JP2631010B2 - 厚膜銅ペースト - Google Patents

厚膜銅ペースト

Info

Publication number
JP2631010B2
JP2631010B2 JP8256889A JP8256889A JP2631010B2 JP 2631010 B2 JP2631010 B2 JP 2631010B2 JP 8256889 A JP8256889 A JP 8256889A JP 8256889 A JP8256889 A JP 8256889A JP 2631010 B2 JP2631010 B2 JP 2631010B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
paste
strength
conductor
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP8256889A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02263731A (ja
Inventor
榮一 浅田
一利 浜田
賢司 岡村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shoei Chemical Inc
Original Assignee
Shoei Chemical Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shoei Chemical Inc filed Critical Shoei Chemical Inc
Priority to JP8256889A priority Critical patent/JP2631010B2/ja
Publication of JPH02263731A publication Critical patent/JPH02263731A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2631010B2 publication Critical patent/JP2631010B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、絶縁基板上に密着性の優れた厚膜銅導体を
焼付形成するための、導電性銅ペーストに関する。
従来の技術 電子回路の配線導体やコンデンサ、抵抗等の電極を製
造するための厚膜導体として、近年、N2雰囲気などの不
活性雰囲気中で焼成を行うCu、Ni等の卑金属系が注目さ
れている。特にCuはその物理的、電気的特性からいって
も優れた導体材料であり、貴金属系の代替材料として実
用化されているが、導電性、接着強度等に改善の余地が
ある。特に焼成されたCuとガラス質結合剤からなる導体
上に半田付けし、高温放置試験を行った後の接着強度
(エージング強度)の低下が大きく、信頼性の点で問題
があった。又通常接着強度と半田濡れ性とは相反する性
質であり、接着強度を上げようとする半田濡れ性が損わ
れる傾向がある。従って半田濡れ性を低下させずに接着
強度を改善することも、一つの課題である。更に導体の
薄膜化のため、導体抵抗をより低下させることが望まれ
ている。
接着強度のエージング劣化は、主として高温放置中に
半田の成分であるSnがCu導体膜中に拡散して銅と金属間
化合物を作り、それに伴って電極膜の体積が変化するこ
と、及びCuと半田の接合界面において、機械的強度の弱
いPbが相対的に増加することが原因と考えられている。
実際、焼成膜に空隙が多いほど、Snの拡散が速く、強度
劣化が大きいことも確認されている。このため、Snが侵
入しにくい導体膜を作ることが種々検討されている。例
えば特公昭62−46588号公報にはCu粉末とCu/Cdなどの合
金粉末を併用することにより、半田中のSnの拡散を抑え
てエージング強度の低下を防止することが記載されてお
り、特開昭63−232201号公報では、半田を侵入させる穴
のない緻密な導体膜を得るために、使用する粉末の粒径
や配合量に検討を加えている。
その他特開昭62−184704号公報は、通常のCuとガラス
からなる導体のオーバープリント用として、サイズの異
なる2種の銅粉末を用いた、繰返し焼成に耐え半田付け
性、ボンダビリティの劣化のない、ガラスを含まないタ
イプのCuペーストを開示している。
発明が解決しようとする課題 近年、回路の小形及びコストダウンの要求が強く、電
極や導体パターンの面積をますます小さく、しかも導体
の膜厚を薄くすることが要求されており、このため接着
強度がよく強く、かつ経時劣化が少なく、又導電性もよ
