JP4867399B2 - Conductor paste and ceramic multilayer substrate manufacturing method - Google Patents

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Description

低温同時焼成セラミックス(LTCC)技術によってセラミック多層基板を製造する方法および導体ペーストに関する。   The present invention relates to a method for producing a ceramic multilayer substrate by a low temperature co-fired ceramics (LTCC) technique and a conductor paste.

LTCC技術は高周波用受動部品内蔵技術として広く用いられている。最近では無線LANやブルートウース、あるいはウルトラワイドバンド(UWB)向けのアンテナや各種フィルタなどへの応用が期待されている。
図1はセラミック多層基板の一種であるUWB向けの代表的なアンテナの断面の概念図である。アンテナ10はその本体であるガラスセラミックス層(セラミックス層)11の積層体と、その内部に配線される内層導体2、多層化されているために必要となる縦方向のパターンを電気的に接合するためのビア導体3およびアンテナへの給電やこれと接合すべき基板とのハンダ付けに用いられる表層導体1とを有する。
The LTCC technology is widely used as a technology for incorporating high-frequency passive components. Recently, application to antennas and various filters for wireless LAN, bluetooth, or ultra wide band (UWB) is expected.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a cross section of a typical antenna for UWB, which is a kind of ceramic multilayer substrate. The antenna 10 electrically joins a laminated body of glass ceramic layers (ceramic layers) 11 which is a main body thereof, an inner layer conductor 2 wired inside thereof, and a vertical pattern necessary for being multilayered. And a surface layer conductor 1 used for power feeding to the antenna and soldering to the substrate to be joined thereto.

セラミックス層11の形成は、ガラスセラミックス組成物をセラミックグリーンシート(以下、単にグリーンシートということがある。)にしたものを焼成して行われる。そのようなガラスセラミックス組成物としては、たとえばSiO−B−Al−RO(アルカリ土類金属酸化物)−ZnO系ガラス粉末およびアルミナ粉末からなるものが知られている(特許文献1参照)。 The ceramic layer 11 is formed by firing a glass ceramic composition made of a ceramic green sheet (hereinafter sometimes simply referred to as a green sheet). As such a glass ceramic composition, for example, a composition comprising SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —RO (alkaline earth metal oxide) —ZnO glass powder and alumina powder is known ( Patent Document 1).

グリーンシートは積層されてグリーンシート積層体とされるが、焼成されて表層導体1となる導体ペースト層がグリーンシート積層体表面に、焼成されて内層導体2となる導体ペースト層がグリーンシート層間に、焼成されてビア導体3となる導体ペースト充填孔がグリーンシート内にそれぞれ形成される。   The green sheets are laminated to form a green sheet laminate, and the conductor paste layer that is fired to become the surface layer conductor 1 is on the green sheet laminate surface, and the conductor paste layer that is fired to become the inner conductor 2 is between the green sheet layers. Conductive paste filling holes that are baked to become via conductors 3 are formed in the green sheets.

このようなセラミック多層基板の導体には銀が用いられることが多いが、この銀は焼成時にセラミックス層内部に拡散しマイグレーションが発生することが知られている。特に内部導体はその両側のセラミックス層と強く面接触しているのでこの拡散が顕著になりやすかった。   Silver is often used for the conductor of such a ceramic multilayer substrate, but it is known that this silver diffuses into the ceramic layer and causes migration during firing. In particular, since the inner conductor is in strong surface contact with the ceramic layers on both sides, this diffusion tends to be significant.

銀がセラミックス層内部に拡散することにより電極の体積が減少し、電極の線幅が細くなったり電極膜厚が薄くなったりし、高周波部品の場合設計値と異なる結果が生じるという問題が起こりやすくなる。特に、セラミックス層の厚みが薄い場合、短絡が発生しやすくなったり、絶縁抵抗が著しく劣化するなどの問題が発生する。   The diffusion of silver into the ceramic layer reduces the volume of the electrode, and the line width of the electrode is reduced or the electrode film thickness is reduced. Become. In particular, when the thickness of the ceramic layer is thin, problems such as a short circuit is likely to occur and the insulation resistance is significantly deteriorated.

そこで、焼成時のこのようなマイグレーションを抑制するため、導体材料およびプロセスを改良することが提案されている。   In order to suppress such migration during firing, it has been proposed to improve the conductor material and process.

導体材料の改良によって解決する方法として、電極材料(導体材料)である銀ペーストに、白金、パラジウム等の金属を混合する方法が提案されている(特許文献2参照)。
しかし、この方法には電極材料が高価になる、比抵抗が高くなる、などの問題がある。
As a method for solving the problem by improving the conductor material, a method has been proposed in which a metal such as platinum or palladium is mixed with a silver paste which is an electrode material (conductor material) (see Patent Document 2).
However, this method has problems such as an expensive electrode material and a high specific resistance.

