JPH02230607A - 導体ペースト組成物及びセラミックス基板 - 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］ 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］ アルミナ粉末等をセラミックスの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
６１−７７６４１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
を焼結させるよう設計されているため、軟質であるグリ
ーンシートに印刷し，同時に焼成すると導体にクラック
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ていたガラスフ
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． 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に含有
されたガラスフリットがグレーズ化し分解ガスの飛散を
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
、焼成さわる導体ペースト組成物であって、重量％表示
で実質的に Ａｇ粉末　　　　　　　　　４５〜９５Ｐｄ粉末　　　
　　　　　　２〜４５ ６０≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９７ 結晶化ガラスフリット　１〜４，０ ガラスフリット　　　Ｏ〜３９ 結晶化ガラスフリット＋ガラスフリット≦４０ＮｂａＯ
ｓ＋ＴａＯｓ＋ＴｉＯｉ＋ＺｒＯｘ　　Ｏ．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」
と「鉛を含有した多層セラミックス基板用に使用される
内部導体用ペースト組成物であって、重量％表示で実質
的に Ａｇ粉末　　　　　　　８０〜９９ Ｐｄ粉末　　　　　　　　０〜２０ ８０≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９９ 結晶化ガラスフリット　０．１〜１０ ガラスフリット　　　　θ　〜９．９ 結晶化ガラスフリット＋ガラスフリット≦ｌＯＮｂ．Ｏ
ｉ＋ＴａＯｓ＋ＴｉＯ＊＋ＺｒＯｔ　　Ｏ．０１Ｎｔｏ
からなることを特徴とする表面導体用ベースト組成物」
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。本発明は酸化鉛
を含有した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％ぱ特に記載しない限り
，重量％を意味するものとする．最初に表面導体用べ−
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１・の表面に部品
搭載用のパッド用等の導体を形成するため印刷等により
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印刷は上記グリーン
シートを積層する前でも積層後であってもよい．この表
面導体用ペーストの組成はＡｇ（銀》粉末、Ｐｄ（パラ
ジウム）粉末を含有しており、実質的に Ａｇ　　粉末　　４５〜９５％ Ｐｄ　　粉末　　２〜４５％ ６０％≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９７％ 結晶化ガラスフリット　１〜４０％ ガラスフリット　　　　０〜３９％ 結晶化ガラスフリット＋ガラスフリット≦４０％ Ｎｂ＊Ｏｓ　＋ＴａＯｓ＋ＴｉＯｘ＋Ｚｒ０２０．１〜
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少
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２０ｍΩ／口以上でも使用でき、４０ｔｎΩ／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
。

Ａｇ及びＰｄは導体を構成する成分であり、Ａｇ扮末が
、４５％より少ないと導体のシート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《なく、４５％より多いと、導
体のシート抵抗が高くなり好ましくない。

また無機成分中のＡｇ及びＰｄ粉末が合計で６０％未満
の場合、導体のシート抵抗が表面導体用としては太き《
なるので好ましくなく、合計で９７％より多い場合、焼
成後の導体と基板との接着力が低下するので好まし《な
い． 結晶化ガラスフリットは、一部が結晶化したものであり
、焼成工程において実質的にグレーズ化することな《ガ
ラスフリットの粉末が確認できる程度に結晶化したもの
である。

結晶化ガラスフリットの結晶化度が少な過ぎると、焼成
工程において該結晶化ガラスフリットがグレーズ化し、
有機バインダーの分解により生成したガスが残存するた
めブリスタを発生したり、導体にクラックを発生したり
する他に、グレーズ化により導体の半田濡れ性が低下す
るので好ましくない． また前記したように表面導体は通常２０ｍΩ／口以上で
あり、このことを鑑みるとこの結晶化ガラスフリットの
含有量が１％未満では導体とセラミック絶縁層との接首
力が低下し、４０％を越えると導体のシーｌ・抵抗が大
きくなるのでいずれも好ましくなく、望ましい範囲は　
１〜２０％であり、特に望ましい範囲は２〜６％である
、かかる結晶化ガラスフリットの結晶としては、導体ペ
ースト及びグリーンシートの焼成温度以上の融点を有す
るものであれば特に限定されないが、グリーンシート中
゛のガラスフリットと同一又は類似の組成のガラスフリ
ッｌ・を結晶化させた結晶化ガラスフリットを使用する
と膨張係数等の特性がグリーンシートが焼結してできた
セラミック絶縁層と近似するので好ましい。

