銀／白金のみを用いて表層配線
を形成しても、．配線導体の初期密着強度が低い、
．１５０℃の高温下放置によるエージング試験による
強度劣化が著しい、．２６０℃の高温ハンダによる耐
熱試験によるハンダくわれが発生する、．同時焼成時
に基板と銀／白金導体との焼成タイミングのミスマッチ
による基板の反りが発生する、といった様々な問題が発
生する。

【００１０】上記及びの原因は以下のように推察さ
れる。すなわち、基板と銀／白金導体との接合が、焼成
中に基板から銀／白金導体へ熱拡散したガラス成分によ
ってのみ行われているため、機械的或いは熱的な作用に
よりガラス接合構造が容易に破壊されるからである。ま
た、同時焼成に用いる導体ペーストにガラスフリットを
添加すると、焼成時に配線導体上にガラスが浮いてしま
うため、ガラスフリットレスにする必要がある。したが
って、機械的或いは熱的な作用により容易に破壊されな
い接合構造を形成する添加物が必要となる。

【００１１】上記の原因は以下のように推察される。
すなわち、銀に耐熱性の高い白金を添加して耐熱性を向
上させたとはいえ、単にそれだけでは２６０℃の高温下
での銀のハンダ中への拡散を抑制することができないか
らである。したがって、銀のハンダ中への拡散を抑制す
る効果を有する添加物が必要となる。

【００１２】上記の原因は以下のように推察される。
すなわち、銀の粒成長自体は２００〜３００℃程度の低
温域から進行しているため、軟化点が５００℃以上のガ
ラスセラミックからなる基板の焼成収縮とタイミングを
合致することが難しいからである。したがって、銀の焼
成収縮のタイミングを基板の焼成収縮に近づける効果を
有する添加物が必要となる。

【００１３】本発明は、上記従来の諸問題を解決するも
のであり、表層配線に銀／白金を用いて未焼成のセラミ
ックと同時焼成しても、配線導体の初期密着強度、ハン
ダぬれ性、高温放置エージングによる劣化特性、２６０
℃のハンダ耐熱性、基板の反りといった評価項目に優れ
た特性が得られる導電ペーストとそれを用いたセラミッ
ク配線基板を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１は、銀／白金１
００重量部に対して二酸化マンガンを０．２〜１重量
部、酸化銅を０．２〜１重量部、二酸化ケイ素を０．３
〜１重量部、モリブデン及びタングステンの金属粉末を
３〜５．６重量部含有することを特徴とする導電ペース
トを要旨とする。

【００１５】該導電ペーストが奏する具体的な効果は以
下のようである。．二酸化マンガンの添加により表層
配線の２６０℃の高温下でのハンダ耐熱性を向上でき
る。．二酸化ケイ素の添加により表層配線の１５０℃
高温放置エージング特性を向上できる。．酸化銅の添
加により表層配線の初期密着強度を向上できる。．モ
リブデン及びタングステンの金属粉末の添加により基板
の反りを低減できる。．ガラスフリットを一切含まな
いため、ハンダぬれ性が良好である。

【００１６】請求項２は、銀／白金１００重量部に対し
て二酸化マンガンを０．２〜１重量部、酸化銅を０．２
〜１重量部、ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ²／ｇ以
上で、且つ、１次粒子の平均径が５〜５０ｍμｍで、且
つ、純度が９９．８％以上の二酸化ケイ素を０．３〜１
重量部、モリブデン及びタングステンの金属粉末を３〜
５．６重量部含有することを特徴とする導電ペーストを
要旨とする。

【００１７】該導電ペーストが奏する具体的な効果は以
下のようである。．二酸化マンガンの添加により表層
配線の２６０℃の高温下でのハンダ耐熱性を向上でき
る。．所定の物性値を有する微粉末状の二酸化ケイ素
の添加により表層配線の１５０℃高温放置エージング特
性をより効果的に向上できる。１５０℃高温放置エージ
ング時においては、ハンダ（例えば、錫／鉛共晶ハン
ダ）に含まれる錫が銀／白金の粒界を移行して、配線部
と絶縁部のガラスフリットによるガラス接合界面をアタ
ックして、ガラス接合構造を破壊するため、エージング
特性が劣化することが知られている。そこで、所定の物
性値を有する微粉末状の二酸化ケイ素を用いることで、
錫の移行を抑制し、１５０℃高温放置エージング特性を
より効果的に向上できる。．酸化銅の添加により表層
配線の初期密着強度を向上できる。．モリブデン及び
タングステンの金属粉末の添加により基板の反りを低減
できる。．ガラスフリットを一切含まないため、ハン
ダぬれ性が良好である。