プロセスの改良によって解決する方法としては、酸素を制御した雰囲気下で焼成することにより、銀の酸化を防止してセラミックス層への拡散を抑制する方法が提案されている(特許文献3参照)。
しかし、この方法には、製造装置が高価になるだけでなく、特許文献4に記載されているように、酸素分圧を正確に制御しなければ誘電体が還元されて性能劣化を生じる可能性がある、などの問題がある。
As a method for solving the problem by improving the process, a method has been proposed in which the oxidation of silver is prevented and the diffusion into the ceramic layer is suppressed by firing in an atmosphere in which oxygen is controlled (see Patent Document 3).
However, in this method, not only the manufacturing apparatus becomes expensive, but also, as described in Patent Document 4, if the oxygen partial pressure is not accurately controlled, the dielectric may be reduced and performance may be deteriorated. There are problems such as.

また、マイクロ波加熱で焼成することにより、加熱時間を短縮してマイグレーションを抑制する方法が提案されている(特許文献5参照)。
しかし、この方法には、製造装置が高価になるだけでなく、急激な昇温によりセラミック多層基板内の残留カーボンが多くなったり、気泡が基板内から抜けずに留まる、などの問題が生じる。
In addition, a method of suppressing the migration by shortening the heating time by firing by microwave heating has been proposed (see Patent Document 5).
However, this method not only makes the manufacturing apparatus expensive, but also causes problems such as an increase in residual carbon in the ceramic multilayer substrate due to a rapid temperature rise, and bubbles remaining without leaving the substrate.

特開2005−126250号公報JP 2005-126250 A 特開2001−35739号公報JP 2001-35739 A 特開平9−55332号公報JP-A-9-55332 特開2002−80274号公報JP 2002-80274 A 特開2002−15943号公報JP 2002-15943 A

本発明はこのような問題を解決できる導体ペーストおよびセラミック多層基板製造方法の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a conductor paste and a method for producing a ceramic multilayer substrate that can solve such problems.

本発明は、銀および銀−パラジウム合金からなる群から選ばれる1種以上の金属の粉末、ガラス粉末およびSi粉末を含有する導体ペーストであって、Si粉末の平均粒径が0.5〜1.5μmである導体ペーストを提供する。
また、複数のセラミックグリーンシートが積層され、その隣り合うセラミックグリーンシートの少なくとも1対の間に、焼成されて内層導体となる導体ペースト層が形成されているセラミックグリーンシート積層体を焼成し、内層導体を有するセラミック多層基板を製造する方法であって、導体ペースト層が前記導体ペーストからなるセラミック多層基板製造方法を提供する。
The present invention, silver contact and silver - one or more metal powders selected from the group consisting of palladium alloy, a conductive paste containing glass powder and Si powder, average particle diameter of the Si powder is 0.5 A conductor paste that is 1.5 μm is provided.
A ceramic green sheet laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated and a conductive paste layer that is fired to form an inner conductor is formed between at least one pair of adjacent ceramic green sheets is fired, and the inner layer is fired. A method for producing a ceramic multilayer substrate having a conductor, wherein the conductor paste layer comprises the conductor paste.

本発明者は、先に述べたようなセラミックス層への銀の拡散を抑制または防止するために、導体ペースト中の金属粉末の粒径を変更したり、金属粉末に含まれる微小粉を除去したり、金属粉末表面に耐熱性の高い金属酸化物をコートしたり、導体ペースト焼成体(導体)の耐熱性を高め拡散を抑制する目的で一般的に使用される白金、ロジウムやパラジウムなどを添加してみたが、導体の比抵抗を顕著に上昇させることなくセラミックス層(誘電体)への銀の拡散を低下させることは困難であった。
しかし、粒径の小さなシリコン(Si)粉末を添加することによって導体の比抵抗を顕著に上昇させることなく誘電体への銀の拡散を低下させることができることを見出し、本発明に至った。
In order to suppress or prevent silver diffusion into the ceramic layer as described above, the present inventor changed the particle size of the metal powder in the conductor paste or removed the fine powder contained in the metal powder. Add metal oxide with high heat resistance to the surface of the metal powder, or add platinum, rhodium, palladium, etc. that are commonly used for the purpose of increasing the heat resistance of the sintered conductor paste (conductor) and suppressing diffusion However, it has been difficult to reduce the diffusion of silver into the ceramic layer (dielectric) without significantly increasing the specific resistance of the conductor.
However, the inventors have found that by adding silicon (Si) powder having a small particle size, the diffusion of silver into the dielectric can be reduced without significantly increasing the specific resistance of the conductor, and the present invention has been achieved.

本発明によれば、先に述べたような導体材料の改良またはプロセスの改良によることなく、電極の線幅が細くなったり電極膜厚が薄くなったりする現象を起こりにくくすることが可能になる。
また、セラミックス層が薄い場合でも短絡が発生しにくくなり、または絶縁抵抗の劣化が起こりにくくなる。
According to the present invention, it is possible to prevent the phenomenon that the line width of the electrode becomes thin or the film thickness of the electrode becomes thin without causing the improvement of the conductive material or the process as described above. .
In addition, even when the ceramic layer is thin, short-circuiting is less likely to occur or insulation resistance is less likely to deteriorate.

本発明のセラミック多層基板製造方法は、焼成されて内層導体となるグリーンシート積層体の導体ペースト層を本発明の導体ペーストとすることに特徴があり、その他の部分については限定されない。
本発明のセラミック多層基板製造方法はLTCC技術を用いて行われることが一般的で、焼成は通常850〜910℃で行われる。
The method for producing a ceramic multilayer substrate of the present invention is characterized in that the conductor paste layer of the green sheet laminate that is fired to become the inner layer conductor is used as the conductor paste of the present invention, and the other portions are not limited.
The method for producing a ceramic multilayer substrate of the present invention is generally performed using LTCC technology, and firing is usually performed at 850 to 910 ° C.

導体ペースト層の形成は通常、次のようにして行われる。すなわち、グリーンシートの一方の面にスクリーン印刷法で本発明の導体ペーストを塗布して行われる。
内層導体は通常、配線パターンとして形成され、典型的には導電線路となる。導電線路を例にとると、それに相当する導体ペースト層はスクリーン印刷法によって形成された場合、その断面形状は山型であり、その山裾部の厚みは中央部の厚みに比べて小さい。
The conductive paste layer is usually formed as follows. That is, the conductive paste of the present invention is applied to one surface of the green sheet by screen printing.
The inner layer conductor is usually formed as a wiring pattern and is typically a conductive line. Taking a conductive line as an example, when the conductor paste layer corresponding to the conductive line is formed by a screen printing method, the cross-sectional shape thereof is a mountain shape, and the thickness of the mountain bottom portion is smaller than the thickness of the central portion.

従来の銀ペーストを用いて導電線路を形成すると、イオン化してセラミックス層に拡散して溶け込む銀が多くなり、導体ペースト層の山裾部の銀の含有割合が顕著に減少し、その結果導電線路幅が顕著に減少する問題があった。
これに対し、本発明の導体ペーストで金属粉末が銀粉末であるものを用いて導電線路を形成すると、イオン化してセラミックス層に拡散して溶け込む銀が少なくなるので導電線路幅の顕著な減少を抑制できると考えられる。
When a conductive line is formed using a conventional silver paste, the amount of silver that ionizes and diffuses into the ceramic layer and melts increases, and the silver content at the bottom of the conductor paste layer decreases significantly, resulting in a conductive line width. However, there was a problem that it was significantly reduced.
On the other hand, when the conductive line is formed using the conductive paste of the present invention in which the metal powder is silver powder, the amount of silver that is ionized and diffused into the ceramic layer is reduced, so that the conductive line width is significantly reduced. It can be suppressed.

本発明の導体ペースト中のSi粉末はその平均粒径が市販のSi粉末に比べて小さく、そのために強い還元剤として作用するので前記銀の酸化・イオン化を抑制し拡散を少なくすることができると考えられる。なお、市販のSi粉末として試薬が使われることが多いが、試薬の平均粒径は20〜100μm、典型的には50〜80μmである。   The Si powder in the conductor paste of the present invention has an average particle size smaller than that of commercially available Si powder, and therefore acts as a strong reducing agent, so that the oxidation / ionization of the silver can be suppressed and diffusion can be reduced. Conceivable. A reagent is often used as a commercially available Si powder, but the average particle diameter of the reagent is 20 to 100 μm, typically 50 to 80 μm.

本発明の導体ペーストはセラミック多層基板の内層導体の形成に好適である。
本発明の導体ペーストの金属粉末は典型的には銀粉末である。以下では主にこの典型的な場合を例にとって説明する。
The conductor paste of the present invention is suitable for forming an inner layer conductor of a ceramic multilayer substrate.
The metal powder of the conductor paste of the present invention is typically silver powder. Hereinafter, this typical case will be mainly described as an example.

本発明におけるSi粉末はたとえば次のようにして作製される。すなわち、市販されているSi粉末をタングステン製ボールミルによって粉砕し、その平均粒径を小さくする。具体例を挙げれば、平均粒径75μmの市販のSi粉末を直径10mmのタングステンボール5個とともに、同じくタングステン製の100cc容器に入れ、1秒間に3回転の速度で8分間回転させることにより平均粒径を1.0μmとする。なお、粒径20μm以上の大きな破砕粉はステンレス鋼製のふるいによって除去する。   The Si powder in the present invention is produced, for example, as follows. That is, commercially available Si powder is pulverized by a tungsten ball mill to reduce its average particle size. As a specific example, a commercially available Si powder having an average particle diameter of 75 μm is placed in a tungsten 100 cc container together with five tungsten balls having a diameter of 10 mm, and rotated for 8 minutes at a speed of 3 rotations per second for 8 minutes. The diameter is 1.0 μm. Note that large crushed powder having a particle diameter of 20 μm or more is removed by a stainless steel sieve.

Si粉末の平均粒径は通常、島津製作所社製レーザ回折式粒度分布測定装置SALD−2100などの市販の測定装置によってレーザ回折・散乱法によって測定される。
平均粒径が0.5μm未満ではSi粉末が導体ペースト中で凝集しやすくなって銀の拡散抑制効果が小さくなる。典型的には0.8μm以上である。1.5μm超ではSi粉末の比表面積が小さくなって銀の拡散抑制効果が小さくなる。典型的には1.2μm以下である。
The average particle size of the Si powder is usually measured by a laser diffraction / scattering method using a commercially available measuring device such as a laser diffraction particle size distribution measuring device SALD-2100 manufactured by Shimadzu Corporation.
When the average particle size is less than 0.5 μm, the Si powder tends to aggregate in the conductor paste, and the silver diffusion suppressing effect is reduced. Typically, it is 0.8 μm or more. If it exceeds 1.5 μm, the specific surface area of the Si powder becomes small and the silver diffusion suppressing effect becomes small. Typically, it is 1.2 μm or less.

本発明におけるガラス粉末は導体ペーストの用途に応じて適切に選ばれるべきであるが、内層導体形成用であればその軟化点は700〜850℃であることが好ましい。700℃未満では焼成時の軟化流動が顕著になりすぎてセラミックス層との反応が大きくなりセラミックス層の特性が変化するおそれがある。850℃超では軟化流動が不十分になりセラミックス層との界面でクラックが生じたり空隙が発生したりするおそれがある。典型的には700〜750℃である。   The glass powder in the present invention should be appropriately selected according to the use of the conductor paste, but if it is for forming an inner layer conductor, the softening point is preferably 700 to 850 ° C. If the temperature is lower than 700 ° C., the softening flow during firing becomes too significant, and the reaction with the ceramic layer becomes large, which may change the characteristics of the ceramic layer. If it exceeds 850 ° C., the softening flow becomes insufficient, and cracks or voids may occur at the interface with the ceramic layer. It is typically 700 to 750 ° C.

このような軟化点を有するガラス粉末として、下記酸化物基準のモル%表示で、SiO 40〜50%、Al 6〜10%、ZnO 7〜11%、MgO 33〜41%、から本質的になるものが例示される。このガラス粉末の本質的な成分は上記4成分であるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有してもよい。その場合そのような成分の含有量の合計は5%以下であることが好ましい。 As a glass powder having such a softening point, from SiO 2 40 to 50%, Al 2 O 3 6 to 10%, ZnO 7 to 11%, MgO 33 to 41% in terms of mol% based on the following oxides What becomes essentially is illustrated. The essential components of the glass powder are the above-mentioned four components, but other components may be contained within a range not impairing the object of the present invention. In that case, the total content of such components is preferably 5% or less.

本発明の導体ペーストにおける必須の粉末成分は、銀および銀−パラジウム合金からなる群から選ばれる1種以上の金属の粉末(以下、この粉末を金属粉末ということがある。)、ガラス粉末および平均粒径が0.5〜1.5μmであるSi粉末であるが、その他に本発明の目的を損なわない範囲でその他の粉末、たとえばアルミナ粉末、ジルコニア粉末などをフィラーとして含有してもよい。
金属粉末とガラス粉末の質量の合計を100質量部として、前記その他の粉末の含有割合は2質量部以下であることが好ましい。
Essential powder components in the conductor paste of the present invention, silver contact and silver - (. The following, the powder may be referred to the metal powder) at least one metal powder selected from the group consisting of palladium alloy, glass powder and Although it is Si powder whose average particle diameter is 0.5-1.5 micrometers, you may contain other powders, for example, an alumina powder, a zirconia powder, etc. as a filler in the range which does not impair the objective of this invention besides.
The total content of the metal powder and the glass powder is 100 parts by mass, and the content ratio of the other powders is preferably 2 parts by mass or less.

金属粉末の質量割合は98.5質量部以上、Si粉末の質量割合は0.1〜1.8質量部である。
金属粉末の質量割合が98.5質量部未満では焼成時のガラス粉末の軟化流動にともなってたとえば銀がセラミックス層に拡散しやすくなる、または導体の比抵抗が大きくなる。同質量割合は99.5質量部以下であることが好ましい。99.5質量部超ではガラス粉末が質量割合が小さくなり、導体とセラミックス層の密着力が弱くなり、焼成時に導体が剥離するおそれがある。
Weight ratio of metal powder is 98.5 parts by mass or more, the weight ratio of the Si powder is Ru 0.1 to 1.8 parts by der.
When the mass ratio of the metal powder is less than 98.5 parts by mass, for example, silver easily diffuses into the ceramic layer or the specific resistance of the conductor increases with the softening flow of the glass powder during firing. The mass ratio is preferably 99.5 parts by mass or less. If it exceeds 99.5 parts by mass, the mass ratio of the glass powder becomes small, the adhesion between the conductor and the ceramic layer becomes weak, and the conductor may peel off during firing.

Si粉末の質量割合が0.1質量部未満ではSi粉末が導体ペースト全体に分散せず、銀の拡散の抑制が不十分になるおそれがある。典型的には0.3質量部以上である。1.8質量部超では導体ペーストを焼成して得られる導体の比抵抗が大きくなる。典型的には1質量部以下である。   If the mass proportion of the Si powder is less than 0.1 parts by mass, the Si powder is not dispersed throughout the conductor paste, and the suppression of silver diffusion may be insufficient. Typically 0.3 parts by mass or more. If it exceeds 1.8 parts by mass, the specific resistance of the conductor obtained by firing the conductor paste becomes large. Typically, it is 1 part by mass or less.

導体ペーストはこれら粉末成分以外に有機質ワニスを質量百分率表示で、典型的には3〜20%含有する。
有機質ワニスの含有割合が3%未満では、焼成前の塗膜強度が不十分になる、またはペースト粘度が高くなり印刷性が低下するおそれがある。20%超では導体内部に空隙が多くなり比抵抗が大きくなる、またはペースト粘度が小さくなりすぎ印刷性がかえって低下するおそれがある。典型的には10%以下である。
有機質ワニスは通常アクリルやセルロースなどの樹脂をαテレピネオールやブチルカルビトールアセテートなどの高沸点溶剤で溶いたものである。典型的には樹脂成分が10〜30質量%程度含まれ残りは溶剤である。
In addition to these powder components, the conductor paste contains organic varnish by mass percentage, typically 3 to 20%.
If the content of the organic varnish is less than 3%, the coating strength before firing becomes insufficient, or the paste viscosity becomes high and the printability may be lowered. If it exceeds 20%, voids will increase in the conductor and the specific resistance will increase, or the paste viscosity will become too low, and the printability may be lowered. Typically 10% or less.
The organic varnish is usually obtained by dissolving a resin such as acrylic or cellulose with a high boiling point solvent such as α-terpineol or butyl carbitol acetate. Typically, about 10 to 30% by mass of the resin component is contained, and the remainder is a solvent.

本発明の導体ペーストを焼成して得られる導体の比抵抗は好ましくは3μΩ・cm以下である。3μΩ・cm超では高周波用受動部品に使用することが困難になるおそれがある。   The specific resistance of the conductor obtained by firing the conductor paste of the present invention is preferably 3 μΩ · cm or less. If it exceeds 3 μΩ · cm, it may be difficult to use it for high-frequency passive components.

セラミックグリーンシートを次のようにして作製した。
まず、モル%表示組成が、SiO 30.5%、B 22.0%、Al 6.6%、ZnO 18.2%、CaO 7.8%、BaO 14.9%であるガラス粉末Aを用意した。なお、このガラス粉末は、原料を溶融して得られた溶融ガラスを流し出し冷却し、その後粉砕して製造したフレーク状のものであり、平均粒径は1μmであった。
A ceramic green sheet was prepared as follows.
First, mol% composition, SiO 2 30.5%, B 2 O 3 22.0%, Al 2 O 3 6.6%, 18.2% ZnO, CaO 7.8%, BaO 14.9% A glass powder A was prepared. In addition, this glass powder was a flake shape manufactured by pouring and cooling molten glass obtained by melting raw materials and then pulverizing, and the average particle size was 1 μm.

また、チタン酸バリウム粉末は次のようにして作製した。すなわち、BaCO粉末(堺化学工業社製炭酸バリウムBW−KT)88gとTiO粉末(東邦チタニウム社製HT0210)130gとを水を溶媒としてボールミルで混合し、乾燥後1150℃に2時間保持した。その後ボールミルで60時間粉砕して平均粒経が1μmの粉末とした。 Moreover, the barium titanate powder was produced as follows. That is, 88 g of BaCO 3 powder (barium carbonate BW-KT manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) and 130 g of TiO 2 powder (HT0210 manufactured by Toho Titanium Co., Ltd.) were mixed in a ball mill using water as a solvent, and kept at 1150 ° C. for 2 hours after drying. . Thereafter, it was pulverized for 60 hours by a ball mill to obtain a powder having an average particle size of 1 μm.

次に、ガラス粉末Aと前記チタン酸バリウム粉末とを質量比50:50で混合してガラスセラミックス組成物GC−Aを作製した。   Next, the glass ceramic composition GC-A was prepared by mixing the glass powder A and the barium titanate powder at a mass ratio of 50:50.

ガラスセラミックス組成物GC−Aについて、ガラスセラミックス組成物100質量部に、トルエン、キシレン、イソプロピルアルコール、2−ブチルアルコールを質量比で4:2:2:1の割合で含有する有機溶剤を70質量部、フタル酸ジオクチルを5質量部、分散剤(ビックケミージャパン社製BYK180)を0.3質量部、ポリビニルブチラールを10質量部の割合で加えて攪拌し、なめらかなスラリーとした。
このスラリーをPETフィルム上にドクターブレード法によって塗布し、乾燥して厚みが200μmのセラミックグリーンシートGS−Aを得た。
Regarding the glass ceramic composition GC-A, 70 parts by mass of an organic solvent containing toluene, xylene, isopropyl alcohol, and 2-butyl alcohol in a mass ratio of 4: 2: 2: 1 in 100 parts by mass of the glass ceramic composition. Part, 5 parts by weight of dioctyl phthalate, 0.3 parts by weight of a dispersant (BYK180 manufactured by BYK Japan) and 10 parts by weight of polyvinyl butyral were added and stirred to obtain a smooth slurry.
This slurry was applied onto a PET film by a doctor blade method and dried to obtain a ceramic green sheet GS-A having a thickness of 200 μm.

一方、Si粉末Si−1〜5を用意した。Si−1、Si−2、Si−3、Si−4、Si−5の平均粒径D50はそれぞれ、0.3μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、1.8μm、であり、D50は島津製作所社製レーザ回折式粒度分布測定装置SALD−2100によって媒液を水、屈折率を3.5として測定した。
また、金属粉末として徳力化学研究所社製銀粉末AgF−5(平均粒径:5μm)を用意した。
On the other hand, Si powders Si-1 to 5 were prepared. Si-1, Si-2, Si-3, Si-4, the average particle diameter D 50 of the Si-5, respectively, 0.3μm, 0.5μm, 1.0μm, 1.5μm , is 1.8 .mu.m, , D 50 to transfer liquid by Shimadzu laser diffraction particle size distribution measuring apparatus SALD-2100 was measured water, the refractive index as 3.5.
In addition, silver powder AgF-5 (average particle size: 5 μm) manufactured by Tokuru Chemical Laboratory Co., Ltd. was prepared as a metal powder.

また、導体ペースト用ガラス粉末として、モル%表示組成が、SiO 45.5%、Al 7.9%、ZnO 9.1%、MgO 37.5%であるガラス粉末Gを用意した。なお、このガラス粉末は、原料を溶融して得られた溶融ガラスを流し出し冷却し、その後粉砕して製造したフレーク状のものであり、前記粒度分布測定装置SALD−2100によって測定された平均粒径は1μmであった。 Further, as the glass powder for a conductive paste, mol% composition, SiO 2 45.5%, Al 2 O 3 7.9%, ZnO 9.1%, was prepared glass powder G is 37.5% MgO . The glass powder is a flake produced by pouring and cooling molten glass obtained by melting the raw material, and then pulverizing it. The average particle size measured by the particle size distribution analyzer SALD-2100 The diameter was 1 μm.

このガラスの軟化点Tsは730℃であり、結晶化温度Tcは860℃であった。
なお、Ts、Tcは次のようにして示差熱分析により測定した。すなわち、島津製作所社製DTA−50を用い、その白金容器にガラス粉末を30mg充填し、1分間につき10℃のスピードで900℃まで昇温した。その時の発吸熱曲線から第2吸熱部の裾の温度および発熱が最高になる温度を読み取り、それぞれをTsおよびTcとした。
The glass had a softening point Ts of 730 ° C. and a crystallization temperature Tc of 860 ° C.
Ts and Tc were measured by differential thermal analysis as follows. That is, using DTA-50 manufactured by Shimadzu Corporation, 30 mg of glass powder was filled in the platinum container, and the temperature was raised to 900 ° C. at a speed of 10 ° C. per minute. The temperature at the bottom of the second endothermic part and the temperature at which the heat generation becomes maximum were read from the heat generation / absorption curve at that time, and were respectively set as Ts and Tc.

Si粉末Si−1〜5、銀粉末AgF−5、ガラス粉末G、有機質ワニスを、表1、2のSi粉末量、銀粉末量、ガラス粉末量、ワニス量の欄にそれぞれ質量部で示す割合で調合後、磁器乳鉢中で1時間混練し、さらに三本ロールで3回分散を行って10種類の導体ペーストを作製した。なお、有機質ワニスとしては重合度7のエチルセルロース樹脂をα−テレピネオールに濃度が20質量%となるように溶解したものを用い、同表のSi粉末量、銀粉末量、ガラス粉末量の各欄の括弧内には銀粉末質量とガラス粉末質量の合計を100質量部としたときの各粉末の質量割合を示す。
例2〜4、6〜の導体ペーストは実施例、例1、5の導体ペーストは比較例、例10の導体ペーストは参考例である。
Si powder Si-1 to 5, silver powder AgF-5, glass powder G, organic varnish, ratios shown in parts by mass in the columns of Si powder amount, silver powder amount, glass powder amount, and varnish amount in Tables 1 and 2, respectively. After mixing, the mixture was kneaded in a porcelain mortar for 1 hour and further dispersed three times with three rolls to prepare 10 types of conductor pastes. In addition, as an organic varnish, what melt | dissolved the ethyl cellulose resin of the polymerization degree 7 in (alpha) -terpineol so that a density | concentration might be 20 mass% was used, and each column of the amount of Si powder of this table, silver powder amount, and glass powder amount In parentheses, the mass ratio of each powder when the total of the silver powder mass and the glass powder mass is 100 parts by mass is shown.
The conductor pastes of Examples 2 to 4 and 6 to 9 are examples, the conductor pastes of Examples 1 and 5 are comparative examples, and the conductor paste of Example 10 is a reference example .

大きさが40mm×40mmであるセラミックスグリーンシートGS−Aを6枚準備し、そのうちの1枚に例1の導体ペーストで図2に示す線条パターンをスクリーン印刷法により作製した。これらセラミックグリーンシートを、上記パターンが3枚目と4枚目のグリーンシートに位置するように積層し、80℃に加熱して80MPaの圧力をかけて一体化し、セラミックグリーンシート積層体とした。
このセラミックグリーンシート積層体について、室温から550℃まで5時間、550℃から875℃まで30分で昇温し、875℃にて1時間30分保持する焼成を行って、セラミック多層基板を得た。
Six ceramic green sheets GS-A having a size of 40 mm × 40 mm were prepared, and a linear pattern shown in FIG. These ceramic green sheets were laminated so that the pattern was located on the third and fourth green sheets, and were heated to 80 ° C. and integrated by applying a pressure of 80 MPa to obtain a ceramic green sheet laminate.
The ceramic green sheet laminate was fired by raising the temperature from room temperature to 550 ° C. for 5 hours, from 550 ° C. to 875 ° C. in 30 minutes, and holding at 875 ° C. for 1 hour and 30 minutes to obtain a ceramic multilayer substrate. .

得られたセラミック多層基板を前記線条パターンの幅方向断面が得られるように切断し、切断面を0.3μmのダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨し、その鏡面断面について各線幅を顕微鏡付測長器で測定した。焼成前の線幅をW1、焼成後の線幅をW2、セラミックグリーンシート積層体を焼成した時の収縮率をSR(単位:%)とすると、線幅減少率(単位:%)は((W1−W2)×100/W1)−SRで計算される。図2に示した80μm,100μm,200μm,300μmのそれぞれの線幅減少率は6%以下であることが好ましい。   The obtained ceramic multilayer substrate was cut so that a cross section in the width direction of the linear pattern was obtained, the cut surface was mirror-polished using a 0.3 μm diamond paste, and each line width was measured with a microscope for the mirror cross section. Measured with a vessel. When the line width before firing is W1, the line width after firing is W2, and the shrinkage rate when the ceramic green sheet laminate is fired is SR (unit:%), the line width reduction rate (unit:%) is (( W1-W2) * 100 / W1) -SR. The respective line width reduction rates of 80 μm, 100 μm, 200 μm, and 300 μm shown in FIG. 2 are preferably 6% or less.

また、前記セラミックスグリーンシート積層体と同じものを作製し、その表面に導体ペーストを用いて図3に示すような比抵抗測定用パターンを形成した。その後上記焼成を行って表面に比抵抗測定用導体パターンが形成されたセラミック多層基板を得た。
この導体パターンの電気抵抗Rをアドバンテスト社製デジタルマルチメーターによって測定し、導体断面積Sを導体線条断面の走査型電子顕微鏡観察によって求めた。
R、Sおよび導体線条の長さLを用いてR×S÷Lを算出し、これを比抵抗とした。結果を表1、2に示す(単位:μΩ・cm)が、比抵抗は3μΩ・cm以下であることが好ましい。
同様にして例2〜10の導体ペーストについても線幅減少率と比抵抗を測定した。
Moreover, the same thing as the said ceramic green sheet laminated body was produced, and the specific resistance measurement pattern as shown in FIG. 3 was formed on the surface using the conductor paste. Thereafter, firing was performed to obtain a ceramic multilayer substrate having a conductive pattern for measuring specific resistance formed on the surface.
The electrical resistance R of this conductor pattern was measured with a digital multimeter manufactured by Advantest Corporation, and the conductor cross-sectional area S was determined by scanning electron microscope observation of the conductor wire cross-section.
R × S ÷ L was calculated using R, S and the length L of the conductor wire, and this was defined as the specific resistance. The results are shown in Tables 1 and 2 (unit: μΩ · cm), but the specific resistance is preferably 3 μΩ · cm or less.
Similarly, the line width reduction rate and the specific resistance were measured for the conductor pastes of Examples 2 to 10.

Figure 0004867399
Figure 0004867399

Figure 0004867399
Figure 0004867399

高周波用受動部品の内装導体用導体ペーストとして利用できる。   It can be used as a conductor paste for interior conductors of high-frequency passive components.

セラミック多層基板の断面の概念図。The conceptual diagram of the cross section of a ceramic multilayer substrate. セラミックグリーンシート上の線条パターンを示す図。The figure which shows the filament pattern on a ceramic green sheet. セラミック多層基板上の比抵抗測定用導体パターンを示す図。The figure which shows the conductor pattern for specific resistance measurement on a ceramic multilayer substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1:表層導体
2:内層導体
3:ビア導体
10:セラミック多層基板
11:ガラスセラミックス層
1: Surface conductor 2: Inner layer conductor 3: Via conductor 10: Ceramic multilayer substrate 11: Glass ceramic layer

Claims (5)

、および銀−パラジウム合金からなる群から選ばれる1種以上の金属の粉末、ガラス粉末およびSi粉末を含有する導体ペーストであって、Si粉末の平均粒径が0.5〜1.5μmであり、
前記金属の粉末の質量とガラス粉末の質量の合計を100質量部としてその金属の粉末の質量割合が98.5質量部以上、Si粉末の質量割合が0.1〜1.8質量部である導体ペースト。
Silver, Contact and silver - one or more metal powders selected from the group consisting of palladium alloy, a conductive paste containing glass powder and Si powder, average particle diameter of the Si powder is 0.5~1.5μm der is,
The total of the mass of the metal powder and the mass of the glass powder is 100 parts by mass, the mass ratio of the metal powder is 98.5 parts by mass or more, and the mass ratio of the Si powder is 0.1 to 1.8 parts by mass. Conductor paste.
ガラス粉末の軟化点が700〜850℃である請求項1に記載の導体ペースト。 The conductive paste according to claim 1, wherein the softening point of the glass powder is 700 to 850 ° C. 請求項1または2に記載の導体ペーストであって、焼成して得られる導体の比抵抗が3μΩ・cm以下である導体ペースト。 The conductor paste according to claim 1 or 2 , wherein the conductor obtained by firing has a specific resistance of 3 µΩ · cm or less. 複数のセラミックグリーンシートが積層され、その隣り合うセラミックグリーンシートの少なくとも1対の間に、焼成されて内層導体となる導体ペースト層が形成されているセラミックグリーンシート積層体を焼成し、内層導体を有するセラミック多層基板を製造する方法であって、導体ペースト層が請求項1〜のいずれかに記載の導体ペーストからなるセラミック多層基板製造方法。 A ceramic green sheet laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated and a conductive paste layer that is fired to form an inner conductor is formed between at least one pair of adjacent ceramic green sheets is fired, and the inner conductor is A method for producing a ceramic multilayer substrate having a conductor paste layer comprising the conductor paste according to any one of claims 1 to 3 . 請求項に記載のセラミック多層基板製造方法であって、前記隣り合うセラミックグリーンシートの一方の表面に前記導体ペーストをスクリーン印刷法によって塗布して導体ペースト層とするセラミック多層基板製造方法。 5. The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 4 , wherein the conductor paste is applied to one surface of the adjacent ceramic green sheets by a screen printing method to form a conductor paste layer.
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