JPH04129103A - 銅系導体ペースト組成物及び電子回路基板 - 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１ 本発明はセラミックス、特に、非酸化物系セラミックス
に適する銅系厚膜ベース１〜組成物に関する。

〔従来の技術〕

酸化物系セラミックス、例えば、アルミナやヘリリヤは
、電子装置用の絶縁部品、配線基板、外囲器部品等とし
て広範に使用されている。例えば三菱電機技報、ＶｏＱ
、５４．Ｎα１．０．６９６−６９９頁（１９８０年）
における゛′ハイブリッドＩＣイグナイタ″と題する論
文において２パワートランジスタ素子とそれを制御する
ための受動素子を搭載する回路領域とを別々に分割した
アルミナセラミックス基板上に搭載し、これら相互間の
電気的連絡が金属細線のボンディングによってなされた
自動車エンジン制御用電子装置が開示されている。ＩＥ
ＥＥ　Ｔｒａｎｓ、ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｔｈｅ
ｏｒｙＴｅｃｈｎｉｑｉｅｓ、ＶｏＱ、　ＭＴＴ　−１
９、＆７　、６０９６１６頁（１９７１年）における’
ＰｒｏｄｕｃｔＤｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　Ｈｉｇｈ−Ｐ
ｏｗｅｒ　Ｓ−［１ａｎｄ　ＭｆＣＭｏｄｕｌｅ　ｔ’
ｏｒＰ　ｈ　ｉｉ　ｓ　ｅ　ｄ　ｌ’ｌ　ｒ　ｒ　、１
ｙ　ｓ　”と題する論ｔては、制御用回路領域をアルミ
ナ基板上に搭載し、パワートランンスタ素子を搭載した
ベリリヤ基板をアルミナμ板に隣接して配置し、これら
田互間の電気的連絡が他の金属部材によってなされた高
周波信号制御用電子装置が開示されている。

一方、非酸化物系セラミックス、例えば、窒化アルミニ
ウムや炭化珪素は、近年の焼結技術や精製技術の向上に
伴って、電子部品用基板材料として好ましい物性が付与
されるに至っている。ＩＥＥＥＴｒａｎｓ、ｏｎ　　Ｃ
，Ｈ，阿、Ｔ、、ＣＨＭＴ−８ＮＧ２，２４７−２５２
頁（１９８５年）における“ＡＩＮ　Ｓｕｂｓｔｒａｔ
ｅｓｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｃｏｎｄｕ
ｃｔｉｖｉｔｙ”と題する論文では、高密度、高純度に
精製された窒化アルミニウム粉を加圧焼結して、熱伝導
率１６０Ｗ／ｍ・Ｋ（室温）、電気抵抗率５Ｘ１０１３
Ω・ｌ（室温）。

誘電率８　、９　（Ｉ　Ｍ　Ｈｚ　）　、屈曲強度５０
ｋｇ／１ｍ２熱膨張係数４．３　Ｘ　Ｉ　Ｏ−８／’Ｃ
（室温−４００’Ｃ）の性質を付与したことを開示して
いる。また、特公昭５８−１５９５３号公報では、・＼
リリャ添加した炭化珪素の加圧焼結体に熱伝導率０．２
５ｃａｌ／ａｎ・Ｓ・℃以上、抵抗率１０７Ω・１以上
（室温）。

熱膨張係数４　Ｘ　１．０−’／’Ｃ以下なる性質を付
与した電気的装置用基板を開示している。

上記第三と第四の先行技術例から、窒化アルミニウムや
炭化珪素をはじめとする非酸化物系セラミックス焼結体
は、それらの持つ種々の特徴を活かすことにより、上記
第一と第二の先行技術をはじめとする電子装置の性能向
上に資することが期待される。このためには、半導体基
板あるいは金属やセラミックスからなる他部材とを一体
的に接合するための金属化層あるいは機能素子間の導体
配線としての金属化層を、焼結体上に形成する必要があ
る。

窒化アルミニウム焼結体に対する従来の金属化技術の一
例として、特開昭６０−１７８６８７号公報に。

酸化鋼を含有した導体ペーストを印刷、焼成して得た高
熱伝導性基板、特開昭６１−８４０８９号公報に。

厚膜導体層と窒化アルミニウム間に、ケミカルボンド形
成のＰｂ、Ｓｉの少なくとも一種及び０とが共存した接
合層が形成されている高熱伝導性基板、特開昭６２−１
８２１８２号公報に、窒化アルミニウム基板上に酸化ア
ルミニウム層を介して厚膜導体層が形成された金属化面
を有する窒化アルミニウム焼結体、特開昭６２−２０２
８８６号公報に、窒化アルミニウム焼結体上に酸化鉛、
酸化ゲルマニウム。

