JP2006344582A - マイクロ波用途におけるltccテープ用厚膜導体ペースト組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、導電性金粉末、1種または複数のガラスフリットまたはセラミック酸化物組成物、および有機ベヒクルを含む厚膜導体組成物に関する。本発明は、LTCC(低温共焼成セラミック)テープに使用される組成物であり、かつ多層電子回路の製作のための組成物と、高周波マイクロエレクトロニクス用途に使用される組成物をさらに対象とする。
【選択図】なし
Description
本発明の無機成分は、(1)導電性金属粉末、ならびに(2)1種または複数のガラスフリット、遷移金属酸化物、遷移金属酸化物の前駆体、およびこれらの混合物から選択される無機バインダーを包含する。特定用途での所望の特性を満足させるために、必要に応じてその他の任意選択の無機相をこの組成物に添加することができる。
一般に、厚膜組成物は、適切な電気的機能特性をこの組成物に付与する機能性相を含む。この機能性相は、この組成物を形成する機能性相の坦体としての役割を果たす有機媒体に分散した電気的機能性粉末を含む。この組成物を焼成して、有機相をバーンアウトさせ、無機バインダー相を活性化させ、電気的機能特性を付与する。焼成前に、印刷部分を乾燥して揮発性溶媒を除去する。「有機物」、「有機媒体」または「有機ベヒクル」は、厚膜組成物のポリマーまたは樹脂成分、ならびに溶媒および界面活性剤など少量のその他の有機成分を記述するために用いられる用語である。
従来、導電性組成物は鉛またはカドミウム含有フリットをベースにしていた。ガラス組成物から鉛を除去して現在の毒性および環境規制に適合させると、所望の軟化および流れ特性を実現し、同時に濡れ性、熱膨張、外観および性能の要求基準を満足させるために使用できるバインダーの種類が限定される恐れがある。
通常、無機成分を機械的な混合によって有機媒体に分散させて、印刷のために適切な粘度およびレオロジーを有する「ペースト」と呼ばれる粘稠な組成物を形成する。有機媒体として多種多様な不活性液体を使うことができる。この媒体のレオロジー特性は、固形分の安定な分散、スクリーン印刷のための適当な粘度およびチキソトロピー、許容しうる未焼成「グリーン」強度、基板とペースト固形分との適当な濡れ性、良好な乾燥速度、ならびに良好な焼成およびバーンアウト特性を含めて、組成物に良好な適用性を付与するものでなければならない。通常、有機媒体は、1種または複数のポリマーを1種または複数の溶媒に溶解した溶液である。さらに、少量の界面活性剤などの添加剤を有機媒体の一部とすることもできる。この目的で最も頻繁に用いられるポリマーはエチルセルロースである。ポリマーのその他の例としては、エチルヒドロキシエチルセルロース、ウッドロジン、エチルセルロースとフェノール樹脂の混合物、低級アルコールのポリメタクリレートが挙げられ、エチレングリコールモノアセテートのモノブチルエーテルも使用することができる。厚膜組成物において最も広く使用されている溶媒は、エステルアルコールおよびα−もしくはβ−テルピネオールなどのテルペン、またはこれらとケロセン、フタル酸ジブチル、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアテタート、ヘキシレングリコール、ならびに高沸点アルコールおよびアルコールエステルなどの他の溶媒との混合物である。さらに、基板上に塗布された後に急速硬化を促進するための揮発性液体をビヒクルに含有させることもできる。所望の粘度および揮発性の要求性能を得るために、これらおよび他の溶媒を様々に組み合わせて配合する。
本発明の導体組成物を、グリーンテープ(商標)低温共焼成セラミック(LTCC)などの未硬化のセラミック材料および他の様々なペースト成分と併せて使用して、多層電子回路を形成することができる。グリーンテープ(商標)は、通常、多層電子回路用の誘電体または絶縁材料として使用される。グリーンテープ(商標)のシートの各コーナーに、実際の回路寸法よりやや大きいサイズに位置決め孔を打ち抜く。多層回路の様々な層を電気的に接続するために、ビアホールをグリーンテープ(商標)に形成する。通常これは機械パンチングで行うが、任意の適切な方法を用いることができる。例えば、鋭く焦点を合わせたレーザを用いて蒸発させて、グリーンテープ(商標)にビアホールを形成することができる。
ワイヤーボンディング
部品は、150および300μmのボンディングフィンガーと、より大きなボンディングパッドが得られるようにパターン化した。これらのパターン化部品を共焼成し、それぞれHughes2460またはK&S4124ボンダーを使用して、25および50μmの金ワイヤーでボンディングした。試験中、ボンドは、ボンドフィンガーの中央ならびにボンドフィンガーの縁部に近いところに置いた。これは、メタライゼーションがボンディングまたはボンドプルテスト中に浮き上がる傾向が無いかどうかを観察するために行ったものである。
0 ボールの下での金属−基板分離
1 ボールでのボンド−金属分離
2 ボールのトップでの破断
3 ワイヤーの破断
4 ボンドのヒールでの破断
5 ヒールでのボンド−金属分離
6 ヒールの下での金属−基板分離
場合により、タイプ2、3または4のボンド故障のみが観察される。金属の基板からの分離(タイプ0、6)は、接着の問題であることを示唆するものである。ボンドのメタライゼーションからの分離は、ボンディング性またはボンドアクセプタンスの問題であることを示唆するものである。実施例A〜Fでは、タイプ0、1、5または6の故障モードは観察されなかった。