かかる結晶化ガラスフリットは、例えば次のようにして
製造される。

ＳｉＯａ−ＡｌｔＯｎ−Ｂ＊Ｏｓ−ＢａＯ系のものでは
、ＳｉＯａ−ＡＩ．０．−８１０．−ＰｂＯ系等のガラ
スフリットと結晶核とを混合し、６００　−１０００℃
で焼成し結晶化させる。次いでこれを粉砕することによ
り結晶化ガラスフリットが製造される。この結晶核とし
てはＡＩＪｓ．　ＴｉＣｈ．　２Ａ１ａＯｓ　’ＢａＯ
ｓ，　８ａＡｌａＳｊ２０ｓ等の少なくとも１つが使用
され、その添加量は結晶化？ラスフリットの総量に対し
て、　５〜７５％の範囲である，かくして製造されたフ
リットにはＢａＡ１ａＳｆｆｉａＯａ。２ＡＩＪａ　’
ＢｚＯｓ，等の結晶が析出さわる。ガラスフリットは非
品質のものであり、必須成分ではないが、生産性が良く
添加する事ができる。ガラスフリットが３９％以上又は
結晶化ガラスフワット及びガラスフリットが４０％以上
であると導体のシート抵抗が大きくなるので好ましくな
い． 以上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． 一方，本発明は導体とセラミックス絶縁層との接着力を
向上させるために、ＮａＪａ，ＴａＯ％．ＴｉＯ■，Ｚ
ｒＯｓ　　（以下単に接着力向上金属酸化物というとき
もある。）の粉末を添加する．これら金属酸化物の添加
により焼成の際、グリーンシートを焼成してなる絶縁層
中に含有された酸化鉛と接着力向上金属酸化物が反応し
，導体と多層セラミックス基板の絶縁層との接着力が向
上する。この場合、接着力向上金属駿化物としては、Ｎ
ｂＪｓ．ＴａＯａ，ＴｆＯ＊，ＺｒＯ＊の少な《とも１
つを添加すれば良い。これらの粉末の含有量がＤ．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。

次に本発明の内部導体用ペースト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とは、多層セラミッ
クス基板用にグリーンシーｌ・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
、 Ａｇ　　粉末　　８０〜９９％ Ｐｄ　　粉末　　０〜２０％ ７８％≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９９％ 結晶化ガラスフリット　０．１〜ｌＯ％ガラスフリッ１
・０〜１９．９％ 結晶化ガラスフリット＋ガラスフリット≦２０％ ＮｂｚＯｓ　＋　Ｔａｇｓ　＋　Ｔｕｂａ　＋　ＺｒＬ
　　　ｏ．　ｏｉ〜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２０ｍΩ／口以下であることが
好まし《、これを前提として説明する。

Ａｇ，　Ｐｄ粉末は、内部導体を構成する成分であり、
Ａｇ粉末が７８％より少ないと内部導体として、シー１
・抵抗が増大するため好ましくなく、９９％より多いと
、相対的に結晶化ガラスフリット量などが、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％より多くなるとシート抵抗
が増大するので好ましくない．無機成分中のＡｇ及びＰ
ｄ粉末が合計で７８％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くなく、合計
で９９％より多い場合、焼成後の導体と基板との接着力
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かかる結晶化ガラスフリットは、
前記表面導体用ペーストにががる結晶化ガラスフリット
と同様に一部が結晶化したものであり、焼成工程におい
て実質的にグレーズ化することなくガラスフリットの粉
末が確認できる程度に結晶化したものである。

結晶化ガラスフリットの結晶化度が少な過ぎると、焼成
工程においてフリットがグレーズ化し、有機バインダー
の分解により生成したガスが残存するため、ブリスタを
発生したり、導体にクラックを発生したりするため好ま
しくない。

この結晶化ガラスフリットの含有量が０．１％未満では
内部導体とセラミックの絶縁層との接着力が低下し、２
０％を越えると内部導体のシーｌ・抵抗が大きくなるの
で、いずれも好ましくな《、望ましい範囲は０．１〜６
％であり、特に望ましい範囲は０．５〜３％である。

かかる結晶化ガラスフリットの結晶については前述した
通りである。接着力向上金属酸化物の材質については前
述した如くであり、内部導体用としてはこれらの粉末の
含有量が０．０１％未満ではその効果が不充分であり、
デラミネーションが発生し易くなるため好まし《ない。

ｌＯ％を越えると導体のシー１・抵抗が増加するので好
ましくな《、望ましい範囲は、０．０１ヘ−３％であり
、特に望ましい範囲は０．１〜２％である。また、ガラ
スフリットについては前述した如くであり、ガラスフリ
ットが１９，９％又は結晶化ガラスフリット及びガラス
フリットが２０％以上であると導体のシート抵抗が大き
くなるので好ましくない．接着力向上金属酸化物につい
ては前述の如くである。なお、本発明の表面導体ペース
トと内部導体用ペーストはＭｇ，　Ｃａ，　Ｓｒ，　Ｂ
ａ。