酸化ビスマス、酸化アンチモンの一種又は二種以上を含
む介在層を設けて、厚膜導体層が形成された金属化面を
有する窒化アルミニウム焼結体、そして、第三回マイク
ロエレクトロニクスシンポジウム論文集、１４５−１４
８頁（１９８９年）における”　Ａ　Ｑ　２０　ｓ及び
ＡＲＮ基板用厚膜銅系ペーストの特性”と題する論文で
は、Ｚｎ０−Ｂｚ○３−８ｉＯｚ系結晶化ガラス、Ｂｚ
○ａ、ＣｕｚＯその他金属酸化物を添加した窒化アルミ
ニウム用厚膜銅系ペーストが、それぞ九開示されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第一および第二の先行技術例において、パワー素子
と制御回路とを別々に分割されたセラミックス基板上に
搭載しているのは、次の理由になる。パワートランジス
タ素子は発熱が著しくそれを搭載するセラミックス基板
、特にメタライズ層に繰返し過大な熱応力ないし熱歪が
作用するため接着強度が高くしかも剥離等の故障を生じ
ない信頼性の高いメタライズ基板、例えばモリブデンや
タングステンの如き高融点金属を焼成した基板が要求さ
れるからである。即ち、先行技術側第五ないし第九のよ
うな厚膜導体層は、高融点金属のような高温焼成による
メタライズ層に比べ接着強度が低く、熱応力ないし熱歪
の印加に対する信頼性を確保しにくいことになる。例え
ば本発明者らが実験した結果では、第五ないし第九の技
術に基づいた場合は約４　ｋｇ　／　ｍ　２以下であり
、パワー素子と制御回路とを同一の基板上に搭載するに
足る接着強度は得られなかった。

このような従来技術において十分満足できる接着強度が
得られていないのは、銅系厚膜導体層と非酸化物系セラ
ミックスの表面との間の主要な接着担体であるガラス層
が、セラミックスの表面にぬれにくいことによる。即ち
、非酸化物系セラミックス非酸化性雰囲気下での焼成に
よってはその表面は酸化されず、ガラス質に対する親和
性が欠如したままの状態に維持されるからである。

過大な熱応力あるいは熱歪が作用しても強固な接着強度
が維持され、剥離等の故障が生じない信頼性の高いメタ
ライズ厚膜導体によって実現できれば、上記第一および
第二の先行技術例におけるパワー素子搭載部と制御回路
形成部とを、単一の高熱伝導基板に形成できる。これに
より、パワー部の優れた放熱性と信頼性の確保と、制御
回路部の高密度実装化が可能になる。また、電子装置の
信号速度を高めることも可能になる。

従って、本発明は上述した在来技術の欠点を補い、パワ
ー素子と制御回路用素子を同一の高熱伝導性基板上に塔
載することを可能にし、特に、消費電力が０．２Ｗ／ｍ
”以上のパワー素子の発熱に基づく熱応力ないし熱歪に
対する信頼性を維持するとともに、５０ＭＨｚ以上の高
周波電気信号の伝達を可能にした回路基板と、その回路
基板を電気回路に組込んだ電子装置を得ることが可能な
銅系厚膜ペースト組成物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〕

本発明はセラミックス、特に非酸化物系セラミックスに
厚膜鋼系導体層を設けた回路基板を得るのに好適なペー
スト組成物に関するもので、前記セラミックスと厚膜導
体層とで構成される界面に、前記セラミックス表面を酸
化させる作用を持つ金属酸化物とともにガラス質物質が
介在するようにしたことを基本とする。同組成物は、銅
を主成分しする金属粉末、ガラス粉末、有機ビヒクルと
ともに、４００℃から銅の融点までの温度範囲において
酸素を放出する前記金属酸化物が混練されたものである
。前記金属酸化物は、具体的にはカドミウム、セシウム
、マンガン、プラセオジウム。

ジルコニウム、コバルト、鉄、ランタン、リチウム、モ
リブデン、マグネシウムのそれぞれ酸化物の群から選択
された少なくとも１種から構成される。

また本発明は、上記セラミックス上に銅を主成分とする
導体組成物を塗布した後、非酸化性雰囲気下で加熱する
際、上記非酸化物系セラミックスの表面が、４００℃か
ら銅の融点までの範囲の非酸化性雰囲気下で、金属酸化
物を酸素源として酸化されるように調製されている。

〔作用〕

本発明で、非酸化物系セラミックス表面を酸化するため
の金属酸化物は、同セラミックス基板とその上に設けら
れる銅系厚膜導体層との接着性の維持に寄与する。本発
明では、酸化のための酸素源としてカドミウム、セシウ
ム、マンガン、プラセオジウム、イツトリウム、ジルコ
ニウム、コバルト、鉄、ランタン、リチウム、モリブデ
ン、マグネシウムの群から選択された少なくとも一種の
酸化物を用いる。この酸化物は、非酸化性雰囲気のもと
て酸素を放出して基板表面の所定部を酸化させ、基板上
に塗布された導体組成物から同基板表面に向って流動す
るガラス物質に対して良好なぬれ性（あるいは親和性）
を付与する。

第１表は、上記金属酸化物の非酸化性雰囲気（Ｈｅ）′
Ｆにおけろ酸素放呂開始温度を示す。窒化アルミニウム
、炭化珪素、窒化硼素、窒化珪素等の非酸化物系セラミ
ックスの表面は、金属酸化物を酸素源として酸化される
。表面は、金属酸化物が溶融ガラス物質によって基板表
面に輸送されることにより効果的に酸化される。金属酸
化物は、導体組成物中の銅粒子の焼結が開始する前の段
階で基板表面に移動する必要がある。溶融ガラス物質は
、この移動に寄与する。したがって、ガラス物質は、銅
を主成分とする導体の焼結開始温度から溶融温度までの
間（銅粒子：　４００〜１０８３℃）で軟化し１表面へ
流動しなければならない。

第 表 酸素供給源物質による酸化は、セラミックス表面の極め
て薄い領域（数人ないし数十人）に限られるため、非酸
化物系セラミックスで一般的に観測される酸化層形成に
伴う同層の多孔質化及び機械的強度の低下が避けられる
。また、ガラス物質に対するぬれ性付与のためには５表
面酸化層は所定面に過不足なく形成されている必要があ
るが、数人ないし数十人の厚さはこ、れの確保のために
七分であるがはりでなく、優れた接着強度の維持に対し
ても程良く作用する。

〔実施例〕

次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

〈実施例１〉 第一実施例ではパワー素子とそれを制御するための制御
回路を同一基板に搭載した回路基板と、その回路を応用
した電子装置、即ち、イグナイタモジュール装置、そし
てその電子装置を応用した配電器装置について説明する
。

回路基板と装置を得るにあたり５重量比で導体金属粉末
としての銅粉末（平均粒径１μｍ）７０％、ガラス粉末
（平均粒径２．５μｍ）１５％、酸素供給源物質粉末（
平均粒径２．５μｍ）１．５％、そして残部がエチルセ
ルロース樹脂とα−テルピネオールからなる有機ビヒク
ルとで構成された混合組成物を作製した。ガラス粉末は
１組成（重量比）　Ｓ　ｉ　０２　（１４，５％）−８
２０３（４゜２％）Ａ　０．２０３（１，５％）−Ｐｂ
Ｏ（７０，０％）−ＺｎＯ（９，１％）で、熱膨張係数
７．３　Ｘ　１０−”／°Ｃそして軟化点５００　’Ｃ
なる物性を有する。酸素供給源物質として、カドミウム
、セシウム、マンガン、プラセオジウム、イツトリウム
、ジルコニウム、コバルト、鉄、ランタン、リチウム、
モリブデンの酸化物を用いた。

上記組成物を窒化アルミニウム基板上に印刷した後、９
００℃、１０＋＊ｊ、ｏの焼成処理を施して、銅配線を
もつ回路基板を得た。この焼成処理の期間中の室温から
４００℃までの昇温過程で酸素濃度を１１００ｐｐに保
ち、以降の昇温及び降温過程では窒素雰囲気に保った。

第２表は銅導体層の初期接着強度と酸素供給源物質の種
類の関係である、１間表には比較例として、酸素供給源
物質の代りに他の金属酸化物粉末を添加した場合の接着
強度も示す。酸素供給源物質添加の場合の接着強度はい
ずれも６．５ｋｇ／■２以上の実用可能な値を示して第 表 いる。しかし比較例では、実施例を上回る強度は得られ
ていない。

第１図（ａ）は銅導体（１０１，１１１）を形成した回
路基板１０である。パワー素子搭載部用金属層（銅、厚
さ１３μｍ）領域１０１とパワー素子制御回路形成用の
配線金属層（銅、同１３μｍ）領域１１１を窒化アルミ
ニウム焼結体基板１００上に設け、配線金属層１１［の
所望部に抵抗体１１３Ａ（↓００−７５０Ω）を配して
いる。

