JP3017530B2 - 厚膜回路用絶縁ペースト - Google Patents
厚膜回路用絶縁ペーストInfo
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- JP3017530B2 JP3017530B2 JP2327430A JP32743090A JP3017530B2 JP 3017530 B2 JP3017530 B2 JP 3017530B2 JP 2327430 A JP2327430 A JP 2327430A JP 32743090 A JP32743090 A JP 32743090A JP 3017530 B2 JP3017530 B2 JP 3017530B2
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- paste
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- 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
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- 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
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4644—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は厚膜回路用絶縁ペーストに関するもので、さ
らに詳細には、情報機器、コンピューター等の電子回路
に使用される厚膜回路の多層配線のための絶縁ペースト
に関するものである。
らに詳細には、情報機器、コンピューター等の電子回路
に使用される厚膜回路の多層配線のための絶縁ペースト
に関するものである。
（従来技術） 厚膜回路はアルミナ等のセラミック基板表面にAu、Ag
/Pd等の厚膜導体、RuO2などを導電成分とする厚膜抵抗
をスクリーン印刷と、高温での焼成プロセスによって形
成される。
/Pd等の厚膜導体、RuO2などを導電成分とする厚膜抵抗
をスクリーン印刷と、高温での焼成プロセスによって形
成される。
近年、厚膜回路の小形、高密度化の要求が高まり、配
線の多層化が進められている。厚膜多層配線の絶縁層材
料には、一般に結晶化ガラスまたは耐熱性酸化物等のフ
ィラーを含む非晶質ガラスよりなる絶縁ペーストが用い
られる。結晶化ガラスは、セラミック基板上での焼成過
程で結晶化するものであって、その熱膨張係数は、厚膜
回路に最も普通に用いられる96％Al2O3基板の熱膨張係
数より小さいのが普通である。そのため焼成後の基板に
大きな反りが生ずるので、局部的クロス配線や、導体２
層配線に主に用いられる。一方非晶質ガラスとフィラー
の混合系は、ガラス組成やフィラーの種類の選定によ
り、その熱膨張を基板に合致させることが容易なため、
多層配線の絶縁層用により適している。
線の多層化が進められている。厚膜多層配線の絶縁層材
料には、一般に結晶化ガラスまたは耐熱性酸化物等のフ
ィラーを含む非晶質ガラスよりなる絶縁ペーストが用い
られる。結晶化ガラスは、セラミック基板上での焼成過
程で結晶化するものであって、その熱膨張係数は、厚膜
回路に最も普通に用いられる96％Al2O3基板の熱膨張係
数より小さいのが普通である。そのため焼成後の基板に
大きな反りが生ずるので、局部的クロス配線や、導体２
層配線に主に用いられる。一方非晶質ガラスとフィラー
の混合系は、ガラス組成やフィラーの種類の選定によ
り、その熱膨張を基板に合致させることが容易なため、
多層配線の絶縁層用により適している。
（従来技術の問題点） 厚膜回路で最も多く使用されるAg/Pd、Ag/Ptなど、Ag
を含有する導体で形成された多層配線回路では、絶縁層
を挟んで対向する導体間に、直流電圧を印加して高温で
保持すると、Agのイオンマイグレーションにより、絶縁
層の絶縁破壊電圧が低下する現象がある。同一試験条件
