JP3416044B2 - 低温焼成基板用導電ペースト - Google Patents

低温焼成基板用導電ペースト

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JP3416044B2 JP35750597A JP35750597A JP3416044B2 JP 3416044 B2 JP3416044 B2 JP 3416044B2 JP 35750597 A JP35750597 A JP 35750597A JP 35750597 A JP35750597 A JP 35750597A JP 3416044 B2 JP3416044 B2 JP 3416044B2
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豊 中山
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DKS CO. LTD.
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は低温焼成基板用導電
ペーストに関し、さらに詳しくは、低温焼成基板用セラ
ミックグリーンシートと同時に焼成しても反りの少ない
多層回路基板を提供することのできる導電ペーストに関
する。 【0002】 【従来の技術】従来、この種の基板としては、アルミナ
多層回路基板が主に用いられていた。アルミナ多層回路
基板を製造するためには、アルミナの焼結を行うために
1500℃以上の高温を必要とし、またその温度に耐え
るための導体材料としてMo−MnやW系の高温焼結用
材料が使用されていた。 【0003】一方、最近ではアルミナよりも低温で焼成
することのできる低温焼成基板が徐々に用いられ始めて
いる。この低温焼成基板では、800〜1000℃の焼
成温度で焼結が可能となり、そのため導体材料もMo−
MnやWよりも低抵抗のAgやCuが使用できるように
なり、高密度実装基板としてのCSP(チップサイズパ
ッケージ)、あるいはMCM(マルチチップモジュー
ル)に応用展開が図られつつある。 【0004】低温焼成基板は、一般にガラスフリット成
分とセラミック成分を混合したものであって、ガラスフ
リットの低融点を利用して低温度で焼結させて基板とす
るものである。 【0005】このような低温焼成基板を製造する方法
は、基板となるセラミックグリーンシート上に導電ペー
ストを印刷し、またセラミック層間の電気的接続をとる
ためにセラミックグリーンシートのバイアホール部に導
電ペーストを充填し、それらのグリーンシートを複数枚
積層した後一括で焼成する方法である。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
して製造する低温焼成基板には、焼成後に基板に反りが
発生するという問題がある。それは、焼成時の収縮率の
異なる材料であるセラミックグリーンシートと導電ペー
ストを同時に焼成するために起こる現象であり、もしも
反りが発生すると基板として使用できないことは言うま
もない。 【0007】この反り現象は、導電ペーストの収縮がセ
ラミックグリーンシートの収縮よりも早く起こることに
起因している。 【0008】導電成分としてのAg粉末の平均粒径を大
きくすれば、収縮を抑制することが可能となり、反りは
少なくなるものの、スクリーン印刷という回路形成方法
を用いる場合には、粒径があまり大きすぎると、スクリ
ーンメッシュの目詰まりの原因となり、また、印刷時に
印刷ラインがダレて設計どおりに印刷できなくなるとい
う問題がある。 【0009】本発明は従来の技術の有する上記のような
問題点に鑑みてなされたものであって、その目的はセラ
ミックグリーンシートと同時に焼成しても反りが非常に
少なく且つ印刷時の目詰まりが無く、さらに、ダレの少
ない精密なライン印刷が可能となる導体回路を形成でき
る低温焼成基板用導電ペーストを提供することにある。 【0010】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、累積50%粒径が3〜10μmで、累積1
0%粒径が4μm以下で、累積90%粒径が6〜30μ
mである粒径分布を有する、アトマイズ法により製造し
たAg粉末が導電成分の30重量%以上である低温焼成
基板用導電ペーストを用いて導体回路を形成することに
より、セラミックグリーンシートと同時に焼成しても反
りが非常に少なく且つ印刷時の目詰まりが無く、さら
に、ダレの少ない精密なライン印刷が可能となるのであ
る。 【0011】 【発明の実施の形態】すなわち、本発明の要旨は、累積
50%粒径が3〜10μmで、累積10%粒径が4μm
以下で、累積90%粒径が6〜30μmである粒径分布
を有する、アトマイズ法により製造したAg粉末が導電
成分の30重量%以上であることを特徴とする低温焼成
基板用導電ペーストにある。 【0012】一般に導電ペーストに用いられるAg粉末
は、化学的還元法により製造され、その平均粒径は0.