Ｎａ，Ｋ，　Ｆｅ，　Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｚｒ，Ｔｉ，
Ｓｎ，Ｓｂ，Ａｌ，Ｓｔ等を酸化物換算で０．２％程度
含有していてもよい。

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
％含有されていれば本発明にかかる接着力が発生する。

また、本発明にかかるガラスフリットは、非品質のもの
であり、結晶化したものを含有しないものをいう。

［作用］ 本発明の表面導体用ペースト，内部導体用ペーストは、
結晶化ガラスフリットを含有しているため、焼成工程に
おいてグレーズ化する量は極めて少ない。その為導体表
面にガラス被膜が形成されないので半田濡れ性に優れた
導体が得られるものと思われる。

また、有機バインダーより発生したガスが離脱し易いの
で残留ガスによる導体のクラツク，ブリスタも生じ難い
ものと思われる。

そしてＮｂａＯｓ，Ｔａ２０ｓ，ＴｉＯｚ，ＺｒＯｚを
含有しているため、多層セラミックス基板中の低融点ガ
ラスフリットの組成の一部である酸化鉛と反応し、化合
物（ＰｂＮｂｔＯ．，ＰｂＴａ２０ｓ，ＰｂＴｉＯ，，
ＰｂＺｒ０３）を形成し、多層セラミックス基板と導体
の接着力を向上させるものと思われる。

〔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−ｌのＮａｌ〜１０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レ
ート樹脂、可塑剤としてフタル酸ジブヂル並びに溶剤と
してトルエンを添加し混練して粘度ｉｏｏｏｏ〜３００
００　ｃｐｓのスラリーを作成した。次いでこのスラリ
ーを約０．　２＋ｎｍ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ペースト組成を
表−３の表面導体用ペースト組成に、内部導体用ペース
ト組成を表−４の内部導体用ペースト組成にそれぞわ記
載した。これに基づきＡｇ粉末及びＰｄ粉末、結晶化ガ
ラスフリットと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しクルを添加し、アルミナ
磁製乳鉢中で１時間混合した後、三本ロールにて分散し
、導体ペーストを作製した。

結晶化ガラスフリットは予め表−３のサンプルＮ（Ｌ　
ｌ〜２７，表−４のサンプル陶１〜３０に示した割合で
ガラスフリットと結晶核をアルミナ磁製乳鉢で粉砕兼混
合し、９５０℃，１時間焼成し、これをアルミナ磁製乳
鉢中で粉砕して使用した。

結晶化ガラスフリット、表−３，表−４に使用しえたガ
ラスフリットの作製に使用したガラスフリットの組成は
表−２に示す通りである。

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、２０μ
■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。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，クラツク等の欠陥
の有無，半田濡れ性，導体の多層セラミックス基板への
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
ーンシートの組成高．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／　２ｍｍ口以上、
１５０℃．　１０００時間放置後のビール強度２．０ｋ
ｇ／２ｍｍ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。

表−３の比較例であるサンプルＮｏ．　２４は接着力を
向上するための接着力向上金属酸化物粉末がやや多く、
半田濡れ性等が他のサンプルより劣っている。

また前記の焼成し得られた多層セラミック基板の内部導
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ツク，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、導体のクラツク，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。

表−１ グリーンシート組成 表−２ ガラスフリッ１・の組成 Ｃ発明の効果］ 本発明の表面導体用ペーストは、焼成後、セラミックス
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，セラミックスへの接着性に優れ、シート抵
抗値も４０　ｍΩ／口以下の優れた電気的特性を示した
。

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だけではなく、導
体のシート抵抗が２０ＩｌΩ／口以下という優れた電気
的特性を示すという優れ効果を有し、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。以上により本
発明の工業的価値は多大である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 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であって、重量％表示
   で実質的に Ａｇ粉末４５〜９５ Ｐｄ粉末２〜４５ ６０≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９７ 結晶化ガラスフリット１〜４０ ガラスフリット０〜３９ 結晶化ガラスフリット＋ガラスフリット≦４０Ｎｂ＿２
   Ｏ＿５＋ＴａＯ＿５＋ＴｉＯ＿２＋ＺｒＯ＿２０．１〜
   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. ２．鉛を含有した多層セラミックス基板用に使用される
   内部導体用ペースト組成物であつて、重量％表示で実質
   的に Ａｇ粉末８０〜９９ Ｐｄ粉末０〜２０ ７８≦Ａｇ＋Ｐｄ≦９９ 結晶化ガラスフリット０．１〜２０ ガラスフリット０〜１９．９ 結晶化ガラスフリット＋ガラスフリット≦２０Ｎｂ＿２
   Ｏ＿５＋ＴａＯ＿５＋ＴｉＯ＿２＋ＺｒＯ＿２０．０１
   〜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. 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。