でのAgのマイグレーション速度は、結晶化ガラスでは小
さいが、非晶質ガラスでは非常に大きく、フィラーを混
合しても結晶化ガラスに比べると大きいことが判明し
た。このような材料を用いて高密度な多層配線回路を製
作しても、例えば自動車のエンジンルームのような高温
にさらされる場所で使用する場合や、高電圧で使用する
場合には、回路の信頼性が大変問題になる。
を含有する導体で形成された多層配線回路では、絶縁層
を挟んで対向する導体間に、直流電圧を印加して高温で
保持すると、Agのイオンマイグレーションにより、絶縁
層の絶縁破壊電圧が低下する現象がある。同一試験条件
でのAgのマイグレーション速度は、結晶化ガラスでは小
さいが、非晶質ガラスでは非常に大きく、フィラーを混
合しても結晶化ガラスに比べると大きいことが判明し
た。このような材料を用いて高密度な多層配線回路を製
作しても、例えば自動車のエンジンルームのような高温
にさらされる場所で使用する場合や、高電圧で使用する
場合には、回路の信頼性が大変問題になる。
（発明の目的） 本発明は、上記した問題点を解決し、高信頼度の厚膜
多層回路を形成するための絶縁ペーストを提供するもの
である。
多層回路を形成するための絶縁ペーストを提供するもの
である。
この目的を達成するために、従来の非晶質ガラスとフ
ィラーの混合系絶縁ペーストに、結晶性ガラスを混合し
た絶縁ペーストを試作し、Ag/Pd系導体を用いて厚膜コ
ンデンサを形成して、200Vの直流電圧を負荷し、150℃
で長時間保ったのち絶縁破壊電圧を測定したところ、絶
縁破壊電圧の低下が著しく改善されることを見出した。
この絶縁ペーストの焼成膜をＸ線回析で調べたところ、
明らかに結晶性ガラスから析出した結晶が認められ、こ
れが絶縁破壊電圧の低下を抑制したものと考えられる。
ィラーの混合系絶縁ペーストに、結晶性ガラスを混合し
た絶縁ペーストを試作し、Ag/Pd系導体を用いて厚膜コ
ンデンサを形成して、200Vの直流電圧を負荷し、150℃
で長時間保ったのち絶縁破壊電圧を測定したところ、絶
縁破壊電圧の低下が著しく改善されることを見出した。
この絶縁ペーストの焼成膜をＸ線回析で調べたところ、
明らかに結晶性ガラスから析出した結晶が認められ、こ
れが絶縁破壊電圧の低下を抑制したものと考えられる。
（実施例） 以下、実施例につき詳細に説明する。
実施例１ 重量比で、SiO2 54.9％、B2O3 5.0％、CaO7.4％、MgO
2.5％、PbO17.6％、Al2O3 8.4％、Na2O2.6％、K2O1.6％
の組成で、熱膨張係数が72×10-7/℃（25〜300℃）の非
晶質ガラス粉末55％に、フィラーとしてAl2O3 22.5％、
CaZrO3 22.5％を混合し、エチルセルロースのα−ター
ピネオール溶液に分散、混練して作成した絶縁ペースト
に、重量比で、SiO2 35.6％、B2O3 3.1％、CaO16.9％、
ZnO19.2％、Al2O3 11.3％、TiO2 13.9％の組成で、焼成
中にアノーサイトの結晶を析出する結晶性ガラス粉末
（ガラスＡ）を無機固形分全量に対して10、20、30、50
％になるように混合した絶縁ペーストを作成した。
2.5％、PbO17.6％、Al2O3 8.4％、Na2O2.6％、K2O1.6％
の組成で、熱膨張係数が72×10-7/℃（25〜300℃）の非
晶質ガラス粉末55％に、フィラーとしてAl2O3 22.5％、
CaZrO3 22.5％を混合し、エチルセルロースのα−ター
ピネオール溶液に分散、混練して作成した絶縁ペースト
に、重量比で、SiO2 35.6％、B2O3 3.1％、CaO16.9％、
ZnO19.2％、Al2O3 11.3％、TiO2 13.9％の組成で、焼成
中にアノーサイトの結晶を析出する結晶性ガラス粉末
（ガラスＡ）を無機固形分全量に対して10、20、30、50
％になるように混合した絶縁ペーストを作成した。
実施例２ 実施例１と同じ非晶質ガラスとフィラーの混合系絶縁
ペーストに、重量比で、SiO2 35.6％、B2O3 3.1％、SrO
16.9％、ZnO19.2％、Al2O3 11.3％、TiO2 13.9％、の組
