JP3237497B2 - 導電ペースト並びにそれを用いた導電体及びセラミック基板 - Google Patents
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Description
導電材料、特にスルーホール導通用の導電材料として有
用な導電ペースト、並びにそれを用いた導電体及びセラ
ミック基板に関する。
通の形成は、図1(a)の断面図に示すように,金型又
はレーザーなどで直径0.3〜0.5mmに穴開けされ
たスルーホール2の部分にAg/Pd、Ag/Ptなど
の導電ペーストをスクリーン印刷法などで塗布した後、
焼成してスルーホール2の側壁に厚膜の導体3を形成し
て行なっていた。
の要求にともない、スルーホール穴径も直径0.1mm
程度に微細化し、図1(b)の断面図に示すように、ス
ルーホール内部に導電ペーストを充填する方式に移行し
つつある。
成される電極は、抵抗値が低く、耐マイグレーション性
などの信頼性に優れるCu電極が主流となりつつある。
このCu電極は還元雰囲気中で焼成して形成される。
u電極を使用し、スルーホール内部の導体にAg/Pd
又はAg/Ptを使用した場合、スルーホール内部の導
体とセラミック基板表面の電極が同時焼成できず歩留り
が悪くなるなどの問題点がある。このため、スルーホー
ル内部の導体をCu電極とする要求が高まってきてい
る。
0.1mm程度のスルーホールにCuペーストを充填し
焼成した場合、ペーストの焼成収縮によるスルーホール
内部の導体の切れ{図2(a)}、導体−スルーホール
側壁間の剥離{図2(b)}などの発生によって、スル
ーホール導通の歩留りや信頼性が低下するという問題点
を有していた。
の導電材料として用いたとき、特に焼成によるスルーホ
ール内部の導体の切れや導体−スルーホール側壁間の剥
離を防いでスルーホールの導通歩留りや導通信頼性を向
上させることができる導電ペースト、並びにそれを用い
た導電体及びセラミック基板を提供することにある。
め、本発明のスルーホール導通用導電ペーストは、Cu
粉末、Ni粉末、ガラスフリット及び有機ビヒクルから
なり、Cu粉末及びNi粉末の全量に対するNi粉末量
が1〜20重量%であり、かつ、Cu粉末、Ni粉末及
びガラスフリットの全量に対するガラスフリット量が1
〜40重量%であることを特徴とする。
ルーホール導電体は、Cu、Ni及びガラスからなり、
Cu粉末及びNi粉末の全量に対するNi粉末量が1〜
20重量%であり、かつ、Cu粉末、Ni粉末及びガラ
スフリットの全量に対するガラスフリット量が1〜40
重量%である混合焼成体からなることを特徴とする。
ラミック基板は、Cu、Ni及びガラスからなり、Cu
粉末及びNi粉末の全量に対するNi粉末量が1〜20
重量%であり、かつ、Cu粉末、Ni粉末及びガラスフ
リットの全量に対するガラスフリット量が1〜40重量
%である混合焼成体からなるスルーホール導電体を備え
ていることを特徴とする。
にそれを用いた導電体及びセラミック基板について、そ
の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
して、平均粒子径1、3及び5μmのCu粉末と、平均
粒子径3μmのNi粉末を用意した。又、Pb3 O4 、
SiO2 、H3 BO3 及びZnOを混合し、高温で溶融
させた後急冷してガラス化した。その後、得られたガラ
スを粉砕して、PbO−SiO2 −B2 O3 −ZnO組
成のガラスフリットを得た。
スフリットとを、表1に示す比率で混合し、これに有機
ビヒクルを30重量%添加し混練して導電ペーストを作
製した。なお、表1において、Cu粉末/Ni粉末量は
Cu粉末及びNi粉末の全量に対するそれぞれの重量%
を示し、ガラスフリット量はCu粉末、Ni粉末及びガ
ラスフリットの全量に対する重量%を示す。なお、有機
ビヒクルはアクリル樹脂をα−テルピネオールに溶解し
たものを用いた。
ク基板としての、直径0.1mmのスルーホールを有す
る厚み0.63mmのアルミナ基板に、上記導電ペース
トを塗布した。即ち、導電ペースト層の焼成収縮の度合
いとアルミナ基板に対する接着強度測定用として、スク
リーン印刷法により2mm×2mmの形状に形成した。
又、スルーホールの導通抵抗測定用として、スルーホー
ル内に導電ペーストを充填した。その後、N2 雰囲気
中、温度580℃で10分間焼成して、アルミナ基板に
2mm角の電極及びスルーホール導体を形成した。この
電極形成において、塗布乾燥後及び焼成後にそれぞれ厚
みを測定し、その焼成収縮の度合いを焼成膜厚/乾燥膜
厚の比として求めた。
リード線をはんだ付けし、このリード線を電極に垂直方
向に定速で引張り、電極のアルミナ基板に対する接着強
度を求めた。又、スルーホール導通部の抵抗を測定し
た。以上の結果を表1に示す。表1において、*印を付