領域１０１にはパワー素子としてのトランジスタチップ
（５Ｘ５ｍｍ、５Ｗ、１５Ａ）１０３がｐｂ−６０ｗｔ
％Ｓｎはんだ１０４（図示省略）により六個並列に搭載
されている。配線金属層領域１１１上の所要部にはオー
バコート樹脂１１３Ｂ（図示省略）が設けられ、そして
チップコンデンサ１１３Ｃ及びミニモールドトランジス
タ１１３ｄがＰｂ−６０ｗｔ％Ｓｎはんだ１１４（図示
省略）により設けられている。金属層領域１０１と１１
１との間及びトランジスタチップ１０３と金属層領域１
１１との間はアルミニウム細線（直径３５０μｍ）１０
５により接続されている。窒化アルミニウム基板１００
の素子が搭載されない面のほぼ全面にも金属層（銅、厚
さ１３μｍ）１２１が設けられ、トランジスタチップ１
０３が搭載される部分にほぼ対応する領域を除く部分に
樹脂１２３（樹脂１１３Ｂと同質）が設けられている。

なお、用いた基板１００は、微量のＹｚＯＪ粉末ととも
に窒化アルミニウム粉末を１７００℃で常圧焼結して得
た、焼結体（厚さ０　、８　ｍ　、熱伝導率１７０Ｗ／
ｍ−に、抵抗率１０１３Ω・１以上）である。

第１図（ｂ）及び（ｃ）は、酸素供給源物質としてＭ　
ｎ　Ｏｘを用いた場合の、金属層１０１゜１１１のそれ
ぞれ一５５〜１５０℃の温度サイクル試験（−千回）及
び１５０℃の高温放置試験（−千ｈ）による接着強度の
推移を示す例である。

強度はいずれの試験でも６　、５　ｋｇ　／　ｍ　２以
上と、実用可能な値に保たれている。また、第３表は上
記温度サイクル試験（−千回）及び間欠通電試験（チッ
プ温度；５０〜１２０℃、９００００回）前後の、トラ
ンジスタチップ１０３の熱抵抗を示す。試験後の熱抵抗
はほとんど低下しておらず、十分実用に足る値を示して
いる。また、他の酸素供給源物質を用いた場合も、Ｍｎ
Ｏ２を添加した場合とほぼ同等の接着強度信頼性及び放
熱信頼性を示した。このように優れた特性が得られたの
は。

第 表 金属層１０１，１１１の接着を強固に保つことが可能に
なったことによる。

第２図は上述のプロセスによって得た基板の、銅導体層
及び窒化アルミニウム界面のＸ線光電子分光分析（ｘｐ
ｓ）によるＸＰＳピーク面積比分布の典型例（酸素供給
源物質にＭ　ｎ　Ｏｘを用いた場合）を示す。ここで、
ピーク面積比はＡＱ２ｐに対する０１ｓ又はＮｌｓのピ
ーク波形面積の割合であり、横軸はスパッタリング時間
で厚さ方向の距離に対応し、スパッタリング時間Ｏｍｉ
ｎは基板１００の表面に対応する。同図には、上記組成
物に酸素供給源物質を添加しない場合の比較例も示した
。基板表面領域のＯｌ　ｓ　／　Ａ　Ｑ　２　ｐ比は実
施例の方が比較例より大きく、そして同領域のＮｌｓ／
　Ａ　ｌｌ　２　ｐ比は実施例の方が比較例より小さい
。

このような傾向は、酸素供給源がＭｎＯ２以外の場合で
も同様であった２、これらの結果は、供給源物質から放
呂された酸素がセラミックス表面を適度に酸化させ、ガ
ラス物質のぬれ性付与に好ましい役割を演していること
を示唆する。

上記物質を酸素源として表面酸化は、加熱雰囲気が窒素
以外の場合、例えばアルゴン、ヘリウム。

ネオン、水素、−酸化炭素、二酸化炭素の群から選択さ
れた少なくとも一種、あるいはこれらの気体と窒素から
なる場合であっても可能である。

第３図（ａ）において、２００は電子装置としての自動
車エンジン制御用イグナイタモジュール装置であり１回
路基板１０はアミニウムにニッケルめっきを施したパッ
ケージ２０１にはんだ（Ｐｂ−６０ｗｔ％Ｓ　ｎ　−１
３ｗ　ｔ％Ｂｉ）２０２を介して搭載されている。この
はんだ付けはフラックスとともにはんだのシートを介装
し、２００℃のベルト炉を通して実施した。次いで、パ
ッケージ２０１内にシリコーン樹脂（図示を省略）を充
填、硬化させた後、キャップ２０３を取付けて第３図（
ｂ）の回路構成のモジュール装置２００を完成させた。

