JPH0412037A

JPH0412037A - 導電性ペースト

Info

Publication number: JPH0412037A
Application number: JP11481690A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Irumagawa; 入間川　裕; Mamoru Uezono; 守上薗
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1990-04-28
Filing date: 1990-04-28
Publication date: 1992-01-16

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〕本発明は厚膜回路基板などに被着形成される導電性ペー
ストに関し、特に速乾性でかつ印刷特性に優れた導電性
ペーストに関するものである。

〔従来の技術及びその欠点〕

導電性ペーストは、セラミック基板や誘電体セラミック
基板上などにスクリーン印刷して厚膜配線や厚膜電極パ
ッドなどに広く使用されている。

一般に、導電性ペーストの導電材料は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、及びそれらの合金が使用される。Ａｕ、Ｐｔ
、Ｐｄは高価てあり、汎用厚膜回路基板では、コストア
ップとなり、また、Ａｇペーストについては、マイグレ
ーションの問題かあり高密度配線化に限度かある。これ
らの導電材料に変わるものとして、焼成条件は難しいも
のの、Ｃｕが存力なものとして挙げられる。

Ｃｕの導電性ペーストは、１００〜１５０μｍ程度であ
っても、マイグレーション問題はないものの、細かなパ
ターンか可能である。

〔従来技術の問題点〕

しかしながら、従来技術の導電性ペーストで、細かなパ
ターンのスクリーン印刷を連続的におこなうとマスクの
めづまりが発生するという問題点かあった。従来の導電
性ペーストには、有機溶剤としてターピネオールやブチ
ルカルピトールなどが多用されている。これらの有機溶
剤は有機樹脂を溶かし、ペーストを適正な粘度にするた
めに使用され、印刷特性、速乾性などは考慮されていな
かった。

有機溶剤は印刷・塗膜後の乾燥工程（約１２０°Ｃ１１
０分）で、塗膜中から揮発してしまう。

たとえば、有機溶剤の乾燥性か高い（揮発しやすい）と
、導電性ペーストをスクリーンの目を介して印刷する時
に、スクリーンのメツシュ部分て乾燥してしまい、所望
なパターンか形成されず、断線か発生されることかある
。

また、乾燥性が低いと、乾燥工程で充分に溶剤が揮発し
きれず、導体塗膜の焼成工程にまで、溶剤が残留してし
まい、焼成後の厚膜導体中に空洞が発生し、基板と厚膜
導体との接着強度が大きく劣化してしまう。

本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり
、その目的は、乾燥性に優れ、基板との接合強度、半田
との接合強度に優れ、印刷塗膜のダレかなく、直線性に
優れた厚膜導体か形成できる導電性ペーストを提供する
ことにある。

〔目的を達成するための具体的な手段〕上述の問題点を
解決するために、本発明は、導体の主成分となる金属粉
末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとから成る導電
性ペーストにおいて、前記有機ビヒクルを構成する有機
樹脂と有機溶剤がペースト全体の５〜２０重量％てあり
、且つ有機溶剤として、ターピネオールか有機溶剤の６
０〜８０重量％、オレイルアルコールか有機溶剤の２０
〜４０重量％と夫々含有していることを特徴とする導電
性ペーストである。

有機ビヒクルはペースト全体の粘度に大きく関与するも
のであり、有機ビヒクルがペースト全体の２０重量％以
上であると、粘度が大きく低下し、乾燥工程前に、印刷
した塗膜にダレが生じてしまう。

また、有機ビヒクルかペースト全体の５重量％以下であ
ると、粘度か大きくなり、スクリーン印刷のスクリーン
の目を通り抜けにくく、繊細な印刷パターンか形成され
にくい。

有機ビヒクルを構成する有機溶剤のターピネオールは、
有機樹脂を溶かす作用と共に、乾燥性を促進させる作用
を有し、また、オレイルアルコールは、有機樹脂を溶か
す作用と共に、乾燥性を抑制させる作用を有する。この
ため、スクリーン印刷時に、スクリンーンの目つまりを
抑え、さらにスクリーン印刷後の印刷塗膜における溶剤
の揮発が完全行うためには、ターピネオールを有機溶剤
の６０〜８０重量％、オレイルアルコールを有機溶剤の
２０〜４０重量％の範囲か好ましい。

即ち、ターピネオールが６０重量％以下又はオレイルア
ルコールか４０重量％以上となると、印刷した塗膜の乾
燥性か抑制され、焼成工程まで、塗膜の中に溶剤が残留
してしまい、焼成した厚膜導体中に空孔か生じてしまう
。これにより、厚膜導体との接合強度か大きく低下して
しまう。

また、ターピネオールか８０重量％以上又はオレイルア
ルコールが２０重量％以下となると、印刷前のペースト
の状態で溶剤の揮発が起こり、スクリーン印刷のメツシ
ュ部分にペーストか付着した状態で乾燥し、所定の印刷
パターンが形成されない。このため、繊細なパターンか
要求される厚膜回路配線では、断線か生じる可能性かあ
る。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて詳述する。

第１図は、本発明の導電性ペーストを使用して形成した
厚膜回路基板の断面図である。

１はセラミック基板であり、２は本発明の導電性ペース
トを使用して形成した厚膜導体てあり、３は電子部品で
あり、４は半田である。

セラミック基板１上に、導電性ペーストを使用してスク
リーン印刷し、所望回路パターン、端子パッドなどの厚
膜導体２を形成する。さらに所定厚膜導体２上に電子部
品３、例えばチップ抵抗器、チップコンデンサなどを半
田４によって接続する。

上述の厚膜導体２を形成する導電性ペーストは、導体の
主成分となる金属粉末と、ガラスフリットと、有機樹脂
と、有機樹脂と有機溶剤とからなる有機ビヒクルとて構
成され、特に、有機ビヒクルとペースト全体の５〜２０
重量％であり、有機溶剤としてターピネオールか有機溶
剤の６０〜８０重量％、オレイルアルコールが有機溶剤
の２０〜４０重量％を夫々有している。

導電性ペーストは、金属粉末として、マイグレーション
の問題から銅（Ｃｕ）粉末が好ましく、さらに、焼結性
を考慮して平均粒径約０．５〜２゜０μｍの粉末か好ま
しい。ガラスフリットとして平均粒径約３μｍのホウケ
イ酸塩ガラスか、有機樹脂としてエチルセルロースか夫
々使用される。

導電性ペーストは、これらの固形成分を均質的に混合さ
れ、上述の重量比率のターピネオール及びオレイルアル
コールを主成分とする有機溶剤か、上述の有機樹脂を溶
かして有機ビヒクルとして、全体の５〜２０重量％とな
るように混練されて構成される。

ここで、有機ビヒクルかペースト全体の５重量％以下で
は、導電性ペーストの粘度が大きくなり、スクリーン（
例えば４００メツシユ）を通過し難くなり、繊細な導体
パターンにおいて断線か生じてしまう。

また、有機ビヒクルかペースト全体の２０重量％以上に
なると、導電性ペーストの粘度か小さくなり、印刷した
塗膜にダレか生じてしまい、隣接する印刷塗膜との短絡
か発生してしまうことかあり、繊細なパターンが困難で
ある。

次に、有機溶剤のターピネオールは、前記エチルセルロ
ースなとの有機樹脂を溶かすとともに、オレイルアルコ
ールに比較して導電性ペース）・中の乾燥（溶剤の揮発
）を促進するという作用を有する。このため、ターピネ
オールの重量比率か８０重量％以上になると、乾燥の促
進か著しく、導電性ペーストかスクリーン印刷のスクリ
ーンのメツシュ部分で乾燥してしまい、連続印刷におけ
る繊細なパターンの維持が困難となる。そして、印刷塗
膜の断線か発生してしまう。

また、ターピネオールの重量比率か６０重量％以下にな
ると、オレイルアルコールの重量比率か増加するととも
に、厚膜導体２と基板１との接合強度が劣化するという
問題点がある。

また、オレイルアルコールは、有機樹脂を溶かすととも
に、導電性ペーストの乾燥を抑制するという作用を有す
る。このため、オレイルアルコールの重量比率か４０重
量％以上になると、乾燥の抑制か著しく、スクリーン印
刷後の印刷塗膜の乾燥か困難となる。これにより、印刷
後、乾燥工程（１２０分、１０分）においても、印刷塗
膜中から溶剤が充分に揮発されず、焼成工程（６００〜
９００°Ｃ）にまで残留してしまう。これにより、焼成
後の厚膜導体２中に空孔が発生してしまう。

この空孔により、基板１と厚膜導体２との接合強度や厚
膜導体２と半田４との接合強度を著しく低下させてしま
う。

また逆に、オレイルアルコールの重量比率か２０重量％
以下になると、ターピネオールの重量比率が相対的に増
加し、上述のい問題点か発生するとともに、ターピネオ
ールの粘性が低いために配線間で短絡してしまうという
問題か発生する。