したものは本発明の範囲外のものである。又、図3に
は、表1に示す結果より、ガラスフリット量が10重量
%と一定で、Cu粉末の平均粒子径をパラメータとした
ときのCu粉末/Ni粉末重量比に対する焼成膜厚/乾
燥膜厚の比の関係を示す。同図中の数字は表1の試料番
号を示す。
合のCu粉末、Ni粉末、ガラスフリット及び有機ビヒ
クルからなる導電ペーストは、焼成収縮の度合いが小さ
く、セラミック基板に対する接着強度が強く、導通抵抗
が小さい。
い場合は、試料番号1、5及び19に示すように、焼成
収縮の度合いが大きくなり好ましくない。Cu粉末及び
Ni粉末全量に対する好ましいNi粉末量の範囲は、C
u粉末の平均粒子径に依存するが、1〜20重量%であ
り、特に好ましくは2.5〜15重量%である。
まない場合は、試料番号7に示すように、接着強度が極
端に小さくなり好ましくない。一方、Cu粉末、Ni粉
末及びガラスフリットの全量に対するガラスフリット量
が40重量%を超えると、試料番号16に示すように、
導通抵抗が高くなり好ましくない。Cu粉末、Ni粉末
及びガラスフリットの全量に対する好ましいガラスフリ
ット量の範囲は、1〜40重量%であり、特に好ましく
は3〜30重量%である。
粉末、Ni粉末及びガラスフリットを用意した後、表2
に示す組成比率の導電ペーストを作製した。
基板の、直径0.1mmのスルーホールに導電ペースト
を充填した。その後、N2 雰囲気中、温度580℃で1
0分間焼成して、アルミナ基板にスルーホール導体を形
成した。
て、スルーホール両端間の抵抗を測定して導通の有無を
調べ、さらにスルーホール部分をスルーホール方向に切
断してスルーホール側壁−導体間の剥離の有無を調べ
た。なお、これら特性は各試料番号毎に各192個のス
ルーホール導体について調査した。以上の結果を表2に
示す。なお、表2において、*印を付したものは、本発
明の範囲外のものである。
用いることにより、導通歩留りに優れ、スルーホール側
壁−導体間の剥離のないスルーホール導体を形成するこ
とができる。
ル導通を形成するセラミック基板がアルミナ基板の場合
について説明したが、本発明はこれのみに限定されるも
のではない。即ち、アルミナなどの絶縁体セラミック基
板、非還元性誘電体セラミック基板など種々のセラミッ
ク基板の場合に、同様の効果を得ることができる。
亜鉛系以外に、硼珪酸ビスマス系、硼珪酸バリウム系な
どのガラスフリットを適宜用いることができる。
をα−テルピネオールに溶解したもの以外に、エチルセ
ルロース樹脂、アルキッド樹脂などを高沸点溶剤に溶解
させたものを適宜用いることができる。
i粉末の平均粒径としては、0.3〜10μmの範囲が
好ましい。即ち、導電ペーストのチクソトロピック性の
増大とそれに伴う流動性の低下を抑えて、スルーホール
内への導電ペーストの充填性を確保するためには0.3
μm以上が好ましく、又、導電ペースト中の導電成分の
ミクロ的な分散を確保して、均一な焼結反応を起こさせ
るためには10μm以下が好ましい。
導電ペーストは、セラミック基板に焼き付けたとき、含
有するNi粉末により焼成収縮率が抑えられ、又、ガラ
スフリットによりセラミック基板に対する接着性が向上
する。
ミック基板の導電体、特にスルーホール用導体材料とし
て用いることにより、導電ペーストの焼成によるスルー
ホール内部の導体の切れや導体−スルーホール側壁間の
剥離を防いで、スルーホールの導通歩留りや導通信頼性
を向上させたセラミック基板を得ることができる。
図である。
図であって、不良を示す模式図である。
乾燥膜厚の比の関係を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 Cu粉末、Ni粉末、ガラスフリット及
び有機ビヒクルからなり、Cu粉末及びNi粉末の全量
に対するNi粉末量が1〜20重量%であり、かつ、C
u粉末、Ni粉末及びガラスフリットの全量に対するガ
ラスフリット量が1〜40重量%であることを特徴とす
る、スルーホール導通用導電ペースト。 - 【請求項2】 Cu、Ni及びガラスからなり、Cu粉
末及びNi粉末の全量に対するNi粉末量が1〜20重
量%であり、かつ、Cu粉末、Ni粉末及びガラスフリ
ットの全量に対するガラスフリット量が1〜40重量%
である混合焼成体からなることを特徴とする、スルーホ
ール導電体。 - 【請求項3】 Cu、Ni及びガラスからなり、Cu粉
末及びNi粉末の全量に対するNi粉末量が1〜20重
量%であり、かつ、Cu粉末、Ni粉末及びガラスフリ
ットの全量に対するガラスフリット量が1〜40重量%
である混合焼成体からなるスルーホール導電体を備えて
いることを特徴とする、セラミック基板。
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