成で、焼成中スローソナイトの結晶を析出する結晶性ガ
ラス粉末（ガラスＢ）、重量比で、SiO2 31.5％、B2O3
3.9％、MgO2.5％、CaO3.7％、BaO25.1％、ZnO11.8％、A
l2O3 10.5％、TiO2 11.0％の組成で、焼成中セルシアン
の結晶を析出する結晶性ガラス粉末（ガラスＣ）及び重
量比でSiO2 33.6％、B2O3 3.4％、MgO1.3％、SrO 11.4
％、BaO11.4％、ZnO15.5％、Al2O3 10.9％、TiO2 12.5
％の組成で、焼成中スローソナイトとセルシアンの結晶
を析出する結晶性ガラス粉末（ガラスＤ）をそれぞれ無
機固形分全量に対して10％になるように混合した絶縁ペ
ーストを作成した。
ペーストに、重量比で、SiO2 35.6％、B2O3 3.1％、SrO
16.9％、ZnO19.2％、Al2O3 11.3％、TiO2 13.9％、の組
成で、焼成中スローソナイトの結晶を析出する結晶性ガ
ラス粉末（ガラスＢ）、重量比で、SiO2 31.5％、B2O3
3.9％、MgO2.5％、CaO3.7％、BaO25.1％、ZnO11.8％、A
l2O3 10.5％、TiO2 11.0％の組成で、焼成中セルシアン
の結晶を析出する結晶性ガラス粉末（ガラスＣ）及び重
量比でSiO2 33.6％、B2O3 3.4％、MgO1.3％、SrO 11.4
％、BaO11.4％、ZnO15.5％、Al2O3 10.9％、TiO2 12.5
％の組成で、焼成中スローソナイトとセルシアンの結晶
を析出する結晶性ガラス粉末（ガラスＤ）をそれぞれ無
機固形分全量に対して10％になるように混合した絶縁ペ
ーストを作成した。
実施例３ 重量比で、SiO2 55.6％、B2O3 4.8％、CaO7.5％、MgO
2.5％、BaO4.1％、PbO17.0％、Al2O3 8.5％の組成で、
熱膨張係数が63×10-7/℃（25〜300℃）の非晶質ガラス
粉末55％にフィラーとしてAl2O3 10.5％、SiO2（α−石
英）12.0％、CaZrO3 22.5％を混合し、エチルセルロー
スのα−テルピオネール溶液に分散、混練して作成した
絶縁ペーストに、実施例１の結晶性ガラス粉末（ガラス
Ａ）を無機固形分全量に対して10％になるように混合し
た絶縁ペーストを作成した。
2.5％、BaO4.1％、PbO17.0％、Al2O3 8.5％の組成で、
熱膨張係数が63×10-7/℃（25〜300℃）の非晶質ガラス
粉末55％にフィラーとしてAl2O3 10.5％、SiO2（α−石
英）12.0％、CaZrO3 22.5％を混合し、エチルセルロー
スのα−テルピオネール溶液に分散、混練して作成した
絶縁ペーストに、実施例１の結晶性ガラス粉末（ガラス
Ａ）を無機固形分全量に対して10％になるように混合し
た絶縁ペーストを作成した。
以上の実施例で作成した各々の絶縁ペーストについて
以下の実験を行なった。
以下の実験を行なった。
実験例１ 25.4mm×25.4mm×0.625mmtの96％Al2O3基板上にAg/Pd
＝80/20の導体ペーストを印刷、焼成してコンデンサの
下部電極を形成、この上に前記絶縁ペーストを印刷し、
ピーク温度850℃、10分の条件で焼成した後、さらに絶
縁ペーストを印刷、乾燥しその上に前記導体ペーストを
印刷して、同じ条件で焼成して厚膜コンデンサを作成し
た。このコンデンサの上部電極の面積は60mm2であっ
た。厚膜コンデンサは各々の絶縁ペーストで60個ずつ作
成し、うち30個ずつとり出し並列に接続して上、下電極
間に直流電圧200Vを印加、150℃で500h保持した。残り
の30個ずつと共に個々のコンデンサの絶縁破壊電圧を測
定し、高温負荷試験における絶縁破壊電圧の低下率を求
めた。結果を比較例の場合を含めて表１に示した。ま
た、実施例１の結晶性ガラスを20％混合した場合の、高
温負荷試験前後の絶縁破壊電圧の分布を例として図１に
示す。
＝80/20の導体ペーストを印刷、焼成してコンデンサの
下部電極を形成、この上に前記絶縁ペーストを印刷し、
ピーク温度850℃、10分の条件で焼成した後、さらに絶
縁ペーストを印刷、乾燥しその上に前記導体ペーストを
印刷して、同じ条件で焼成して厚膜コンデンサを作成し
た。このコンデンサの上部電極の面積は60mm2であっ
た。厚膜コンデンサは各々の絶縁ペーストで60個ずつ作
成し、うち30個ずつとり出し並列に接続して上、下電極
間に直流電圧200Vを印加、150℃で500h保持した。残り
の30個ずつと共に個々のコンデンサの絶縁破壊電圧を測
定し、高温負荷試験における絶縁破壊電圧の低下率を求
めた。結果を比較例の場合を含めて表１に示した。ま
た、実施例１の結晶性ガラスを20％混合した場合の、高
温負荷試験前後の絶縁破壊電圧の分布を例として図１に
示す。
実験例２ 80mm×80mm×0.625mmtの96％Al2O3基板に絶縁ペース
トをドクターブレード法で塗布し、ピーク温度850℃、1
0分の条件で焼成し、その上に再度同様に塗布、焼成し
た。この絶縁ペースト塗布面を、表面粗さ計を用いて基
板中心を通るｘ、ｙ方向にスキャンして、図２に示すよ
うな図形から基板の反りを測定した。結果を基板の長さ
1cm当たりに換算して比較例の場合を含めて表１に示し
た。
トをドクターブレード法で塗布し、ピーク温度850℃、1
0分の条件で焼成し、その上に再度同様に塗布、焼成し
た。この絶縁ペースト塗布面を、表面粗さ計を用いて基
板中心を通るｘ、ｙ方向にスキャンして、図２に示すよ
うな図形から基板の反りを測定した。結果を基板の長さ
1cm当たりに換算して比較例の場合を含めて表１に示し
た。
比較例１ 実施例１の非晶質ガラスとフィラー混合ペースト。
比較例２ 実施例１の非晶質ガラスのみのペースト。
比較例３ 実施例３の非晶質ガラスとフィラー混合ペースト。
比較例４ 実施例３の非晶質ガラスのみのペースト。
比較例５ 実施例１及び実施例３の結晶性ガラスのみのペースト
で、結晶化後の熱膨張係数は52×10-7/℃（25〜300℃）
である。
で、結晶化後の熱膨張係数は52×10-7/℃（25〜300℃）
である。
比較例１の絶縁ペーストを用いた厚膜コンデンサの高
温負荷試験前後の絶縁破壊電圧の分布を図３に示した。
温負荷試験前後の絶縁破壊電圧の分布を図３に示した。
表１よりわかるように、高温負荷試験における絶縁破
壊電圧の低下は非晶質ガラス系の比較例に比べて著しく
改善され、比較例５の結晶化ガラスの場合と同様であ
る。また、基板の反りは、非晶質ガラスとフィラーの混
合物の熱膨張係数が基板のそれより大きい（基板の反り
が負になる）ものを使用すれば、結晶性ガラスの混合に
より、絶縁層被覆側がわずかに凸になる好ましい値が得
られている。
壊電圧の低下は非晶質ガラス系の比較例に比べて著しく
改善され、比較例５の結晶化ガラスの場合と同様であ
る。また、基板の反りは、非晶質ガラスとフィラーの混
合物の熱膨張係数が基板のそれより大きい（基板の反り
が負になる）ものを使用すれば、結晶性ガラスの混合に
より、絶縁層被覆側がわずかに凸になる好ましい値が得
られている。
（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば高温、高電圧負
荷の厳しい条件で使用してもAgマイグレーションによる
絶縁特性の劣化がなく、且つ熱膨張をセラミック基板に
容易に適合できるので、安価で高信頼度の高密度厚膜多
層回路が得られる。
荷の厳しい条件で使用してもAgマイグレーションによる
絶縁特性の劣化がなく、且つ熱膨張をセラミック基板に
容易に適合できるので、安価で高信頼度の高密度厚膜多
層回路が得られる。
図１は本発明実施例の絶縁ペーストを用いた厚膜コンデ
ンサの高温負荷試験前後における絶縁破壊電圧の分布
図、図２は絶縁ペーストをセラミック基板に被覆した場
合の基板の反りを測定するため、表面粗さ計でスキャン
した実例図、図３は比較例の絶縁ペーストを用いた厚膜
コンデンサの高温負荷試験前後における絶縁破壊電圧の
分布図である。
ンサの高温負荷試験前後における絶縁破壊電圧の分布
図、図２は絶縁ペーストをセラミック基板に被覆した場
合の基板の反りを測定するため、表面粗さ計でスキャン
した実例図、図３は比較例の絶縁ペーストを用いた厚膜