実験例導電性ペーストを金属成分、ガラスフリット、有機ビヒ
クルを表１に示すように調整して、印刷工程として、ア
ルミナセラミック基板１上に、４００メツシユのスクリ
ーンで、１００μｍの線幅（線間１００μｍ）の導体塗
膜を形成し、さらに乾燥工程として１２０°ｃ−ｉｏ分
乾燥し、焼成工程として窒素雰囲気で６０分（ピーク温
度９００°Ｃ１１０分）焼成した。

評価項目は、印刷特性として、第２図に示すように最小
幅ａμｍ、最大幅ｂμｍを測定した。１００μｍの線幅
に対して、最小幅か８０μｍ以上、最大幅か１２０μｍ
以下（変化か２０９６以内）であれは直線性に優れてい
るものとした。これは、ペーストのスクリーンのメツシ
ュ部分の乾燥による断線の状況と、印刷塗膜のダし状況
とを知ることかできる。

また、厚膜導体と基板との接合強度に関しては、焼成後
の初期接合強度を２．５ｋｇ以上を、２５０時間後の接
合強度を１．５ｋｇ以上を良品とした。これは、乾燥工
程における有機溶剤の揮発状況を知ることかできる。

表中、試料１では、有機ビヒクル（有機樹脂及び有機溶
剤）が全体の２０重量％以上となり、導電性ペースト全
体の粘度低下してしまい、印刷塗膜にダレか生じてしま
い、隣接する印刷塗膜との短絡か発生してしまい、繊細
なパターンか困難である。

試料２ては、有機ビヒクル（有機樹脂及び有機溶剤）か
全体の５重量％以下となり、導電性ペーストがスクリー
ンを通過し難くなり、導体パターンに断線（最小幅ａ＝
０）か生じてしまう。

試料３〜８は有機ビヒクルの重量比率か全体の１０重量
％と上述の範囲の中心的な値である。

試料３．４は、ターピネオールの重量比率か８０重量％
以上である。これらは、導電性ペースト中ての乾燥を促
進してしまい、連続スクリーン印刷時に、スクリーンの
メツシュ部分に付着したペーストが乾燥してしまい、印
刷塗膜の断線か発生してしまう。また、ターピネオール
はダレか発生し易い溶剤でもあるため、スクリーンを通
過した印刷塗膜のダレが発生し、隣接する印刷塗膜（線
間１００μｍ）に短絡が発生してしまう。

試料７．８はオレイルアルコールの重量比率か４０重量
％以上となり、導電性ペーストの乾燥か抑制されてしま
い、乾燥工程で有機溶剤か充分に抜けず、結果として、
焼成工程で溶剤成分か飛んでしまうことにより、厚膜導
体２中に空孔が発生してしまう。この空孔は基板１と厚
膜導体２との接合強度や厚膜導体２と半田４との接合強
度を著しく低下させてしまう。このため初期状態の接着
強度は２．８ｋｇ以上であるものの、２５０時間後の接
着強度か１．２〜１．３ｋｇ以下となってしまう。

これは、半田４が厚膜導体２中の空孔に充填され、高温
下で厚膜導体２中に半田か拡散されるためである。

尚、上述の実施例では、有機溶剤としてタービオネール
とオレイルアルコールの２成分て構成したか、この重量
比率の範囲内においては、他の溶剤を混合しても構わな
い。例えば、タピネオールを６０重量％、オレイルアル
コール２０ｆＵｉｔ％とし、さらに、Ｂ　ＣＡ、　２．
２．４．−トリメチル−１，３ベンタンジオールモノイ
ソブチレートを混合しても構わない。

〔発明の効果〕

以上のように、有機ビヒクル及び有機溶剤の組成を特定
したため、適正な粘度、乾燥性か達成され、スクリーン
のめづまり、印刷塗膜のダレによる短絡、焼成した厚膜
導体の空孔なとが一切なく、塗膜の安定した印刷直線性
、接合強度の高い厚膜導体が得られる導電性ペーストと
なる。

また導電材料として、耐マイグレーションに優れたＣｕ
で、繊細な導体パターンを形成するに極めて有益な導電
性ペーストとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の導電性ペーストを使用した厚膜回路基
板の断面図である。第２図は印刷塗膜の印刷直線性を評価方法を示す平面図
である。１・・・セラミック基板２・・・厚膜導体３・・・電子部品４・・・半田

Claims

【特許請求の範囲】　導体の主成分である金属粉末と、ガラスフリットと、
有機ビヒクルとから成る導電性ペーストにおいて、前記有機ビヒクルを構成する有機樹脂と有機溶剤がペー
スト全体の５〜２０重量％であり、且つ有機溶剤として
、少なくともターピネオールが有機溶剤の６０〜８０重
量％、オレイルアルコールが有機溶剤の２０〜４０重量
％と含有していることを特徴とする導電性ペースト。