JPH02228375A - 厚膜ペースト - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はグリーンシートに塗布して当該グリーンシート
と同時に焼成される厚膜ペーストに関し、−層詳細には
、当該厚膜ペーストの結合剤として所定の成分を有する
材料を選択して用いることにより焼成後のセラミック基
板に形成される導体パターンの低抵抗化を可能とした当
該グリーンシートと同時に焼成される厚膜ペーストに関
する。

［従来の技術］ 最近、半導体の高集積化、高速化が急速に進展しており
、半導体を収納するパッケージおよび高密度実装向セラ
ミック多層配線基板についてもその影響を受け、配線パ
ターンの微細化が活発に検討されつつある。

その−環として、湿式厚膜基板においては、セラミック
グリーンシート　（主としてアルミナ絶縁体）とこれに
塗布した厚膜ペーストを同時焼成（ｃｏ−ｆｉｒｅ）す
ることが当業界で従来から知られている。導体用金属と
しては一般にタングステンやモリブデンが用いられてい
るが、これはアルミナ基板の焼成温度が約１６００℃と
高くなるためそれ以上の高融点を有する金属粉末を使用
する必要があるからであり、また、その電気抵抗や熱膨
張係数が比較的小さいという理由に基づく。

湿式厚膜基板の特徴は、 ■　配線の多層化が容易である、 ■　乾式法と比較して微細配線が可能である、■　スル
ーホール、ピアホール接続の信頼度が高い、 ■　導体とセラミック絶縁体との接着強度が大きい、 ■　導体部分に銀を含まないため接続部の信頼度が高い
、 ■　絶縁層がアルミナであるため絶縁性に対する信頼度
が高く、 ■　高融点金属を導体として用いるため高強度のロウ材
でＩ１０ビン取付が可能であること、等である。

これらのことから湿式厚膜基板は主として高密度配線化
、多層による小型化、高信頼化等が要求されるデバイス
用基板に利用されている。

然しながら、湿式厚膜基板は、 ■　焼成時の収縮率に対する制御が比較的困難であるた
め、寸法精度の高いものが得難く、特に、セラミック基
板／導体の接合体に大きな歪や反りが生じ易い、 ■　高温焼成を行うため、使用する材料（導体、絶縁体
）に対する制約が多い、 等の問題点がある。

上記のように、湿式厚膜基板におけるグリーンシートと
厚膜ペーストの同時焼成では約１６００℃という高い焼
成温度が用いられることから、当該厚膜ペーストには高
融点金属のタングステンやモリブデンの粉末が一般に使
用される。

この場合、タングステンおよびモリブデンの融点は前記
焼成温度に比較して夫々３４１Ｏ℃および２６２０℃と
高いため、厚膜ペースト中の当該金属粉末はグリーンシ
ートの焼成温度では溶融せず、従って、冷却過程で固着
し難い。その結果、タングステンやモリブデンを主成分
とする厚膜ペーストの同時焼成後の固有抵抗がタングス
テン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍ、）単体の固有抵抗（
例えば、Ｗ：５，５．ｕΩ・ｃｍ／２０℃、Ｍ　ｏ　：
　５．　’ｌμΩ・ｃｍ／２０℃）の４〜５倍まで増大
する。

従って、従来の厚膜ペーストにより所望の固有抵抗を得
るには、塗布面の幅および長さ寸法を適切に選択しなけ
ればならない。さらに、厚膜ペーストの収縮率を調整し
て前記の同時焼成体の反り等の歪を防止するには、当該
厚膜ペースト中の結合剤の量を変更するか、あるいは金
属と金属酸化物とを適量に混合する等の方策が採用され
ている。

ところで、前記したように、同時焼成用の厚膜ペースト
においては、一般に、タングステンやモリブデンを導体
用金属粉末として使用する他にジエチレングリコール等
の溶剤と結合剤とを併せて使用することが当業界で周知
とされており、この結合剤としては、昭和６１年９月３
０日にオーム社から発行された「電子材料セラミック」
　（ｍ者　中　重治、単用　茂）の第１８０頁および第
１８１頁に開示されているように、エチルセルロースが
使用されている。

