JPH0224907A - ペースト組成物およびこれを用いたパターン形成方法 - 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】 〔概要〕 ペースト組成物およびこれを用いたパターン形成方法、
特に不活性雰囲気中での良好な焼成が可能となるペース
ト組成物およびこれを用いたパターン形成方法に関し、 不活性ガス雰囲気中での基板と金属ペーストとの一体焼
成を容易に可能ならしめるペースト組成物およびこれを
用いた配線パターン形成方法を提供することを目的とし
、 導電性金属粉末と、 常温でワックス状をなし沸点が１００〜２００℃のパラ
フィンとを含有し、 常温で固体状であるようにペースト組成物を構成し、 又は、上記ペースト組成物を、組成物中に含有されるパ
ラフィンの融点以上に加熱し、流動性を持たせ、 しかる後、配線パターンを形成するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ペースト組成物およびこれを用いたパターン
形成方法に関し、特に不活性雰囲気中での良好な焼成が
可能となるペースト組成物およびこれを用いたパターン
形成方法に関する。

近年、コンピュータなどの回路基板の配線材料として、
種々の厚膜ペースト組成物が開発されている。

とりわけ、コンピュータの高速化に伴う基板の多層化の
要望に応じ、基板と一体焼成可能な金属ペースト組成物
、すなわち、基板材料の焼結温度に合わせたペーストが
提案されている。

しかし、このものを基板と一体焼成する場合において、
焼成雰囲気は不活性ガス雰囲気に近い状態とされるため
、当該雰囲気中でも焼成可能となるような金属ペースト
の開発が要望されている。

また、特にペーストに含有される金属粉末には酸化が容
易なものが多く、酸化を回避する点においても不活性雰
囲気中での焼成可能な金属ペーストの開発が要望されて
いる。

〔従来の技術〕

従来の金属ベースト組成物は、有機溶液、バインダ、分
散剤等を含有する有機ビヒクル中に導電性粉末を混合・
分散させることによって作製される。そして、このもの
を焼成するに際しては、通常、前工程として、１５０℃
前後の温度で溶剤を蒸発させて乾燥し、次に３００℃前
後で予備加熱してバインダを飛ばし、次に焼成温度にて
ガラスを溶解させて焼成を完了する。

しかし、有機ビヒクル中には高沸点（２００〜５００℃
）の有機成分を含んでおり、このものは前記前工程、予
備加熱ではもちろんのこと、不活性雰囲気下での焼成温
度条件でも飛散しにくく、従って導電性金属粉末が焼結
しにくいといった問題がある。

このような問題に対処するために、 ■　熱分解性の良いアクリル系樹脂をバインダとして用
いた金属ペースト、 ■　焼成雰囲気をコントロールして有機成分を低温で飛
散させる方法、 ■　金属酸化させて有機成分を飛散させた後、再度金属
を還元するための焼成を行う方法（特開昭’６２−１９
８１４６号公報）等が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記熱分解性の良いアクリル系樹脂をバインダ
として用いたとしても高沸点の有ａ溶剤を全く使用しな
いわけにはいかず上記の問題点は依然として残り、又ア
クリル系樹脂の熱分解温度は４００℃付近であり、短時
間で分解・飛散させるには５００〜７００℃程度の高温
が必要となり、基板焼成とは別異の焼成条件が必要とな
る。

また、前記焼成雰囲気をコントロールして有機成分を低
温で飛散させる方法では、雰囲気制御が難しく実用に適
さない。

前記金属粉末の還元を利用する方法では金属粉末の収縮
が大きくなる欠点を有する。

本発明は、かかる課題を解決し、不活性ガス雰囲気中で
の基板と金属ペーストとの一体焼成を容易に可能ならし
めるペースト組成物およびこれを用いた配線パターン形
成方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、導電性金属粉末と、 常温でワックス状をなし、沸点が１００〜２００℃のパ
ラフィンとを含有し、 常温で固体状のペースト組成物によって、又は、上記ペ
ースト組成物を、組成物中に含有されるパラフィンの融
点以上に加熱し、流動性を持たせ、 しかる後、配線パターンを形成するパターン形成方法に
よって達成される。

〔作用〕

本発明のペースト組成物は、導電性金属粉末と、常温で
ワックス状をなし、沸点が１００〜２００℃のパラフィ
ンとを含有する。

そのなめ１００〜２００　’Ｃ程度の低温で容易にバイ
ンダ等の役目をするパラフィンを飛ばすことができ、こ
の後、不活性ガス雰囲気で焼成することができるので導
電性金属粉末の焼結はきわめて容易である。

また、そのまま不活性ガス雰囲気で焼成しても３００℃
付近でパラフィンは飛散するため、従来のペーストより
低い温度で焼結可能である。

このようなペーストを用いたパターン形成方法、すなわ
ち、厚膜印刷方法は、−旦ペーストを、このものに含有
されるパラフィンの融点以上に加熱し、ペーストを液体
状にし、流動性を付与し、しかる後、所定のパターンに
印刷する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

本発明のペースト組成物は、導電性金属粉末と、常温で
ワックス状のパラフィンとを含有し、常温で固体状をな
している。

導電性金属粉末としては、Ｃｕ、Ａｇ、ＰｄＡｕ、Ｐｔ
、Ｎｉ、Ａｊ　、Ａｇ−Ｐｔ、ＰｔＡｕ、Ｐｄ−Ａｕ、
Ｐｄ−Ａｇ等の金属粉末が用いられる。特に、Ｃｕを用
いたペーストはコストも安価で抵抗値も小さく、しかも
細いパターンの印刷が可能である。