1〜2μmのものが多い。しかしながら、これらの粉末
を本発明の用途に用いると、Ag粉末の焼結がセラミッ
クグリーンシートの焼結よりも格段に早く進むため、反
りの発生が抑制できない。 【0013】また、特開平3−284896号公報に記
載されているように、通常の化学的還元法により製造さ
れたAg粉末を仮焼して平均粒径を大きくしたものも本
発明の用途には有効であるが、仮焼したAg粉末は元々
の粒子の寄り集まったような形態であって、仮焼した粒
子の中には空洞が多くなる。そのため仮焼した粒子は同
じ粒径の空洞の無い粒子に比べて焼結は早く進む。従っ
て、化学的還元の後に仮焼することによって得られる粒
径の大きなAg粉末も本発明の用途には適さない。 【0014】本発明でいうアトマイズ法とは、Agを高
温度で溶融し、そのAg液体をノズルから高速度で噴霧
することによって、球状微粉化する方法である。Ag液
体をノズルから高速度で噴霧する際の媒体としてガスを
用いる場合はガスアトマイズ法、あるいは水を用いる場
合は水アトマイズ法と称されるが、本発明で用いること
のできるアトマイズ粉末はどちらの方法によっても得る
ことができる。 【0015】上記のようなアトマイズ法により製造した
特定範囲の粒径分布を有するAg粉末を用いることによ
り、Ag粉末の収縮率をセラミックグリーンシートの収
縮率に適合させることが可能になり、反りの非常に少な
い低温焼成基板を作製することができる。 【0016】さらに、粉末の粒径分布において、累積9
0%粒径を特定の範囲に限定することで、スクリーン印
刷時の目詰まりを避けることが可能となり、累積10%
粒径を特定の範囲に限定することで、印刷時に精密なラ
インを形成することが可能となり、また、累積50%粒
径を特定の範囲に限定することで、反りの少ない基板を
作製することが可能となる。 【0017】次に、本発明の粒径分布限定理由について
詳細に説明する。 【0018】まず、累積粒径について説明する。粒度分
布については、レーザー式の粒度分布測定器であるマイ
クロトラック法により測定する。マイクロトラック方式
では、粒子の存在確率がその粒子径に対して算出され
る。例えば、粒径が3〜3.1μmの範囲にある粒子が
全体の何%に相当するかが示される。従って、測定され
た小さい方の粒子から10%のところにある粒子は何μ
mであるかが分かる。これを累積10%粒径と称する。
同様にして、累積50%粒径や累積90%粒径が求めら
れる。もちろん、20%であれ、30%であれ、どのよ
うな累積粒径を求めることも可能であるが、本発明にお
いては、小さい粒径の代表として累積10%粒径を、ま
た大きい粒径の代表として累積90%粒径を求めるので
ある。従って、本発明にてその範囲を特定した累積粒径
から容易に推測できる累積粒径のものは、当然本発明の
範囲に含まれる。 【0019】次に、本発明で使用するアトマイズ粉の粒
径範囲を限定したことの理由について説明する。累積1
0%粒径は、特に印刷性に関して重要な因子となる。4
μmよりも大きな粉末のみでは、スクリーン印刷時に良
好な精密なラインを形成することはできず、特に連続印
刷時に印刷パターンの周辺部にペーストのダレが大きく
なるという傾向を示す。そのため、累積10%粒径は4
μm以下が好ましく、さらに好ましくは3μm以下であ
る。この値が4μmよりも大きいと、精密な印刷ライン
を形成することはできない。 【0020】また、累積90%粒径は6〜30μmが好
ましい。累積90%粒径が30μmを超えてしまうと、
粒径分布中の最大粒径は40μm近く、あるいはそれ以
上の粒径となり、ペーストを印刷する際にスクリーンマ
スクに対して目詰まりが多発し、良好に印刷できないか
らである。一方、累積90%粒径が6μmよりも細いも
のは、実際上アトマイズ方式によって粉末を製造するこ
とが困難であり、実用的でない。 【0021】グリーンシートと導電ペーストを同時に焼
成した時の基板の反りは累積50%粒径が大きく影響
し、累積50%粒径が3μm未満では基板の反りを小さ
くすることはできず、一方、10μmを超えると、Ag
粉末の焼結が大幅に遅れるため、導体抵抗が低くならな
い。 【0022】本発明のアトマイズ粉は導電成分の30重
量%以上であるのが好ましい。30重量%より少ない
と、特に基板の反り抑制に対して効果的でないからであ
る。 【0023】また、Ag以外の導電性粉末を加えること
も可能であり、例えば、Pt、Pd、Au、Niまたは
Cuの粉末を併用することもできる。さらに、これら1
種以上の金属の粉末とAg粉末を併用することも可能で
ある。 【0024】また、導電性粉末以外に種々の添加物、例
えば、無機化合物、ガラスフリット、有機金属化合物等
を導電ペーストとしての特性を低下させない範囲で一定
量加えることも可能である。 【0025】さらに、低温焼成基板用グリーンシート材
料として、各種のものが考えられるが、例えば、ガラス
フリット(B23−SiO2 系、PbO−B23−Si
2系、B23−SiO2−CaO 系、B23−SiO2
−Al23 系等)とセラミック(アルミナ、石英、コ
ーディライト等)粉末を混合したもの又は結晶化ガラス
等の材料に対して、本発明の導電ペーストは適用可能で
ある。 【0026】 【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。実施例で使用したAg粉末の詳細は次の表1に示