【００１８】請求項３は、ホウケイ酸鉛系ガラスをガラ
ス主成分とするガラスセラミックからなる絶縁部と、銀
を主成分とする配線部からなるセラミック配線基板であ
って、該配線部の少なくとも一部が、銀／白金１００重
量部に対して二酸化マンガンを０．２〜１重量部含有す
る銀／白金で構成されることを特徴とするセラミック配
線基板を要旨とする。

【００１９】銀／白金１００重量部に対して二酸化マン
ガンを０．２〜１重量部含有する銀／白金で構成される
配線部を有するセラミック配線基板は、配線部の信頼性
とコスト低減に優れるメリットがある。また、ガラスフ
リットを一切含まないため、ハンダぬれ性を良好にでき
る。ホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成分とするガラス
セラミックは焼成時の収縮挙動が比較的安定しており、
配線導体との焼成収縮差をあわせ込みやすいメリットが
ある。特には、ガラスの軟化点が６５０〜７８０℃の範
囲にあるホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成分とするガ
ラスセラミックが好ましい。

【００２０】請求項４は、ホウケイ酸鉛系ガラスをガラ
ス主成分とするガラスセラミックからなる絶縁部と、銀
を主成分とする配線部からなるセラミック配線基板であ
って、該配線部の少なくとも一部が、銀／白金１００重
量部に対して二酸化マンガンを０．２〜１重量部、酸化
銅を０．２〜１重量部、二酸化ケイ素を０．３〜１重量
部、モリブデン及びタングステンの金属粉末を３〜５．
６重量部含有する導電ペーストを用いて形成したセラミ
ック配線基板を要旨とする。

【００２１】銀／白金に二酸化マンガン、二酸化ケイ
素、酸化銅、モリブデン及びタングステンの金属粉末を
添加した導電ペーストを用いてホウケイ酸鉛系ガラスを
ガラス主成分とするガラスセラミックからなる未焼成基
板上に配線を形成し、同時焼成することで、配線導体の
初期密着強度、高温放置エージングによる劣化特性、２
６０℃のハンダ耐熱性、基板の反りといった諸問題を解
決し、信頼性とコスト低減に優れたセラミック配線基板
を提供できる。ホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成分と
するガラスセラミックは焼成時の収縮挙動が比較的安定
しており、配線導体との焼成収縮差をあわせ込みやすい
メリットがある。特には、ガラスの軟化点が６５０〜７
８０℃の範囲にあるホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成
分とするガラスセラミックが好ましい。

【００２２】請求項５は、ホウケイ酸鉛系ガラスをガラ
ス主成分とするガラスセラミックからなる絶縁部と、銀
を主成分とする配線部からなるセラミック配線基板であ
って、該配線部の少なくとも一部が、銀／白金１００重
量部に対して二酸化マンガンを０．２〜１重量部、酸化
銅を０．２〜１重量部、ＢＥＴ法による比表面積が５０
ｍ²／ｇ以上で、且つ、１次粒子の平均径が５〜５０ｍ
μｍで、且つ、純度が９９．８％以上の二酸化ケイ素を
０．３〜１重量部、モリブデン及びタングステンの金属
粉末を３〜５．６重量部含有する導電ペーストを用いて
形成したことを特徴とするセラミック配線基板を要旨と
する。

【００２３】銀／白金に二酸化マンガン、所定の物性値
を有する微粉末状の二酸化ケイ素、酸化銅、モリブデン
及びタングステンの金属粉末を添加した導電ペーストを
用いてホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成分とするガラ
スセラミックからなる未焼成基板上に配線を形成し、同
時焼成することで、配線導体の初期密着強度、高温放置
エージングによる劣化特性、２６０℃のハンダ耐熱性、
基板の反りといった諸問題を解決し、信頼性とコスト低
減に優れたセラミック配線基板を提供できる。特には、
所定の物性値を有する微粉末状の二酸化ケイ素の添加に
より、表層配線の１５０℃高温放置エージング特性をよ
り効果的に向上できる。ホウケイ酸鉛系ガラスをガラス
主成分とするガラスセラミックは焼成時の収縮挙動が比
較的安定しており、配線導体との焼成収縮差をあわせ込
みやすいメリットがある。特には、ガラスの軟化点が６
５０〜７８０℃の範囲にあるホウケイ酸鉛系ガラスをガ
ラス主成分とするガラスセラミックが好ましい。