コンデンサの高温負荷試験前後における絶縁破壊電圧の
分布図である。
Claims (2)
- 【請求項１】無機成分が非晶質ガラス粉末と結晶性物質
のフィラーを基本成分とし、これに、焼成時に結晶が析
出する結晶性ガラス粉末を混合したものよりなる厚膜回
路用絶縁ペーストにおいて、非晶質ガラスとフィラーの
混合物の熱膨張係数が使用するセラミック基板の熱膨張
係数より大きい値を有することを特徴とする厚膜回路用
絶縁ペースト。 - 【請求項２】結晶性ガラスは、焼成時に主結晶としてス
ローソナイト（SrAl2Si2O8）及びセルシアン（BaAl2Si2
O8）のいずれか、またはこれらの２種以上の混合物から
なる結晶を析出することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の厚膜回路用絶縁ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2327430A JP3017530B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 厚膜回路用絶縁ペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2327430A JP3017530B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 厚膜回路用絶縁ペースト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04198039A JPH04198039A (ja) | 1992-07-17 |
| JP3017530B2 true JP3017530B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=18199085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2327430A Expired - Fee Related JP3017530B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 厚膜回路用絶縁ペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017530B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0811696B2 (ja) * | 1993-04-22 | 1996-02-07 | 日本電気株式会社 | 多層ガラスセラミック基板とその製造方法 |
| JP2836536B2 (ja) * | 1995-08-25 | 1998-12-14 | 松下電器産業株式会社 | 誘電体フィルタ及びこれを実装した実装体 |
| JP4044178B2 (ja) | 1997-09-08 | 2008-02-06 | 田中貴金属工業株式会社 | 脱臭装置および脱臭方法 |
| JP4994052B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-08-08 | 京セラ株式会社 | 基板およびこれを用いた回路基板 |
| JP4935248B2 (ja) * | 2006-08-30 | 2012-05-23 | 株式会社デンソー | 混成集積回路装置、および混成集積回路装置の製造方法 |
| JP6963413B2 (ja) * | 2017-05-27 | 2021-11-10 | 日本山村硝子株式会社 | 封止用ガラス組成物 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP2327430A patent/JP3017530B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04198039A (ja) | 1992-07-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |