JPH02230606A

JPH02230606A - 導体ペースト組成物及びセラミックス基板

Info

Publication number: JPH02230606A
Application number: JP1029641A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sunahara; 一夫砂原; Yumiko Aoki; 由美子青木; Tsuneo Ichimatsu; 恒生一松
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1990-09-13

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、導体ペースト組成物等に関するものである。

［従来の技術］アルミナ粉末等を原料粉末として製造されるセラミック
ス基板用の配線等に使用される従来の導体ペーストは特
公昭６１−５１３６１号公報や特開昭６１丁７７６４１
号公報によって提案されている。

しかし、これらの導体ペーストは予め焼結され固化した
アルミナ製等のセラミックス基板の上に形成して該導体
ペーストを焼結今せるよう設計されているため、グリー
ンシートに印刷し、同時に焼成すると導体にクラツクや
剥離を発生したり導体ペースト中に含有されたガラスフ
リットが導体表面をグレーズ化して覆い、導体の半田濡
れ性を低下させる等の問題がある。

またグリーンシート中の有機バインダーが完全に分解す
る以前に導体ペースト中に含有されたガラスフリットが
軟化し、分解ガスの飛散を妨げるため、分解ガス圧によ
り導体表面が風船の様に膨張する現象（ブリスタ）が発
生したりするという問題がある．この様な、導体の半田濡れ性の低下やブリスタの発生を
防止するためガラスフリットの含有量を少なくすると、
導体と多層セラミックス基板の絶縁層どの接着力が低下
し、信頼性に劣るという問題がある。

更に上記従来の導体ペーストを多層セラミックス基板の
内部導体用として使用した場合は、前記したように有機
バインダーが完全に分解する前に導体ペースト中に含有
されたガラスフリットがグレーズ化、分解ガスの飛散を
妨げるため、導体上層の多層セラミックス基板の絶縁層
が風船の様に膨張する現象いわゆるブリスタが、発生す
る外に導体と多層セラミックス基板の絶縁層との接着力
が不充分なため、導体と多層セラミックス基板の給縁層
との界面に空隙が発生する現象（デラミネーション）が
発生するという問題点がある．［発明の解決しようとする課題］本発明の目的は、従来技術が有していた前述の欠点を解
消しようとするものであり、従来知られていなかった導
体ペースト組成物等を新規に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］本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、鉛を含有したセラミックス基板用のグリーンシートの
表面又は焼成後のセラミックス基板の表面に形成され、
焼成される導体ペースト組成物において、重量％表示で
固形分が実質的にＡｇ粉末　　　　　　　　　　　　　４５〜９５Ｐｄ粉
末　　　　　　　　　　　　　２〜４５６０≦Ａｇ＋Ｐ
ｄ≦９９．９ガラスフリット　　　　　　　　Ｄ〜４０ＮｂａＯｓ　
，Ｔａｉｌｓ　，Ｔｉｅ．　，ＺｒＬの内少なくとも１
種　０．１−１０からなることを特徴どする表面導体用ペースト組成物等
を提供するものである。

以下本発明について詳細に説明する．本発明は、セラミ
ックス基板の表面導体用ペースト組成物及び多層セラミ
ックス基板用の内部導体用ペースト組成物等に関するも
のである。尚％は特に記載しない限り重量％を意味する
ものである。最初に、表面導体用ペーストについて述べ
ることにする。

本発明の表面導体用ペーストとは多層セラミックス基板
用に、複数枚積層されたグリーンシートの表面に部品搭
載用のパッド等の導体を形成するため、印刷等の方法に
よって形成され、当該グリーンシートとともに焼成され
るものである．尚本発明の表面導体用ペーストの形成は上記グリーンシ
ートを積層する前でも積層後であっても良い．この表面導体用ペースト組成物はＡｇ（銀）粉末、Ｐｄ
　（バラジュウム）粉末を含有しており、固形分が実質
的にＡｇ扮末　　　　　　　　　　　　　　４５〜９５％Ｐ
ｄ粉末　　　　　　　　　　　　　　２〜４５％６０％
≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９９．９％ガラスフリット　　　　　　　０〜４ｏ％ＮｂＪｓ　，
Ｔａｉｌｓ　．ＴｉＯ＊　，ＺｒＯｘの少な《とも１種
が　０．１〜１０％であり、順次これらについて、説明する．表面導体は、
内部導体と異なり通常配線として使用されることがなく
部品用のパッド等に使用されるため、シート抵抗は通常
２０ＩｌΩ／口以上であってもよ（，４０ｍΩ／口以下
であることが好ましい。これを前提として説明するゆＡ
ｇ及びＰｄは、導体を構成する成分であり、Ａｇ粉末が
４５％より少ないと導体のシート抵抗値が増大するため
、好ましくなく、９５％より多いと相対的にＰｄ粉末量
が少なくなるので好ましくない。Ｐｄ粉末が２％より少
ないとマイグレーションが発生しやすくなるため好まし
くなく、４５％より多いと導体のシート抵抗が高くなり
好まし《ない。

また、無機成分中のＡｇ及びＰｄ粉末が合計で６０％未
満の場合、表面導体用としてはシート抵抗値が大きくな
るので好ましくなく、合計で９９．９％より多い場合、
焼成後の導体とセラミックス基板の絶縁層との接着力が
低下するので好まし《ない。

また、ガラスフリットはこの接着力を強《するのに使用
され、ガラスフリット量が４０％を越える場合、導体の
半田濡ね性が低下したり、クラック，ブリスタ等の欠陥
が発生するので好ましくない．一方本発明は、表面導体とセラミックス基板の絶縁層と
の接着力を向上するために、ＮｂｉＯｓ　，ＴａＪｓ　
．ＴｉＯｉ　．ＺｒＯｚ　（以下単に接着力向上金属酸
化物と記述する場合もある。）の粉末を添加する．これ
らの金属酸化物の添加により、焼成の際、セラミックス
基板の絶縁層中に含有された鉛と接着力向上金属酸化物
とが反応し、該絶縁層との接着力が向上する．この場合、接着力向上金属酸化物としては、ＮｂｚＯｓ
　　Ｔａ＊Ｏｓ　，ＴｉＯｘ　，’ＺｒＯ＊のすくな《
とも１つを添加すれば良い。これら粉末の含有量が０６
１％未満では、その効果が不充分であり、１０％を越え
ると、導体のシート抵抗が増加すると共に半田濡れ性が
低下するので好ましくなく、望ましい範囲は０．５〜６
％であり、特に望ましい範囲は０．５〜３％である。

尚本発明の表面導体ベース１・は焼成後の固化したセラ
ミックス基板の表面に形成した後焼成してもよい。本発
明は多層セラミックス基板について説明したが、単層セ
ラミックス基板、その他のセラミックス電子部品を含む
ものとする．次に本発明の内部導体用ベース１・について述べること
にする．本発明の内部導体用ペーストは、多層セラミックス基板
用にグリーンシートを複数枚用意し、各グリーンシート
の接合面に本発明の内部導体用ペースト・を印刷等の方
法により形成した後、積層して該グリーンシートととも
に焼成し、上記多層セラミックス基板の主に配線用であ
る内部導体とするものである。そして、この内部導体用
ペーストの組成は、Ａｇ粉末を有し、固形分が実質的にＡｇ粉末　　　　　　　　　　　　　８０〜９９．９％
Ｐｄ粉宋　　　　　　　　　　　　　０〜２０％８０％
≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９９．９％ガラスフリット　　　　　　　　０〜２０％Ｎｈ．Ｏ＠
　，ＴａａＯｓ　　，Ｔｉｅ２　，Ｚｒ０２の内少な《
とも１種が　０．１〜１０％であり、順次これらについ
て説明する。

内部導体は、表面導体と異なり、主に配線用として使用
されるため、通常２０Ｉ１Ω／口以内であることが好ま
しく、これを前提として説明する。

Ａｇ粉末、Ｐｄ粉末は内部導体を構成する成分であり、
Ａｇ粉末が８０％より少ないと内部導体として、シート
抵抗が増大するため好ましくな《、９９．９％より多い
と相対的に接着力向上金属酸化物量が低下するので好ま
しくない。Ｐｄ粉末は必須成分ではないが，添加したほ
うが、マイグレーションが発生しにくくなるため添加す
ることが好ましい。

しかし２０％より多《なるとシート抵抗が増大するので
好ましくない。無様成分中のＡｇ粉末及びＰｄ粉末が、
合計で８０％未満の場合、導体のシート抵抗が内部導体
用としては、大きくなるので好゜まし《なく、合計で９
９．９％より多い場合には相対的に接着力向」二金属酸
化物量が低下するため焼成後の導体と多層セラミックス
基板の絶縁層との接着力が低下し、デラミネーションが
発生するので好ましくない。