Claims (16)
- マイクロ波用途で使用する厚膜導電性組成物であって、
a)金粉末と、
b)(1)ガラスフリット、(2)遷移金属酸化物および(3)遷移金属酸化物の前駆体、ならびに(4)これらの混合物から選択される1種または複数の無機バインダーと、
c)有機媒体と
を含み、
前記無機バインダーが無鉛・無カドミウムであることを特徴とする組成物。 - 前記無機バインダーが、全厚膜組成物に対して、3重量パーセントまでの量で存在することを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 全厚膜組成物に対して0〜2.0重量パーセントの範囲の前記ガラスフリットを含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記遷移金属酸化物が、全厚膜組成物の0.2〜0.6重量パーセントの範囲で存在することを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記金粉末が、全厚膜組成物に対して60〜90重量パーセントの範囲で存在することを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 全厚膜組成物に対して0〜3重量パーセントの範囲の銀粉末をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 低温共焼成セラミックテープと相容性であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記ガラスフリットが、350〜800℃の範囲の軟化点を有することを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 多層回路を形成する方法であって、
a)グリーンテープの複数の層にビアのパターン化アレイを形成するステップと、
b)ステップ(a)の1つまたは複数の前記グリーンテープ層のビアに、厚膜組成物を充填するステップと、
c)ステップ(b)の任意のまたはすべての前記ビア充填グリーンテープ層の表面上に、パターン化厚膜機能性層を印刷するステップと、
d)ステップ(c)の前記グリーンテープ層の最も外側の表面上に、請求項1の厚膜組成物のパターン化層を印刷するステップと、
e)ステップ(d)の前記印刷グリーンテープ層を積層して、未焼成グリーンテープで分離された複数の未焼成相互接続機能性層を含む集合体を形成するステップと、
f)ステップ(e)の前記集合体を共焼成するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - ステップ(c)の前記厚膜機能性層が、マイクロ波用途で使用する厚膜導電性組成物であって、
a)金粉末と、
b)(1)ガラスフリット、(2)遷移金属酸化物および(3)遷移金属酸化物の前駆体、ならびに(4)これらの混合物から選択される1種または複数の無機バインダーと、
c)有機媒体と
を含み、
前記無機バインダーが無鉛・無カドミウムである組成物であることを特徴とする請求項9に記載の方法。 - 多層回路を形成する方法であって、
a)グリーンテープの複数の層にビアのパターン化アレイを形成するステップと、
b)ステップ(a)の1つまたは複数の前記グリーンテープ層の前記ビアに、厚膜組成物を充填するステップと、
c)ステップ(b)のいくつかのまたはすべての前記ビア充填グリーンテープ層の表面上に、パターン化厚膜機能性層を印刷するステップと、
d)ステップ(c)の前記印刷グリーンテープ層を積層して、未焼成グリーンテープで分離された複数の未焼成相互接続機能性層を含む集合体を形成するステップと、
e)ステップ(d)の前記集合体上に、請求項1の厚膜組成物の少なくとも1つのパターン化層を印刷するステップと、
f)ステップ(e)の前記集合体および1つまたは複数のパターン化層を共焼成するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - ステップ(c)の前記厚膜機能性層が、マイクロ波用途で使用する厚膜導電性組成物であって、
a)金粉末と、
b)(1)ガラスフリット、(2)遷移金属酸化物および(3)遷移金属酸化物の前駆体、ならびに(4)これらの混合物から選択される1種または複数の無機バインダーと、
c)有機媒体と
を含み、
前記無機バインダーが無鉛・無カドミウムである組成物であることを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 請求項9または11のいずれか一項に記載の方法によって形成されたことを特徴とする多層回路。
- 請求項1の組成物を含む多層回路であって、前記組成物を処理して、前記有機媒体を除去し、前記無機バインダーを焼結させることを特徴とする多層回路。
- 高周波送受信モジュールまたはレーダーを形成することを特徴とする請求項1に記載の組成物の使用。
- アンテナ、フィルター、バルン、ビームフォーマー、I/O、結合器、ビアフィードスルー、EM結合フィードスルー、ワイヤボンド接続、および伝送路から選択されるマイクロ波回路部品を形成するための使用であることを特徴とする請求項1に記載の組成物の使用。
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