JP2649081B2 - 厚膜銅ペースト - Google Patents
厚膜銅ペーストInfo
- Publication number
- JP2649081B2 JP2649081B2 JP1075167A JP7516789A JP2649081B2 JP 2649081 B2 JP2649081 B2 JP 2649081B2 JP 1075167 A JP1075167 A JP 1075167A JP 7516789 A JP7516789 A JP 7516789A JP 2649081 B2 JP2649081 B2 JP 2649081B2
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- JP
- Japan
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- conductor
- paste
- powder
- tio
- strength
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
Landscapes
- Conductive Materials (AREA)
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。
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。又通常接着強度とは半田濡れ性は相反する性
質であり、接着強度を上げようとすると半田濡れ性が損
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。
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。又通常接着強度とは半田濡れ性は相反する性
質であり、接着強度を上げようとすると半田濡れ性が損
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。
銅導体の接着強度、特にエージング強度の向上のた
め、従来より種々の検討がなされている。例えば特公昭
61−51361号公報には、導電性組成物にBi2O3とZnOを添
加することにより半田濡れ性、強度を改善することが示
されている。又特公昭62−46588号公報は、合金粉末を
併用することにより接着強度の低下を抑制しており、特
開昭63−232201号公報では使用する粉末の粒径や配合量
に検討を加えている。
め、従来より種々の検討がなされている。例えば特公昭
61−51361号公報には、導電性組成物にBi2O3とZnOを添
加することにより半田濡れ性、強度を改善することが示
されている。又特公昭62−46588号公報は、合金粉末を
併用することにより接着強度の低下を抑制しており、特
開昭63−232201号公報では使用する粉末の粒径や配合量
に検討を加えている。
更に特開昭63−131405号公報にはCuとガラスからなる
CuペーストにFeO、MnO、V2O3、Cr2O3、CeO2、Sb2O3、As
2O3、NiO、SnO、Cu2Oなどの多原子価金属の低次酸化物
を添加することにより、Cu粉末の表面酸化を抑えて、半
田濡れ性を改善することも記載されている。
CuペーストにFeO、MnO、V2O3、Cr2O3、CeO2、Sb2O3、As
2O3、NiO、SnO、Cu2Oなどの多原子価金属の低次酸化物
を添加することにより、Cu粉末の表面酸化を抑えて、半
田濡れ性を改善することも記載されている。
特開昭63−15866号公報は、二酸化チタンTiO2を添加
した、レーザ穿孔されたスルーホール内壁との密着性の
良好なCuペーストを開示している。
した、レーザ穿孔されたスルーホール内壁との密着性の
良好な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、回路の小形化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
着強度がより強く、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。
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
着強度がより強く、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更に改
善された、信頼性の高いCuペーストを提供することを目
的とする。
板との接着強度、特にエージング後の接着強度が更に改
善された、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、銅粉末と、ガラス粉末と、一酸化チタン
と、有機ビヒクルとからなる厚膜銅ペースト、及び一酸
化チタンの配合量が、Cu粉末100重量部に対して3.0重量
部以下である請求項１に記載された厚膜銅ペーストであ
る。
と、有機ビヒクルとからなる厚膜銅ペースト、及び一酸
化チタンの配合量が、Cu粉末100重量部に対して3.0重量
部以下である請求項１に記載された厚膜銅ペーストであ
る。
Cu粉末、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100重量部に対
して0.5〜10重量部程度である。
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100重量部に対
して0.5〜10重量部程度である。
尚、本発明のペーストには、更に酸化ビスマス、酸化
銅、酸化マンガン、酸化バナジウムなど、通常のCuペー
ストに使用される添加剤を適宜配合してもよい。
銅、酸化マンガン、酸化バナジウムなど、通常のCuペー
ストに使用される添加剤を適宜配合してもよい。
作用 Cuペーストに一酸化チタンTiOを配合することによ
り、半田濡れ性、導電性をほとんど低下させることなく
接着強度、特にエージング強度が著しく向上する。
り、半田濡れ性、導電性をほとんど低下させることなく
接着強度、特にエージング強度が著しく向上する。
TiOは、Cuペーストを焼成する際、溶融したガラスの
流動性を適度に抑制する作用を有すると考えられる。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。従って焼成後は、ガラス質
が導体膜の表面付近には少なく、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金属−ガラスマトリ
ックス構造が形成され、ガラス層と金属層の接触面積が
大きく、しかも両者が強固に接着している理想的な導体
膜構造となる。
流動性を適度に抑制する作用を有すると考えられる。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。従って焼成後は、ガラス質
が導体膜の表面付近には少なく、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金属−ガラスマトリ
ックス構造が形成され、ガラス層と金属層の接触面積が
大きく、しかも両者が強固に接着している理想的な導体
膜構造となる。
これにより、導体表面の半田濡れ性や導電性にはほと
んど影響を与えることなく、基板との接着強度が大きく
改善され、特に焼成後に熱エージングを受けても従来に
比して強度の劣化が起こりにくい、非常に優れたCu導体
膜が形成される。又膜厚が薄い場合にも、このような構
造を容易に作るので、接着強度の大きい導体を形成する
ことができる。
んど影響を与えることなく、基板との接着強度が大きく
改善され、特に焼成後に熱エージングを受けても従来に
比して強度の劣化が起こりにくい、非常に優れたCu導体
膜が形成される。又膜厚が薄い場合にも、このような構
造を容易に作るので、接着強度の大きい導体を形成する
ことができる。
しかもTiOは、酸素捕捉剤として焼成雰囲気中に僅か
に存在するO2の量を調節する働きをし、プロセス感受性
を低下させる効果もある。従ってTiO2を配合しても効果
はない。尚、TiOは焼成後は一部TiO2やTi2O3に変化する
ことが確認されている。
に存在するO2の量を調節する働きをし、プロセス感受性
を低下させる効果もある。従ってTiO2を配合しても効果
はない。尚、TiOは焼成後は一部TiO2やTi2O3に変化する
ことが確認されている。
TiOの配合量は、粒度が小さく充填性に富むCu粉末を
使用したときは、焼結体の構造が緻密になり、膜中の空
隙が小さくなるため、必要とするガラスの量が減り、Ti
Oも少なくてすむが、嵩の大きいCu粉末を使用すると、C
uの焼結体の空隙も大きくなるため、ガラスの必要量が
増加し、十分な効果を得るためにはTiOも多く配合しな
くてはならない。しかし、TiOは多すぎると半田ぬれ性