り一層良好なCu導体が望まれている。しかし上記従来技
術を以てしても、いまだ充分満足いく特性のものが得ら
れていないのが現状である。
本発明は、半田濡れ性等他の特性を損うことなく、基
板との接着強度、特にエージング後の接着強度が改善さ
れ、かつ更に導電性の優れた、信頼性の高いCuペースト
を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、(a)比表面積1.5〜2.0m2/gの球状銅粉末
と、(b)比表面積0.3〜0.8m2/gの球状銅粉末と、
(c)ガラス粉末と、(d)有機ビヒクルとからなり、
かつ銅粉末(a)と銅粉末(b)の比が、重量で90:10
〜40:60である厚膜銅ペーストである。又、このペース
トに更に一酸化チタンを配合した厚膜銅ペーストであ
る。
本発明におけるCu粉末の比表面積は、B.E.T.法によっ
て測定した値である。
ガラス、有機ビヒクルは、この種の厚膜導電性ペース
トに通常使用されているものであれば、特に制限はな
い。ガラス粉末の配合量は、Cu粉末の合計100重量部に
対して0.5〜10重量部程度である。
TiOを配合する場合、添加量は、多すぎると半田濡れ
性が悪化する傾向があるので、Cu粉末100重量部に対し
て3.0重量部以下とするのが望ましい。
又本発明のペーストには、更に所望により通常Cuペー
ストに使用される添加剤、例えば酸化ビスマス、酸化
銅、酸化マンガン、酸化バナジウム等を適宜配合しても
よい。
作用 本発明者等は、半田成分の拡散を抑えるため焼成膜の
空隙を減少させること、即ち膜密度の向上を意図し、使
用するCu粉末の充填性について検討した。その結果、前
記2種のCu粉末を用いると、導電性粉末の充填性が向上
し、焼成膜の緻密性が向上することを知見したものであ
る。
この特定の粒度の2種のCu粉末を、特定の量比で組合
わせた本発明のCuペーストを不活性雰囲気中で焼成して
得た導体膜は、極めて緻密であり、半田成分の侵入が少
ない。従って接着強度、特にエージング強度が著しく改
善されるが、同時に導電性、半田濡れ性も向上する。
比表面積1.5〜2.0m2/gの球状Cu粉末(a)は、平均粒
径に換算して0.34〜0.45μmの極めて微細な粉末であ
り、優れた充填性を示すが、一方では吸油量が大きいた
め、ペースト化するために多量のビヒクルを必要とし、
又、比較的低温で焼結が起こるのでビヒクルの除去が不
完全になったり、ガラスの溜りができてブリスタが発生
し易くなり、ガラスも焼成膜表面に残り易い。そこで比
較的サイズの大きい、比表面積0.3〜0.8m2/gの球状Cu粉
末(b)を併用することが必要である。粉末(b)は、
平均粒径にしておよそ0.84〜2.2μmである。(a)と
(b)の重量比が40/60より小さいとエージング強度が
極めて弱くなって実用にならず、抵抗値も増大する。又
90/10より大きいとブリスタが発生し、抵抗値が高く、
半田濡れ性も悪化する。特に(a):(b)が80:20〜5
0:50の範囲が望ましい。
尚、本発明において「球状粉末」とは、真球状のみで
なく、擬球状粉末も含むものである。
又、本発明のCuペーストに一酸化チタンTiOを配合す
ると、接着強度、エージング強度が更に向上する。即ち
TiOは、焼成時、溶融したガラスの流動性を適度に抑制
する作用を有しており、このためガラスが基板側にすべ
て移動せず、適切な量が焼結したCu膜中に保持される。
従って焼成後、膜内部のCu金属層と基板付近のガラス層
の間の部分では、焼結したCu粉末の間にガラス質が緻密
に食込んだ強固な構造が形成され、これにより基板との
接着強度が更に改善されるものと考えられる。又TiO
は、酸素捕捉剤として焼成雰囲気中僅かに存在するO2
量を調節する働きをするので、プロセス感受性を低下さ
せる効果もある。
実施例 各実施例及び比較例で使用したガラスは、次に示す組
成の結晶化ガラスである。
B2O3 20.4重量% ZnO 23.8 〃 Bi2O3 54.3 〃 MoO3 1.2 〃 MnO2 0.1 〃 TiO2 0.2 〃 実施例1 比表面積1.89m2/gのCu粉末(a) 60.0重量部 比表面積0.67m2/gのCu粉末(b) 40.0重量部 ガラス粉末 3.3重量部 有機ビヒクル 16.0重量部 上記組成のペーストを、アルミナ基板上に焼成膜厚が
約15μmとなるように1.5mm×1.5mmのパターンにスクリ
ーン印刷し、140℃で10分乾燥した後、遠赤外線焼成炉
を用いてN2雰囲気中ピーク温度900℃、60分サイクルで
焼成してCu導体を形成し、抵抗値、半田濡れ性、初期接
着強度、エージング強度を測定したところ、それぞれ1.