【００２４】請求項３乃至請求項５にいうセラミック配
線基板の例としては、積層型のＬＣフィルタ、カプラ
（方向性結合器）、ローパスフィルタ内蔵カプラ、電力
分配器、バラン（平衡−不平衡変換素子）、ミキサーモ
ジュール基板、ＰＬＬモジュール基板、ＶＣＯ（電圧制
御形発振器）、ＴＣＸＯ（温度補償形水晶発振器）等の
いわゆる電子部品が挙げられる。通常の共晶ハンダを用
いた実装工程を経ても十分な信頼性を有するセラミック
配線基板が得られる。鉛レスの高融点ハンダを用いたハ
ンダ実装工程にも十分対応可能である。

【００２５】上記電子部品以外の適用例としては、フリ
ップチップ接続方式の集積回路チップを電気的に接続す
るための電極パッド群を備えたセラミック配線基板が挙
げられる。具体的には、Ｃ４（Controlled Collapse
Chip Connection）法を用いた、いわゆるＣ４パッケー
ジ、ＣＳＰ（Chip Size Package）等が挙げられる。
これらのパッケージに抵抗、コンデンサ、インダクタの
うち少なくとも1つを一体化してモジュール化したもの
であっても良い。集積回路チップの接続に、通常の共晶
ハンダを用いた実装工程を経ても十分な信頼性を有する
セラミック配線基板が得られる。また、鉛レスの高融点
ハンダ、或いは金スズを用いた集積回路チップ実装工程
にも十分対応可能である。

【００２６】

【実施例】以下に、実施例によって本発明を詳しく説明
する。尚、本発明の実施の形態は以下に記載する構成に
のみ限定されるものではない。

【００２７】（１）セラミックグリーンシートの製作以下の方法により、セラミック配線基板用のセラミック
グリーンシートの製作を行なった。

【００２８】セラミック原料として、軟化点が６７８℃
のホウケイ酸鉛ガラス粉末（組成：ＳｉＯ₂（４９
％）、Ａｌ₂Ｏ₃（５％）、Ｂ₂Ｏ₃（５％）、Ｎａ₂Ｏ
（２．５％）、Ｋ₂Ｏ（１．５％）、ＣａＯ（５％）、
ＰｂＯ（３２％））と市販のα−アルミナ粉末（住友化
学製Ａｌ−Ｓ４３Ａ）を用意した。有機バインダーと
しては、メタクリル酸エチル系のアクリル樹脂を用意し
た。

【００２９】次に、アルミナ製のポットに、上記のガラ
ス粉末とアルミナ粉末とを重量比で１：１、総量で１ｋ
ｇとなるように秤量して入れた。さらに溶剤としてＭＥ
Ｋ（メチルエチルケトン）を２００ｇ、上記のアクリル
樹脂を１００ｇ、可塑剤としてＤＯＰ（ジオクチルフタ
レート）を５０ｇ、分散剤を５ｇ、上記のポットに入
れ、１０時間混合した。こうしてセラミックグリーンシ
ート成形用のスラリーを得た。このスラリーを用いて、
公知のドクターブレード法を用いてシート厚み０．４ｍ
ｍのセラミックグリーンシートを得た。

【００３０】（２）銀／白金導電ペーストの製作導電成分として、銀粉末（平均粒径３μｍ）９８重量部
と白金粉末（平均粒径０．２μｍ）２重量部、バインダ
ー成分として、エチルセルロース５重量部とブチルカル
ビトール１５重量部と、二酸化マンガン（平均粒径１μ
ｍ）、酸化銅（平均粒径１μｍ）と、二酸化ケイ素（Ｂ
ＥＴ法による比表面積３８０ｍ²／ｇ、１次粒子の平均
径７ｍμｍ、純度が９９．８％以上）、セラミックグリ
ーンシートに用いたホウケイ酸鉛系ガラスフリット（平
均粒径２．５μｍ）、モリブデン（平均粒径２．５μ
ｍ）及びタングステン（平均粒径０．６μｍ）とを表１
及び表２に記載の量比で配合し、これらの混合物を三本
ロールミルを用いて混練して導電ペーストを調製した。

【００３１】（３）評価基板の製作上記（１）で製作したセラミックグリーンシートを４枚
積層圧着し、積層体を製作した。積層体の最上層に上記
（２）で製作した導電ペーストを用いて、焼成後に２ｍ
ｍ□になる所定の大きさで表層配線をスクリーン印刷法
にて形成した。その後、大気雰囲気中で最高保持温度８
４０℃で焼成を行った。得られた評価基板の寸法は、５
０ｍｍ□×厚み１．３５ｍｍであった。一基板上には、
２ｍｍ□×厚み２０μｍの表層配線が１００個形成され
ている。

【００３２】（４）基板の反りの測定上記（３）で製作した評価基板の銀／白金配線に発生す
るうねり量を、表面粗度計を用いて測定し、基板の「反
り」として評価した。具体的には、表面粗度計を用いて
表層配線上を評価基板の対角線に沿ってトレースして得
られた凹凸量から表層配線の厚みを差し引いた数値をい
う。反りの値としては、４０μｍ未満のものを合格とし
た。表１においては実測値を示した。表２においては４
０μｍ未満の合格したものを「○」で示した。結果を表
１及び表２に併記した。

【００３３】（５）ハンダぬれ性試験上記（３）で製作した評価基板を２３０℃に加熱・溶融
した錫／鉛共晶ハンダ浴に５秒間浸漬し、表層導体上に
ハンダをのせた。銀／白金配線の面積に対するハンダの
面積比を画像処理機を用いて求めた。銀／白金配線の面
積に対するハンダの面積比が９５％以上のものを合格と
した。結果を表１及び表２に併記した。

【００３４】（６）ハンダ耐熱試験上記（３）で製作した評価基板を２６０℃に加熱・溶融
した錫／鉛共晶ハンダ浴に１０秒間浸漬し、表層導体上
にハンダをのせる作業を繰り返し行い、1回目、３回
目、５回目の浸漬後のハンダぬれの状態を確認した。ハ
ンダが十分にぬれた状態を合格として「○」、配線がハ
ンダにくわれてなくなった状態を不合格として「×」と
した。３回以上もったものを合格とした。結果を表１及
び表２に併記した。

【００３５】（７）密着強度試験上記（３）で製作した評価基板を２３０℃に加熱・溶融
した錫／鉛共晶ハンダ浴に５秒間浸漬し、表層導体上に
ハンダをのせた。ハンダののった表層配線に直径０．５
ｍｍのニッケルメッキ付き銅線をハンダ付けし、基板面
の法線方向に２０ｍｍ／分の速度でリードプルテスター
で引っ張り、表層導体と基板間での破断発生時の強度を
初期強度として測定した。残りの評価基板を大気雰囲気
中で１５０℃に加熱した恒温槽に入れてエージングを行
った。５０時間経過後及び５００時間経過後にそれぞれ
取り出し、初期強度と同様にリードプルテスターで引っ
張り、表層導体と基板間での破断発生時の強度を測定し
た。尚、初期強度は３．９ｋｇｆ／２ｍｍ□以上、エー
ジング５０時間経過後の密着強度は２．２ｋｇｆ／２ｍ
ｍ□以上、エージング５００時間経過後の密着強度は
１．０ｋｇｆ／２ｍｍ□以上が合格である。結果を表１
及び表２に併記した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】表１は、請求項２に記載の発明に対応する
結果である。本発明の実施例である試料番号２乃至試料
番号６及び試料番号１６の結果を見ると、反りが３６μ
ｍ以下、ハンダぬれ性が９５〜１００％、ハンダ耐熱性
が３〜５回、初期密着強度が３．９４〜４．４３ｋｇｆ
／２ｍｍ□、エージング５０時間後の密着強度が２．２
８〜２．８８ｋｇｆ／２ｍｍ□、エージング５００時間
後の密着強度が１．０５〜１．２８ｋｇｆ／２ｍｍ□
と、全ての項目において十分合格レベルであった。

【００３９】一方、二酸化マンガンの添加量が０．１重
量部の比較例である試料番号１を見ると、反りが４０μ
ｍ、ハンダ耐熱性が１回、初期密着強度が３．５８ｋｇ
ｆ／２ｍｍ□、エージング５０時間後の密着強度が２．
１０ｋｇｆ／２ｍｍ□、エージング５００時間後の密着
強度が０．８６ｋｇｆ／２ｍｍ□と、合格基準を下回る
結果となった。二酸化マンガンの添加量が０．２重量部
未満では十分な特性が得られないことがわかる。

【００４０】また、二酸化マンガンの添加量が１．２重
量部の比較例である試料番号７を見ると、ハンダぬれ性
が７０％で不合格で、他の評価項目は合格であった。こ
れは二酸化マンガンの添加量が１．０重量部を越えると
表層配線上に二酸化マンガンが浮いてハンダぬれ性を低
下させたものと推察される。

【００４１】ガラスフリット添加した比較例である試料
番号８乃至試料番号１１をみると、ハンダぬれ性が３０
〜７５％、ハンダ耐熱性がすべて１回目で不合格と、特
にハンダ関係で劣る結果となった。表層配線上にガラス
フリットが浮きあがっているため、ハンダぬれ性やハン
ダ耐熱性が著しく劣化したものと推察される。

【００４２】酸化ビスマスを添加した比較例である試料
番号１２乃至試料番号１４をみると、添加量が増えるに
つれてハンダぬれ性やハンダ耐熱性が劣化していくこと
がわかる。酸化ビスマスは二酸化マンガンと異なり、表
層配線上に浮きあがりやすいものと推察される。また、
エージング５００時間後の密着強度も１．０ｋｇｆ／２
ｍｍ□未満であり、エージング劣化も大きいことがわか
る。

【００４３】尚、試料番号１５乃至試料番号１７は、二
酸化マンガン添加系に対するモリブデン及びタングステ
ンの添加量の影響を調べたものである。添加量が３重量
部以下の試料番号１５を見ると、反りが１３０μｍとか
なり大きくなっている。モリブデン及びタングステンの
添加量の効果は主に反りに利いていることが分かる。一
方、添加量が５．６重量部以上の試料番号１７を見る
と、エージング５００時間後の密着強度が１．０ｋｇｆ
／２ｍｍ□未満である。添加量が必要以上に多いと、エ
ージング劣化に利いてくることがわかる。

【００４４】表２は、請求項１及び請求項３に記載の発
明に対応する結果である。実施例である試料番号１８乃
至試料番号２２及び試料番号２４乃至試料番号２６を見
ると、反りが４０μｍ未満、ハンダぬれ性が９５〜１０
０％、ハンダ耐熱性が３〜５回、初期密着強度が４．３
５〜４．８９ｋｇｆ／２ｍｍ□、エージング５０時間後
の密着強度が３．１１〜３．７６ｋｇｆ／２ｍｍ□、エ
ージング５００時間後の密着強度が１．３５〜２．２４
ｋｇｆ／２ｍｍ□と、全ての項目において十分合格レベ
ルであった。

【００４５】尚、実施例である試料番号２４乃至試料番
号２６と比較例である試料番号２７は、酸化銅の添加量
の影響を調べた結果である。酸化銅の添加量が増えるに
つれてハンダぬれ性及びハンダ耐熱性が劣化していくこ
とがわかる。全ての特性を合格するには、酸化銅の添加
量は１．０重量部以下にする必要があることがわかる。

【００４６】試料番号２３は、二酸化ケイ素の添加量が
１．０重量部を越える比較例である。ハンダぬれ性が７
５％、ハンダ耐熱性が１回と、ハンダ関係の特性が劣る
結果となった。これは、二酸化ケイ素の添加量が１．０
重量部を越えると表層配線の上に二酸化ケイ素が浮いた
状態となってハンダ特性を劣化させるものと推察され
る。

【００４７】試料番号２８乃至試料番号３０は、ガラス
フリットを添加した比較例である。ガラスフリットの添
加量が増えるにつれて、やはりハンダぬれ性及びハンダ
耐熱性が劣化していくことがわかる。尚、エージング５
００時間後の密着強度もかなり劣化しているが、これは
ガラスフリットによるガラス結合層がエージング時の加
熱によって強度劣化を促進したものと推察される。

【００４８】試料番号３１乃至試料番号３５は白金添加
量を０〜５重量部の間で変化させた結果である。白金無
添加の比較例である試料番号３１では、ハンダぬれ性及
びハンダ耐熱性について大きく劣る結果となった。一
方、白金添加量が０．１〜５重量部の実施例である試料
番号３２乃至試料番号３５では、全ての評価項目におい
て良好な結果を示した。ハンダ特性については、耐熱性
の高い白金を添加した効果が如実に表れている。尚、白
金添加量を５重量部以上にしない理由は、銀／白金の焼
成温度が銀と比較して１００℃以上上がってしまい焼け
なくなるからである。また、高価な白金を多く用いるこ
とによるコスト高も問題となる。したがって、白金添加
量は通常０．１〜５重量部、特性上及びコスト上のバラ
ンスを考えると、０．５〜３重量部の範囲が好ましい。