トランジスタチップ１０３とその制御回路が同一基板１
００上で近接しており、パワー素子部と制御回路が別々
の基板に設けられた従来装置より、約３１５と小型なモ
ジュール装置が得られた。

第　　４　　表 なお、モジュール装置２００は他の回路装置とともにハ
ウジングに取付けられ、第４表に示す仕様の配電器装置
が完成された。

第４１図（ａ）は同装置の８力電圧及び入力電流と配電
器回転数の関係の典型例で、酸素供給源物質がＭｎＯ２
の場合について示す。本実施例で得た配電器装Ｗ（曲！
ＩＡ）は、パワー素子部と制御回路が個別の基板に設け
られた従来のモジュール装置を組み込んだ配電器装置（
曲線Ｂ）に比べ、８力電圧は全回転数範囲で、しかも、
小さい入力電流のもとで高い値を得ている。また、アイ
ドル回転域では、従来の装置より小さい入力電流のもと
で高い出力電圧が得られている。これより、本実施例配
電器装置では、低速回転域では消費電力を抑制し高速回
転域では十分なコイル遮断電流を得られることを示して
いる。第４図（ｂ）は同装置の閉路率と配電器回転数の
関係を示す。この閉路率制御は、低速回転域では消費電
力を抑制し高速回転域では十分なコイル遮断電流を得る
のに重要な因子である。同図はバッテリ電圧をパラメー
タとした場合であるが、電源電圧の変動に対しても閉路
率制御が最適になされている。なお、配電器装置はその
取付部温度が８０℃になるエンジンルーム内に搭載され
たが、閉路率制御は良好になさ、れた。酸素供給源物質
がＭ　ｎ　Ｏ２以外の場合についても第４図と同等の特
性が得られた。

以上のように、本実施例の導体ペースト組成物は、優れ
た性能と信頼性を持つ回路基板や電子装置を得るのに適
する。

〈実施例２〉 第二実施例では、酸素供給源物質としてのＭｎ０ｚとＹ
２Ｏ３の混合粉末（平均粒径２．５μｍ）１．５ｗｔ％
を、導体金属粉末としての銅粉末（平均粒径１μｍ）７
０ｗｔ％、ガラス粉末（平均粒径２．５μｍ、）１５ｗ
ｔ％、そして残部のエチルセルロース樹脂とα−テルピ
ネオールからなる有機ビヒクルとで構成された混合組成
物を作製し、第一実施例と同様にして、パワー素子とそ
れを制御するための制御回路を同一基板に搭載した回路
基板と、その回路を応用した電子装置、即ち、イグナイ
タモジュール装置、そしてその電子装置を応用した配電
器装置を得た。

得られた回路基板、同回路基板を応用した電子装置、そ
してその電子装置を応用した配電器装置はいずれも、第
一実施例と同等の性能を示した。

このように、本発明における酸素供給源物質は一種類の
物質に限られる必要はなく、第１表に掲げた酸素供給源
物質を任意の組合せで用いることが可能である。

〈実施例３〉 第三実施例では、酸素供給源物質としてＭｎＯ２とＣｒ
２Ｏ３の混合粉末又はＭｎＯ２とＢｉｚＯｓの混合粉末
（平均粒径２，５μｍ）１，５ｗｔ％を、導体金属粉末
としての銅粉末（平均粒径１μｍ）７０ｗｔ％、ガラス
粉末（平均粒径２．５μｍ）１５ｗｔ％、そして残部の
エチルセルロース樹脂とα−テルピネオールからなる有
機ビヒクルとで構成された混合組成物を作製し、第一実
施例と同様にして、パワー素子とそれを制御するための
制御回路を同一基板に搭載した回路基板と、その回路を
応用した電子装置、即ち、イグナイタモジュール装置、
そしてその電子装置を応用した配電器装置を得た。

得られた回路基板、同回路基板を応用した電そ装置、そ
してその電子装置を応用した配電器装置はいずれも、第
一実施例と同等の性能を示した６また、本実施例の回路
基板上の銅導体層は、溶融はんだに対するぬれ性が第一
実施例で得た銅導体層よりも約２０％優れることが確認
された。このように、本発明における酸素供給源物質は
、第２表に掲げた比較例酸化物とともに任意の組合せで
用いることができる。

〈実施例４〉 次に、第四実施例としての、パワー素子とそれを制御す
るための制御回路を同一基板に搭載した回路基板と、そ
の回路を応用した高周波電圧増幅回路装置、そしてこの
装置を応用した高精細テレビジョン装置を説明する。