このような金属粉末の粒径は、通Ｔ１１〜１０μｍ程度
のものが使用される。

パラフィンとしては、常温でワックス状をなし、沸Ｊ、
！（が１００〜２００℃のものが用いられる。

パラフィンとは、Ｃｎ　Ｈ２ｎ＋２で表される脂肪族飽
和炭化水素の総称であり、上記の条件を満足するパラフ
ィンとしては、炭素数Ｃが１６以上、特に２０〜３０程
度のものが該当する。

常温でワックス状という物性を要求するのは、後述する
ようにこのものを用いたペーストを常温で固体状にして
おき、保存性、すなわちペーストの変質を防止しさらに
は取扱い性を容易ならしめるためである。常温でワック
ス状を維持するなめには融点が３０〜８０℃、特に４０
〜７０℃のパラフィンを用いるのが好ましい。

一方、沸点が１００〜２００℃という物性を要求するの
は、焼結前に比較的低温でパラフィンを完全に飛ばし、
その後の不活性ガス雰囲気での焼成を容易ならしめるな
めである。また、従来のペーストより低い温度で焼結を
可能ならしめる意義もある。

このようなパラフィンは、通常ペースト中に含有される
バインダおよび溶剤双方の役目を果すものである。従っ
て、本発明では、アルコール、ゲトン、エーテル等の有
機溶剤、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、アクリル等のバイ
ンダを使用する必要はない。

用いるパラフィンの含有量は、前記導電性金属粉末１０
０重量部に対し、通常５０重量部以下、特に５〜２５重
量部とされる。

本発明のペースト組成物に含有されるその曲の成分とし
てガラス粉末や改質剤等か挙げられる。

これらは必要に応じて適当量含有させればよい。

このように所定の成分を有する本発明のペースト組成物
は、常温で固体状である。固体状とするは、上述したよ
うにペーストの保存性の向上および取扱い性を容易なら
しめるためである。

次に、上述したベース１〜を用いた基板配線のパターン
形成方法について説明する。

まず、本発明のベース１−を予めペースト中に含有され
るパラフィンの融点以上に加熱し、流動性を付与し、基
板原材料であるグリーンシートの上に配線パターンを形
成する。通常、加熱温度は３０℃以上、特に４０〜７０
’Ｃ程度である。

なおパターン形成は、通常、スクリーン印刷方式で行な
われるため、スクリーンマスクも予めペーストと同等以
上の温度に予熱しておく必要がある。

このようにパターン形成されたグリーンシートを直接、
焼成したりあるいは、予備加熱等の工程を経た後に焼成
することによって導体パターンが基板上に形成される。

本発明の効果を、以下の実験例に基づきさらに詳細に説
明する。

尺ｌ盟ユ 本発明のペースト組成物として、粒径０．３μｍの銅粉
末を１００重量部、融点４０℃のパラフィン（和光純薬
）を１５重量部、鉛カラス（コーニング社、軟化点４３
０℃）を８重量部、Ｂｉ２Ｏ３を２重量部配合し、ペー
ストミキサを用い５０℃の温度条件下で２４時間連続混
合し、ペースト状態とした。

その後、ベレタイサでφ５世のベレットに加工した。

このようにベレット状に加工された固体状（常温）のペ
ーストを再び５０℃に加熱し、流動性を付与し、しかる
後アルミナグリーンシートの上にスクリーン印刷し、所
定の配線パターンを形成しな。

その後、窒素ガス雰囲気中６００℃で２時間焼成し、回
路基板を作製したくサンプルＮｏ、１）。

他の本発明のペースト組成物として、粒径０．３μｍの
銅粉末を１００重量部、融点４０℃のパラフィン（和光
紬薬）を１５重量部、ＣｕＯを１０重量部配合し、前記
サンダルＮｏ、１の場合と同様にしてベレット状のペー
ストに加工した。

このものを再び５０℃に加熱し、アルミナ系ガラスセラ
ミックグリーンシート上に所定の配線パターンを形成し
た。その後、このグリーンシートを１３０℃、３時間乾
燥しな、さらにその後、グリーンシートを積み重ね１５
０℃、２０ＭＰａの圧力条件で５０枚積層した。

しかる後、当該積層体を湿潤窒素ガス雰囲気中９００℃
、窒素ガス雰囲気中１０００℃で５時間焼成し、多層回
路基板を作製しな（サンプルＮｏ。

２）。

このように作製された導体パターン（サンプルＮｏ、１
およびサンダルＮｏ、２）について■パターン精度　■
電気抵抗　■密着強度の特性を測定した。

結果を表１に示す。

表　　１ 表１の結果より、本発明のペースト組成物を用いて作製
した導体パターンは、パターン精度、電気抵抗、密着強
度ともに良好であることか確認された。

〔発明の効果〕

以上の結果より本発明の効果が明らかである。

すなわち、本発明によれば、ペーストに含有されるパラ
フィンが低温で飛散するので、主成分の導体金属粉末の
焼結が不活性雰囲気でも容易に行える。ス焼結温度を低
温に設定することもできる。

これにより製品の品質を高め、製造工程を簡易にするこ
とができるため、回路基板の多層化に大きく　′（５Ｆ
与することができる。

また、本発明のペーストは常温で固体状であるために保
管か容易でペーストの変質が防止でき、さらには取板い
の便宜からも好適である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．導電性金属粉末と、 常温でワックス状をなし沸点が１００〜２００℃のパラ
   フィンとを含有し、 常温で固体状であることを特徴とするペースト組成物。
2. ２．請求項１記載のペースト組成物を、組成物中に含有
   されるパラフィンの融点以上に加熱し、流動性を持たせ
   、 しかる後、配線パターンを形成することを特徴とするパ
   ターン形成方法。