【００４９】本発明の導電ペーストを用いたセラミック
配線基板を応用してマイクロ波回路チップを作成するこ
とができる。

【００５０】次に、本発明を適用したマイクロ波回路チ
ップの一例としてのローパスフィルタ内蔵カプラと、そ
れを構成するインダクタンス回路及びキャパシタンス回
路について説明する。

【００５１】図１は、携帯電話機に用いられるローパス
フィルタ内蔵カプラを示す概略図である。図１に示すよ
うに、ローパスフィルタ内蔵カプラ１０は、８層の絶縁
基板１２を積層して構成される。各絶縁基板１２は、上
記実施例１の絶縁基板の表面などに必要な回路要素を形
成したものである。ローパスフィルタ内蔵カプラ１０の
サイズは、長さ３．２ｍｍ、幅１．６ｍｍ、高さ１．３
ｍｍである。図１は概略図であり、縦方向の縮尺と横方
向の縮尺とは同一でなないことに留意されたい。ローパ
スフィルタ内蔵カプラ１０の両側面に形成された６つの
凹部１１には、１つの層の回路要素と他の層の回路要素
とを電気的に接続するための層間導体としての配線１３
が設けられている。配線１３は、本発明の導電ペースト
を用いて形成した銀／白金で構成されている。尚、配線
１３以外の内層導体は銀から構成されている。導体抵抗
をより低く抑えて、伝送ロスを低減する趣旨である。

【００５２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１に示す
ローパスフィルタ内蔵カプラの積層基板のうち、インダ
クタンス回路が設けられた基板とキャパシタンス回路が
設けられた基板とを示す図である。

【００５３】図２（ａ）に示す絶縁基板１２ａには、イ
ンダクタンス回路１４ａ及び１４ｂと、層間導体として
のバイアホール導体１６と、該バイアホール導体１６と
電気的に接続されたコンタクト領域１８とが形成されて
いる。図２（ｂ）に示す絶縁基板１２ｂには、キャパシ
タンス回路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃが形成され、絶縁
基板１２ｃには、キャパシタンス回路２２が形成されて
いる。

【００５４】図２（ａ）に示すインダクタンス回路１４
ａ及び１４ｂと、コンタクト領域１８とは、絶縁基板１
２ａの上に積層される絶縁基板の回路要素と電気的に接
続され、バイアホール導体１６は、絶縁基板１２ａの下
に積層される絶縁基板の回路要素と電気的に接続され
る。図２（ｂ）に示すキャパシタンス回路２０ａ、２０
ｂ及び２０ｃとキャパシタンス回路２２との間で形成さ
れる静電容量により、キャパシタンスが形成される。

【００５５】次に、上述のローパスフィルタ内蔵カプラ
１０の製造方法を、図３を参照して説明する。図３は、
図２（ｂ）に示す絶縁基板１２ｃを９個取りするセラミ
ックグリーンシートの平面図である。グリーンシート３
０の上面には、キャパシタンス回路を形成するための銀
ペーストからなる回路パターン３２がスクリーン印刷に
より形成されている。図３において、点線３４は各絶縁
基板を形成する際の切断線を示している。この点線３４
に沿って、図１に示す凹部１１を形成するための通孔３
６がパンチにより打ち抜かれている。

【００５６】各絶縁基板１２に図２（ａ）及び図２
（ｂ）に示すような必要な回路パターンを形成したもの
を８層積層し、次に、通孔３６の内壁面に本発明の銀／
白金導電ペーストをスクリーン印刷法で印刷する。次
に、図３に示す点線３４に沿って切断を行う。次に、絶
縁基板を構成するグリーンシート及び回路パターンを構
成する銀／白金導電ペーストを同時に焼成する。これに
より、図１に示すローパスフィルタ内蔵カプラが得られ
る。

【００５７】図４は、本発明が適用されたパワーアンプ
を示す一部切欠断面図である。図４に示すように、パワ
ーアンプ４０は、４層の絶縁基板４２ａ〜４２ｄを積層
して構成されるが、積層基板４１の中央部にはキャビテ
ィ４４が設けられている。キャビティ４４の領域におけ
る絶縁基板４２ｃ、４２ｄは２層構造をなしている。こ
のキャビティ４４を規定する絶縁基板４２ｂ上には、集
積回路が作りつけられた半導体チップ４６が本発明の銀
／白金導体を介して金／錫ロー材を用いて搭載されてい
る。キャビティ４４を取り囲むステップ部４８と半導体
チップ４６とは、ボンディングワイヤ５０により電気的
に接続されている。最上層である第４層の絶縁基板４２
ｄ上には、抵抗等のチップ部品５２が本発明の銀／白金
導体を介してハンダ実装により取り付けられている。積
層基板４１の内部には、銀からなる配線層５４やバイア
ホール導体５６が設けられている。

【００５８】次に、上記パワーアンプの製造方法につい
て説明するが、はじめに、該パワーアンプに用いられる
積層基板の製造方法について説明する。

【００５９】上述の実施例１と同様に、グリーンシート
（厚み０．１５ｍｍ）を作成し、１００ｍｍ×１００ｍ
ｍの大きさに切断したものを準備する。各層のグリーン
シートには、内層用の回路パターンを銀の導電ペース
ト、表層用の回路パターンを本発明の銀／白金の導電ペ
ーストを用いてスクリーン印刷法によりマトリックス状
に印刷し、また、下から３層目及び４層目となるシート
には、ステップ部４８及びキャビティ４４を形成するた
めの通孔をマトリックス状に形成する。次に、回路パタ
ーンが印刷されたグリーンシートを積層して、グリーン
シートと回路を形成する銀及び／又は白金導電ペースト
を同時焼成する。焼成した大型積層基板を図６〜図８に
示す。

【００６０】図６に示すように、大型積層基板６０は、
互いに直交するＸ方向及びＹ方向に拡がる多数のチップ
領域６２からなり、点線で示す切断線６４で切断するこ
とにより、１つの積層基板６０から多数個のパワーアン
プ用基板を作ることができる。

【００６１】図７は、図６に示す線VII−VIIに沿った断
面図である。図７に示すように、縁部を除く積層基板の
長さは６３ｍｍであり、１つのチップ領域の長さは７ｍ
ｍである。また、積層基板６０全体の長さは７５ｍｍで
ある。

【００６２】図８は、図７に示す部分Ｓの拡大図であ
る。図８に示すように、積層基板６０は、層Ｌａ、Ｌ
ｂ、Ｌｃ及びＬｄからなる。各層には、金属配線、パッ
ド等を形成するために銀メタライズ層が設けられる。層
Ｌａの下面には、本発明の銀／白金メタライズ層が設け
られ、上面には銀メタライズ層が設けられる。層Ｌｂ、
層Ｌｃ及び層Ｌｄの上面には本発明の銀／白金メタライ
ズ層が設けられる。また、層Ｌａの下面と、層Ｌｂ、Ｌ
ｃ及びＬｄの露出部には、メタライズ層を覆うようにし
て絶縁のためのセラミックコートが形成される。このよ
うに、積層基板６０は、銀及び／又は白金のメタライズ
層が設けられた絶縁基板を、複数枚積層したものを焼成
したものであるが、上述したように、絶縁基板の組成を
本発明の範囲内とすることにより、該絶縁基板が導体層
と物性的にマッチングするため、上記のような大型積層
基板６０を作成しても焼成後の積層基板に反りや変形は
殆どない。

【００６３】次に、集積回路及びチップ部品を実装し、
図示しない電磁シールド用メタルキャップが取り付けら
れる。その後、図６に示す点線６４で切断する。これに
より、１つの基板から多数のパワーアンプ部品が得られ
る。

【００６４】図４に示すパワーアンプは、図５に示す従
来のパワーアンプに比べて小型化している。これは、従
来のパワーアンプ用基板は１層の基板４１０からなるの
で、基板表面にしか配線及び回路要素を設けることがで
きないため、大きな面積が必要であったためである。本
発明が適用された積層基板では基板内部に配線及び必要
であれば回路要素を設けることができるため、従来より
もコンパクトなパワーアンプが得られる。

【００６５】以上のように、本発明の銀／白金メタライ
ズ層を有する積層基板は、大型であっても反りや変形が
ないことが特徴である。たとえば、上記７５ｍｍ×７５
ｍｍの４層の大型積層基板６０における焼成後の反りは
４０μｍ以下である。従って、このような大型の積層基
板を用いて、パワーアンプを高い生産効率で作ることが
できる。また、パワーアンプを小型化することができ
る。

【００６６】なお、上記実施例では、本発明が適用され
る回路構成として、ローパスフィルタ内蔵カプラとパワ
ーアンプについて説明したが、本発明はローパスフィル
タ、ハイパスフィルタ等のフィルタ回路、その他のマイ
クロ波回路に応用することができる。