すとおりである。 【0027】 【表1】 【0028】また、使用したグリーンシートは、B23
−SiO2−Al23 系のガラスフリットとアルミナ粉
末とを50対50の重量比で配合したものを用いた。グ
リーンシートの厚みは200μmとした。 【0029】一方、導電ペーストは以下の表2に示す組
成のものをプラネタリーミキサーで予備混練後、3本ロ
ールで混練することによって得た。導電ペーストの粘度
は、有機ビヒクルの粘度を変えることによって150〜
350Pa・sに調整して用いた。 【0030】そして、グリーンシートの上に表2に示す
各組成の導電ペーストを、10mm□パターンおよび1
00μmライン幅でピッチが150μmのくし型パター
ンを持つ版を使用してスクリーン印刷した。乾燥後、そ
れらを5枚重ねて熱プレスした後、最高温度900℃で
1時間焼成することによって多層回路基板を作製し、そ
の基板の反りを測定した。 【0031】なお、反りの測定は、反りゲージを用いて
基板全体の反り量を求め、基板の厚みをその反り量から
差し引いたものを反り量とし、その値を表2に示す。な
お、表2に示す反り量は、20μm以下のものが良好で
ある。 【0032】印刷性に関しては、100枚連続して印刷
した後、上記くし型パターンにおいて、ラインとライン
の接触の有無を確認することで、印刷性の良否を判定し
た。その結果を表2に示す。明らかに、ライン同士が部
分的にでも接触しているものを不良とした。 【0033】 【表2】 【0034】表2から以下の点が明らかである。 (1)実施例1、2は、本発明の特定範囲の粒径分布を
有するアトマイズ法により製造したAg粉末であるか
ら、基板の反りは少なく、印刷性も良好である。 【0035】(2)実施例3、4は、本発明の特定範囲
の粒径分布を有するアトマイズ法により製造したAg粉
末にPt粉末またはPd粉末とガラス粉末をさらに添加
したものであるが、ともに反り量は少なく、印刷性も良
好である。 【0036】(3)実施例5、6は、本発明の特定範囲
の粒径分布を有するアトマイズ法により製造したAg粉
末と化学的還元法により作製したAg粉末からなるが、
それぞれ、アトマイズ法により製造したAg粉末が導電
成分の57重量%、30重量%であり、本発明の重量範
囲内のアトマイズ粉を有するので、反り量は少なく、印
刷性も良好である。 【0037】(4)しかし、比較例1のように、アトマ
イズ法により製造したAg粉末であっても、累積90%
粒径が30μmを超える粉末を用いると、ペースト作製
後、スクリーン印刷する際に、スクリーンへの目詰まり
が生じて良好に印刷できなかった。 【0038】(5)また、比較例2は、累積50%粒径
が3μmより細かいため、反りが大きい。 【0039】(6)さらに、比較例3は、本発明の特定
範囲の粒径分布を有するアトマイズ法により製造したA
g粉末と化学的還元法により作製したAg粉末からなる
が、導電成分中のアトマイズ粉の比率が23重量%と小
さいので、反りが大きい。 【0040】(7)そして、比較例4は、化学的還元法
により作製した粒径の非常に小さなAg粉末を用いたの
で、反り量が非常に大きい。 【0041】(8)また、比較例5は、Ag粉末を仮焼
して粒径を大きくしたので、反り量はかなり小さくなる
ものの、まだ充分なレベルではなく、さらに、累積10
%粒径が4μmを超えているので、印刷時のダレが大き
く、精密な印刷ラインを形成することができなかった。 【0042】以上の結果は、グリーンシート材料とし
て、B23−SiO2−Al23 系のガラスフリット成
分とアルミナをセラミック成分として用いたものである
が、それ以外の一般に800〜1000℃で焼成される
低温焼成基板用グリーンシートにも本発明は適用可能で
ある。 【0043】 【発明の効果】本発明によれば、セラミックグリーンシ
ートと同時に焼成しても反りが非常に少なく且つ印刷時
の目詰まりが無く、さらに、ダレの少ない精密なライン
印刷が可能となる導体回路を形成できる低温焼成基板用
導電ペーストを提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 豊 京都府京都市南区吉祥院九条町15の1の 309号 (56)参考文献 特開 平4−28108(JP,A) 特開 平5−94716(JP,A) 特開 平9−137207(JP,A) 特開 平3−284896(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 1/22 H01B 1/16

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 累積50%粒径が3〜10μmで、累積
    10%粒径が4μm以下で、累積90%粒径が6〜30
    μmである粒径分布を有する、アトマイズ法により製造
    したAg粉末が導電成分の30重量%以上であることを
    特徴とする低温焼成基板用導電ペースト。
JP35750597A 1997-12-25 1997-12-25 低温焼成基板用導電ペースト Expired - Lifetime JP3416044B2 (ja)

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