内部導体用ペーストに使用する接着力向上金属酸化物は
、前記表面導体用ペーストに使用する接着力向上金属酸
化物と同様に、焼成の際、多層セラミックス基板の絶縁
層中に含有された酸化鉛と反応し絶縁層との接着力が向
上する。

この場合、接着力向上金属酸化物としては、ＮｂａＯｇ
　，ＴａａＯｓ　，Ｔｉｏｆｆｉ　，ＺｒＬの少なくと
も１種を添加すれば良い．これら接着力向」二金属酸化物の含有量が０，１％未満
では、その効果が不充分であり、デラミネーション等の
欠陥が発生するので好ましくな《、１０％を越えると導
体のシート抵抗が増加するため好ましくない．望ましい
範囲は０、５〜６％であり、特に望ましい範囲は０．５
〜３％である。

ガラスフリットは前記したような効果があり、ガラスフ
リット量は、２０％を越える場合クラック，ブリスタ等
の欠陥が発生するので好ましくない．このガラスフリッ
ト量は、１０％以下が望ましい範囲であり、３％以下が
特に望ましい範囲である。

尚、グリーンシートに含有されている鉛は、酸化鉛に換
算してグリーンシートの無機成分に対して０．５〜６０
重量％含有されていれば本発明にかかる接着力が発生す
る。　本発明にかかる多層セラミックス基板は次のよう
に製造される。アルミナ粉末，ガラスフリット等の鉛を
含有するセラミックスの原料粉にブチラール樹脂，アク
リル樹脂等の有機バインダー，フタル酸ジブチル，フタ
ル酸ジオクチル，フタル酸ブヂルベンジル等の可塑剤，
トルエン，アルコール等の溶剤を添加し混練してスラリ
ーを作成する。

そして、該スラリーをシート状に成形し、いわゆるグリ
ーンシートが作成される。該グリーンシートにビアホー
ル用等の穴を開け、表面に本発明の表面導体用ベース｝
・．内部導体用ベーストを適宜印刷等の方法により形成
する。ビアホールには内部導体用ペーストが満たされる
。次にこれらの印刷されたグリーンシートを所定の枚数
重ねあわせ、熱圧着により積層化し、１０００℃以下の
温度にて焼成して多層セラミックス基板となる。このよ
うにして製造された多層セラミックス基板は回路が絶縁
層を介して多層に複数枚積層さわたものとなる。　尚、
本発明は多層セラミックスについて説明したが、本発明
の表面導体用ペーストは、単層セラミックス基板、他の
セラミックス電子部品にも使用できる。

本発明の表面導体用ベース１・と内部導体用ペーストは
Ｍｇ，　Ｃａ，　Ｓｒ，　Ｂａ，　Ｎａ，Ｋ，　Ｆｅ，
　Ｃｕ，　Ｚｎ，Ｎｉ，　Ｚｒ，　Ｔｉ，　Ｓｎ，　Ｓ
ｂ，　ＡＩ，　ＳＬ等を酸化物換算で０．２％程度含有
していてもよい。

尚．、前記グリーンシートに含有されている鉛は、酸化
鉛に換算してグリーンシートの無機成分に対して０．５
〜６０％含有されていれば本発明にかかる接着力が発生
する。

［作用］本発明にかかるＮｂａＯｓ　，Ｔａｍｅ．　，ＴｔＯｘ
　，ＺｒＬ等の接着力向上金属酸化物は、焼成の際に多
層セラミックス基板の絶縁層中に通常酸化鉛として含有
されている鉛と反応し、ＰｂＮｂ．Ｏ．ＰｂＴａ２０ａ
　，ＰｂＴｔＯｓ　．ＰｂＺｒＯｎ等の接着層を生成す
るため、導体と該絶縁層との接着力が向上するものと考
えられる。

［実施例］アルミナ．ジルコン等の耐火物フィラーとガラスフリッ
トを表−１のＦ＆Ｌ１〜ＩＯに示した割合で調合し、粉
砕装置により粉砕兼混合した。

次いでこれらに有機バインダーとしてメチルメタクリｌ
ノート樹脂．可塑剤としてフタル酸ジブチル並びに溶剤
としてトルエンを添加し、混練して粘度１００００〜３
００００　ｃｐｓのスラリーを作成した。次いでこのス
ラリーを約０．２　ｍｍ厚のシートにした後７０℃で２
時間乾燥しグリーンシートを作製した。