従来、セラミック基板上に形成される導体パターン、例
えば、モリブデンやタングステンの金属粉末を溶剤、分
散剤、誘起結合剤、可塑剤、消泡剤等の添加剤を含有す
る非水系の溶液中に混濁させて作成した厚膜ペーストを
スクリーン印刷法等の技術によりグリーンシート上に転
写させ、次いで、必要に応じ積層および機械加工を施し
た後に同時焼成させて形成している。この場合、導体パ
ターンは単位面積当たりの抵抗値、すなわち、シート抵
抗（ｍΩ／口）を低くすることが望ましい。

然しなから、従来技術に係る結合剤としてエチルセルロ
ースを使用した厚膜ペーストを焼成した場合のシート抵
抗は焼成後の寸法を線幅１００μｍ１厚み２０μｍとし
て約１４．５ｍΩ／口と高くなり、導体として使用する
には低抵抗であるとは言えない。また、焼成後における
同時焼成体の反りの現象も免れない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、比較的低いシート抵抗を達成すると共に焼成体
の反り等をも防止し得る同時焼成のための厚膜ペースト
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明に係る厚膜ペース
トはタングステンおよび／またはモリブデンを主成分と
する金属成分と、少なくともアクリル樹脂を含有する結
合剤と、溶剤と、可塑剤とからなることを特徴とする。

［作用コ 前記厚膜ペーストをグリーンシートに塗布して当該グリ
ーンシートと同時に焼成したところシート抵抗値は比較
的低抵抗とすることが出来る。また、結合剤としてアク
リル樹脂を用いたグリーンシートに本ペーストを塗布す
るとなお一層良好な印刷性が得られる。

［実施例］ 次に、本発明に係る厚膜ペーストについて好適な実施例
を挙げ、以下詳細に説明する。

本実施例に係る厚膜ペーストにおいて、結合剤としてア
クリル樹脂を採用し、当該アクリル樹脂はカルボキシル
基、ヒドロキシル基、アミノ基およびアミド基から選択
される少なくとも１種の官能基を有するモノマーと、官
能基を有しないアクリル酸エステルおよびメタクリル酸
エステルの中、少なくとも１種の共重合体で構成すれば
好適である。

さらに、上記官能基を有するモノマーの含有量はアクリ
ル樹脂１　ｋｇ当たり１モル未満とすれば一層好適であ
る。

本発明に従いエチルセルロースに代えてアクリル樹脂を
結合剤として使用し、特に、共重合体の一方の成分とし
てメタクリル酸エステルを使用すれば、従来技術に係る
エチルセルロースが約１６００℃で且つＨ２／　Ｈ，０
雰囲気下での同時焼成に際しモノマー単位として分解し
ないのに対比し、メタクリル酸エステルが熱分解性良好
であってモノマー単位で分解燃焼するため残炭素量が少
なくなるという利点も生ずる。

さらに、結合剤としてエチルセルロースを使用すると、
前記したように、焼成時の反り現象がしばしば生ずるた
め、これを防止するには使用する粉末の粒度を粗くせね
ばならず、その結果、シート抵抗が必然的に高くなると
いう問題も生ずる。これに対し、本発明によりアクリル
樹脂を結合剤とすれば、より微細な粉末も使用可能とな
り、微細パターンを形成した場合であっても低シート抵
抗が得られると共に、このシート抵抗がより一定となる
ので高度集積化に一層効果的である。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。本
実施例において、印刷性は実体顕微鏡観察によるピンホ
ールの有無、メツシュ跡の有無およびパターンの直線性
並びにＳＥＭ若しくは光学顕微鏡または表面粗さ計によ
る断面形状の観察に基づいて良否を判定した。

実施例１ 粉末組成：Ａ１２０３９０％、フラックス成分（Ｓ１０
２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｚｒ０２）１０％、並びに有機物
組成：結合剤としてポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、
可塑剤としてＤＯＰ若しくはＤＢＳ、溶剤としてトリク
レン、パークレン若しくはｎ−ブタノールを夫々使用す
ることにより常法に従ってアルミナグリーンシートを作
成した。

他方、粉末成分としてタングステン（Ｗ）１００重量部
とガラス成分１重量部とを使用し、且つ結合剤として下
記第１表に示す官能基を有し、あるいは有しないアクリ
ル樹脂を同表に示した蛍（重量部）で添加して常法によ
り厚膜ペーストを作成した。比較目的でエチルセルロー
スを結合剤とする以外は同様にして厚膜ペーストを作成
した。

夫々作成した厚膜ペーストを前記のように作成されたア
ルミナグリーンシート上にスクリーン印刷し、次いで常
法により１６００℃でＨ２／Ｈ２０雲囲気下に同時焼成
して線幅１００μｍ且つ厚み２０μｍからなる導体層の
形成された焼成体を得た。このように作成した各焼成体
のシート抵抗を測定して下記第１表に示す結果を得た。

第１表の結果から容易に諒解されるように、結合剤とし
てエチルセルロースの代わりにアクリル樹脂を使用すれ
ばシート抵抗が顕著に減少し、その効果はある種の官能
基を有するアクリル樹脂において一層顕著である。

さらに、上記の各焼成体につき印刷性および反りについ
て観察した結果、アクリル樹脂を結合剤と４して使用し
た焼成体はエチルセルロースを結合剤として使用した焼
成体に比較して良好であった。前記に記載した結果はポ
リビニルブチラールの代わりにアクリル樹脂を用いたア
ルミナグリーンシートに対してグリーンシートとペース
トとのなじみがよいためにより一層良好であった。また
、アクリル樹脂の重量平均分子量が５万〜５０万の範囲
であればペースト樹脂添加量の調節により印刷性良好な
ペーストが作製出来る。

実施例２ ０、０２５モル／　ｋｇ樹脂の量で有するアクリル樹脂
とを夫々第２表に示す添加量で組み合わせた以外は実施
例１の手順を反復して第２表に示す結果を得た。

比較目的でエチルセルロースを結合剤とする試験も行っ
た。

い。

なお、印刷性についての観察は単一のアクリル樹脂を使
用する場合よりも官能基を異にするアクリル樹脂を組み
合わせ使用した方が良好な結果を示した。

実施例３ 実施例２と同様に、官能基の異なるアクリル樹脂を組み
合わせ使用すると共に、各結合剤の量的割合を変化させ
て試験を行った。その結果を第３表に示す。

第２表は、実施例１と同様に、シート抵抗の顕著な減少
がアクリル樹脂の組み合わせによっ表３ 第３表から諒解されるように、結合剤の全便用量を減少
させても良好な結果が得られ、しかも官能基の選択およ
びアクリル樹脂の使用量を適当に選択すれば、シート抵
抗の減少だけでなく、略一定したシート抵抗も得られる
。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、厚膜ペースト中の結合
剤として従来のエチルセルロースに代えてアクリル樹脂
を使用することにより、導体として望ましいシート抵抗
の顕著な減少が達成されると共に、そのシート抵抗をよ
り一定化することが出来る。さらに、印刷性も良好とな
り、アクリル樹脂の良好な燃焼性（同時焼成時）により
残炭素量も少なくなり、しかも、焼成体の反りや歪現象
の発生が防止される。このため、微細パターンによる高
集積度を低シート抵抗により達成し得るため、近年の半
導体技術の発展に資するところ大である。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、例え
ば、実施例においては厚膜ペーストの金属粉末としてタ
ングステン（Ｗ）につき説明したが、モリブデン（Ｍ、
）についても同様な結果が得られる等、本発明の要旨を
逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が
可能なことは勿論である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）タングステンおよび／またはモリブデンを主成分
   とする金属成分と、少なくともアクリル樹脂を含有する
   結合剤と、溶剤と、可塑剤とからなることを特徴とする
   厚膜ペースト。
2. （２）請求項１記載のペーストにおいて、結合剤である
   アクリル樹脂がカルボキシル基、アミノ基、アミド基お
   よびヒドロキシル基よりなる群から選択される少なくと
   も１種の官能基を有するモノマーと、官能基を有しない
   アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステ
   ルとの共重合体であることを特徴とする厚膜ペースト。
3. （３）請求項２記載のペーストにおいて、官能基を有す
   るモノマーの含有量がアクリル樹脂１ｋｇ当たり１モル
   未満であることを特徴とする厚膜ペースト。