第５図は回路基板の要部断面図である。回路基板１０は
パワー素子搭載部用金属層（銅、厚さ１３μｍ）領域１
０１と制御回路形成用金属層（銅、同１３μｍ）領域１
１１を窒化アルミニウム基板１００上に搭載している。

領域１０１にはパワー素子としての電界効果型トランジ
スタチップ（２Ｘ２■、５ｗ、Ｌ５Ａ）１０３がｐｂ−
５０ｗｔ％Ｓｎはんだ１０４（図示を省略）により搭載
され、領域１１１には抵抗体１１３Ａ、オーバコート樹
脂１１３Ｂが厚膜ペーストの印刷。

焼成により設けられ、そしてチップコンデンサ１１３Ｃ
やダイオードチップ１１３ｄがｐｂ−６０ｗｔ％Ｓｎは
んだ１１４（図示を省略）により設けられている。金属
層領域１０１と１１１との間及びトランジスタチップ１
０３と金属層領域１１１との間は金細線（直径３５μｍ
）１０５により接続されている。基板１００の素子が搭
載されない面のほぼ全面にも金属層（銅、厚さ１３μｍ
）１２１が設けられ、トランジスタチップ１０３が搭載
される部分にほぼ対応する領域を除く部分に樹脂１２３
　（樹脂１３Ｂと同質）が設けられている。回路基板１
０は第一実施例と同様の手順及び材料構成を用いて作製
した。

回路基板１０の金属層１０１，１１１は、第一実施例と
同様の温度サイクル試験及び高温放置試験によっても接
着強度は６　、５　ｋｇ／　ｖｒ”を下回ることはなか
った。また、トランジスタチップ１０３の熱抵抗は、第
一実施例と同様の日度サイクル試験及び間欠通電試験に
よっても、初期値と同等の値が維持された。

回路基板１０は、第一実施例と同様に、アルミニウムに
ニッケルめっきを施したパンケージ２０１にはんだ（Ｐ
　ｂ　−６０ｗ　ｔ％Ｓｎ−８ｗｔ％Ｂｉ）２０２を介
して搭載した。このはんだ付けはフラツクスとともには
んだのシートを介装して、２１０℃のベルト炉を通して
実施した。次いで、パッケージ２０１内にシリコーン樹
脂を充填、硬化せしめた後、キャップ２０３を取付けて
高周波電圧増幅回路装置２００を完成させた。

第６図は装置１２００の入力電圧及び出力電圧の波形で
ある。出力電圧は３５Ｖと入力電圧の０．７Ｖに対して
五十倍の値が得られ、出力電圧波形も立上り及び立ち下
がりとも０．２ｎｓ　以下の時定数を示している。即ち
、装置２００は２５０ＭＨｚ帯の高周波電圧制御用とし
て実用可能である。このような高速信号に追随できる理
由の第一に、トランジスタチップ１０３とその周辺回路
間及び制御回路配線の電気的連絡路を可及的に短縮した
ことが挙げられる。特に、電気的連絡路を短縮できたの
は、パワー素子とその制御回路を同一基板上に搭載する
ことを可能にしたこと、そして高い接着強度と信頼性を
有する低抵抗（３，５ｍΩ・口）の導体層の形成により
、配線インピーダンスを下げ得たことによる。

高周波電圧増幅回路装置２００は、最終的に電子銃の信
号制御用として、画素２０００　ｘ２０００のテレビジ
ョン装置に組込まれた。この結果、装置２００は画像表
示の高精細化に有効なことが確認された。

〈実施例５〉 第五実施例では第一実施例と同様にして回路基板１０及
びこれを用いたイグナイタモジュール装Ｗ２Ｏ０を完成
させた。この際用いた非酸化物系セラミックス基板は、
窒化硼素セラミックス、炭化珪素セラミックス、そして
窒化珪素セラミックスである。回路基板１０Ｊ：の導体
は第一実施例と同等の性能を示した。このことは１本発
明は窒化アルミニウム以外の非酸化物系セラミックスに
対しても適用可能なことを意味する。また、回路基板１
０を用いたイヴナイタモジュール装置２００及びイグナ
イタモジュール装置２００を搭載した配電器装置も、第
一実施例と同様の性能を示した。

〈実施例６〉 第六実施例では第一実施例と同様にして回路基板１０及
びこれを用いたイグナイタモジュール装置！２００を完
成させた。この際用いた銅導体組成物は第一実施例で適
用したものと基本的には同様であるが、ガラス粉末とし
て第５表に示す組成及び物性をもつ材料を用いている。