一方これとは別に本発明の表面導体用ベースト組成を表
−３に、内部導体用ベース１・組成を表−４にそれぞれ
記載した。

これらに基づきＡｇ粉末、及びＰｄ粉末、前記接着力向
上金属酸化物を調合し、これに印刷性を付与するために
エチルセルロース樹脂，プチルカルビトールからなる有
機ビヒクルを添加し、アルミナ磁製乳鉢中で１時間混合
した後、三本口−ルにて分散し、導体ペーストを作製し
た。

このようにして作製した導体ペーストを使用し、予め作
製してあるグリーンシート上にスクリーン印刷し、２０
μｌ厚のペースト層を形成し、９００℃　６時間空気中
で焼成し多層セラミックス基板を得た６この多層セラミックス基板のうち表−３の表面導体用ペ
ーストを使用したものについては、表面導体の剥離，ク
ラック等の欠陥の有無、半田濡れ性、導体と多層セラミ
ックス基板の絶縁層゜との接着性を示すビール強度、導
体のシート抵抗値を測定した。その結果を表−３の下段
に示し、試験に用いたグリーンシートの組成番号（Ｎａ
）を併記した。

表−３から明らかな如く、本発明による表面導体用ペー
スト組成物は、表−３の実施例からわかる通り、剥離，
クラック等の欠陥を発生せず、半田濡れ性９０％以上、
ビール強度（初期値）　３．　０　ｋｇ／　２＋＋ｍ口
以上、シート抵抗４０　ｍΩ／口以下という優れた特性
を示した。

また、前記の焼成し得られ多層セラミックス基板の内部
導体に表−４の内部導体用ペーストを使用したものにつ
いては、内部導体のクラック，ブリスタ，デラミネーシ
ョン等の欠陥の有無、導体のシート抵抗値を評価した。

本発明の内部導体用ペースト組成物は、表−４から明ら
かな如く、導体のクラック，ブリスタ，デラミネーショ
ン等の欠陥を有せず、導体のシート抵抗２０　ｍΩ／口
以下という優れた特性を示した。

【発明の効果］本発明の表面導体用ペーストは、焼成後、多層セラミッ
クス基板の表面よりの剥離，クラック，ブリスタ等の欠
陥がなく、半田濡れ性，多層セラミックス基板の絶縁層
との接着力に優れ、シート抵抗値も４０　ｍΩ／口以下
の優れた電気的特性を示す．また、本発明の内部導体用ペーストは、焼成後の多層セ
ラミックス基板の眉間にクラック，ブリスタ，デラミネ
ーション等の欠陥の無い導体を形成できるというだけで
はなく、導体のシート抵抗が２０ｒｍΩ／口以下という
優れた電気特性を示すという優れた効果を有し、多層セ
ラミックス基板用内部導体用ペーストに適している．以上に述べたように本発明の工業的価値は多大である．

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉛を含有したセラミックス基板用のグリーンシー
トの表面又は焼成後のセラミックス基板の表面に形成さ
れ、焼成される導体ペースト組成物において、固形分が
重量％表示で実質的にＡｇ粉末４５〜９５Ｐｄ粉末２〜４５６０≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９９．９ガラスフリット０〜４０Ｎｂ＿２Ｏ＿５，Ｔａ＿２Ｏ＿５，ＴｉＯ＿２，ＺｒＯ
＿２の内少なくとも１種０．１〜１０からなることを特徴とする表面導体用ペースト組成物。
（２）鉛を含有した多層セラミックス基板に使用される
内部導体用ペースト組成物において、固形分が重量％表
示で実質的にＡｇ８０〜９９．９Ｐｄ０〜２０８０≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９９．９ガラスフリット０〜２０Ｎｂ＿２Ｏ＿５，Ｔａ＿２Ｏ＿５，ＴｉＯ＿２，ＺｒＯ
＿２の内少なくとも１種０．１〜１０からなることを特徴とする内部導体用ペースト組成物。
（３）第１項記載の表面導体用ペースト組成物と第２項
記載の内部導体用ペースト組成物の少なくとも一方を使
用して焼成されたセラミックス基板。