【００６７】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。

【００６８】

【発明の効果】以上のように、本発明の導電ペーストを
用いれば、ホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成分とする
ガラスセラミックからなる基板に、密着強度、ハンダ耐
熱性、基板との焼成マッチングに優れ、導体損失を低減
した表層配線を容易に同時焼成にて形成することができ
る。かかる導電ペーストを用いたセラミック配線基板
は、ハンダ実装等の実装工程で優れた信頼性を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用された、携帯電話に用
いられるローパスフィルタ内蔵カプラを示す概略図であ
る。

【図２】図１に示すローパスフィルタ内蔵カプラの積層
基板を示す斜視図であり、（ａ）は、インダクタンス回
路が設けられた基板を示し、（ｂ）は、キャパシタンス
回路が設けられた基板を示す。

【図３】図２（ｂ）に示す絶縁基板を９個取りするセラ
ミックグリーンシートの平面図である。

【図４】本発明が適用されたパワーアンプを示す一部切
り欠き断面図である。

【図５】従来のパワーアンプの側面図である。

【図６】本発明が適用された大型積層基板を示す斜視図
である。

【図７】図６に示す線VII−VIIに沿う断面図である。

【図８】図７に示す領域Ｓの拡大図である。

【符号の説明】

１０−−−ローパスフィルタ内蔵カプラ１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ−−−絶縁基板１３−−−銀／白金導体１４ａ，１４ｂ−−−インダクタンス回路２０ａ，２０ｂ，２０ｃ−−−キャパシタンス回路２２−−−キャパシタンス回路３０−−−グリーンシート３２−−−回路パターン３４−−−切断線４０−−パワーアンプ４１−−−積層基板４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ−−−絶縁基板５４−−−銀配線層５６−−−バイアホール銀導体６０−−−大型積層基板６２−−−チップ領域６４−−−切断線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多賀茂愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 4E351 AA07 BB01 BB31 CC12 CC22 DD05 DD17 DD20 DD31 DD33 DD52 EE02 EE10 EE12 EE13 GG04 GG06 GG15 GG16 5G301 DA03 DA09 DA12 DA14 DA23 DA33 DA42 DD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銀／白金１００重量部に対して二酸化マ
ンガンを０．２〜１重量部、酸化銅を０．２〜１重量
部、二酸化ケイ素を０．３〜１重量部、モリブデン及び
タングステンの金属粉末を３〜５．６重量部含有するこ
とを特徴とする導電ペースト。
【請求項２】銀／白金１００重量部に対して二酸化マ
ンガンを０．２〜１重量部、酸化銅を０．２〜１重量
部、ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ²／ｇ以上で、且
つ、１次粒子の平均径が５〜５０ｍμｍで、且つ、純度
が９９．８％以上の二酸化ケイ素を０．３〜１重量部、
モリブデン及びタングステンの金属粉末を３〜５．６重
量部含有することを特徴とする導電ペースト。
【請求項３】ホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成分と
するガラスセラミックからなる絶縁部と、銀を主成分と
する配線部からなるセラミック配線基板であって、該配線部の少なくとも一部が、銀／白金１００重量部に
対して二酸化マンガンを０．２〜１重量部含有する銀／
白金で構成されることを特徴とするセラミック配線基
板。
【請求項４】ホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成分と
するガラスセラミックからなる絶縁部と、銀を主成分と
する配線部からなるセラミック配線基板であって、該配線部の少なくとも一部が、銀／白金１００重量部に
対して二酸化マンガンを０．２〜１重量部、酸化銅を
０．２〜１重量部、二酸化ケイ素を０．３〜１重量部、
モリブデン及びタングステンの金属粉末を３〜５．６重
量部含有する導電ペーストを用いて形成したことを特徴
とするセラミック配線基板。
【請求項５】ホウケイ酸鉛系ガラスをガラス主成分と
するガラスセラミックからなる絶縁部と、銀を主成分と
する配線部からなるセラミック配線基板であって、該配線部の少なくとも一部が、銀／白金１００重量部に
対して二酸化マンガンを０．２〜１重量部、酸化銅を
０．２〜１重量部、ＢＥＴ法による比表面積が５０ｍ²
／ｇ以上で、且つ、１次粒子の平均径が５〜５０ｍμｍ
で、且つ、純度が９９．８％以上の二酸化ケイ素を０．
３〜１重量部、モリブデン及びタングステンの金属粉末
を３〜５．６重量部含有する導電ペーストを用いて形成
したことを特徴とするセラミック配線基板。