回路板１０上の導体は第一実施例と同等の性能を示した
。このことは、第５表に示した各種ガラス材を適用した
場合であっても、本発明の優れた効果を享受できること
を意味する。また、回路基板１０を用いたイグナイタモ
ジュール装置２００及びイグナイタモジュール装置２０
０を搭載した配電器装置も、第一実施例と同様の性能を
示した。

本発明では、ガラス質物質は軟化点が４００ないし７５
０℃であれば任意の組成のものでよい。

軟化点が規定されるのは、４００℃を下回ると導体層に
おけるガラス質の分散が十分でなく導体層の耐はんだ食
われ性が低下すること、７５０℃を上回るとガラス質の
流動が不十分で適量の接着担体層の形成が困鷺であると
同時にはんだぬれ性が低ドすること、そして４００ない
し７５０℃の範囲ではガラス質の基板表面への流動と酸
素供給源物質の輸送とがバランス良く行われ、接着強度
の向上が可能となることによる。第六実施例及び第一実
施例で示したガラス質物質はいずれも上記の温度範囲に
あるため、はんだぬれ性や食われ性を損なうことなく接
着強度の確保が可能となる。

第７図はガラス質物質の軟化点と耐はんだ食われ性、は
んだぬれ性そして接着強度の関係を示す。

はんだぬれ性（Ｐｂ−６０ｗｔ％Ｓｎはんだ浴中に回路
基板１０を浸漬〔２５０℃、５鳳ｉｎ　）　した時のは
んだのぬれ面積の割合〕は、軟化点が低いほど優れ、耐
はんだ食われ性（この浸漬の繰返しによって導体層が消
失する回数）は軟化点の高いほど優れ、そして接着強度
は４００ないし７５０℃の範囲で高い値が得られている
。上記王者の性能がいずれも優れる温度範囲は４００〜
７５０℃である。

〈実施例７〉 第七実施例では第一実施例と同様にして回路基板１０及
びこれを用いたイグナイタモジュール装置１ｊ２００を
完成させた２この際、銅導体組成物は第一実施例で適用
したものと基本的には同様であるが、導体金属粉末とし
て銅粉末９５％及び銀。

パラジウム、白金、金の各粉末５％（いずれも重量％）
の混合粉末を用いた。この場合でも、回路基板１０上の
導体は第一実施例と同等の性能を示した。このことは、
導体金属粉末として銅粉末のみを用いる場合だけでなく
、銅粉末と銀、パラジウム、白金、金のいずれかとの混
合粉末を用いた場合でも本発明の効果を享受できること
を意味する。また、回路基板１０を用いたイグナイタモ
ジュール装置２００及びイグナイタモジュール装置２０
０を搭載した配電器装置も、第一実施例と同様の性能を
示した。

なお５本発明の回路基板や電子装置において、厚膜導体
層は金属成分が銅又は銅と銀、パラジウム、白金、金か
らなる群から選択された一種の金属とからなることに限
定されるものではなく、飼以外の上記金属が複数種にわ
たり含まれる場合であっても本発明の効果は変わない。

〈実施例８〉 次に、第への実施例としての、パワー素子とそれを制御
するための制御回路をアルミナ又はベリリヤ基板に一括
搭載した回路基板と、その回路を応用した高周波電圧増
幅回路装置、そしてこの装置を応用した高精細テレビジ
ョン装置を説明する。

本実施例における回路基板は、アルミナ又はベリリヤ基
板を用いたこと以外は、第四実施例と同様の手順及び材
料構成により作製された。

回路基板１０の金属層１’０１，１１１は第一実施例と
同様の温度サイクル試験及び高温放置試験によっても接
着強度は６．５ｋｇ／ｗｍ”を下回ることはなかった。

トランジスタチップ１０３の熱抵抗は、アルミナ基板を
用いた場合に第四実施例より二倍大きな値、そしてベリ
リヤ基板を用いた場合に第四実施例とほぼ同等の値を示
した。また、これらの回路基板に第一実施例と同様の温
度サイクル試験及び間欠通電試験を施したが、初期値と
同等の熱抵抗が維持された。

回路基板１０は、第四実施例と同様にして、アルミニウ
ムにニッケルめっきを施したパッケージ２０１にはんだ
（Ｐｂ−６０ｗｔ、％Ｓｎ−８ｗｔ％Ｂｉ）２０２を介
して搭載し、パッケージ２０１内にシリコーン樹脂を充
填、硬化させた後、キャップ２０３を取付けて高周波電
圧増幅回路装置２００を完成させた。

回路装置１２００は第四実施例と同等の電気的性能を示
した。従って、本発明導体組成物は、非酸化物系セラミ
ックス用として好適であるばかりでなく、既存の酸化物
系セラミックスに対しても実用可能である。