が悪化する傾向がでてくるので、添加量はCu粉末100重
量部に対して3.0重量部以下が望ましい。
使用したときは、焼結体の構造が緻密になり、膜中の空
隙が小さくなるため、必要とするガラスの量が減り、Ti
Oも少なくてすむが、嵩の大きいCu粉末を使用すると、C
uの焼結体の空隙も大きくなるため、ガラスの必要量が
増加し、十分な効果を得るためにはTiOも多く配合しな
くてはならない。しかし、TiOは多すぎると半田ぬれ性
が悪化する傾向がでてくるので、添加量はCu粉末100重
量部に対して3.0重量部以下が望ましい。
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。
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 平均粒径1.2μｍ（B.E.T.法で測定）のCu粉末 100.0重量部 ガラス粉末 6.0重量部 TiO粉末 0.5重量部 有機ビヒクル 11.0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、次の試験を行った。結果を
表１に示した。
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、次の試験を行った。結果を
表１に示した。
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。
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。
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。
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。
し、膜厚15μｍに換算した値である。
実施例２〜３ TiOの配合量をそれぞれ1.0重量部、1.5重量部とする
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導体について抵抗
値、半田濡れ性、初期接着強度、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。
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導体について抵抗
値、半田濡れ性、初期接着強度、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１ TiOを配合しない以外は実施例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
導体の特性を表１に示す。
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。
表１から明らかなように、TiOを添加することにより
初期強度、エージング強度ともに著しく改善され、しか
も導電性、半田濡れ性にはほとんど影響がない。
初期強度、エージング強度ともに著しく改善され、しか
も導電性、半田濡れ性にはほとんど影響がない。
実施例４ 平均粒径0.8μｍ（B.E.T.法で測定）のCu粉末 100.0重量部 ガラス粉末 3.3重量部 TiO粉末 0.2重量部 有機ビヒクル 16.0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２に示した。
基板上に焼付して、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２に示した。
実施例５〜７ TiOの配合量を表２の通りとする以外は実施例４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２に併せて示した。
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２に併せて示した。
比較例２ TiOを配合しない以外は実施例４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。
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３〜７ TiOの代わりに表２に示される金属酸化物を使用する
以外は、実施例５と同様にしてCuペーストを作製した。
アルミナ基板上に焼付けして得られたCu導体の特性を、
表２に併せて示す。
以外は、実施例５と同様にしてCuペーストを作製した。
アルミナ基板上に焼付けして得られたCu導体の特性を、
表２に併せて示す。
表２から明らかなように、TiOを添加した本発明のCu
ペーストは、添加しない比較例２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いる。又、従来使用
されているCu2O、NiO、Mn3O4、CoO等の金属の低次酸化
物やPbOなどを添加した場合と比較しても、極めて優れ
ていることがわかる。
ペーストは、添加しない比較例２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いる。又、従来使用
されているCu2O、NiO、Mn3O4、CoO等の金属の低次酸化
物やPbOなどを添加した場合と比較しても、極めて優れ
ていることがわかる。
発明の効果 以上の通り、本発明のCuペーストは、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。
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)
- 【請求項１】銅粉末と、ガラス粉末と、一酸化チタン
と、有機ビヒクルとからなる厚膜銅ペースト。 - 【請求項２】一酸化チタンの配合量が、Cu粉末100重量
部に対して3.0重量部以下である請求項１に記載された
厚膜銅ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1075167A JP2649081B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 厚膜銅ペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1075167A JP2649081B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 厚膜銅ペースト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02256106A JPH02256106A (ja) | 1990-10-16 |
| JP2649081B2 true JP2649081B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=13568374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1075167A Expired - Lifetime JP2649081B2 (ja) | 1989-03-29 | 1989-03-29 | 厚膜銅ペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2649081B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7303854B2 (en) | 2003-02-14 | 2007-12-04 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Electrode-forming composition for field emission type of display device, and method using such a composition |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH067487B2 (ja) * | 1984-04-20 | 1994-01-26 | 松下電器産業株式会社 | 有機電解質電池 |
| JPS6315866A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | Copal Co Ltd | 厚膜ペ−スト用導電性組成物 |
-
1989
- 1989-03-29 JP JP1075167A patent/JP2649081B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02256106A (ja) | 1990-10-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |