JPH01201090A - セラミック用メタライズ組成物 - Google Patents

セラミック用メタライズ組成物

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JPH01201090A
JPH01201090A JP63026656A JP2665688A JPH01201090A JP H01201090 A JPH01201090 A JP H01201090A JP 63026656 A JP63026656 A JP 63026656A JP 2665688 A JP2665688 A JP 2665688A JP H01201090 A JPH01201090 A JP H01201090A
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cuo
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metallizing composition
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Kazuo Kondo
和夫 近藤
Asao Morikawa
森川 朝男
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026Alloys based on copper

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、低温焼成セラミックスに金属化面を形成する
に際し、セラミックスと同時焼成可能な低融点低抵抗導
体材料、就中高密度多層セラミックス配線基板およびパ
ッケージの製造に際して利用し得るメタライズ組成物に
関する。
(従来の技術) 近年、ICパッケージ、多層配線基板等の超高密度化に
伴ない、低誘電率セラミックスと、低抵抗導体の実用化
が要請されているが、特に従来のメタライズ組成物用金
属としてはAu、Au−Pt。
Ag−Pt 、 Ag−Pd等の貴金属、W 、Mo 
、 Mo−Mn等の高融点卑金属が広く用いられていた
。前者のAu、 Au−Pt、 Ag−Pt、 Ag−
Pd等の貴金属ペーストは空気中で焼付けができるとい
う利点のある反面、コストが高いという問題がある。ま
た後者の−。
Mo、 Mo−Mn等の高融点金属は1600℃程度す
なわちグリーンシートの焼結温度で同時焼成するために
多層化し易いが、導電性が低く、還元雰囲気で焼成する
必要があるため危険であり、更にハンダ付けのために導
体表面にNi等のメツキ処理を施す必要があるなどの問
題を有している。そこで安価で導電性が良く、ハンダ付
は性の良いCuペーストを用いたセラミック配線基板が
用いられるようになってきた。
(発明が解決しようとする課B) しかしながら上記のようなCuペーストを用いた場合、
セラミック配線基板の製造において、Cuを酸化させず
にペースト中の有機成分を完全に燃焼させることが困難
であり、Cu表面が酸化されればハンダ付は性が悪くな
り、導電性が低下する。又、CuOを発生させないよう
にすると有機質バインダー等が完全に燃焼除去されず残
存する。
又、金属Cuを用いた場合、脱バインダー工程とCu焼
付工程とを分離しても金属Cuが脱バインダー工程で酸
化され、CuOとなり体積膨張を起すため、基板からの
剥離等の問題を生ずる。
更に又、多層基板とする場合に、印刷、乾燥後、その都
度焼成を行なうのでリードタイムが長くなり、更には設
備などのコストアンプにつながるという問題がある。
その対策として特開昭61−288484号公報ではC
uOとMnOとバインダー、可塑剤、有機溶剤とからな
るメタライズ組成物が、特開昭61−292393号公
報ではCuOと無機固体成分とバインダー、可塑剤、有
機溶剤とからなるメタライズ組成物が、特開昭61−2
92394号公報ではCuO、MnOとPt 、Pd 
、Niのいずれか1種と、ビヒクル、溶剤とよりなるメ
タライズ組成物が開示されているが、金属Cuに着目し
たものではない。
本発明者等は既に特願昭62−129441号において
高密度多層セラミック配線基板のスルホール用として導
体部の導通不良を解決するためにCuO、Cuを主成分
とするメタライズ組成物を提案し、又、特願昭62−1
22486号において高密度多層基板の製造のため、C
LI(!: CuOを主とするメタライズ組成物が基板
中のセラミックや結晶化ガラスに対し、気密で接着強度
のよいメタライズ組成物であることを見出した。
本発明は上記のような実情の中から更に検討の結果、特
訓62−129441号および特訓62−122486
号に開示されたメタライズ組成物を更に改良した組成物
を提供することを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明の概要はCuO30〜70重量%、Cu70〜3
0重量%よりなるCuO−Cuの合計量を100重量部
とするときに、これに対しMnO□10重量部以下、p
t7重量部以下、Au5重量部以下の何れか1種以上を
含有する無機成分と、有機質バインダーおよび溶剤とか
ら構成されているセラミック用メタライズ組成物であり
、特にち密で導電性に優れクラックや剥離の発生をしな
い改良されたメタライズ組成物に関するものである。
(作 用) 本発明におけるメタライズ組成物中CuO及びCuはセ
ラミックグリーンシートとともに還元又は中性雰囲気で
加熱還元されて導体化する。
Cu030〜70重量%に対しCu 70〜30重量%
とした理由は、脱脂工程におけるCuの酸化による体積
膨張と還元工程におけるCuOの還元による体積収縮と
とを相殺させ、全体の体積変化を最少限に抑えるためで
ある。これ以外の混合比Cub/Cu 80/20では
気密性が保てず、Cub/Cu 20/80は逆に脱脂
工程で酸化体積増のため、メタライズ剥離を生じる。
次に、このCuOとCuの合計量100重量部に対し、
MnO□を10重量部以下とする理由はMnO2は還元
されたときにMnz03 、MnOもしくはMnとなり
、基板中のセラミックや結晶化ガラスと銅との濡れ性を
高めるもので、その含有量が10重量%を超えると銅粒
子同志の焼結を妨げ、リーク不良又は抵抗の増大を招来
する。
ptおよびAuはCuおよびCuOとともに必要な導電
性を確保するほか高温においても殆ど酸化も還元もされ
ないため、導体全体としての体積変化率を更に低くする
。但し、ptが7重量部を超えて多いと導体抵抗が大き
くなり、スルーホールが数ケ所も連なるような配線では
若干不利となる。又、Auが5重量部を超えて多いと、
Cuと合金をつくり、メタライズ粒子が粗らくなり、気
密性を満足しなくなる。
(実施例) 以下本発明のメタライズ組成物を使用した製品の製造工
程の概略を説明する。
(1)本出願人の出願に係る特開昭59−92943号
公報記載の発明「結晶化ガラス体」に開示された実施何
階5と同1策に、重量比でZn0・4%、  MgO1
3%、  Ah0323%、 Si0□ 58%、 B
t03及びP2O5各1%の組成となるように、ZnO
、MgC(h 、AI(O1+)3゜5iOz 、H3
BO3及びH3P0.を秤量し、ライカイ機にて混合し
、アルミナ坩堝を用いて1450℃で溶融せしめた後、
水中に投入し、急冷してガラス化した後、アルミナ製ボ
ールミルにて平均粒径2μに粉砕してフリットを製造 (2)上記フリットに有機質バインダーと溶剤を混合し
てスラリー化し、ドクターブレード法によって厚さ0 
、6 msのグリーンシートを製造(3)平均粒径0.
5〜21nのCuOと平均粒径0.5〜2.0μmのC
uと、平均粒径3μmのMnO□粉末と、平均粒径0.
5μmのpt又は平均粒径1〜3μmのAuとを第1表
の組成に混合し、有機質バインダー(エチルセルロース
)と溶剤(ブチルカルピトール)とを配合してメノウ乳
鉢で混合し下記の表のメタライズペースト(本発明)を
製造した。
第  1  表 (4)前記(2)の結晶化ガラスからなるグリーンシー
トの表面に、上記(3)のメタライズペーストを厚さ2
0μmで、長さ40 N、幅0.5inの帯状に111
1間隔で40条の導電層となるパターンをスクリーン印
刷 (5)上記帯状のパターンの200箇所に300μmφ
の貫通孔を設け、この貫通孔に特願昭62−12944
1号で提案したスルホール用メタライズ組成物を充填し
、上記帯状のパターンに対し、直角方向で上記貫通孔を
通る位置に同じ帯状のパターンを上記(3)のペースト
でスクリーン印刷 (6)  スクリーン印刷したグリーンシートを6枚と
ベースとなる肉厚のシート1枚を積層し、熱圧着したの
ち、5(hmX5Q鶴に切断 (7)切断した積層体を大気中8時間で750℃まで昇
温、加熱し、0.2〜1時間保持 (8)次いで積層体を水素雰囲気中に移し、常温より0
.5°C/分の昇温速度で350℃まで加熱せしめ、続
いて0.5〜1.5時間保持し、水素雰囲気中又は中性
雰囲気中で950℃で焼成する。
次に第1図に本発明のメタライズ組成物を用いたチップ
キャリヤパッケージを示す。1は本発明によるメタライ
ズ、2は結晶化ガラスの如き低温焼成セラミックを示す
次に本発明のメタライズを用いた多層基板について気密
性および環境試験を行った。
気密性はHeディテクターを用い測定したところいずれ
の試料も1.0X10−’ Std、 cc/sec以
下であり、環境試験後の劣化もなかった。但し環境試験
条件は以下のとおりである。
■温度サイクル(−65℃〜200℃)10サイクル■
熱衝撃    (0℃〜100℃)15サイクル(−5
5℃〜125℃)15サイクル 〃(−65℃〜150°c)100サイクルなお本発明
の実施に当り特開昭59−92943号公報に記載され
たものの外、特開昭5’lJ−83957号公報、特開
昭59−137341号公報、特開昭59−12944
1号公報に記載された結晶化ガラス体を用いて基板とす
る場合も同様に本発明のメタライズ組成物が有効であり
又一般に低温焼成基板にも有効である。
(比較例) 特願昭61−294459号で「銅又は酸化銅を銅を基
準にして80重′lI%以上、Mn0zを12重量%以
以下g、Oを8重量%以下」の範囲としてCuO(1、
5μ)をCu基準で96.5重量%、Mn0z2.5重
量%、Ag2O1,0重量%の組成を開示したが、この
ペーストはセラミックの焼成収縮率の影響により気密性
が不安定であった。又収縮率が25%以下になると気密
性に問題があり、実施例と同一組成の基板に適用した場
合、気密性はI X 10−hStd、 cc/sec
であった。 注;焼成収縮率は以下の式により算出した
縮量を25%以上と大きくとりCuメタライズを緻密に
していたが、今回の組成はCuメタライズ自体を緻密に
したため、セラミックの焼成収縮率を25%以下と小さ
くとっても気密性に問題はない。
(発明の効果) 本発明によれば、CuOとCuを主体とする低抵抗のメ
タライズにして、結晶化ガラスセラミックの低誘電率と
低膨張率に適したメタライズであり、多層基板のパッケ
ージに用いたときにメタライズの気密性に著るしい向上
を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のメタライズ組成物を用いて製造したチ
ップキャリヤパッケージの平面図(イ)及び断面図(0
)を示す。 1・・・メタライズ 2・・・低温焼成セラミック代理
人 弁理士 竹  内   守 手続補正書(自発) 昭和63年 3月23日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 ■、事件の表示 昭和63年特許願第26656号 2、発明の名称 セラミック用メタライズ組成物 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号名 
称 (454)日本特殊陶業株式会社代表者 銘木 亭
− 4、代理人 〒101 居 所 東京都千代田区内神田二丁目15番13号6、
補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  1)CuO30〜70重量%、Cu70〜30重量%
    よりなるCuO−Cu合計量100重量部と、MnO_
    210重量部以下、Pt7重量部以下及びAu5重量部
    以下の何れか1種以上とを含有する無機成分と、有機質
    バインダーおよび溶剤とにより構成されていることを特
    徴とするセラミック用メタライズ組成物。
JP63026656A 1987-10-12 1988-02-09 セラミック用メタライズ組成物 Expired - Fee Related JPH0753625B2 (ja)

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