60Ω/□,191%、2.19kg、2.07kgであった。試験方法は
次の通りである。
半田濡れ性:導体膜上に直径2.0mmの半田ボールを載
せ、230℃で30秒間放置した後の半田ボールの拡がり率
を調べた。
初期接着強度:導体膜に半田めっき銅線をSn−Pb半田で
半田付けした後、このリード線を基板に対して垂直に引
張り、導体が基板から剥離したときの強度を測定した。
エージング強度:半田付け後、150℃で100時間エージン
グした後の接着強度を初期強度と同様にして測定した。
尚、抵抗値は幅0.6mm×長さ60mmのパターンで測定
し、膜厚15μmに換算した値である。
比較例1 Cu粉末(a)、(b)に代えて、比表面積0.5m2/g
(B.E.T.法で測定)のCu粉末100重量部を使用する以外
は、実施例1と同様にしてCuペーストを作製し、アルミ
ナ基板上に焼付けた。得られたCu導体の抵抗値、半田濡
れ性、初期接着強度、エージング強度を測定したとこ
ろ、それぞれ1.73Ω/□、120%、1.45kg、0.80kgであ
った。
実施例1及び比較例1から明らかなように、本発明の
2種の粉末の併用により初期強度、エージング強度とも
に大きく改善され、導電性、半田濡れ性も向上してい
る。
実施例2 比表面積1.89m2/gのCu粉末(a) 80.0重量部 比表面積0.67m2/gのCu粉末(b) 20.0重量部 ガラス粉末 3.3重量部 TiO粉末 0.3重量部 有機ビヒクル 16.7重量部 上記組成のペーストを実施例1と同様にしてアルミナ
基板上に焼付けして、Cu導体を形成した。得られたCu導
体について抵抗値、半田濡れ性、初期接着強度及びエー
ジング強度を測定し、結果を表1に示した。
実施例3〜4 Cu粉末(a)とCu粉末(b)の配合比及びビヒクルの
量を表1の通りとする以外は、実施例2と同様にして、
Cuペーストを作製した。それぞれアルミナ基板上に焼付
けて得られたCu導体について、抵抗値、半田濡れ性、初
期接着強度及びエージング後の接着強度を測定し、結果
を表1に併せて示した。
比較例2 Cu粉末(a)を使用せず、Cu粉末(b)を100重量部
とし、ビヒクルの量を表1の通りとする以外は、実施例
2と同様にしてCuペーストを作製し、アルミナ基板上に
焼付けた。得られたCu導体の特性を表1に示す。
比較例3 Cu粉末(a)を30重量部、Cu粉末(b)を70重量部と
し、ビヒクルの量を表1の通りとする以外は、実施例2
と同様にしてCuペーストを作製し、アルミナ基板上に焼
付けた。得られたCu導体の特性を表1に示す。
比較例4 Cu粉末(b)を使用せず、Cu粉末(a)を100重量
部、ビヒクルの量を表1の通りとする以外は、実施例2
と同様にしてCuペーストを作製し、アルミナ基板上に焼
付けたところ、焼成体表面にブリスタが発生した。特性
を表1に併せて示す。
表1から明らかなように、本発明のCuペーストは、比
較例と比べて初期強度、エージング強度ともに大幅に向
上しており、又導電性、半田濡れ性も極めて優れている
ことがわかる。
実施例5〜7 Cu粉末(a)とCu粉末(b)それぞれの比表面積、配
合比及び他の成分の配合量表2の通りとし、実施例2と
同様にしてCuペーストを作製した。基板上に焼付けして
得られたCu導体の抵抗値、半田濡れ性、初期接着強度及
びエージング強度を表2に示した。いずれも優れたもの
であった。
発明の効果 以上の通り、本発明のCuペーストは、導電性、半田濡
れ性及び基板との接着強度、特に熱エージング後の接着
強度が、従来のものに比べて非常に優れており、又膜厚
が薄くても良好な密着性を示すので、高密度回路用の導
体材料として極めて信頼性の高いものである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)比表面積1.5〜2.0m2/gの球状銅粉末
    と、 (b)比表面積0.3〜0.8m2/gの球状銅粉末と、 (c)ガラス粉末と、 (d)有機ビヒクル とからなり、かつ銅粉末(a)と銅粉末(b)の比が、
    重量で90:10〜40:60である厚膜銅ペースト。
  2. 【請求項2】更に一酸化チタンを配合してなる、請求項
    1に記載された厚膜銅ペースト。
JP8256889A 1989-03-31 1989-03-31 厚膜銅ペースト Expired - Lifetime JP2631010B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8256889A JP2631010B2 (ja) 1989-03-31 1989-03-31 厚膜銅ペースト