高周波電圧増幅回路装置２００は、最終的に電子銃の信
号制御用として１画素２０００　Ｘ２０００のテレビジ
ョン装置に組込まれた。この結果、装置２００は画像表
示の高精細化に有効なことが確認された。

本発明鋼系導体ペースト組成物を適用できるセラミック
ス基板は、実施例に記載されたもののみに限定されない
。例えば、（ｒ）１２導体が形成される部分が窒化アル
ミニウム、窒化硼素、炭化珪素、そして窒化珪素の群か
ら選択された・しなくとも一種からなる場合、（２）窒
化アルミニウム窒化硼素、炭化珪素、そして窒化珪素の
群から選択された少なくとも一種と、酸化アルミニウム
。

酸化ベリリウムの群から選択された少なくとも一種とが
複合化された場合、そして（３）窒化アルミニウム、窒
化硼素、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、そし
て酸化ベリリウムの群から選択された二種以上の物質か
ら構成された場合も、適用可能である。

本発明において、金属粉末は、例えば銅−銀合金のよう
に、銅と銀、パラジウム、白金、金の群から選択された
少なくとも一種の金属との合金であってもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パラ−素子とその制御回路の同一基板
上搭載を可能にしたセラミックス回路基板及びこれを用
いた高性能、高信頼性の電子装置を得るのに好適な鋼系
導体ペース１〜組成物を提供する：とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路基板の斜視図（ａ）と
導体層の接着強度のｆ３頼性の関係の説明図（ｂ）（ｃ
）、第２図は本発明の実施例で得た回路基板の銅導体層
と窒化アルミニウム基板間界面における元素の分布図、
第３図は本発明実施例で得た電子装置の説明図、第４図
は本発明の実施例で得た電子装置の性能説明図、第５図
は本発明実施例で得た電子装置の要部の断面図、第６図
は本発明の実施例で得た電子装置の性能特性図、第７図
は本発明の回路基板の性能を示す特性図である。 １００・・基板、１０３・・トランジスタチップ、１１
３ｃ・・・チップコンデンサ、１１３ｄ・・・ミニモ系 図 （ｂ） 高１図 （Ｃ） １羽 高′Ｘ放を時間（ｈ、） スｔｙ・ンフリンブ“「￥ｆＬ”ｌ（ｍｉＴｌ）帛 図 （α） （ｂン 帛４−日 配ｔＩ図口転数けｐ’ｍ） め己電図口１［１乏よ□数けＰｍ） 帛 図 粥６日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．銅又は銅を主成分とする金属粉末と、酸素を放出し
   てセラミツクス表面を酸化させる作用を持つ金属酸化物
   とからなる粉末と、ガラス質からなる粉末と、有機ビヒ
   クルとから構成されることを特徴とする銅系導体ペース
   ト組成物。
2. ２．請求項１において、前記金属酸化物が、４００℃か
   ら銅の融点までの間の温度で酸素を放出する物質である
   銅系導体ペースト組成物。
3. ３．請求項２において、前記金属酸化物が、カドミウム
   ，セシウム，マンガン，プラセオジウム，イツトリウム
   ，ジルコニウム，コバルト，鉄，ランタン，リチウム，
   モリブデン，マグネシウムのそれぞれ酸化物の群から選
   択された少なくとも一種である鋼系導体ペースト組成物
   。
4. ４．請求項１，２または３において、ビスマス，クロム
   ，ニオブ，鉛，アンチモン，タンタル，チタン，バナジ
   ウム，タングステン，亜鉛，銅，ジルコニウム，ハフニ
   ウム，カルシウムのそれぞれ酸化物の群から選択された
   少なくとも一種の粉末をもつ銅系導体ペースト組成物。
5. ５．請求項１，２，３または４において、前記ガラス實
   からなる粉末が、４００ないし７５０℃で軟化する物質
   である銅系導体ペースト組成物。
6. ６．請求項１において、前記金属粉末が銅と、銀，パラ
   ジウム，白金，金の群から選択された少なくとも一種の
   金属との合金、又は銅と，銀，パラジウム，白金，金の
   群から選択された少なくとも一種の金属との混合物であ
   る銅系導体ペースト組成物。
7. ７．非酸化物セラミツクス基板上へ請求項１，２，３，
   ４，５または６に記載の銅系導体ペースト組成物を用い
   て金属層を設けた電子回路基板。
8. ８．請求項７において、前記非酸化物セラミツクスが、
   窒化アルミニウム，炭化珪素，窒化硼素，窒化珪素のう
   ちの少なくとも一つからなる電子回路基板。