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8256889A JP2631010B2 (ja) 1989-03-31 1989-03-31 厚膜銅ペースト

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02263731A JPH02263731A (ja) 1990-10-26
JP2631010B2 true JP2631010B2 (ja) 1997-07-16

Family

ID=13778091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8256889A Expired - Lifetime JP2631010B2 (ja) 1989-03-31 1989-03-31 厚膜銅ペースト

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2631010B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100633846B1 (ko) * 2005-03-23 2006-10-13 삼성전기주식회사 도전성 배선재료, 배선기판의 제조방법 및 배선기판
EP2706538A3 (en) * 2012-09-10 2014-04-23 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC Low firing temperature copper composition
US9799421B2 (en) * 2013-06-07 2017-10-24 Heraeus Precious Metals North America Conshohocken Llc Thick print copper pastes for aluminum nitride substrates
JP6588174B1 (ja) * 2019-01-11 2019-10-09 Jx金属株式会社 セラミックと導体の複合体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02263731A (ja) 1990-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001243836A (ja) 導電性ペースト及びそれを用いた印刷配線板
US20010042854A1 (en) Electroconductive composition and printed circuit board using the same
JP4423832B2 (ja) ガラス組成物およびこれを用いた厚膜ペースト
JP2002100526A (ja) 積層セラミック部品端子電極用導体ペースト
JP2631010B2 (ja) 厚膜銅ペースト
JP4081865B2 (ja) 導体組成物の製造方法
JP2795467B2 (ja) 接着性良好な金属ペースト
JP2973558B2 (ja) チップ型電子部品用導電性ペースト
JP2898121B2 (ja) 導体ぺーストおよび配線基板
JP2649081B2 (ja) 厚膜銅ペースト
JP2550630B2 (ja) 導電性被膜形成用銅ペースト
JPH05128910A (ja) 導体ペースト
JP2931450B2 (ja) 導体ペースト
JP2842711B2 (ja) 回路基板
JPH0349108A (ja) 銅導体組成物
JP2531023B2 (ja) 導電性ペ―スト
JPH0541110A (ja) 導体ペースト
JPH01201090A (ja) セラミック用メタライズ組成物
JPS62195111A (ja) チツプ型積層磁器コンデンサ
JP2001023438A (ja) 導電性ペーストおよびセラミック電子部品
JPH07105719A (ja) 導電性ペーストと抵抗体素子
JP2992958B2 (ja) 低温焼成多層配線基板用導体ペースト
JP2000022294A (ja) 電子部品回路基板
JPH0465010A (ja) 銅導体ペースト
JP2001236826A (ja) 導電性ペースト

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term